Atem- und Atemschutzgerät Es ist bereits ein Atem- und Atemsehutz- gcrät bekannt, welches zwei im allgemeinen mit einem Di-ttekniinderventil in Verbindung stehende Druckkammern aufweist, die durch eine Membran voneinander getrennt und durch eine enge Drosselöffnung miteinander verbunden sind, die den Drtiekausgleich zwi schen beiden Kammern verzögert.
Die in offe ner Verbindung mit dem Druekminderventil stehende Kammer enthält ein Sauerstoffzu- führnngsventil, dessen Verschliissstück kraft schlüssig mit den Bewegungen der Membran gekoppelt ist, während die Kammer auf der andern Seite der Membran mit der kleinen Ventilöffnung eines lungengesteuerten Hilfs ventils abschliesst. Jedes Öffnen des Hilfsven tils, das lungengesteuert durch im Atembeutel.
cntsteliende Unterdrücke verursacht wird, hat einen Druckabfall über der Membran zur Folge, der nur mit zeitlicher Verzögerung durch die die beiden Kammern verbindende, enge Drosselöffnung ausgeglichen werden kann. Da der Druck unterhalb der 'Membran infolge der offenen Verbindung des Raumes mit einem Druckminderer unverändert auf rechterhalten bleibt, bildet sich im Zeitraum @-oti 1/1000-1/i00 Sekunde nach dem Öffnen des Hilfsventils ein kräftiger Drucktinter- sehied beiderseits der Membran aus.
Die Mem bran wölbt sich dementsprechend aus und öff net mit dieser Formänderungsbewegung das Sauerstoffzuführungsventil. Mit dieser Bauart ist zum ersten Mal v er sucht worden, bei Atemgeräten mit aus schliesslich lungengesteuerter Sauerstoffzu führung die Druckenergie des in- dem Vor ratsbehälter enthaltenen, hoehverdiehteten Sauerstoffes zur Verringerung des zum An saugen notwendigen Atemwiderstandes und zur Einschränkung des Platzbedarfes und Ge wichtes der Sauerstoffarmatur auszunutzen.
Dieses Ziel wird jedoch nur in beschränktem Umfange erreicht, da die Zuführung der aus dem Sauerstoffzuführungsventil abströmen den, grossen Sauerstoffmengen in den Steuer raum des Hilfsventils durch seine unmittel bare Strahlwirkung das Schliessen. des Hilfs ventils beeinflusst oder sogar das rechtzeitige Schliessen und als Folge davon auch die Un= terbreehung des Hauptstromes verhindert.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen und zugleich eine Ver ringerung der baulichen Abmessungen zu er reichen. Die Erfindung betrifft ein Atem und Atemschiitzgerät mit. von einem durch die Atmung zu steuern bestimmten Hilfsven til betätigtem SauerstoffzuführLmgsventil und zwei durch eine das letztere Ventil steuernde Membran voneinander getrennten und zur Herbeiführung eines verzögerten Druckausgleiches durch eine Drosselöffnung miteinander verbundenen Kammern.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein die ge samten Ventile enthaltendes, aus zwei Teilen bestehendes Gehäuse aufweist., wobei beide Gehäuseteile unter Zwischenschaltung der die beiden Kammern voneinander trennenden, das Sauerstoffzuführungsventil steuernden Membran miteinander verbunden sind, und dass die im Innern des einen Gehäuseteils be findliche Kammer über ein Hilfsventil und ein Rohr an die Einatemleitung,
die im In nern des andern Gehäuseteils befindliche Kammer dagegen einerseits an die Sauerstoff einlassleitung und anderseits über das Sauer- stoffzuführiuigsventil mit einem Rohr an eine andere Stelle der Atemleitungen angeschlos sen ist, so dass von den beiden Gehäuseteilen getrennte Leitungen für die Übertragung des Unterdruckes der Einatmung auf das Hilfs ventil und für die Abströmung aus dem Sauerstoffzuführimgsventil zu den Atemlei tungen des Gerätes führen.
Die Zeichnung zeigt im senkrechten Mit tellängsschnitt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
Das Gerät weist ein die gesamten Ventile enthaltendes Gehäuse auf, das aus den beiden Teilen 1 und 2 besteht. Diese sind an der ein ander zugekehrten Seite mit je einem Flansch 3 bzw. 4 versehen. Die Flansehe 3 und 4 sind quadratisch ausgebildet und unter Zwischen schaltung einer aus Weichgummi bestehenden Membran 5 miteinander durch Schrauben 6 verbunden.
Zur gegenseitigen Führung ist der Flansch 3 mit einer ringsumlaufenden Randleiste versehen, welche die Membran 5 und den entsprechend dimensionierten End- ansatz des Flansches 4 passend umfasst.
Die Gehäuseteile 1 und 2 sind an der ein ander zugekehrten Seite offen, so dass das Innere eines jeden Gehäuseteils von demjeni gen des andern Gehäuseteils durch die Mem bran 5 getrennt: ist und daher je eine beson dere Kammer bildet.
Das Innere des Gehäuseteils 1 ist einer seits an einen Rohrstutzen 7 angeschlossen, der in nicht dargestellter Weise unter Zwi schenschaltung eines Druckminderventils mit einer Sauerstoffeinlassleitung verbunden ist. Anderseits ist .das Innere des Gehäuseteils 1 über ein Sauerstoffzuführungsventil an eine zu einer Gesichtsmaske des Gerätes führende Rohrleitung 16 angeschlossen.
Dieses Ventil weist eine in entsprechendes Muttergewinde des Gehäuseteils 1 unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes 11 gegen den Gehäuse boden festgeschraubte, den Ventilsitz bil dende Führungskappe 8 auf, die mit einem zentralen, in die Leitung 16 mündenden Durchlasskanal 9 und schräg zur Achse lie genden Zuströmkanälen 10 versehen ist. Das Ventil weist ferner ein in der Kappe 8 axial ierschiebbar geführtes, mit dem Ventilsitz zusammenarbeitendes Verschliissstück 12 auf, an dessen einem Ende mittels einer zentralen Schraube 13 ein Federteller 14 befestigt ist.
Der Federteller 14 weist am freien Ende einen Ringflansch auf, der unter dem Ein- fl.uss einer Druckfeder 15, die anderseits an einer Schulter der Kappe 8 abgestützt ist, kraftschlüssig an der Membran 5 abliegt.
Die Membran 5 ist mit einer zentralen Bohrung versehen, welehe vom Schaft einer Hohlschraube 17 durchsetzt ist, auf den ein eine entsprechende Muttergewindebohrung aufweisender Zapfen 18 aufgeschraubt ist. Der Zapfen 18 ist unter Zwischensehailtung eines Dichtungsringes fest mit der Membran 5 verklemmt und weist im Anschluss an die Gewindebohrung eine als kalibrierte Drossel stelle 19 ausgebildete zentrale Durchbrechung auf, welche in die einerseits von der Mem bran 5 begrenzte Kammer im Innern des Ge häuseteils 2 mündet.
Diese Kammer ist ander seits durch ein Einsatzstück 21 abgeschlossen, das mit Gewinde versehen und in eine pas sende zentrale Gewindebohrung des Gehäuse teils 2 unter Zwischensehaltung eines Dich tungsringes gegen den (-lehäuseboden festge schraubt ist. Im Innern der Kammer befindet sieh eine Druckfeder 20, die einerseits gegen die @ Membran 5 und anderseits gegen eine Schulter des Einsatzstückes 21 abgestützt ist..
Die Druekfedern ?0 und<B>1.5</B> sind derart vor gespannt und aufeinander abgestimmt, dass sie die Membran 5 in der in der Zeichnung dargestellten planen Form halten, wenn der Sauerstoffdruck in beiden Kammern gleich gross ist, wobei der Differenzdruck der Fe- Bern über den Federteller 14 und das Ver- schlussstück 12 abdichtend auf den Durchlass- kanal 9 einwirkt.
Der Kammerboden 32 des Gehäuseteils 2 weist eine zentrale Bohrung auf, in welche das rückwärtige Ende des Einsatzstückes 21 hineingeführt ist. Das Einsatzstück 21 weist eine zentrale, in einem kalibrierten Kanal 22 ausmündende Durehbrechung auf, durch wel che die Kammer über ein Hilfsventil 24 mit einer in einer Erweiterung des Gehäuseteils 2 angeordneten Vorkammer 23 in Verbindung steht, an welche eine zur Gesichtsmaske des Gerätes führende Rohrleitung 45 angeschlos sen ist. Das den Kanal 22 aufweisende Ende des Einsatzstückes 21 bildet zugleich den Sitz des Hilfsventils 24, welches ausserdem ein mit.
diesem Sitz zusammenarbeitendes Verschluss- stück 31 aufweist. Das Verschlussstück 31 ist axial verschiebbar in der zentralen Durch bohrung des Kammerbodens 32 gelagert, der ausserdem mit schräg zur Achse liegenden Zuströmkanälen 33 versehen ist, die von der Vorkammer 23 zum Sitz des Hilfsventils 24 führen.
Das Verschlussst.ück 31 ist als eine mit einem rückwärtigen Ringflansch 37 ver sehene Kappe ausgebildet, in die eine Druck feder 34 hineinragt, welche einerseits gegen den Kappenboden und anderseits gegen einen mittels Schrauben 35 am Gehäuseteil 2 befe stigten Hut 36 abgestützt ist. Der Hut 36 ist seitlich mit Längssehlitzen versehen, durch welche je einer von drei radial angeordneten, zweiarmigen Hebeln 38 hindurchgeführt ist.
Diese Hebel 38 sind in gleichmässig über den Gehäuseumfang verteilten radialen Ausspa rungen eines zur Gehäuseachse konzentrischen Ringes 39 mittels je einer Achse 40 derart gelagert, dass sie in bezug auf die (lehäuse- achse in der radial-axialen Ebene schwenkbar sind. Die Schwenkachsen 40 sind als gemein- samer Drahtring ausgebildet, der in einer konzentrischen Ausdrehung des Ringes 39 festgeklemmt ist. Der Ring 39 ist am Ge- hiiuseteil 2 befestigt.
Die Hebel 38 weisen je einen kürzeren, unter den Ringflansch 37 greifenden und einen längeren, an einer Sehubstange 41 aasgelenkten Hebelarm auf. Die Schubstangen 41 sind einerseits parallel zur Gehäuseachse angeordnet und anderseits an je einem einarmigen Hebel 42 aasgelenkt. Diese Hebel 42 liegen in bezug auf die Ge häuseachse in radial-axialen Ebenen und sind einerends in gleichmässig über den Gehäuse umfang verteilten radialen Aussparungen eines zur Gehäuseachse konzentrischen Ringes 43 mittels je einer Achse 44 derart gelagert, dass sie in ihrer radial-axialen Ebene schwenk sind.
Die Schwenkachsen 44 sind wieder als gemeinsamer Drahtring ausgebildet, der in einer konzentrischen Ausdrehung des Ringes 43 festgeklemmt ist. Der Ring 43 ist am Ge häuseteil 2 befestigt. Mit dem freien Ende liegen die Hebel 42 kraftschlüssig an der In nenseite einer Hilfsmembran 25 an, die zen trisch zur Gehäuseachse angeordnet ist und im mittleren Teil beiderseits durch je eine Versteifungsplatte 26 verstärkt ist.
Die Hilfs membran 25 ist kegelstumpfmantelförmig ge staltet und mit einem zylindermantelförmigen Rand versehen, der luftdicht auf den freien Rand 2 7 des Gehäuseteils 2 aufgepresst xst. Unter dem Rand der Hilfsmembran 25 weist der Gehäuseteil 2 einen Bund auf, der mit Schraubengewinde versehen ist und auf den eine die Hilfsmembran nach aussen umschlie ssende Gewindekapsel 28 aufgeschraubt ist. Diese weist einen zentralen Durchlass 30 auf, welcher durch ein Sieb 2.9 abgeschlossen ist.
Das Sieb 29 gestattet den freien Zutritt der Aussenluft zur Aussenseite der Hilfsmem bran 25, so dass letztere stets unter Atmosphä rendruck steht, wogegen die Hilfsmembran 25 mit ihrer Innenseite die Vorkammer 23 nach aussen begrenzt.
Die Hebel 38 und 42 bilden mit den Schubstangen 41 zusammen drei radial-axial zur Gehäuseachse angeordnete Hebelgestänge, welche ein Übersetzungsverhältnis von minde stens<B>15:1</B> aufweisen, dergestalt, dass ein Durehwölben der Hilfsmembran 25, gemessen an den Anlagestellen der Hebel 42, einen Hub des Verschlussstückes 31 von mindestens dem fünfzehnten Teil dieser Durchwölbung be wirkt.
Die radial-axiale Anordnung der Hebelge stänge 38, 41, 42 einfacher, leichter Bauart, und verhältnismässig grossem Übersetzungs verhältnis zur Steuerung des Hilfsventils 24 gestattet eine bauliche Zusammendr ängung sämtlicher Konstruktionsteile auf einen ver hältnismässig kleinen Raum und damit eine praktisch 20 cm2 nicht übersteigende wirk same Fläche der Hilfsmembran 25. Durch die erläuterte Gehäusezweiteilung und die Ver bindung der beiden Gehäuseteile 1, 2 mittels der Flansche 3, 4 unter Zwischenschaltung der Membran 5 lässt sich ein einfacher, über sichtlicher Zusammenbau des Gerätes errei chen.
Die Arbeitsweise des gezeichneten Sauer stoffzuführungsventils ist folgende: Durch den Anschlussstutzen 7 steht das Innere des Gehäuseteils 1 in offener Verbin dung mit einem Druekminderventil, das den hohen Druck des Sauerstoffes in dem nicht dargestellten Vorratsbehälter auf einen ge ringen Gebrauchsdruck herabmindert und diesen Druck während der ganzen Gebrauchs dauer gleichmässig aufrechterhält. Dieser Druck besteht also auch im Innern des Ge häuseteils 1. In das Innere des Gehäuseteils 2 kann der Sauerstoff nur durch die enge Dros seldüse 19 gelangen. Ein Druckausgleich zwi schen beiden Räumen kann also nur mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung erfolgen.
Vor Eintritt dieses Druckausgleiches besteht da her zwischen beiden Seiten der Membran ein anfangs erheblicher und dann allmählich ab nehmender Druckunterschied. Infolgedessen erfährt die Membran 5 eine Auswölbung ent- gegen-dem Druck der Schliessfeder 20.
Infolge der kraftschlüssigen Anlage des Verschluss- stückes 12 mittels des Federtellers 14 an der Membran 5 folgt das Verschlussstück 12 unter dem Einfluss der Feder 15 der Durchwölbung der Membrane 5, wodurch es sich vom Ventil- sitzstüek 8 abhebt und die Mündung des Aus strömkanals 9 für den Sauerstoff freigibt. Der Sauerstoff strömt daher vom Stutzen 7 durch die Kanäle 10 und den Kanal 9 in das Anschlussrohr <B>16</B> und von diesem in die Ge sichtsmaske.
Dieser Vorgang tritt vorerst stets dann ein, wenn am Anfang des Gebrauches des Atemgerätes das Absperrventil des Sauer stoffvorratsbehälters geöffnet worden ist und der Sauerstoff in das Innere des CTehäuseteils 1 gelangt ist und dauert so lange, bis genü gend Sauerstoff aus dem Gehäuseteil 1 durch die Drosselöffnung 19 hindurch in den Ge häuseteil 2 gelangt ist, als für den Druckaus gleich zwischen beiden Gehäuseteilen nötig ist. Sobald dieser Drtiekausgleieh erreicht ist, nimmt. die Membrane 5 wieder ihre ursprüng liche, in der Zeichnung dargestellte Lage ein. in welcher das Ventil 8, 12 wieder geschlossen ist.
Ein Sanerstoffzufluss in das Atemgerät wird daher jeweils nur für eine vorbestimmte, verhältnismässig kurze Zeitspanne freigege ben, deren Länge von der Grösse des freien Raumes über der Membran 5 und von dem Querschnitt der Düsenöffnung 19 abhängig ist.
Dieser Vorgang tritt ausserdem jeweils auch während des Gebrauches jedesmal dann ein, wenn der bei der Einatmung entstehende Unterdruck durch die Ansehlussleit.ung 45 hindurch in der Erweitertuig 23 des CTehäuse- teils 2 einen Druckabfall bewirkt, der aus reicht, um ein Durelnvölben der Hilfsventil- inembran 25 durch Druck der Aussenluft ztt bewirken.
Diese Durehwölbung überträgt sieh über die Hebel 42, 41, 38 auf das Verschluss- stüek 31, welches dadurch von der Ventilöff nung 22 des Hilfsventils 24 abgehoben wird. Hierdurch wird im Innern des Gehäuseteils 2 ein sofortiger praktisch im Bruchteil einer Sekunde eintretender Druckabfall bewirkt. Da die Nachströmung aus dem Raum unter halb der Membran 5 in den Gehäuseteil 2 durch die Drosseldüse 19 verzögert wird, ent steht dadurch ein entsprechender Druck unterschied beiderseits der Membran -5, wo durch das Sauerstoffzuführungsventil 8, 12 geöffnet wird und so lange geöffnet bleibt, als der Sauerstoffbedarf der Atmung anhält.
Hört dieser auf, dann verschwindet zugleich die Durehwölbung der Membrane 25. Da durch wird zuerst das Hilfsmittel 24 geschlos sen. Nun kann sieh der Druck beiderseits der Membrane 5 ausgleichen, was in etwa. 1/l00 Sekunde den Abschluss des Sa.uerstoffzufüh- run gsventils 8, 12 zur Folge hat.
Bei der eingangs erwähnten bekannten Ausführung wird ein solcher exakter Ablauf der Vorgänge dadurch gestört, dass die Ab- st.rö mung aus dem Sauerstoffzuführ ungsv en- til in den Steuerraum des Hilfsventils einge leitet wird.
Bei der vorstehend erläuterten Ausführung ist dagegen durch die getrennten Leitungsanschlüsse 16 und 45 eine Übertra- gung des Lnterdruekes auf das Hilfsventil '?4 und eine Abströ mung aus dem Sauerstoffzu- führungsventil 8, 12 gewährleistet., so dass alle Vorteile der genannten bekannten Ar beitsweise gewahrt sind, ohne deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.