Spirometer. Gegenstand -der Erfindung ist ein Spiro- meter mit einem Schaufelrad und einem mit dem Schaufelrad gekuppelten Zählwerk. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hygienisch einwandfreies Spirometergerät zu schaffen, das aber gleich zeitig eine einfache Bauart und gute Mess- O;enauigkeit aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfin dungsgemäss die Luft ,durch einen auf die Schaufeln mündenden Leitkanal zugeführt, der nach einer im Umlaufsinne des Schaufel rades gewundenen Schraube verläuft.
Da durch wird dem Luftstrom schon vor dem Eintritt in das Schaufelrad eine kreisende Bewegung erteilt und ein kräftiges Ab schleudern und Niederschlagen der mit Krankheitskeimen am meisten beladenen Leuftfeuehtiglceit an den Wandungen des schraubenförmigen Zuführungskanals erzielt, so dass .die Krankheitskeime im Apparat ab gefangen werden können. Gleichzeitig wer den durch den schraubenförmigen Kanal auch Unregelmässigkeiten und Verluste in der Luftströmung vermieden.
Zweckmässig kann der kreisende Luftstrom in eine nach dem Schaufelrad offene Kammer einmünden, in dem zum Beispiel der Zuführungskanal als gegen -das Schaufelrad offener Schacht mit schraubenförmig ansteigendem Boden ausge bildet ist. Dadurch entsteht eine senkrechte Schachtwand, an der die sich niederschla gende Feuchtigkeit mit den daran haftenden Krankheitskeimen leicht herabfliessen kann.
Die an der .Schachtwandung sich nieder schlagende Feuchtigkeit kann bei einer zweckmässigen Ausführungsform durch einen am Schachtboden angebrachten .Sammelbe hälter abgefangen werden, in dem sich eine Schicht aus Faserstoff oder dergleichen be findet, welche die Feuchtigkeit aufsaugt und festhält.
Zweckmässig kann im Sammel- behälter und in der Faserschicht ein Desin- fektionsmittel eingebracht sein, das durch Einwirkung der Feuchtigkeit diese selbst und durch Verdunstung den ganzen Apparat desinfiziert, wodurch etwaige Krankheits- keime unschädlich gemacht werden.
Diese selbständige Desinfizierung des Apparates und der den Apparat durchströmenden Atem luft ist besonders wichtig.
Um mit Sicherheit zu verhüten, dass die sich an der Schachtwand ausscheidende Feuchtigkeit etwa bis an das Flügelrad ge langt und dadurch auch da.s Nessergebnis be einflusst, kann hinter dem obern Rande der Schachtwand eine Rille angeordnet sein, in der sich etwa hochsteigende Feuchtigkeit an sammelt und verdunstet oder durch eine Ab flussöffnung in den untern Behälter abgeführt wird.
Gleichzeitig kann aber auch durch die Anordnung des schachtförmigen Zuführungs kanals eine volle Beaufschlagung,des Schau felrades und eine einfache und insbesondere in Hinsicht auf die Reinigung zweckmässige Bauart erzielt werden.
Vorteilhaft kann in den Einblaskanal ein Rückschlabo-ventil eingebaut sein, das sich nur dann öffnet, wenn ein bestimmter vorge schriebener Einblasdruck vorhanden ist, und das ein Zurücksaugen .der Luft verhindert. Beim Absinken des Einblasdruckes unter den Mindestdruck .schliesst sich das Ventil. Es kann also durch den Apparat nicht einge atmet werden, weil sich das Ventil dann so fort schliesst.
Hierdurch wird einerseits ver mieden, da.ss der Prüfling im Apparat befind liche Desinfektionsmittel oder Krankheits stoffe einatmet. Anderseits aber wird da durch auch ermöglicht, .den Einblasdruck dauernd zu beobachten und ihm während der ganzen Prüfung auf einer gleichbleibenden und der Lungenkraft angemessenen Höhe ztt halten. Auch schlägt sich am Ventil ein Teil der Luftfeuchtigkeit nieder, der dann nicht mehr bis zu dem Flügelrad gelangen, son dern leicht abgefangen werden und zum Bei spiel in den Sammelbehälter abfliessen kann.
Das Ventil kann aus einer nach oben schwingbaren Klappe bestehen, die mit einem nach aussen sichtbaren Druckzeiger verbunden und zum Beispiel vor de-r innern Mündung eines tangential in den Schraubenkanal ein mündenden Einblasstutzens angebracht ist.
Der Durchmesser der Düse und die Ge staltung .der Düse und der Klappe kann dabei so bemessen sein, dass bei vorschriftsmässig geöffneter Klappe die Luftmenge unter einem bestimmten vorgeschriebenen Druck austritt, der so bemessen ist, dass er dem gün stigsten Ausatmungsdruck entspricht und einerseits einen schädlichen Überdruck in der Lunge vermeidet, anderseits aber auch so be messen ist, dass das Ausblasen der Luft in einer nicht allzu langen Zeit erfolgt, so dass keine Atemnot eintritt. Hierdurch wird ver hütet, dass mit zu hohem Druck und mit Überanstrengung eingeblasen wird,
wodurch der Einbl.aseude unter Umständen Schaden erleiden könnte.
Dadurch, dass bei einer zweckmässigen Ausführungsform der Prüfling beim Aus atmen neben der Luftmenge an einem Zähl- werksanzeiger auch den Druck der ausströ menden Atemluft an einem Druckzeiger be obachtet, ist der Apparat nicht nur als ein wandfreier Messapparat, sondern in hervor ragender Weise auch als Übungsgerät ge eignet.
Das Ventil kann ferner mit einer vor zugsweise federförmigen Bremse für das Laufrad verbunden sein, die das Laufrad erst bei dem vorgeschriebenen Mindestdruck und ordnungsmässig geöffneter Klappe freigibt und beim Absinken des Einblasdruckes unter den Mindestdruck, insbesondere also bei Auf hören des Einblasens am Schluss der Mes sung, das Laufrad sofort ,abbremst. Zweck mässig kann die Ventilklappe selbst mit einer leicht biegsamen, zum Beispiel aus einem Borstenbündel bestehenden Bremsfeder in .die Schaufeln des Windrades eingreifen.
Da durch wird erreicht, dass das Ventil, sobald die Bremse in Eingriff kommt, durch die lebendige Kraft .des Windrades fest gegen das Düsenmundstück gedrückt wird und einen dichten Abschluss herstellt, der -das schädliche Einatmen durch den Apparat mit Sicherheit verhindert.
Um nun trotz der starken Bremsung und Rückwirkung der Bremse auf das Ventil ein leichtes Üffnen des Ventils und einen leich- ten Anlauf des Schaufelrades zu erzielen, kann ein von Hand zu betätigender Auslöser für die Schaufelradbremse vorgesehen sein.
Die achsial aus dem Schaufelrad austre tende Luft kann durch eine kegelförmig nach aussen laufende Leitwand radial zu Austrittsschlitzen umgeleitet werden. Zweck mässig kann auf der Aussenseite des Gehäuses oberhalb der Austrittsöffnungen noch eine weitere Leitwand vorgesehen sein, so dass der austretende Luftstrom vollständig radial um- Cr leitet wird und mit der Aussenwandung des Gehäuses nicht in Berührung kommt.
Dadurch wird erreicht, :dass bei Bedienung des Apparates keine Teile berührt werden, welche mit der austretenden Atemluft in Be rührung kommen. Hierbei kann das Zähl werk gleichachsig zu dem Schaufelrad in dem von der kegeligen Leitwand umschlos senen Raum untergebracht werden. Dadurch ist das Eindringen von Luftfeuchtigkeit und Bakterien in das Zählwerk vermieden. Fer ner wird eine gute verlustfreie Luftführung im Sinne der ,durch die Schleuderkraft und die Strömung bedingten Richtung und eine gedrungene und einfache Bauweise erzielt.
Auf der Zeichnung ist,die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 die Vorrichtung in vergrössertem Massstabe teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt seitlich zur Längsmittelebene nach .der Linie A-B der Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf den untern Gehäuseteil mit teilweisem Schnitt nach der Linie C <B>-D</B> der Fig. 1,
Fig. 4 einen senkrechten Mittelschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie E-F der Fig. 1 und 2..
Im dargestellten Beispiel ist 1 das achsial beaufsehlagte Flügelrad :der Vorrichtung, das durch :den von unten her zugeführten Luft strom angetrieben wird und .dessen Achse 2 mit einem Zählwerk 3 verbunden ist, das die Zahl der Umdrehungen misst und damit ein Mass abgibt für die in einem Atemzug durch das Flügelrad hindurchgeblasene Luft. Das Schaufelrad 1 läuft in einem zylin drischen, zweiteiligen Gehäuse 4, 5 um.
Die eingeblasene Luft wird durch einen auf die Schaufeln mündenden Leitkanal zugeführt, der nach einer im Umlaufsinne des Schaufel rades gewundenen Schraube verläuft. Dieser Einblaskanal ist als eine gegen das Schau felrad 1 offene Rinne ausgebildet und an :den sich tangential ein Schlauchanschlussstück 7 anschliesst. Der Gehäuseteil 4, in dem das Schaufelrad 1 umläuft, ist oberhalb des Schaufelrades :auf einen kleineren Durchmes ser kegelförmig verjüngt. In der kegel förmigen Verjüngung sind Schlitze 8 zum Austritt der das Schaufelrad verlassenden Luft vorgesehen.
An die kegelförmige Ver <B>jüngung</B> schliesst sich wieder ein zylindrischer Gehäuseteil 9 an. In .diesem Gehäuseteil ist ein Uhrwerk untergebracht, so d:ass ausser der Drehzahl auch die Versuchszeit gemessen werden kann. Der Drehzahlmesserr 3 befin det sich unter :dem Uhrwerk und wird von einem topfartigen, kegelförmig nach unten verjüngten Gehäuseteil 10 umschlossen, -der bis an das Schaufelrad 1 reicht, :dort aber nur noch einen der :doppelten Schaufelgrösse (in radialer Richtung gemessen) entsprechend kleineren Durchmesser hat als das Schaufel rad aussen.
Dieses Zählwerksgehäuse nutzt also den mittleren, von dem austretenden Luftstrom nicht beanspruchten Raum voll aus und bildet aussen .gleichzeitig eine Leitfläche für :die vom Schaufelrad zu den Austritts schlitzen 8 strömende Innft.
Am Kopfende des Gehäuses 9 ist ein Zifferblatt 11 mit einer Doppelskala für die Zeit und :die Drehzahl angebracht, vor dem die Zeiger 12, 13 .des Zeit- und Drehzahl messers spielen. Das Zifferblatt 11 kann durch einen in einer Ringnut 14 des Uhr werkgehäuses 9 gehaltenen Stellring 15 nach erfolgter Messung wieder in die Ausgangs bezw. Nullstellung zurückgedreht werden. Der Stellring 15 weist Mitnehmernasen 16 auf, die in entsprechende Aussparungen des Zifferblattes 11 eingreifen.
Von dem Uhrwerk sind nur der seitlich aus dem Gehäuse 11 herausragende Knopf 17 zum Aufziehen und Stoppen und die Zeiger achse 18 mit Zeiger 13 und Antriebsrädchen 19 dargestellt. Die Zeigerachse 20 des Dreh zahlwerkes 3 ist durch das Uhrwerk und die hohle Zeigerachse 18 des Uhrwerkes hin durchgeführt.
Die Achse des Schaufelrades 1 ist mit ihrem obern Ende in einem Lager 21 des Drehzahlwerkes 3 und mit ihrem untern Ende in einem Lager 22 des den Einbla.s- kanal 6 enthaltenden Gehäuseteils 5 gehalten. Das untere Lager 22 ist zum Ausgleich von Ungenauigkeiten in Längsrichtung verstell- bar ausgebildet, indem es aus einer in dem mittleren Teil 5' des Gehäuseteils 5 ver- schraubbaren Stiftschraube besteht.
Vor dem innern Ende des Sehlauchan- sehlussstückes oder -stutzens 7 ist eine Klappe 2angebracht, die um eine oberhalb der innern Mündung des Stutzens 7 vorgesehene Waagrechte Achse 24 frei .drehbar angeord net ist. Unter dem Einfluss des Eigengewich tes schwingt die Klappe 23 nach unten und Legt sich dicht schliessend vor die innere Off- nung ,des Anschlussstutzens. Die Klappe 23 öffnet sieh unter dem. Druck der einge blasenen Luft, aber erst dann, wenn der Luftdruck ein bestimmtes Mass überschreitet.
Der Anschlussstutzen ist innen als Düse aus gebildet, um eine gute Druckwirkung auf die Klappe 23 zu erzielen. Der Durchmesser der Düse und die Gestaltung der Düse und der Klappe ist nun so bemessen, dass bei vor schriftsmässig geöffneter Klappe 23 die Luft menge unter einem bestimmten, für die Mes sung günstigsten Druck austritt. Dieser Druck hat dem günstigsten Ausatmungsdruck zu entsprechen, so -dass einerseits ein schäd licher Überdruck in der Lunge vermieden wird, anderseits aber auch das Ausblasen der Luft in einer nicht allzu langen Zeit erfolgt, so dass keine Atemnot eintritt.
Dieser gün stigste Ausatmungsdruck liegt bei 0,07 at Überdruck. Damit sind die Masse des Ventils lind das erforderliche Klappengewicht be stimmt.
Im Bereich der Klappe 23 sind die ein ander gegenüberliegenden Wandungen des Einblaskanals bezw. Einblassehaehtes abge flacht. In diesen abgeflachten Wandungs- teilen 25, 26 ist die Schwingungsachse 24 der Klappe 23 gelagert. Das eine Ende der Achse ist durch die Wandung des Gehäuse teils 5 nach aussendurchgeführt und trägt aussen einen Zeiger 27, der die jeweilige Stel lung der Klappe 23 und damit den zuge hörigen Druck anzeigt. Der Zeiger spielt vor einer an der Aussenwandung des Gehäuses angebrachten Skala, die in Druckeinheiten (atü) geeicht .ist.
Die Skala befindet sich an einer Abflachung 28 -der Gehäusewandung. Die günstigste Stellung der Klappe 23 ist an der Skala noch durch eine rote Marke ge kennzeichnet. Der Druck kann auf diese Weise leicht festgestellt und während der ganzen Ausblasezeit auf dem günstigsten Wert gehalten werden.
Die Klappe ist mit einer Nase 29 ver sehen, die in der Schliessstellung nach oben gerichtet ist. Diese Nase 29 ist mit einem Borstenbündel 42 versehen, das beim Schlie ssen der Klappe 2,3 unmittelbar zwischen die Schaufeln des Windrades eingreift und so das Flügelrad abbremst. Wird die Klappe 23 geöffnet, so sehivingt die Nase 29 mit den Bremsborsten nach unten und gibt das Schau felrad frei, so dass es durch den auftretenden Duftstrom .gedreht werden kann. Beim Auf hören des vorschriftsmässigen Druckes schliesst sich die Klappe wieder und das Laufrad bezw. Zählwerk wird wieder abge bremst.
Ein Nachlaufen, welches das Mess- ergebnis beeinträchtigt, ist dadurch vermie den. Es wird nur diejenige Luftmenge ge messen, die unter dem vorgeschriebenen Druck eingeblasen wurde. Durch den An griff des Windrades an den Borsten 42 wird die Klappe 23 fest gegen das Düsenmund stück gedrückt und somit ein fester Ver schluss erzielt.
Damit nun zu Beginn der ,Messung -das Öffnen des Ventils 23 und das Anlaufen des Windrades 1 durch die Bremse 42 nicht un nötig gehemmt wird und ein insbesondere für Lungenkranke schädlicher Überdruck zum Überwinden dieser Hemmung ausgeübt werden muss, ist ein von Hand zu be tätigender Au.slösestift 448 vorgesehen. Die ser Auslösestift ist dem Einblasstutzen .7 gegenüber in .der Wand des den Leitkanal bildenden Behälters 5 waagrecht verschiebbar befestigt.
An seinem nach aussen ragenden Ende ist der Stift 48 mit einem kappen- förmigen Betätigungsknopf 49 versehen. Dieser Führungsknopf greift schliessend in eine Bohrung 50 begrenzter Tiefe an der Aussenseite des Behälters 5 ein. Der Stift kann nun soweit nach innen vorgeschoben werden, bis der Knopf 49 ;auf :den Grund der Bohrung 50 stösst. Dabei drückt .das innere freie Ende des Stiftes gegen den.
Bremshebel bezw. .die Nase 29 .des Ventils 23 und schwenkt die Klappe bezw. das Borsten bündel soweit herum, dass es ausser Eingriff rnit den Schaufeln des Windrades kommt. Damit ist die Hemmung der Bremse aufge hoben, und das Messrad kann auch bei schwa chem Anfangsblasdruck mit voller Empfind lichkeit anlaufen. Auch braucht zu Anfang kein übermässig starker Luftdruck ausgeübt zu werden, der dem Prüfling schaden oder Messungenauigkeiten verursachen würde.
Wird nun nach dem Auslösen -der Bremse durch. Vorstossen des Stiftes 48 der Hand knopf 49 wieder freigegeben, so kehrt der Stift unter .dem Einfluss einer Rückführfeder 51. in seins Ausgangsstellung zurück. Diese Rückführfeder ist auf das äussere Ende des Stiftes 48 aufgebracht.
Mit ihrem einen Ende stützt sie sich am Grunde der Bohrung 50, mit ihrem andern Ende an der Decke des kappenförmigen Knopfes 49 ab. Zur Begren zung der Rückbewegung durch die Rückführ- feder 51 ist auf dem Stift ein Anschlagring 52 befestigt, der sich gegen die Innenwan dung des Behälters 5 anlegt. Dieser Ring 5'2 besteht aus Gummi, um gleichzeitig eine gute Abdichtung .des I'ührungsloch#es für den Stift zu erzielen,
damit keine Luft an dem Stift entlang nach aussen entweichen kann.
Durch die schraubenförmige Führung des Luftstromes wird die in, :der Luft vorhandene Feuchtigkeit durch Fliehkraft nach aussen gegen die Schachtwand geschleudert, schlägt sieh dort nieder und fliesst durch eine .an der tiefsten Stelle des Schachtes bezw. Kanals 6 vorhandene Öffnung 3,2 in eine im untersten Teile des Gehäuses 5 vorgesehene Kammer 33 ab.
Die Öffnung 32 liegt gerade unter der Düsenmündung und der Klappe, was des halb besonders günstig ist, weil ,sich an dieser Stelle ,die meiste Feuchtigkeit niederschlägt. In dem Sammelbehälter 33 befindet sich eine Faserstoffscheibe 34, welche die Feuchtigkeit aufsaugt und festhält. Diese Faserstoff schicht kann noch mit einem Desinfektions- mittel getränkt sein, um etwaige Krankheits keime unschädlich zu machen.
Um zu ver hüten, :dass die etwa an der Schachtwand durch .den Luftstrom nach oben getriebene Feuchtigkeit bis an das Flügelrad gelangt, ist hinter dem obern Rande 35 der Schacht wand eine Rille 36 angeordnet, in der sich die hochsteigende Feuchtigkeit ansammeln und aus der sie durch eine Abflussöffnung 37 in den untern Behälter abgeleitet werden kann.
Der Sammelbehälter ist unten durch einen gleichzeitig als Stehrand ausgebildeten Deckel 38 verschlossen. Zwischen Deckel -38 und dem untern Rand 39 der Sammelkam- mer ist noch eine Gummiringdichtung 40 ein gebracht.
Die Laufradflügel ragen nach aussen über den äussern Schachtrand 35 hinaus, so dass auch,die am Aussenrande hochsteigende Luft immer noch voll auf die Flügelfläche auf trifft und damit restlos zur Auswirkung kommt.
Schliesslich ist aussen oberhalb der Aus trittsöffnung 8 noch eine Leitwand 41 ange bracht, die den austretenden Luftstrom voll ständig radial nach aussen umlenkt und ihn so von dem Einstellrand 15 des Zifferblattes fernhält. Dadurch wird erreicht, dass sich an dem Einstellrand keine Krankheitskeime, keine Feuchtigkeit oder schädliche Stoffe niederschlagen können. Die Leitwand 41 liegt in der Fortsetzung der durch das Uhlwerks- gehäuse 10t gebildeten Leitfläche.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und an- dere Ausführungen möglich. Insbesondere könnte das Ventil auch anders, zum Bei spiel als Tellerventil ausgebildet sein.
Es könnte auch dauernd unter dem Einfluss einer Feder stehen. Ferner könnte an nie Düse auch noch ein besonderer Druckmesser angeschlossen und das Ventil mit einer Ver riegelung versehen sein, die erst dann von Hand oder selbsttätig ausgerückt wird, so bald der Druckmesser den richtigen Druck anzeigt. Es wird dann auch das Ventil sich sofort auf den richtigen Wert einstellen, so dass das Flügelrad sich gleich mit der rich tigen Drehzahl zu drehen beginnt, sobald die Luft einströmt. Ferner könnte an Stelle eines verschiebbaren auch ein schwenkbarer Auslöser vorgesehen sein.
Auch könnte statt eines besonderen Stiftes der Druckzeiger selbst als Handhabe zum Auslösen der Bremse ausgebildet sein. Dadurch wird stets die gesamte eingeblasene Luft gemessen.