Sauerstoffatemschutzgerät mit Kreislaufatmung. Bei bekannten Sauerstoffatemschutzgeräten mit Kreislaufatmung und lungengesteuerter Sauerstoffergänzung durch ein von einem I-lilfsv ent.il geregeltes Sauerstoffzuführangs- ventil diente bisher das Hilfsventil aus schliesslich dazu, die Ergänzung des vom Geräteträger in Abhängigkeit von der Grösse und Zahl der Atemzüge verbrauchten Sauer stoffes aus dem Sauerstoffzuführungsventil zu regeln.
Dabei war es grundsätzlich gleichbedeu tend, ob die Steuerung der Sauerstoffzufuhr durch den Überdruck während der Aus atmung oder durch den Unterdruck wäh rend der Einatmung erfolgte. Die in beiden Fällen angestrebte, möglichst genaue Anpas sung der Sauerstoffzufuhr an den wechseln den Bedarf der Atmung verlangte mit Rück sieht. auf den im Sauerstoffvorrat als Ver unreinigung enthaltenen Stickstoff besondere Spüleinrichtungen. Es ist bekannt, Spülven- i ile anzuordnen, die entweder durch Hand bedienung von Zeit zu Zeit oder selbsttätig bei jeder Ausatmung geöffnet wurden und durch die Wirkung des Ausatemdruckes einen Teil der im Gerät enthaltenen Luft nach aussen abblasen liessen.
Man hat ferner neben dem lungengesteuerten Sauer stoffzuführungsventil einen gleichbleibenden Sauerstoffstrom vorgesehen, der so bemessen war, dass er dem Sauerstoffbedarf des Gerät trägers für eine mittelschwere Arbeitslei stung entsprach. Bei geringerer Arbeit, die erfahrungsgemäss den grössten Teil der Cle- brauchsdauer ausmachte, ergab sich so ein Überschuss, der den Atembeutel des Gerätes auffüllte und sich dabei mit. dem Kreislauf inhalt mischte. Bei vollem Atembeutel wurde schliesslich ein Teil des Gemisches durch ein Überdruckentlüftungsventil abgeblasen.
Durch diese Spülverfahren wurde eine rationelle Ausnutzung des mitgeführten SauerAtoffvor- rates beeinträchtigt sowie die Übersichtlich keit und Kontrolle des Gerätes erschwert.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Unzulänglichkeit zu beheben, und betrifft ein Sauerstoffatemschutzgerät mit Kreislauf atmung und lungengesteuerter Sauerstoff ergänzung durch ein von einem Hilfsventil geregeltes Sauerstoffzuführungsventil, wel ches G er ät dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerkammer des Membrangehäuses des Hilfsventils über ein Rückschlagventil mit der Ausatemleitung und über ein zweites Ventil mit der Aussenluft verbunden ist, so dass die Steuervorrichtung des Hilfsventils zugleich als Spülmembranptmipe dient,
deren Membran die bei der Ausatmung in die Steuer kammer eingeströmte Ausatemluft, sobald der Atembeutel bis zu einem vorbestimmten Vo lumen durch Ausatemluft und eingeströmten Sauerstoff gefüllt worden ist, unter der Wir kung einer Feder über das zweite Ventil als Spülluft ins Freie drückt.
Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht in den schematischen Fig. 1 und 2 je ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 ist ein Rohrstutzen 1 zum Anschluss des Ge rätes an eine Maske oder ein 1Iundstiick für den Geräteträger vorgesehen. Die Ausatmung nimmt ihren Weg durch einen Ausatem- schlauch 2, ein Ausatemventil 3 und eine Rohrleitung 1 in eine Alkalipatrone 5, in der die Kohlensäure der Ausatemluft gebunden wird.
Durch eine Atemleitung 6 strömt die gereinigte Luft. in einen Atembeutel 7 und kann von hier aus durch eine Leitung 8, ein Einatemventil 9, einen Einatemschlauch 10 durch den Rohrstutzen 1 eingeatmet werden.
Im Anschluss an eine Sauerstoffvorrats flasche 11 mit einem Absperrventil 12 ist ein Druckminderventil 13 vorgesehen.
Zur lungengesteuerten Regelung der Sauerstoffzufuhr dient ein Hilfsventil 14, das durch eine Membran 15 betätigt wird. Die Räume 16 und 17 oberhalb bzw. unter halb der Membran 15 sind nach aussen abge schlossen. Der obere Raum 16 ist über ein Rüekschlagventil 18 und eine Leitung 19 mit, der Kammer 20 des Ausateinventils 3 ver bunden und ist mit einer zweiten Leitung 21 an ein Lberdruekentlüftungsventil 22 ange schlossen, das an einem festen Bauteil 23 des Gerätes angebracht ist und mit seinem Be dienungsknopf 21 einem durch eine nicht. dargestellte Platte versteiften Wandteil 25 cles Atembeutels 7 gegenübersteht.
Den Raum 17 unterhalb der Membran 15 verbindet. eine Leitung 26 mit. der z isehen der Alkali patrone 5 und dem Atembeutel 7 vorgesehe nen Atemleitung 6.
Die Übertragung der Bewegung der Mem bran 15 auf das Hilfsventil 11 ist dureh eine Stange 27 angedeutet. Bei der praktischen Ausführung wird zwischen der Stange 27 und der Membran 15 zweckmässig noch eine Hebelübersetzung eingeschaltet. Das Hilfs ventil 11 steht unter dem Einfluss einer Schliessfeder 28. Die Stange 27 ist mit einer engen Führung 29 durch den Boden des Raumes 17 durch eine Kammer 30 hindurch geführt, die zur Aufnahme des aus dem Hilfsventil 14 abströmenden Sauerstoffes dient. Von dieser aus führt eine Leitung 31 zu einer Kammer 32.
Eine 'and dieser Kammer ist. dureh eine -Membran 33 gebil det, die das eigentliche Sauei,stoffzufüh- rungsventil 3.1 steuert. Von der Kammer 32 führt eine weitere Leitung 35 mit. einer engen Staudüse 36 ztt einer Sauerstoffleitung 37, welche von einer an die Austrittskammer des Hauptventils 31 angeschlossenen Drossel öffnung 38 zum Atembeutel 7 führt.
Die Arbeitsweise des CTerätes nach Fig. 1 ist. folgende: Nach Öffnen des Absperrventils 1-2_' der Sauerstoffvorratsflasehe 11 gelangt der Sauerstoff über das Druekminderventil 13 oder, falls dieses fehlt, unmittelbar bis zu dem gesehlossenen Hilfsventil. 11 und dem gesehlossenen, eigentlichen Sauerstoffzufüh- rungsventil 31 (Hauptventil).
Wird von dem Geräteträger ausgeatmet, so entsteht in der Kammer 20 vor dem Ausatemventil 3 ein Überdruck, der durch die Widerstände des Ausatemv entils 3, der Alkalipatrone 5 und der Atemleitungen 1 und 6 bedingt ist und dessen Betrag und Dauer sieh aus der Grösse und Dauer der einzelnen Atemzüge ergeben.
Dieser Druck wird dureh die Leitung 19 und das mit geringem Widerstand ausgestattete, sieh daher öffnende Riiekschlagventil 18 auf den nach aussen abg-esehlossenen Raum 16 oberhalb der Membran 15 übertragen. Da der Raum 17 unter der Membran 15 dureh die Leitung 26 mit der Atemleitung 6 in offener Verbindung steht., kann die Membran 15 der Überdruelzwirkung folgend dureh die Stange 2 7 das Hilfsventil 1-1 öffnen.
Infolgedessen strömt Sauerstoff, dessen lIen-e wegen des engen Ventilquersehnittes gering ist und nur einen Bruelneil der als Ersatz für den Ver- braueh notwendi-en -Menge ausmaelit,
in die Kammer 30 und durch die Verbindungslei- tung 31 in den Raum 32 vor der Membran 33 des Hauptventils 3-1. Er trifft in der Abströmleitung vor seinem Austritt in die zum Atembeutel 7 führende Sauerstofflei tung 37 auf die Staudüse 36. Die Räume 30 und 33 einschliesslich der Rohre 31 und 35 weisen nur einen Inhalt von wenigen Kubik zentimetern auf.
Daher steigt der Druck hier i;n Bruchteil einer Sekunde kräftig an und 1)ewirkt eine entsprechende Durehbiegung der Membran 33, wodurch das Hauptventil 34 geöffnet wird, das geöffnet bleibt, solange der das Hilfsventil 14 auslösende Überdruck bestehen bleibt, d. h.
während des grössten Teils der Ausatemperiode. Da während die ser Zeitspanne nur der etwa 4 /o betragende Sauerstoffverbrauch des Geräteträgers ersetzt @s-erden soll, ist in der Abströmleitung des Hauptventils 34 eine allenfalls einstellbare bi-osselöffnung 38 vorgesehen. An Stelle der Drosselöffnung 38 kann auch ein federbela stetes Drosselventil angeordnet. sein.
Das Hilfsventil 14 regelt so die Sauer stoffergänzung in Abhängigkeit von der Zahl. und (xrösse der Atemzüge des Geräteträgers. Der Steuermembran 15 des Hilfsventils 14 kommt jedoch eine weitere wichtige Aufgabe zu, nämlich die Aufgabe der Ausspülung des als Verunreinigung im Sauerstoffvorrat ent haltenen Stickstoffes.
Durch Anordnung des Riieksehlagventils 18 in der Verbindungslei tung 19 zwischen dem Raum 20 vor dem t "berdi-nel@ventil 3 und dem nach aussen ab- gesehlossenen Raum 16 oberhalb der llem- i)i-an 15 wird erreicht, dass die bei jedem lIembranhub durch die Leitung 19 ge- drüekt.e Aasatemluft nicht wieder in das Ge rät zurückströmen kann.
Die Menge der in < len Raum 16 -edrückten Aasatemluft ist von der Grösse des Meinbranhubes und somit auch von den Atemzügen abhängig. Sie bleibt als Spülluft in dem Raum 16 liegen, Iris zur Beendigung der Ausatmung. Falls die :'itniung mit ganz oder teilweise leerem Atembeutel 7 begonnen wurde, bleibt die Spülluft so lange liegen, bis durch ?,Taehströ- inen aus dem so lange offen gehaltenen Haupt ventil 34 der Atembeutel aufgefüllt ist.
Als dann betätigt der durch eine nicht darge stellte Platte versteifte Wandteil 25 des :@tembeutels 7 den Druckknopf 24 des Über- di-uekentlüftungsv entils 22. Durch dieses kann die in dem Raum 16 enthaltene Spül luft nach aussen entweichen. Der folgende Einatemzug wird jetzt dem vollen Atembeutel entnommen. Die nächste Ausatmung bewirkt wieder, wie oben beschrie ben ist, das Öffnen des Hilfsventils 14, das daraufhin in einem Bruchteil einer Sekunde die Öffnung des Hauptventils 34 folgen lässt.
Hierdurch wird einerseits noch während der Ausatmung ein entsprechender Zuschuss aus der Sauerstoffvorratsflasche 11 abgegeben, der neben Sauerstoff auch eine dem Rein heitsgrad entsprechende Menge Stickstoff enthält.
Anderseits wird gleichzeitig durch die Bewegung der Membran 15 des Hilfs ventils 14 ein geringer Teil der Ausatemluft durch das Rückschlagv entil 18 als Spülluft in die Kammer 16 überführt. Die Aasatem luft wird dann in der Alkalipatrone 5 von ihrem Kohlensäuregehalt befreit und strömt in den Atembeutel 7, den sie nicht voll auf füllen kann. An dem vollen Inhalt fehlt die geringe, in der Kammer 16 abgeschlossene Spülmenge, die erst.
durch das Überdruck entlüftungsventil 22 nach aussen abströmen kann, wenn die geringe Fehlmenge im Atem beutel 7 ergänzt ist und die versteifte -Wand 25 des Atembeutels 7 durch Anheben des Ventilknopfes 24 das -Cberdruckentlüftungs- ventil 22 geöffnet hat. Dieser Vorgang wie derholt sich von Atemzug zu Atemzug in gleicher Weise. Bei gleichmässiger Atmung wird im Atembeutel am Ende der Ausat mung immer die gleiche Fehlmenge im Atem beutel durch einen Zusehuss aus der Sauer stoffflasche zu ersetzen sein.
Um einen Überblick über die Grösse der Spülmenge zu gewinnen, sei beispielsweise angenommen, dass gleichmässig Atemzüge von<B>1000</B> cm3 gemacht werden. Einem Sauer- stoffv erbrauch des Gerätträgers von 4 % ent sprechend sei das Sauerstoffzuführungsventil so eingestellt, dass während der Ausatmung ein Zuschuss von 40 em3 in das Gerät abge geben wird. Bei einem Reinheitsgrad des Vor ratssauerstoffes von 95 % sind dann in die sem Zuschuss 2 cms Stickstoff enthalten.
Während der folgenden Einatmung werden dem Atemverbrauch des Geräteträgers ent sprechend 40 cms reinen Sauerstoffes ver- braucht, so dass sich der Sauerstoffgehalt im Gerät um 2 cm-' verringert. Nimmt man an, da.ss bei Beginn des betrachteten Gebrauchs- abschnittes ein Kreislaufgemisch von 50 % Sauerstoff und 50 J, Stickstoff vorhanden ist, so muss die Spülmenge, die ja diesem Ge- miseh entnommen wird,
wenigstens 2 cmj Stickstoff enthalten, wenn der Gehalt der Kreislaufluft von 50% Sauerstoff aufrecht- erhalten bleiben soll. Die Spülmenge muss also 4 cms bei jedem Atemzug betragen.
Die Anordnung des Hilfsventils 14 ermög licht also auch eine zwangläufige Stickstoff spülung in Abhängigkeit von der Zahl und Grösse der Atemzüge, wobei noch der beson dere Vorteil entsteht, dass die Spülluft der kohlensäurehaltigen Ausatemluft und nicht dem gereinigten Inhalt des Atembeutels ent nommen wird.
Es sind keine zusätzlichen Teile not wendig, um einen etwa durch Bedienung eines besonderen Zuschussventils entstande nen Überdruck aus dem Kreislauf des Ge rätes zu entfernen. Ein Überschuss an Kreis laufluft kann ohne Schwierigkeit aus dein Rauen 20 vor dem Ausatemventil 3 über die Leitung 19, das Rücksehlagventil 18, die Kammer 16, die Leitung 21 und das Über- clruckentlüftungsventil 22, das dann von der Wand 25 des Atembeutels 7 geöffnet wird, abblasen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist. die Anordnung des Hilfsventils 14 in seiner Beziehung zum Kreislauf des Gerätes die gleiche wie bei Fig. 1. Das Hilfsventil 14 sperrt hier jedoch eine Kammer 39 ab, die unten durch eine Membran 40 begrenzt wird. Zwischen dieser Membran 40 und dem @auer- ttoff7iiführungsventil 41 besteht eine kraft schlüssige Verbindung. Ausserdem ist in der Membran 40 eine Drosselöffnung 42 vorge sehen, welche einen Druckausgleich beider seits der Membran 40 verzögern soll. Der Raum 43 unterhalb der Membran 40 steht in offener Verbindung mit der Sauerstoffvox ratsflasche 11 bzw. mit dem Druekniinder- ventil 13.
Für die Abströmung aus dem Sauerstoffzuführungsventil 41 ist eine Lei- tung 37 vorgesehen, welche unter Einschal tung einer Drosselöffnung 38, die auch als Drosselventil gestaltet sein kann, zii dem Atemweg 6 oder auch unmittelbar in den Atembeutel 7 führt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist die Wirkung der Membran 15 des Hilfs ventils 14 die gleiche wie bei dem Gerät nach Fig. 1. Der durch die sehr kleine Durchlassöffnung des Hilfsventils 14 tre tende Sauerstoff gelangt jedoch durch den Raum 17 und die Leitung 26 unmittelbar ohne Drosselung in die Atemleitung 6. Dabei sinkt in dem entsprechend klein gehaltenen Raum 39 der Druck sehr schnell, weil die Drosselöffnung 42 in der Membran 40 das Nachströmen des Sauerstoffes vom Raum 43 und in den Raum 39 drosselt. Daher fällt der Druck im Raum 39 ab.
Die beiderseits der Membran 40 entstehende Druckdifferenz hat ein entsprechendes Hochwölben der Membran 40 und somit ein Öffnen des Sauerstoffzu- führungsv entils 41 zur Folge. Sobald die Ausatmung beendet, ist, kehrt die Membran 15, wie oben bei dein Gerät nach Pig. 1 be schrieben wurde, in ihre Ausgangsstellung zurück unter dem Einfluss der Feder 28, wo durch das Hilfsventil 14 geschlossen wird. In den Räumen 39 und 43 erfolgt durch die Drosselöffnung 42 der Druckausgleich, wo durch die Membran 40 in ihre Ausgangslage zurückgeht und das Hauptventil 41 ebenfalls geschlossen wird.
Die an sich bekannte Art der Sauerstoffergänzung ergibt, in Verbin dung mit der vorliegenden Kombination, bei der das Öffnen des Hilfsventils 14 die Sauer stoffergänzung steuert und das Schliessen dieses Ventils die Stickstoffausspülung be wirkt und die Anordnung eines besonde ren Überdruckentlüftungsventils überflüssig macht, besondere Vorteile.
Wird dem Sauerstoff durch Öffnen des Absperrventils 12 der Sauerstoff-Vorrats- flasehe 11 der Weg freigegeben, so füllt er in kürzester Zeit den Raum 43. Die Drossel öffnung 42 verhindert einen sofortigen Druelzausgleieh mit dem Raum 39, so dass die hierdurch bedingte Druckdifferenz bei- derseits der Membran 40 die Öffnung des Sauerstoffzuführungsventils 41 bewirkt.
Erst v-enn der Druckausgleich - hergestellt ist, wird das Ventil 41 geschlossen und hat dann (lie Gebrauchsstellung eingenommen. Es strö men also zwangläufig mit dem Öffnen des alisperi-v entils 12 der Vorratsflasche 11 einige Liter Sauerstoff in den Gerätekreis lauf und sorgen dafür, dass die Atemluft bereits am Anfang des Gebrauches einen hohen Gehalt an Sauerstoff besitzt.
Es erübrigen sieh also Vorschriften, wie sie ,elbst für Geräte mit reichlicher Sauerstoff losierung bestehen, nach denen am Anfang des Gebrauches durch Leersaugen oder durch Betätigen eines Zusehussvent.ils möglichst viel Sauerstoff aus den Atemwegen des Gerätes entfernt werden soll.
Hierdurch kann der Sauerstoffvorrat noch besser zu Gunsten des atwungsv erbrauches ausgenutzt werden, d. h., @lal.@ ein bestimmter Vorrat für eine längere Arbeitszeit ausreicht, oder dass man bei fest gelegter CTebrauehsdauer mit einem kleineren Vorrat auskommen und so an Gewicht für die Vorratsflasche sparen kann.
Die Spülung kann daher auf sehr geringe Jl@,iigeii von etwa 5 ö des bei der Atmung v-erbrauehten Sauerstoffes, d. h. auf Mengen von höchstens 10 cm?, pro Hub der Membran 7:5 beschränkt werden.
Da auch das Hilfs ventil 14 wegen seines sehr kleinen Öffnungs- duersehnittes von einer Membran reit sehr ":'erin,@eni Durchmesser gesteuert werden kann, Idil-,>t sieh die ganze hilfsgesteuerte Ventilan- ordnun- für Sauerstoffergänzung, Stickstoff- i aus<B>Z,</B> I <B>,
</B> spülung Lind ÜberdriLekentläftung die in (len sehematisehen Fig. 1 und \? zwecks deut- lielier Darstellung stark auseinandergezogen ist, auf kleinstem Raum zusammendrängen, so dass ein einfacher und übersichtlicher :lufbau des Atemschutzgerätes gewonnen