AT397037B - Durch unterdruck betätigbares reduzierventil - Google Patents

Description

AT 397 037 B

Die Erfindung betrifft ein durch Unterdrück betätigbares Reduzierventil, insbesondere für Atemgeräte, mit einer durchgebogenen Blattfeder, die mit einem Ende an dem an einem zwischen dm Hochdruckraum und dm Niederdruckraum befindlichen Ventilsitz anliegenden Ventilkörper angreift und mit dem anderen Ende an einem mit dem Ventilsitz starr verbundenen Widerlager abgesetzt ist, wobei mit der konvexen Seite der 5 Blattfeder ein nachgiebiger Wandungsteil des Niederdruckraumes als ein auf Unterdrück reagierendes Betätigungsorgan zusammenwirkt.

Durch Unterdrück betätigbare Reduzierventile werden vor allem in Atemgeräten verwendet, wo sie den Eintrittsdruck aus einem Druckgefäß auf den Lungendruck reduzieren. Zur Reduktion wird ein einstufiges System mit einer einstufigen Lungenautomatik oder ein Zweistufensystem verwendet Bei dem letzteren ist 10 üblicherweise die erste Stufe am Druckgefäß und die zweite an der Maske angeordnet

Die herkömmliche mechanische Betätigung der Drosselvorrichtungen von Reduzierventilen erfolgt durch Hebel- oder Kippmechanismen. Bei einer Betätigung vom hohen Eintrittsdiuck auf den Lungendruck in einer Stufe sind sehr große Übersetzungsverhältnisse der festgehaltenen Hebel, Stützen und Aufhängeelemente erforderlich. Der Mechanismus muß außerdem aus einer Anzahl von ortsfesten und beweglichen Bestandteilen 15 mit entsprechendem Raumbedarf zusammengesetzt werden.

Das System hat grundsätzlich in den letzten zwei Jahrzehnten keine wesentliche Weiterentwicklung durchgemacht, u. zw. deswegen, weil die Möglichkeiten einer weiteren Vereinfachung des Hebelsystems ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit beschränkt sind. Außer der nachstehend erwähnten Lösung nach der CS-B1-250 347 sind deshalb die bekannten einfachen Reduzierventile mit den vorstehend erörterten Nachteilen 20 behaftet

Eine Möglichkeit der Vereinfachung der Ventilkonstruktion ist durch Zweistufenventile angeboten. Es ist eine Anzahl von Reduzierventilen mit einem Feder· und Hebelbetätigungsmechanismus bekannt, u. zw. aus Patentschriften der Firma Dräger, z. B aus den DE-PS 24 22 234 und 34 01 383 bzw. den analogen Druckschriften FR-PS 2 565 830 und US-PS 4 606 339. Nach diesen Lösungen, die für Ventile mit zweistufiger 25 Betätigung bestimmt sind, wird der Ventilkörper durch einen Hebel betätigt welcher auf Unterdrück an der Abnahmeseite mittels einer Membran reagiert, wobei die Rückstellkraft durch eine Spiralfeder geliefert wird. Die Rückstellkraft der Spiralfeder wirkt entweder unmittelbar auf den Hebel oder ist mit einer Membran verbunden, welche nach dem Abban des Öffnungsdruckes durch die Feder in die Ausgangsposition gezogen wird. 30 Wenn bei diesen Ventilen an der Seite des reduzierten Druckes keine Abnahme vorliegt und Überdruck herrscht, wird der Ventilkörper durch den Überdruck an den Ventilsitz gedrückt Wenn an der Seite des reduzierten Druckes infolge der Abnahme ein Unterdrück entsteht, wird durch diesen Unterdrück die Membran deformiert und die sich verformende Membran drückt gegen das Ende des Betätigungshebels für den Ventilkörper. Der Ventilkörper ist dadurch von seinem Sitz abgehoben und das Gas, beispielsweise Luft, 35 strömt infolge des Überdruckes durch das Ventil. Der Druck ist durch Drosselung reduziert, u. zw. infolge des Unterschiedes zwischen Unterdrück an der Abnahmeseite und Rückstellkraft Eine analoge Ausführung wie in den vorerwähnten Patentschriften ist auch in der FR-PS 2 450 615 beschrieben. Es handelt sich um eine Ausführung, die diesen Ventiltyp für eine der zwei Regelstufen der Betätigung verwendet, u. zw. für die an der Maske angeordneten Stufe. 40 Alle diese herkömmlichen Lösungen sind jedoch unbrauchbar für eine einstufige Betätigung, da die Vereinfachung in der Form von kleinen Übersetzungsverhältnissen der Hebel die Wirkung des Ventils beeinträchtigt Das kleine Hebelverhältnis wäre nicht imstande, den Ventilkörper bei einem Eintrittsdruck von 20 bis 30 MPa im geöffneten Zustand zu halten, und eventuell könnte der Arbeitsunterdruck das Ventil überhaupt nicht öffnen. Analoge Merkmale weist auch eine weitere vereinfachte Ausführung nach der 45 US-PS 4 337 766 auf, wonach die Spiralfeder durch eine Membran ersetzt ist Trotz der Vereinfachung besteht der Mangel dieses Entwurfs außer den weiter beschriebenen Nachteilen in der Gefahr der Ermüdung und Abnutzung der Membran, die unvermeidlich erfolgen muß.

Der grundsätzliche Nachteil der zweistufigen Drosselventile besteht darin, daß dadurch die Zahl der Regelglieder verdoppelt wird und damit auch die Wahrscheinlichkeit von Pannen und der Aufwand für 50 Instandhaltung größer wird. Am Wege der Vereinfachung eines einstufigen Ventils stellen also die zweistufigen Reduzierventile eine nicht unmittelbar vergleichbare Lösung dar. Bekannte Konzepte, die auf einer Kombination eines Hebelmechanismus und in der Regel einer Spiralfeder beruhen, führen außerdem zu einer Vergrößerung des Ventils in der Dicke, was bei Atemgeräten nachteilig ist.

Aus der GB-PS 1 593 871 ist es bekannt, ein Reduzierventil durch eine Blattfeder zu betätigen. Die 55 Blattfeder bildet einen elastischen Hebel aus Federstahl, welcher mit einem Ende dicht an einer Öffnung anliegt, die er dadurch verschließt. Die Rückstellkraft der Blattfeder ist in der Schlußphase des Anliegens durch einen Magnet unterstützt, welcher das richtige und dichte Anliegen gewährleistet. Mit Hinblick darauf, daß für das Anliegen die Wirkung eines Magnets erforderlich ist, eignet sich offenbar dieser Typ eines Reduzierventils lediglich zum Reduzieren kleinerer Überdrucke, da kein Magnet fähig wäre, einen Überdruck 60 in Zehnteln von MPa zu halten. Außerdem ist der Raumbedarf dieses Ventils verhältnismäßig groß.

Aus der bereits erwähnten CS-B 1-250 347 ist ein Reduzierventil der eingangs angegebenen Art bekannt, wobei der Raum des reduzierten Druckes von einer Schale und einer Membran umschlossen ist und in der mit -2-

AT397037B einer Austrittsöffnung versehenen Schale eine durchgebogene Blattfeder untergebracht ist, die mit einem Ende an der Schale abgestützt ist und mit dem anderen Ende am Ventilkörper eines Ventils angreift, dessen Sitz zwischen einem Raum des Eintrittsdruckes und dem Raum des reduzierten Druckes vorgesehen ist. Diese Lösung ist einfach und hat geringen Raumbedarf. Wie jede Vorrichtung dieser Art mit dem durch eine 5 Membran geschlossenen Arbeitsraum erfordert diese Ausführung jedoch einen sorgfältigen Abschluß am Umfang der Membran, der schwierig dicht zu halten ist.

Die Erfindung geht von der Konstruktion nach der CS-B1-250 347 aus und soll die Aufgabe lösen, die Abdichtung bei der Sterilisierung oder Instandhaltung des Ventils zu verbessern und den Raumbedarf weiter zu verringern. 10 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine derartige Blattfeder in einem den Niederdruckraum bildenden Behälter aus elastischem Material angeordnet ist, wobei das Widerlager für das vom Betätigungsende für den Ventilkörper abgewandte Ende der Blattfeder an einer mit dem Ventilsitz fest verbundenen und ebenfalls im Behälter angeordneten Halterung befestigt ist und der Behälter mit dem Ventilsitz gasdicht verbunden ist und eine Austrittsöffnung aufweist 15 Die Blattfeder tastet mit ihrer gekrümmten Seite den Druck ab, wobei auf sie der sich durch Unterdrück zusammenziehende Behälter wirkt wobei sie durch Annäherung an die gestreckte Lage eine Kraft auf den Ventilkötper überträgt Der Ventilkörper wird dann vom Ventilsitz gegen den Eintrittsdruck abgehoben. Der Behälter läßt sich für Sterilisierung oder Instandhaltung leicht und einfach öffnen und danach wieder dicht verschließen, wobei es aufgrund seiner Ausbildung möglich ist auf die Blattfeder von einer beliebigen Seite zu 20 wirken. Dadurch ist die Voraussetzung zur Anwendung von mehr als einer Blattfeder gegeben.

Der Behälter ist gasdicht mit dem Ventilsitz beispielsweise dadurch verbunden, daß er an einem Stutzen, in dem der Ventilsitz ausgebildet ist angeklebt ist Für den Fachmann ist es klar, daß auch andere ähnliche Verbindungsarten möglich sind.

Die Erfindung schafft gegenüber dem Ventil nach der CS-Bl-250 347 dadurch eine Verbesserung, daß das 25 Ventil eine langgestreckte Form aufweist, die durch den Wegfall der Schale betont wird. Das Ventil ist ausgeprägt nach einer Ebene orientiert und das Höhenausmaß ist relativ vemachlässigbar, was bei Selbstrettungs-Atemgeräten sehr nützlich erscheint.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind im elastischen Behälter symmetrisch zu der Halterung zwei durchgebogene Blattfedern angeordnet, die mit ihren Betätigungsenden an einem gemeinsamen 30 Ventilkörper abgestützt sind. Da die Empfindlichkeit des Ventils der Fläche der Blattfeder proportional ist, wird sie durch Verwendung von zwei Blattfedern, die auf einen gemeinsamen Ventilkörper wirken, verdoppelt Gegebenenfalls ist es möglich, die Ventilfläche bei gleichbleibendem Offnungsdruck auf die Hälfte zu verringern.

Bevorzugt weist der Behälter zu seiner Sterilisierung od. dgl. eine Montageöffnung auf, die an einer Seite 35 vorgesehen und durch Umfalten ihrer Ränder über einen Stab und eine auf den Stab seitlich aufsetzbare elastische Hülse geschlossen bzw. verschließbar ist. Die elastische Hülse, z. B. aus Edelstahl, umklammert elastisch die beiden um den Stab zusammengerollten Ränder und verschließt den Behälter hermetisch.

Weil es vorteilhaft ist, wenn der Absorber eines Atemgerätes neben der Längsseite des Behälters angeordnet und sein Austritt unmittelbar an einen Stutzen des Behälters angeschlossen ist, ist nach einem 40 weiteren Merkmal der Erfindung die Ausbildung so getroffen, daß die Austrittsöffnung des Behälters an der von der konvexen Fläche der Blattfeder abgewandten Seite des Behälters angeordnet ist Dieser Austritt kann grundsätzlich beliebig zwischen der Eintrittsöffnung des hohen Druckes und dem gegenüberliegenden Ende des Behälters angeordnet sein.

Der Behälter dient vorteilhaft als der Behälter des Atemgerätes, der den Vorratsraum für das einzuatmende 45 Medium bildet. Unter dem Begriff "Austrittsöffnung für den reduzierten Druck" wird also der Abnahmeaustritt des einzuatmenden Mediums verstanden, wobei bei dem nachfolgenden Ausatmen durch den Absorber das ausgeatmete Medium durch diesen Austritt des reduzierten Druckes wieder in den Behälter gelangt. Hier steht es zum weiteren Einatmen zur Verfügung, gegebenenfalls mit Zugabe von weiterem Medium mit reduziertem Druck durch das erfindungsgemäße Ventil. 50 Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Behälter eines erfindungsgemäßen Reduzierventils, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Behälter nach Fig. 1, der den Verschluß der Montageöffnung des Behälters nach der Erfindung darstellt, und Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine weitere Ausführung der Erfindung mit zwei symmetrisch angeordneten Blattfedern. 55 Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist eine Blattfeder (1) in einem Behälter (2) aus einem elastischen antistatischen Material angeordnet und an dem anderen, dem Betätigungsende (4) für einen Ventilkörper (5) abgewandten Ende (3) an einer Halterung (6) befestigt. Die Halterung (6) ist fest mit einem Ventilsatz (7) verbunden, wobei der Behälter (2) mit dem Ventilsitz (7) hermetisch verbunden ist und sein innerer Raum (8) bzw. der Niederdruckraum (8) an die Austrittsöffnung (9) angeschlossen ist. 60 Der Eintrittsdruck in einer Leitung (14) drückt den Ventilkorper (5) an den Ventilsitz (7) und hält das Ventil geschlossen. Wenn aus der Austrittsöffnung (9) des Niederdnickraumes (8) des Behälters (2) ein Unterdrück entsteht, zieht sich der Behälter (2) zusammen und der Unterdrück wird auf die Blattfeder (1) -3-

Claims (4)

1. AT 397 037 B übertragen. Die durchgebogene Blattfeder, der eine Vorspannung in die durchgebogene Form erteilt ist, ebnet sich durch die vom Behälter (2) auf ihre konvexe Arbeitsfläche ausgeübte Kraft und verlängert sich dadurch, wodurch die Blattfeder (1) den Ventilkörper (5) vom Sitz (7) gegen den Eintrittsdruck abhebt Wenn der Unterdrück aufhört zu wirken oder wenn er unter eine der Elastizität der Blattfeder (1) entsprechende Kraft sinkt, gelangt durch eine Kombination von Eintrittsdruck und eigener Elastizität die Blattfeder (1) wieder in die ursprüngliche durchgebogene Gestalt und das Ventil wird geschlossen. In Fig. 1 ist die Austrittsöffnung (9) gegenüber der Leitung (14) dargestellt Bei den Sauerstoffatemgeräten mit einem Absorber ist es vorteilhaft wenn der Austritt des niedrigen Druckes an der von der konvexen Fläche der Blattfeder (1) abgewandten Seite des Behälters (2) angeordnet ist Diese Ausführung ist in Fig. 1 strichliert als Austritt (9*) dargestellt Gemäß Fig. 2 weist der Beiälter (2) eine Montageöffnung (10) auf, welche an einer Seite vorgesehen und durch Umfalten der Ränder (11) über einen Stab (12) in eine elastische Hülse (13) geschlossen ist Nach dem Abnehmen der elastischen Hülse (13) kann man das Innere des Behälters sterilisieren. Der Behälter läßt sich durch Umfalten dm* Ränder (11) über den Stab (12) und Aufsetzen der elastischen Hülse (13) in einfach»’ Weise wieder hermetisch schließ»!. Es ist vorteilhaft, wenn das Prinzip der Betätigung der Blattfeder durch den Behälter zur Betätigung von zwei Federn ausgenützt wird. Nach der in Fig. 3 dargestellten Ausführung sind zwei Blattfedern (la), (lb) mit ihren Enden (3a), (3b) symmetrisch an einer gemeinsamen Halterung (2) angeordnet. Ihre Betätigungsenden (4a), (4b) wirken auf einen gemeinsamen Ventilkörper (5). Die Arbeitsfläche der Blattfeder wird dadurch verdoppelt, das Ventil öffnet schon bei einem kleineren Unterdrück im Niederdruckraum (8) und arbeitet empfindlicher als die erste Ausführungsform der Erfindung. Das Reduzierventil nach der Erfindung eignet sich vor allem für Selbstrettungs-Atemgeräte. Es ermöglicht eine einfache einstufige Betätigung und mit Hinblick auf die Anordnung in einem Behälter mit minimalem Raumbedarf kann es neben einer Sauerstoff-Druckflasche gemeinsam in einem Gehäuse untergebracht werden, welches durch Gürtel am Körper des Benutzers befestigbar ist Es eignet sich vor allem für die Bereiche der Eintrittsdrücke bis 40 MPa. Ebenso kann die Erfindung für jegliche andere Zwecke verwendet werden, wo es nötig ist, den Eintrittsdruck durch eine Betätigung mittels Unterdrück an der Abnahmeseite zu reduzieren. Die Empfindlichkeit und der Arbeitsbereich des Ventils lassen sich in sehr weiten Grenzen durch die Form und durch das Material der Blattfeder einstellen, d. h. durch ihre Fläche, durch die Größe der Durchbiegung, durch die Dicke des Ausgangsbandes des Materials und durch die Elastizität des gewählten Materials. Beispielsweise kann die Blattfeder aus abgeschrecktem Dural oder aus Edelstahl helgestellt werden. Für besondere Verwendungen läßt sich die Blattfeder ebenso aus einem laminierten Kunststoff herstellen. PATENTANSPRÜCHE 1. Durch Unterdrück betätigbares Reduzierventil, insbesondere für Atemgeräte, mit einer durchgebogenen Blattfeder, die mit einem Ende an dem an einem zwischen dem Hochdruckraum und dem Niederdruckraum befindlichen Ventilsitz anliegenden Ventilkörper angreift und mit dem anderen Ende an einem mit dem Ventilsitz starr verbundenen Widerlager abgestützt ist, wobei mit der konvexen Seite der Blattfeder ein nachgiebiger Wandungsteil des Niederdruckraumes als ein auf Unterdrück reagierendes Betätigungsorgan zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine derartige Blattfeder (1) in einem den Niederdruckraum (8) bildenden Behälter (2) aus elastischem Material angeordnet ist, wobei das Widerlager für das vom Betätigungsende (4) für den Ventilkörper (5) abgewandte Ende (3) der Blattfeder (1) an einer mit dem Ventilsitz (7) fest verbundenen und ebenfalls im Behälter (2) angeordneten Halterung (6) befestigt ist und der Behälter (2) mit dem Ventilsitz (7) gasdicht verbunden ist und eine Austrittsöffnung (9) aufweist.
2. 2. Reduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im elastischen Behälter (2) symmetrisch zu der Halterung (6) zwei durchgebogene Blattfedern (la, lb) angeordnet sind, die mit ihren Betätigungsenden (4a, 4b) an einem gemeinsamen Ventilköiper (5) angreifen.
3. 3. Reduzierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) eine Montageöffnung (10) zu seiner Sterilisierung u. dgl. aufweist, die an einer Seite vorgesehen und durch Umfalten ihrer Ränder (11) über einen Stab (12) und eine auf den Stab (12) seitlich absetzbare elastische Hülse (13) geschlossen bzw. verschließbar ist. -4- 5 AT397037B
4. 4. Reduzierventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (9) des Behälters (2) an der von der konvexen Fläche der Blattfeder (1) abgewandten Seite des Behälters (2) angeordnet ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -5-