Pressluft-Atmungsgerät
Es sind Pressluft-Atmungsgeräte bekannt, bei denen das benötigte niederdruckseitig gesteuerte Membranventil die in Flaschen unter Hochdruck mitgeführte Atemluft in einer Stufe auf den für die Atmung nötigen Druck reduziert. Die genannten Ventile arbeiten mit einem in Richtung der Niederdruckseite sich schliessenden Ventilkegel.
Es sind andere Pressluft-Atmungsgeräte bekannt, bei welchen die hochgespannte Luft in zwei Ventilen reduziert wird. Ein erstes Ventil, die sogenannte erste Stufe, reduziert die Flaschenluft auf einen konstanten Mittelwert, der wiederum das niederdruckseitig gesteuerte Membranventil, die sogenannte zweite Stufe, speist. Die genannte zweite Stufe arbeitet bei bekannten Geräten mit einem gegen die Niederdruckseite schliessenden Ventilkegel. Es sind im weiteren Geräte bekannt, bei denen die genannte zweite Stufe mit einem gegen den Mitteldruck schliessenden Ventilkegel arbeitet. Schliesslich sind Pressluft-Atmungsgeräte bekannt, bei denen die hochgespannte Luft in drei Stufen auf den Atemdruck reduziert wird.
Bei den bisher üblichen Pressluft-Atmungsgeräten mit niederdruckseitig gesteuerten Ventilen, die gegen die Niederdruckseite schliessen, ist der Ventilquerschnitt klein gehalten, um die infolge des auf das Ventil wirkenden Hoch- resp. Mitteldruckes, nötigen Steuerkräfte klein zu halten. Bei den mit zwei Stufen arbeitenden Ventilen wird, um einen bei undichter ersten Stufe auftretenden Überdruck und die damit verbundenen übergrossen Steuerkräfte zu vermeiden, ein zusätzliches Sicherheitsventil eingebaut.
Bei der zweiten Art niederdruckseitig gesteuerter Ventile. die gegen den Mitteldruck schliessen, ist der genannte Ventilkegel durch Federkraft auf den Ventilsitz gepresst. Diese Bauart öffnet bei undichter erster Stufe selbst, weshalb auf den Einbau eines Sicherheitsventils verzichtet werden kann. Damit die zum Schliessen des Ventils nötige Federkraft nicht zu gross wird, ist auch bei dieser Anordnung der Ventilquerschnitt klein gehalten.
Es wird nun gelegentlich als Nachteil empfunden, dass, durch die kleinen Ventilquerschnitte bedingt, bei niedrigem Flaschendruck nicht mehr die für eine normale Atmung nötige Luftmenge frei wird und bis zehn Prozent des vorhandenen Luftvolumens als Rest zurückbleibt.
Dieser und noch andere Mängel beinträchtigen den Atemkomfort der üblichen Atmungsgeräte in erheblicher Weise.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pressluft Atmungsgerät mit niederdruckseitig gesteuertem Ventil.
Erfindungsgemäss werden nun die oben kurz erwähnten Unzulänglichkeiten solcher Pressluft-Atmungsgeräte dadurch behoben, dass das Ventil einen Ausgleichkolben und einen Ventilkörper aufweist, die miteinander verbunden sind.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Das Ventilgehäuse 1 der niederdruckseitig gesteuerten Stufe weist in seinem Zentrum die Bohrung 12 für das Ventil 2 und die Lufteinlass-Bohrung 7 auf. Das Ventilgehäuse 1 ist auf der rechten Seite der Bohrung 12 als Dichtsitz 8 ausgebildet, dessen Durchmesser 13 um ein weniges grösser ist als der Durchmesser der Bohrung 12.
Vorzugsweise ist die Führung 16 für die Schliessfeder 11 mit dem Gehäuse 1 verbunden. Das Ventil 2 weist an seinem rechten Ende den Ventilteller 5 mit seiner Dichtungsfläche 6 und auf der linken Seite den Ausgleichkolben 4. mit seiner Dichtung 3 und der Kontaktstelle 17 auf. Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, wird beim Einatmen am nicht dargestellten Mundstück, über den Stutzen 15 im Ventilraum 18 ein Unterdruck erzeugt, der die Membrane 14 nach unten zieht. Die Membrane 14 drückt bei ihrer Abwartsbewegung auf den Druckhebel 9, der sich um seine Achse 10 dreht und auf die Kontaktstelle 17 des Ventils 2 drückt. Durch die Bewegung des Hebels 9 wird das Ventil 2 nach rechts bewegt und gibt zwischen dem Ventilsitz 8 und der Dichtfläche 6 einen Raum zum Ausströmen der durch die Bohrung 7 zuströmenden Luft frei.
Wird die Einatmung unterbrochen, so geht die Membrane 14 in ihre Ausgangslage zurück und die Feder 11 schiebt das Ventil 2 mit dem Dichtteller 5 und der Dichtung 6 auf den Ventilsitz 8 und unterbindet dadurch die Luftzufuhr aus der Bohrung 7 in den Ventilraum 18. Dadurch, dass der Ausgleichkolben 4 mit seiner Dichtung 3 fest mit dem Ventilteller 5 verbunden ist, drückt der in der Bohrung 7 herrschende Druck in beiden axialen Richtungen auf den Körper 4, 5 so dass sich die axialen Kräfte aufheben. Deshalb kann der Durchmesser der Ventilbohrung 12 beliebig gross gewählt werden, ohne dass die Kräfte für die Betätigung des Ventils 2 grösser werden. Vorzugsweise ist der Durchmesser des Ventilsitzes 8 um ein kleines grösser als der der Ventilbohrung 12 für den Ausgleichkolben 4.
Dadurch entsteht bei zu hohem Speisedruck eine Off- nungskraft in Richtung auf den Ventilteller 5. Der Öffnungsdruck kann durch die Feder 11 festgelegt werden. Das Ventil 2 arbeitet in diesem Fall als Sicherheitsventil, da der auf den Dichtungsquerschnitt wirkende Druck zugleich auf den mit dem Ventilteller verbundenen Kolben wirkt, der die auf den Ventilteller wirkende Kraft aufhebt, so dass ein beliebig grosser Ventilquerschnitt möglich ist und dadurch ein Sicherheitsventil-Effekt entsteht.
Es ist klar, dass der Ventilteller 5 und der Ausgleichkolben 4 durch Verschraubung miteinander verbunden werden können, statt, wie dargestellt, diese Teile aus einem einzigen Stück herzustellen. Ferner kann der Durchmesser 13 des Dichtungssitzes 8 kleiner oder grösser sein als der des Ausgleichkolbens 4.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform sind der Ausgleichkolben 4 und der Ventilteller 5 beide als Kolben gleichen oder verschiedenen Durchmessers ausgebildet.
Wie Versuche zeigten, lassen sich Atemluftflaschen bis auf einen Rest, der nicht grösser als ein Prozent ist, leer atmen.
Compressed air breathing apparatus
Compressed air breathing apparatuses are known in which the required diaphragm valve controlled on the low pressure side reduces the breathing air carried in bottles under high pressure in one step to the pressure required for breathing. The valves mentioned work with a valve cone that closes in the direction of the low-pressure side.
Other compressed air breathing apparatus are known in which the high pressure air is reduced in two valves. A first valve, the so-called first stage, reduces the bottle air to a constant mean value, which in turn feeds the diaphragm valve controlled on the low-pressure side, the so-called second stage. In known devices, the mentioned second stage works with a valve cone closing against the low-pressure side. There are also known devices in which the said second stage works with a valve cone that closes against the mean pressure. Finally, compressed air breathing devices are known in which the high-tension air is reduced to breathing pressure in three stages.
In the conventional compressed air breathing apparatus with low-pressure side controlled valves that close against the low-pressure side, the valve cross-section is kept small to avoid the high resp. To keep medium pressure, necessary control forces small. In the case of valves that work with two stages, an additional safety valve is installed in order to avoid overpressure and the associated oversized control forces that occur if the first stage is leaky.
The second type of valves controlled on the low pressure side. which close against the medium pressure, the said valve cone is pressed onto the valve seat by spring force. If the first stage leaks, this design opens itself, which means that there is no need to install a safety valve. So that the spring force required to close the valve does not become too great, the valve cross-section is also kept small in this arrangement.
It is now occasionally perceived as a disadvantage that, due to the small valve cross-sections, when the cylinder pressure is low, the amount of air required for normal breathing is no longer released and up to ten percent of the available air volume remains as a remainder.
This and other shortcomings impair the breathing comfort of the usual breathing devices in a considerable way.
The present invention relates to a compressed air breathing apparatus with a valve controlled on the low pressure side.
According to the invention, the shortcomings of such compressed air breathing devices mentioned briefly above are now eliminated in that the valve has a compensating piston and a valve body which are connected to one another.
An embodiment of the present invention is shown schematically in the drawing.
The valve housing 1 of the stage controlled on the low-pressure side has the bore 12 for the valve 2 and the air inlet bore 7 in its center. The valve housing 1 is designed as a sealing seat 8 on the right side of the bore 12, the diameter 13 of which is slightly larger than the diameter of the bore 12.
The guide 16 for the closing spring 11 is preferably connected to the housing 1. The valve 2 has the valve disk 5 with its sealing surface 6 at its right-hand end and the compensating piston 4 with its seal 3 and the contact point 17 on the left-hand side. As can be seen from the drawing, when inhaling at the mouthpiece, not shown, a negative pressure is generated via the nozzle 15 in the valve chamber 18, which pulls the membrane 14 downwards. During its downward movement, the membrane 14 presses on the pressure lever 9, which rotates about its axis 10 and presses on the contact point 17 of the valve 2. As a result of the movement of the lever 9, the valve 2 is moved to the right and releases a space between the valve seat 8 and the sealing surface 6 for the air flowing in through the bore 7 to flow out.
If inhalation is interrupted, the membrane 14 goes back to its starting position and the spring 11 pushes the valve 2 with the sealing plate 5 and the seal 6 onto the valve seat 8 and thereby prevents the air supply from the bore 7 into the valve chamber 18. that the compensating piston 4 with its seal 3 is firmly connected to the valve disk 5, the pressure prevailing in the bore 7 presses in both axial directions on the body 4, 5 so that the axial forces cancel each other out. The diameter of the valve bore 12 can therefore be selected to be as large as desired without the forces for actuating the valve 2 becoming greater. The diameter of the valve seat 8 is preferably slightly larger than that of the valve bore 12 for the compensating piston 4.
This creates an opening force in the direction of the valve disk 5 when the feed pressure is too high. The opening pressure can be determined by the spring 11. The valve 2 works in this case as a safety valve, since the pressure acting on the seal cross-section also acts on the piston connected to the valve disk, which cancels the force acting on the valve disk, so that any large valve cross-section is possible and thus a safety valve effect arises.
It is clear that the valve disk 5 and the compensating piston 4 can be connected to one another by screwing instead of, as shown, producing these parts from a single piece. Furthermore, the diameter 13 of the sealing seat 8 can be smaller or larger than that of the compensating piston 4.
In an embodiment not shown, the compensating piston 4 and the valve disk 5 are both designed as pistons of the same or different diameters.
As tests have shown, air bottles can be breathed empty except for a residue that is no more than one percent.