DE10130947A1 - Vorrichtung zur Ableitung von Atemgas - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ableitung von Atemgas. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine robust und einfach aufgebaute Vorrichtung zu schaffen, die sich auch bei der Einleitung wechselnder äußerer Kräfte durch eine weitgehend geräuscharme Abströmcharakteristik auszeichnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein erstes Rohrelement, das einen Durchgangskanal bildet, ein zweites Rohrelement, das zumindest abschnittsweise auf das erste Rohrelement drehbar aufgesetzt ist sowie einen zwischen dem ersten Rohrelement und dem zweiten Rohrelement gebildeten Spaltraum, wobei eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen in dem ersten Rohrelement ausgebildet sind und den Durchgangskanal mit dem Zwischenraum verbinden, wobei die Durchgangsbohrungen gegenüber einer Mittelachse des ersten Rohrelementes unter einem Winkel im Bereich von 20 bis 80 DEG geneigt ausgebildet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine. Vorrichtung zur Ableitung von Atemgas, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit der Behandlung schlafbezogener Atmungsstörungen durch nasale Überdruckbeatmung Anwendung findet.
• Eine herkömmliche Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus US-PS 5,937,851 bekannt. Diese herkömmliche Vorrichtung umfasst einen, aus einem transparenten Kunststoffmaterial gefertigten zentralen Rohrzapfen, auf dem eine trichterartig ausgebildete Hülse drehbar aufgesetzt ist. Zur Koppelung des zentralen Rohrzapfens mit der Hülse sind an dem zentralen Rohrzapfen, mehrere, in radialer Richtung federnd nachgiebige Rastzungenelemente ausgebildet. Zwischen den Rastzungen entstehen im zusammengesetzten Zustand der Vorrichtung, mehrere, sich axial erstreckende Schlitze, durch welche unter Überdruck stehendes Atemgas aus dem Innenbereich des zentralen Rohrzapfens in einen, zwischen dem Rohrzapfen und der Hülse gebildeten Zwischenraum hineintreten und anschließend in die Umgebung entweichen kann. Bei dieser herkömmlichen Vorrichtung besteht das Problem, dass der Austritt des teilweise verbrauchten Atemgases mit einem deutlich wahrnehmbaren Blas-Geräusch verbunden ist. Weiterhin besteht das Problem, dass unter Einwirkung äußerer Kräfte die beispielsweise über einen angeschlossenen Atemgasschlauch aufgebracht werden können, sich die Drosselcharakteristik dieser herkömmlichen Vorrichtung ändert, wobei dies durch eine Änderung der Abströmgeräusche des Atemgases bemerkbar ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ableitung von . Atemgas zu schaffen, die sich gegenüber der vorangehend beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung, durch eine verbesserte Abströmcharakteristik und einen robusten Aufbau auszeichnet, und die unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten günstig herstellbar ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Ableitung von Atemgas mit einem ersten Rohrelement das einen Durchgangskanal bildet,
  einem zweiten Rohrelement das zumindest abschnittsweise drehbar auf dem ersten Rohrelement angeordnet ist,
  einem, zwischen dem ersten Rohrelement und dem zweiten Rohrelement gebildeten Spaltraum und einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen, die in dem ersten Rohrelement ausgebildet sind und den Durchgangskanal mit dem Zwischenraum verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrungen gegenüber einer Mittelachse des ersten Rohrelementes unter einem Winkel im Bereich von 20 bis 80° geneigt ausgebildet sind.
• Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine robuste und einfach handhabbare Vorrichtung zur Ableitung von Atemgas zu schaffen, die sich auch bei Einwirkung vergleichsweise großer äußerer Kräfte, durch eine weitgehend konstante Abströmcharakteristik auszeichnet.
• Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, sind die Durchgangsbohrungen unter einem Winkel im Bereich von 30 bis 60° gegenüber der Mittelachse des ersten Rohrelelmentes geneigt. Hierbei ergibt sich neben einer besonders günstigen Anströmung des zwischen den beiden Rohrelementen gebildeten Zwischenraumes, auch eine verbesserte Auswaschcharakteristik der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In vorteilhafter Weise kann hierbei der Auswaschanteil des verbrauchten Atemgases während einer Ausatemphase erhöht werden und zwar insbesondere dann, wenn die Durchgangsbohrungen derart geneigt sind, dass deren Innenöffnungen im Inneren des ersten Rohrelementes in axialer Richtung gesehen näher an der Maske liegen, als die in den Zwischenraum mündenden Austrittsbereiche der Durchgangsbohrungen.
• Die Umfangskanten der Durchgangsbohrungen sind vorzugsweise schwach gebrochen ausgebildet, so dass hier keine scharfen Kanten vorhanden sind.
• Die Durchgangsbohrungen sind vorzugsweise derart bemessen, dass deren Innendurchmesser im Bereich von 2 bis 5 mm liegt. Die Durchgangsbohrungen können ein- oder zweireihig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Durchgangsbohrungen unter gleichmäßiger Umfangsteilung an dem ersten Rohrelement ausgebildet. Hierdurch ergibt sich entlang einer Abströmöffnung des Zwischenraumes eine im wesentlichen konstante Geschwindigkeitsverteilung.
• Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Überlappungsbereich der beiden Rohrelemente eine Umfangsschulter ausgebildet, wobei der zwischen den beiden Rohrelementen gebildete Zwischenraum diese Umfangsschulter umgibt. Die Umfangsschulter weist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Seitenflanke auf, wobei die in dem ersten Rohrelement ausgebildeten Durchgangsbohrungen in diese Seitenflanke hinein auslaufen. Die Seitenflanke ist vorzugsweise unter dem gleichen Neigungswinkel gegenüber der Mittelachse des ersten Rohrelementes geneigt wie die Durchgangsbohrungen.
• Der zwischen dem ersten Rohrelement und dem zweiten Rohrelement, vorzugsweise auf der Umfangsschulter gebildete Zwischenraum, weist in radialer Richtung eine Höhe im Bereich von vorzugsweise 0,12 bis 1,1 mm auf.
• Bei einer derartigen Dimensionierung ergibt sich eine besonders geräuscharme und auch verunreinigungsunempfindliche Ableitung des Atemgases.
• Die Höhe des Zwischenraumes ist vorzugsweise in axialer Richtung gesehen im wesentlichen konstant. Die durch den Zwischenraum hervorgerufene Drosselwirkung wird hierbei in besonders vorteilhafter Weise durch Wand- Reibungseffekte unterstützt.
• Eine insbesondere unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, dass der Zwischenraum zwischen zwei Zylinderflächen begrenzt ist. Hierdurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die in radialer Richtung gemessene Höhe des Zwischenraumes unabhängig von der Axialposition der beiden Rohrelemente, präzise einzuhalten.
• Der Abstand zwischen den in Umfangsrichtung und vorzugsweise unter gleicher Umfangsteilung in dem ersten Rohrelement ausgebildeten Durchgangsbohrungen, ist vorzugsweise derart bemessen, dass zwischen den benachbarten Durchgangsbohrungen noch ein Materialabschnitt von ausreichender Tragfähigkeit verbleibt. Vorzugsweise ist dieser Materialabschnitt derart bemessen, dass dessen in Umfangsrichtung gemessene minimale Dicke wenigstens in etwa dem Durchmesser der angrenzenden Durchgangsbohrungen entspricht.
• Weitere vorteilhafte Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine Detail-Axialschnittansicht zur Erläuterung einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit geneigt ausgebildeten Durchgangsbohrungen;
• Fig. 2 ebenfalls eine Detail-Axialschnittansicht zur Erläuterung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform mit ebenfalls geneigt ausgebildeten, jedoch in eine Umfangsschulter auslaufenden Durchgangsbohrungen.
• Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Ableitung von Atemgas umfasst ein erstes, hier nur abschnittsweise dargestelltes Rohrelement 1 das einen Durchgangskanal 2 bildet.
• Auf dieses Rohrelement 1 ist ein zweites Rohrelement 3 drehbar aufgesetzt. Zwischen den beiden Rohrelementen 1, 2 ist ein Zwischenraum 4 begrenzt, der eine zur Umgebung hin offene, von einer Umfangskante K umsäumte Ringseite aufweist.
• Der Zwischenraum 4 steht über eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 5 mit dem im Inneren des ersten Rohrelementes 1 ausgebildeten Durchgangskanal 2 in Verbindung.
• Die Durchgangsbohrungen 5 sind derart ausgebildet, dass eine Mittelachse m der jeweiligen Durchgangsbohrung 5, eine Mittelachse X des ersten Rohrelementes 1 bzw. des Durchgangskanales 2 unter einem Winkel π schneidet. Der Winkel π beträgt bei der hier dargestellten Ausführungsform 40° und liegt damit innerhalb des besonders bevorzugten Winkelbereiches von 30 bis 60°.
• Die Durchgangsbohrung 5 ist derart geneigt, dass deren innenseitige Eintrittsmündung näher an einem maskenseitigen Anschlußabschnitt a liegt als deren, in den Zwischenraum 4 mündende Austrittsöffnung.
• Der Durchmesser der geneigt ausgebildeten Durchgangsbohrung 5 beträgt bei der dargestellten Ausführungsform 2,5 mm. Der Innendurchmesser, des in dem ersten Rohrelementes 1 gebildeten Durchgangskanales 2, beträgt bei dieser Ausführungsform 18 mm. Die in axialer Richtung gemessene Länge l des Zwischenraumes 4 beträgt gemessen von einem Durchstoßpunkt P der Mittelachse der Durchgangsbohrung 5 bis zur Umfangskante K ca. 5,5 mm. Das den Zwischenraum 4 durchströmende Atemgas überströmt nach Austritt aus dem Zwischenraum π eine Ringschulter 8, die eine zum Zwischenraum 4 hin abfallende Außenumfangsfläche bildet. Der Abstand der Ringschulter 8 von der Austrittsöffnung des Zwischenraumes 4 beträgt vorzugsweise ca. 5 mm.
• Die beiden Rohrelemente 1, 2 sind bei der hier dargestellten Ausführungsform durch eine Schnappringeinrichtung 9 miteinander drehbar gekoppelt. Die Schappringeinrichtung 9 umfasst bei dieser Ausführungsform eine, an dem ersten Rohrelement 1 ausgebildete Umfangsnut 10 sowie eine, an dem zweiten Rohrelement 3 ausgebildete Innenumfangsnut 11 und einen in dem zwischen den beiden Nuten 10, 11 begrenzten Spaltraum aufgenommenen Federring 12, der in elastisch aufgeweiteter Position, sowohl in die in dem zweiten Rohrelement 3 gebildete Innenumfangsnut 11, als auch in die in dem ersten Rohrelement 1 ausgebildete Umfangsnut 10 eingreift. Der Schnappring 12 und die beiden Nuten sind derart bemessen, dass der Ring bei Überschreiten einer vorgegebenen Axialkraft in eine der beiden Nuten, vorzugsweise die Außenumfangsnut 10 des ersten Rohrelementes 1 abtaucht.
• In Fig. 2 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist an dem ersten Rohrelement 1 eine integral mit diesem ausgebildete Umfangsschulter 6 vorgesehen, durch welche auf dem ersten Rohrelement 1 ein Umfangsabschnitt mit größerem Außendurchmesser gebildet wird. Diese Umfangsschulter 6 wird zumindest abschnittsweise von einem Endabschnitt des zweiten Rohrelementes 3 unter Bildung des Zwischenraumes 4 überkragt.
• Die Umfangsschulter 6 weist eine Seitenflanke 15 auf, die bei diesem Aufführungsbeispiel im wesentlichen unter dem gleichen Winkel π ausgerichtet ist, wie die Mittelachse m der Durchgangsbohrung 5 gegenüber der Mittelachse X des ersten Rohrelementes 1 geneigt ist. Die Anordnung der Durchgangsbohrung 5 gegenüber der Umfangsschulter 6 ist derart getroffen, dass die Durchgangsbohrung 5 unter Bildung eines Rinnenabschnittes in die Umfangsschulter 6 ausläuft. Der im Zusammenspiel mit einem der Seitenflanke 15 benachbarten Wandungsabschnitt des zweiten Rohrelementes 3 und dem Rinnenbereich der Durchgangsbohrung 5 gebildete Durchgangskanal kann nach Abnahme des zweiten Rohrelementes 3 von dem ersten Rohrelement 1, auf einfache Weise gereinigt werden.
• Ähnlich wie bei der vorangehend in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsform, ist auch bei dieser zweiten Ausführungsform eine Schnappringeinrichtung 9 vorgesehen, durch welche die beiden Rohrelemente 1, 3 lösbar und drehbar miteinander gekoppelt sind.
• Alternativ zu der genannten Schnappringeinrichtung oder gegebenenfalls auch in Kombination hiermit ist es auch möglich, eine lösbare Koppelung der beiden Rohrelemente 1, 3 zu erreichen durch eine Eingriffsstruktur 16, die beispielsweise im Bereich der Umfangsschulter 6 ausgebildet sein kann. Bei der hier angedeuteten Variante der Eingriffsstruktur, handelt es sich um insgesamt 4 unter gleichmäßiger Teilung punktuell an dem ersten Rohrelement 1 ausgebildete Erhöhungen, die in eine vollständig umlaufende Innenumfangsnut 17 eingreifen. Die, für diese Eingriffsstruktur gewählte Geometrie ist derart abgestimmt, dass sich auf Grundlage der elastischen Eigenschaften der für die beiden Rohrelemente 1, 3 verwendeten Materialien die geforderten Füge/Haltekräfte ergeben.
• Die vorangehend beschriebenen Rohrelemente sind vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial gefertigt. Als Herstellungsverfahren kommen neben Spritzformverfahren insbesondere spanabhebende Bearbeitungsverfahren in Betracht, da hierdurch die für den Zwischenraum 4 geforderten Spaltmaße sowie die Geometrie der geneigten Durchgangsbohrungen besonders zuverlässig eingehalten werden können.
• Es ist auch möglich, beide Herstellungsverfahren in Kombination zu verwenden d. h. insbesondere den Hochpräzisionsbereich der beiden Rohrelemente 1, 3 durch spanabhebende Nachbearbeitung auszubilden

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Ableitung von Atemgas mit einem ersten Rohrelement (1) das einen Durchgangskanal (2) bildet,
einem zweiten Rohrelement (3) das zumindest abschnittsweise drehbar auf dem ersten Rohrelement (1) angeordnet ist,
einem, zwischen dem ersten Rohrelement (1) und dem zweiten Rohrelement (3) gebildeten Spaltraum (4) und einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen (5), die in dem ersten Rohrelement (1) ausgebildet sind und den Durchgangskanal (2) mit dem Zwischenraum (4) verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrungen (5) gegenüber einer Mittelachse (X) des ersten Rohrelementes unter einem Winkel (π) im Bereich von 20 bis 80° geneigt ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrungen (5) unter einem Winkel (π) von 40 bis 60° geneigt angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrungen (5) derart geneigt sind, dass die inneren Bohrungsöffnungen im Durchgangskanal (2) in axialer Richtung gesehen, näher an einem maskenseitigen Anschlussbereich (a) liegen, als die im Zwischenraum (4) liegenden Bohrungsöffnungen.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Durchgangsbohrungen (5) im Bereich von 2 bis 5,2 mm liegt.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrungen (5) unter gleichmäßiger Umfangsteilung in dem ersten Rohrelement (1) ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Rohrelement (1) eine Umfangsschulter (6) ausgebildet ist, und die Durchgangsbohrungen (5) in diese Umfangsschulter (6) hineinlaufen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsschulter (6) eine Seitenflanke (7) aufweist, wobei die Seitenflanke (7) im wesentlichen unter dem gleichen Winkel gegenüber der Mittelachse " (X) des ersten Rohrelementes (1) geneigt ist wie die Durchgangsbohrungen (5).

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (4) eine in radialer Richtung gemessene Höhe im Bereich von 0,12 bis 1,1 mm hat.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe h des Zwischenraumes (4) in axialer Richtung gesehen, im wesentlichen konstant ist.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (4) zwischen einer auf dem ersten Rohrelement (1) ausgebildeten zylindrischen Außenumfangsfläche und einer in dem zweiten Rohrelement (3) gebildeten zylindrischen Innenumfangsfläche ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Rohrelement (1) eine Ringschulter (8) ausgebildet ist zur Ablenkung des aus dem Zwischenraum (4) abströmenden Atemgases.

12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrelement (1) und das zweite Rohrelement (3) über eine Schnappringeinrichtung (9) lösbar miteinander gekoppelt sind.

13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des ersten Rohrelementes (1) im Bereich von 14 bis 24 mm liegt.

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des ersten Rohrelementes (1), 18 mm beträgt.

15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in axialer Richtung gemessene Länge des Zwischenraumes (4) gemessen von einem Schnittpunkt (P), der Mittelachse m der Durchgangsbohrung (5), mit der durch das zweite Rohrelement (3) gebildeten, den Zwischenraum (4) begrenzenden Innenumfangsfläche, bis zu einer Austrittskante (K), im Bereich von 4 bis 12 mm liegt.