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Die Erfindung betrifft einen Impulsatemregler mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Neben den konventionellen Sauerstoffversorgungssystemen, die dem Benutzer einen konstanten Sauerstoffstrom zur Verfügung stellen, sind Sauerstoffversorgungssysteme bekannt, die dem Benutzer einer Atemmaske zu Beginn des Einatmens eine dosierte Menge Sauerstoff, das so genannte Bolusvolumen und daran anschließend Umgebungsluft als Atemgas zur Verfügung stellen. Bezogen auf die konventionellen Sauerstoffversorgungssysteme kann hierdurch der Sauerstoffverbrauch um mehr als die Hälfte reduziert werden.
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Insbesondere aus der Medizintechnik sind Sauerstoffversorgungssysteme bekannt, die zur Regelung der Sauerstoffzufuhr elektrisch betriebene Impulsatemreglereinheiten aufweisen. in diesen Impulsatemreglereinheiten steuert ein elektrischer Drucksensor beim Einatmen ein in der Versorgungsleitung zwischen einer Sauerstoffquelle und der Atemmaske angeordnetes Magnetventil, welches das Bolusvolumen an Sauerstoff freigibt. Die Verarbeitung der Signale des Drucksensors sowie die Ansteuerung des Magnetventils erfolgt bei diesen Impulsreglereinheiten mittels einer elektronischen Steuerung. Ein solcher elektrisch betätigter Impulsatemregler ist beispielsweise aus
DE 10 2004 042 388 B3 bekannt.
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US 2003/0005928 A1 ist ein tragbarer Sauerstoffgenerator mit einer ausgangsseitig damit verbundenen Atemmaske zu entnehmen. Der Sauerstoffgenerator weist eine Luftzerlegungseinrichtung auf, deren Sauerstoffproduktionsrate von einer elektronischen Steuerung in Abhängigkeit von der Atemtätigkeit und den Umgebungsbedingungen des Benutzers des Sauerstoffgenerators gesteuert wird.
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Nachteilig ist bei diesen Sauerstoffversorgungssystemen die relativ große Störanfälligkeit der elektrischen bzw. elektronischen Bauteile und Baugruppen der Impulsatemreglereinheiten. Ferner erweist sich die Abhängigkeit von einer elektrischen Energieversorgung an sich als ungünstig. Werden Sauerstoffversorgungssysteme dieser Art nicht stationär, sondern mobil, beispielsweise in der Luftfahrt, im Bergbau, von Fallschirmspringern oder Bergsteigern eingesetzt, sind zur Energieversorgung Batterien erforderlich, die neben einem zusätzlichen Raumbedarf auch eine zusätzliche Gewichtsbelastung darstellen. Ferner muss der Speicherzustand der Batterien fortwährend überprüft werden, um einen eventuellen lebensbedrohlichen Totalausfall der Sauerstoffversorgung zu verhindern.
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In
DE 36 14 805 A1 ist eine Sauerstoffversorgungsvorrichtung beschrieben, bei welcher zwischen einer Sauerstoffquelle und einer Atemmaske oder ähnlichem eine Steuereinheit zwischengeschaltet ist, mit der Sauerstoffimpulse zeitlich getaktet von der Sauerstoffquelle an die Atemmaske weitergegeben werden.
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Aus
DE 696 26 643 T2 und
DE 698 24 752 T2 sind Sauerstoffversorgungsvorrichtungen bekannt, bei denen ein Absperrventil eingangsseitig mit einer Sauerstoffdruckversorgung und ausgangsseitig mit einer Nasenkanülenbaugruppe oder einer Atemmaske leitungsverbunden ist. Zum Stellen des Absperrventils ist bei den aus
DE 696 26 643 T2 und
DE 698 24 752 T2 bekannten Sauerstoffversorgungsvorrichtungen jeweils eine pneumatisch betätigte Stellvorrichtung vorgesehen, wobei die Stellvorrichtung der aus
DE 696 26 643 T2 bekannten Sauerstoffversorgungsvorrichtung durch die Atemtätigkeit des Benutzers bzw. durch einen ausgangsseitig der Stellvorrichtung anliegenden Druck betätigbar ist und die Stellvorrichtung der aus
DE 698 24 752 T2 bekannten Sauerstoffversorgungsvorrichtung durch den ausgangsseitig des Absperrventils herrschenden Druck betätigbar ist.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Atemregelung für eine Sauerstoffversorgungsvorrichtung zu schaffen, die eine zuverlässige Sauerstoffversorgung des Benutzers gewährleistet und die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Impulsatemregler mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
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Der erfindungsgemäße Impulsatemregler für eine Sauerstoffversorgung weist ein Absperrventil auf, welches eingangsseitig mit einer Sauerstoffdruckversorgung und ausgangsseitig mit einer Atemmaske leitungsverbunden ist. Das Öffnen des Absperrventils bewirkt eine Sauerstoffzufuhr von der Sauerstoffdruckversorgung zu der Atemmaske, so dass einem Benutzer der Atemmaske zum Einatmen Sauerstoff zur Verfügung gestellt wird. Durch Schließen des Absperrventils wird die Leitungsverbindung unterbrochen und es kann kein Sauerstoff über die Atemmaske entweichen.
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Zum Öffnen und Schließen des Absperrventils ist eine Stellvorrichtung vorgesehen. Diese steuert das Absperrventil so, dass eine bestimmte Sauerstoffmenge, bevorzugt nur das zum Atmen erforderliche Bolusvolumen, von der Sauerstoffdruckversorgung zu der Atemmaske strömen kann. Betätigt wird die Stellvorrichtung durch den eingangsseitig des Absperrventils anliegenden Druck. Vorteilhaft wird hier zum einen die in der Sauerstoffdruckversorgung gespeicherte Verdichterarbeit als Energie zum Stellen des Absperrventils genutzt, zum anderen können die durch das Öffnen und Schließen des Absperrventils in der Leitungsverbindung zwischen der Sauerstoffdruckversorgung und dem Absperrventil hervorgerufenen Druckänderungen, welche auch auf die Stellvorrichtung wirken, zum Steuern des Stellvorgangs verwendet werden. Hierzu ist die Stellvorrichtung vorzugsweise so ausgebildet, dass diese Druckänderungen zu einer Änderung der Stellgröße der Stellvorrichtung führen. Beispielsweise können die Öffnungszeit des Absperrventils und damit einhergehend die von dem Absperrventil durchgelassene Sauerstoffmenge gesteuert werden. Hierzu ist die Stellvorrichtung vorteilhaft so ausgebildet, dass ein bestimmtes zwischen der Sauerstoffdruckversorgung und dem Absperrventil herrschendes Druckniveau die Stellvorrichtung veranlasst, das Absperrventil öffnend zu stellen und ein sich von diesem Druckniveau unterscheidendes zweites Druckniveau die Stellvorrichtung veranlasst, das Absperrventil schließend zu stellen.
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In einer Grundstellung stellt die Stellvorrichtung des erfindungsgemäßen Impulsatemreglers das Absperrventil schließend, so dass kein Sauerstoff über die Atemmaske entweichen kann. In dieser schließenden Stellung wird die Stellvorrichtung zweckmäßigerweise verriegelt.
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Zum öffnenden Ansteuern der Stellvorrichtung weist der Impulsatemregler eine Auslösevorrichtung auf. Die Auslösevorrichtung ist vorteilhaft durch einen Atemimpuls betätigbar. Der Benutzer der Sauerstoffversorgung bzw. der Atemmaske aktiviert die Auslösevorrichtung zu Beginn des Einatmens durch den beim Einatmen entstehenden Unterdruck. Die Auslösevorrichtung und dementsprechend die Stellvorrichtung werden auf diese Weise nur dann betätigt, wenn ein Sauerstoffbedarf besteht.
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Gegenüber konventionellen Sauerstoffversorgungssystemen, die einer Atemmaske kontinuierlich Sauerstoff zuführen, kann der Sauerstoffverbrauch erheblich verringert werden.
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Die Auslösevorrichtung zum öffnenden Ansteuern der Stellvorrichtung weist bevorzugt einen mit der Atemmaske leitungsverbundenen Druckschalter auf. Liegt an dem Druckschalter ein bestimmter vorgegebener Druck an, schaltet der Druckschalter ein Betätigungselement zum Aktivieren der Stellvorrichtung in eine auslösende Stellung. Der Druckschalter ist mit der Atemmaske zweckmäßigerweise leitungsverbunden. Da das Absperrventil in der Leitungsverbindung zwischen der Sauerstoffdruckversorgung und der Atemmaske zu Beginn der Atemtätigkeit verschlossen ist, wird durch das Einatmen in der Atemmaske und an dem Druckschalter über die Leitungsverbindung ein Unterdruck erzeugt. Erreicht der Unterdruck einen bestimmten Grenzwert, schaltet der Druckschalter das Betätigungselement zum Auslösen der Ventilöffnung des Absperrventils.
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Das Betätigungselement ist vorteilhaft Teil einer Verriegelung, die die Stellvorrichtung in einer das Absperrventil schließenden Stellung festhält und durch das Schalten des Druckschalters gelöst wird, so dass die Stellvorrichtung das Absperrventil öffnen kann.
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Als Druckschalter ist vorzugsweise eine Druckdose vorgesehen. Das Innenvolumen der Druckdose ist mit der Atemmaske leitungsverbunden. Ein Abschnitt der Außenwandung der Druckdose ist in Abhängigkeit der Differenz von Innen- und Außendruck der Druckdose beweglich ausgebildet. Ein Unterdruck in der Druckdose bewirkt, dass der bewegliche Abschnitt der Außenwandung der Druckdose so bewegt wird, dass sich das Innenvolumen der Druckdose verringert, d. h. im Allgemeinen, dass sich der bewegliche Abschnitt der Außenwandung zurückzieht. Vorteilhaft ist an dem beweglichen Abschnitt der Druckdose das Betätigungselement angebunden. Eine Bewegung dieses Abschnitts der Druckdose, ausgelöst beispielsweise durch den Unterdruck führt so zu einer entsprechenden Bewegung des Betätigungselements, das hierdurch in eine die Ventilöffnung des Absperrventils auslösende Stellung bewegt bzw. geschaltet wird.
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Als Druckdosen können Hohlkörper verwendet werden, deren Volumen veränderbar ausgebildet ist. Zum Beispiel kann als Druckdose eine Kammer eines einfach wirkenden Kolbenzylinders dienen, die mit der Atemmaske leitungsverbunden ist. Der Kolben des Kolbenzylinders bildet dann den beweglichen Abschnitt der Außenwandung der Druckdose, an dem das Betätigungselement angebunden werden kann. Eine weitere denkbare Ausbildung der Druckdose stellt ein teleskopierbarer Zylinderkörper dar, bei dem ein beweglicher Abschnitt der Außenwandung durch den Einatemvorgang von einer ausgefahrenen Stellung in eine eingerückte Position bewegt werden kann. Vorzugsweise wird die Druckdose aber von einem Hohlkörper gebildet, bei dem ein Abschnitt der Außenwandung von einer Membran gebildet wird. Ein Unterdruck in dem Hohlkörper bewirkt dann, dass sich die Membran von einer Normalstellung in eine eingerückte, das Innenvolumen der Druckdose reduzierende Stellung bewegt. Die Membran kann sowohl aus einem Kunststoffmaterial als auch aus einem dünnen Metallblech gebildet sein. Die Druckdose kann ein separates Bauteil sein, das in dem Impulsatemregler eingebaut ist, oder sie kann von einem Gehäuseabschnitt des Impulsatemreglers, der von einer Membran unter Bildung eines druckdichten Hohlraums abgeschlossen wird, gebildet werden.
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Die Stellvorrichtung zum Stellen des Absperrventils weist eine pneumatische Steuerung auf, die einen Schließkörper des Absperrventils öffnend ansteuert. Die Steuerung ist eingangsseitig des Absperrventils mit der Sauerstoffdruckversorgung leitungsverbunden. Bei dieser Ausgestaltung der Stellvorrichtung wird der in der Leitungsverbindung zwischen der Sauerstoffdruckversorgung und dem Absperrventil herrschende Sauerstoffdruck genutzt, um den Schließkörper des Absperrventils von einer das Absperrventil verschließenden Stellung in eine das Absperrventil öffnende Stellung zu bewegen. Das Öffnen des Absperrventils bewirkt in der Leitungsverbindung zwischen diesem und der Sauerstoffdruckversorgung einen Druckabfall, der auch auf die Steuerung wirkt. Durch die Druckminderung wird der Schließkörper des Absperrventils wieder in eine das Absperrventil verschließende Stellung bewegt. Die pneumatische Ausgestaltung der Steuerung der Stellvorrichtung ist besonders vorteilhaft, da die erforderliche Druckgasversorgung von der Sauerstoffdruckversorgung selbst zur Verfügung gestellt werden kann und so keine externe Druckgasversorgung erforderlich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Stellvorrichtung weist die pneumatisch betätigbare Steuerung eine Druckdose auf, bei der zumindest ein Abschnitt der Außenwandung beweglich ausgebildet ist. Auf diese Weise ist das Volumen der Druckdose veränderbar. An dem beweglichen Abschnitt der Außenwandung der Druckdose ist vorteilhaft der Schließkörper des Absperrventils mittelbar oder unmittelbar angebunden. Die Druckdose der Steuerung kann in ähnlicher Weise wie die Druckdose der Auslösevorrichtung ausgebildet sein. Beispielsweise ist es möglich, die Druckdose als Kammer eines Kolbenzylinders oder als Teleskopzylinder auszubilden. Bevorzugt wird die Druckdose von einem Hohlkörper gebildet, bei dem zumindest ein Abschnitt der Außenwandung von einer Membran gebildet wird. Der Hohlkörper kann ein separates Bauteil sein oder von einem Gehäuseabschnitt des Impulsatemreglers gebildet werden. Die Membran ist aufgrund ihrer Flexibilität in der Lage, Druckänderungen in der Druckdose in eine Bewegung umzuwandeln. So kann der Schließkörper des Absperrventils, der sowohl direkt an der Membran angeordnet sein kann als auch über ein Verbindungselement an der Membran angekoppelt sein kann, von einer das Absperrventil verschließenden Stellung in eine das Absperrventil öffnende Stellung bewegt werden und umgekehrt.
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Die Steuerung der Stellvorrichtung weist eine Vorsteuerung auf, mit der die Öffnungszeit des Absperrventils eingestellt werden kann. So kann die zur Atemmaske durchgelassene Sauerstoffmenge dem individuellen Bedarf des Benutzers, aber auch den Umgebungsbedingungen angepasst werden.
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Das Einstellen der Öffnungszeit des Absperrventils kann über eine Volumenvergrößerung bzw. -verringerung der Druckdose der Steuerung erfolgen. Daher weist die Vorsteuerung zweckmäßigerweise Mittel zum Einstellen des Volumens dieser Druckdose auf. Mit diesen Mitteln kann das Volumen der Druckdose der Steuerung entweder vergrößert werden, so dass bei geöffnetem Absperrventil der Druckabfall in der Druckdose langsamer verläuft und die Öffnungszeit des Absperrventils verlängert wird, oder das Volumen der Druckdose kann verkleinert werden, um den Druckabbau in der Druckdose in umgekehrter Weise zu beschleunigen, was die Öffnungszeit des Absperrventils verkürzt. Vorteilhaft wird ein zweiter Abschnitt der Außenwandung der Druckdose durch eine weitere Membran gebildet, auf die die Mittel zur Volumenvoreinstellung der Druckdose derart einwirken, dass sie durch Bewegen der Membran das Volumen der Druckdose vergrößern bzw. verkleinern.
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Vorteilhaft weist die Vorsteuerung als Mittel zur Volumenvoreinstellung eine Barometerdose auf. In dieser Barometerdose ist ein Gas, vorzugsweise Luft, druckdicht eingeschlossen. In Abhängigkeit von dem Verhältnis des Innendrucks in der Barometerdose gegenüber dem Atmosphärendruck, verändert sich das Volumen dieser Barometerdose. Hierzu ist ein Abschnitt der Außenwandung der Barometerdose beweglich ausgebildet. Erfindungsgemäß ist dieser bewegliche Abschnitt der Außenwandung mittel- oder unmittelbar an einem beweglichen Abschnitt der Druckdose angebunden. Verringert sich beispielsweise der Atmosphärendruck und damit einhergehend die in der Luft enthaltende Sauerstoffmenge, so führt diese Druckverringerung zu einer Volumenvergrößerung der Barometerdose. Hierdurch wird der bewegliche Abschnitt der Außenwandung dieser Barometerdose bewegt. Gekoppelt mit dieser Bewegung kann nun ein beweglicher Abschnitt der Druckdose so bewegt werden, dass das Volumen dieser Druckdose vergrößert wird. Entsprechend wird der Druckabbau in der Druckdose verlangsamt und damit einhergehend die Öffnungszeit des Absperrventils verlängert. Auf diese Weise wird dem Benutzer der Atemmaske eine größere Menge Sauerstoff zur Verfügung gestellt. Von Vorteil ist diese Anordnung vor allem dann, wenn der erfindungsgemäße Impulsatemregler in unterschiedlichen Höhen, z. B. in Flugzeugen eingesetzt wird. Der mit zunehmender Höhe aufgrund des abnehmenden Luftdrucks ebenfalls abnehmende Sauerstoffgehalt kann dann durch eine größere Menge Sauerstoff, die, gesteuert von der Barometerdose, von dem Impulsatemregler zur Verfügung gestellt wird, ausgeglichen werden In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorsteuerung ein Stellmittel auf, mit dem ein beweglicher Abschnitt der Außenwandung der Druckdose bewegt werden kann. Weiter bevorzugt ist das Stellmittel als Exzenterhebel ausgebildet. Durch Verstellen des Exzenterhebels kann das Volumen der Druckdose und damit einhergehend die Öffnungszeit des Absperrventils mit einem Griff verändert werden. Vorteilhaft sind der Exzenterhebel und die Druckdose so ausgebildet, dass bei einer bestimmten Stellung des Exzenterhebels das Volumen der Druckdose nahezu vollständig abgebaut wird und der Exzenterhebel direkt so auf den Schließkörper des Absperrventils wirkt, dass dieser fortwährend in einer das Absperrventil öffnenden Stellung verbleibt. Bei Funktionsstörungen oder einem eventuellen Ausfall der Steuerung der Stellvorrichtung bildet der Exzenterhebel so einen Notschalter, der eine Sauerstoffversorgung, wie sie von konventionellen Sauerstoffversorgungssystemen bekannt ist, gewährleistet.
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Vorteilhaft sind das Absperrventil, die Stellvorrichtung und die Auslösevorrichtung als ein integrales Bauteil ausgebildet. So kann die Impulsatemregeleung einer Sauerstoffversorgung kompakt und raumsparend ausgebildet werden, was beispielsweise bei dem geringen Raumangebot in einem Flugzeugcockpit besonders vorteilhaft ist.
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Der erfindungsgemäße Impulsatemregler schafft also eine Sauerstoffversorgung, die dem Benutzer einer Atemmaske pro Atemvorgang im Idealfall jeweils nur das zum Atmen erforderliche Bolusvolumen an Sauerstoff zur Verfügung stellt, daher den Sauerstoffverbrauch gegenüber herkömmlichen Sauerstoffversorgungssystemen erheblich verringert, wobei die zum Betrieb und zur Steuerung der Sauerstoffversorgung, insbesondere des Impulsatemreglers, erforderliche Energie von der Sauerstoffversorgung selbst oder von deren Benutzer bereitgestellt wird. Eine zusätzliche Fremdenergie, beispielsweise elektrische Energie, wird nicht benötigt. Die Zuverlässigkeit der Sauerstoffversorgung wird so erheblich verbessert. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die Sauerstoffversorgung mobil, zum Beispiel in Flugzeugen, eingesetzt wird.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Impulsatemreglers innerhalb einer Sauerstoffversorgungsvorrichtung mit einem geschlossenen Absperrventil und
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2 den Impulsatemregler gemäß 1 mit geöffnetem Absperrventil.
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In den Figuren ist eine Atemmaske 2 dargestellt, die über eine Verbindungsleitung 4 mit einem Sauerstoffdruckspeicher 6 leitungsverbindbar ist. In der Verbindungsleitung 4 zwischen der Atemmaske 2 und dem Sauerstoffdruckspeicher 6 ist, ausgehend von dem Sauerstoffdruckspeicher 6, ein Druckminderer 12, eine Drossel 10 sowie ein Impulsatemregler 8 angeordnet.
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Der Impulsatemregler 8 weist ein Absperrventil mit einem Ventilkörper 14 auf, der einen Durchlass 16 und damit eine Verbindung zwischen dem Sauerstoffdruckspeicher 6 und der Atemmaske 2 freigibt oder versperrt. Die 1 zeigt den Ventilkörper 14 in einer den Durchlass 16 verschließenden Stellung, während die 2 den Ventilkörper 14 in einer den Durchlass 16 freigebenden Stellung zeigt.
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In Öffnungsrichtung des Absperrventils ist an dem Ventilkörper 14 eine erste Betätigungsstange 18 angeordnet, die fest mit dem Ventilkörper 14 verbunden ist. An der Betätigungsstange 18 ist nahe zu dem Ventilkörper 14 ein erster Stützkragen 20 fest angebunden. Etwas weiter beabstandet von dem Ventilkörper 14 ist die Betätigungsstange 18 mit Spiel durch einen zweiten Stützkragen 22 geführt. Eine Schraubenfeder 24, welche zwischen dem ersten Stützkragen 20 und dem zweiten Stützkragen und dem zweiten Stützkragen 22 angeordnet ist und sich an diesen beiden Stützkragen 20 u. 22 abstützt, umhüllt dabei die Betätigungsstange 18.
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Die Federkraft der Schraubenfeder 24 drückt den mit der Betätigungsstange 18 fest verbundenen Stützkragen 20 in Schließrichtung des Ventilkörpers 14 und den frei beweglichen Stützkragen 22 gegen eine Ringschulter 26, die durch eine flaschenhalsförmige Verjüngung des Gehäuses 28 des Impulsatemreglers 8 gebildet wird. Hierdurch wird der Ventilkörper 14 in die in 1 dargestellte, das Absperrventil schließende, Stellung gedrückt.
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Am freien Ende der Betätigungsstange 18 ist ein Kolben 30 angeordnet, der mit geringem Spiel in der von der Ringschulter 26 ausgehenden Verjüngung des Gehäuses 28 geführt ist. Der Kolben 30 weist eine über seinen Umfang verlaufende ringförmige Nut 32 auf, die sich quer zur Längsachse der Betätigungsstange erstreckt. Im Bereich der Verjüngung weist die Wandung des Gehäuses 28 an zwei diametral beabstandeten Stellen jeweils eine Durchbrechung auf, in denen Rastkugeln 34 so geführt sind, dass sie in die Nut 32 des Kolbens 30 eingreifen. über die Verjüngung des Gehäuses 28 ist eine Hülse 36, deren Innenkontur mit der Außenkontur der Verjüngung des Gehäuses 28 korrespondiert, gestülpt. Dabei drückt die Hülse 36 die Rastkugeln 34 derart in die Nut 32 Kolbens 30, dass eine Verriegelung zwischen dem Kolben 30 und dem den Kolben 30 umgebenden Bereich des Gehäuses 28 entsteht. Die Kugelrastverbindung ist so angeordnet, dass bei einem Einrasten der Rastkugeln 34 in der Nut 32 der Ventilkörper 14 in einer das Absperrventil verschließenden Stellung arretiert wird.
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An dem von der Betätigungsstange 18 abgewandten Ende des Ventilkörpers 14 ist eine weitere Betätigungsstange 38 angebracht. Am freien Ende dieser Betätigungsstange 38 ist ein kolbenförmiger Körper 40 angebunden. Dieser Körper 40 stützt sich auf einer Membran 42 ab, die im inneren des Gehäuses 28 quer zur Bewegungsrichtung der Betätigungsstange 38 druckdicht eingespannt ist.
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An der von dem Körper 40 abgewandten Seite der Membran 32 ist von dieser beabstandet eine zweite Membran 44 ebenfalls druckdicht im Inneren des Gehäuses 28 eingespannt. Die Membran 44 ist parallel zu der Membran 42 ausgerichtet. Zusammen mit dem Gehäuse 28 bilden die Membranen 42 und 44 eine Druckdose 46. Die Druckdose 46 ist eingangsseitig des Absperrventils über eine Leitung 48 mit der Verbindungsleitung 4 verbunden und kann auf diese Weise von dem Sauerstoffdruckspeicher 6 druckbeaufschlagt werden.
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Außenseitig der Druckdose 46 stützt sich an der Membran 44 ein kolbenförmiger Körper 50 ab. An diesem Körper 50 ist eine weitere Betätigungsstange 52 so angeordnet, dass sie eine gemeinsame Längsachse mit den Betätigungsstangen 18 und 38 aufweist. Die Betätigungsstange 52 wird beweglich durch die Wandung des Gehäuses 28 geführt. Dabei wird die Betätigungsstange 52 auch durch eine Barometerdose 54 geführt.
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Die Barometerdose 54 weist zwei starre Stirnwände sowie eine flexible, faltenbalgartige Umfangsfläche auf. Die dem Gehäuse 28 zugewandte Stirnwand der Barometerdose 54 stützt sich an dieser ab. An der von dem Gehäuse 28 weiter beabstandeten Stirnwand ist das von dem Körper 50 beabstandete Ende der Betätigungsstange 52 angebunden. Umhüllt wird die Barometerdose 54 von einer Gehäuseerweiterung 56, die an dem Gehäuse 28 angebunden ist und dieses verlängert.
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Die Gehäuseerweiterung 56 wird von einem Exzenterhebel 58 durchbrochen. Der Exzenterhebel 58 kann von einer Stellung, in der er die freie Stirnwand der Barometerdose 54 nicht kontaktiert (in den Figuren dargestellt) so verschwenkt werden, dass er gegen die Außenseite der freien Stirnwand der Barometerdose 54 drückt und den Körper 50 über die Betätigungsstange 52 in Öffnungsrichtung des Absperrventils bewegt. Hierdurch kann das Volumen der Druckdose 46 in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel verändert werden.
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In einer verschwenkten Endstellung des Exenterhebels 58 kann der Körper 50 so weit in Öffnungsrichtung des Absperrventils bewegt werden, dass die Membran 44 die gegenüberliegende Membran 42 kontaktiert und der Körper 40 ebenfalls in Öffnungsrichtung des Absperrventils bewegt wird. Hierdurch wird der Ventilkörper 14 über die Betätigungsstange 38 in eine das Absperrventil öffnende Stellung bewegt. Auf diese Weise kann der Exzenterhebel 58 bei Funktionsstörungen oder Totalausfall des Impulsatemreglers 8 als ein Notschalter dienen, der einen konstanten Sauerstoffstrom zu der Atemmaske 2 gewährleistet.
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Der verjüngte Abschnitt des Gehäuses 28, in dem sich die Verriegelung des Ventilkörpers 14 befindet, wird ebenso, wie die diese Verriegelung umgebende bewegliche Hülse 36, von einer Gehäusehülse 60 umhüllt. Dabei liegt das freie Ende der Gehäusehülse 60 auf dem Abschnitt der Wandung des Gehäuses 28 auf, der die Ringschulter 26 bildet. Oberhalb des Bereichs der Gehäusehülse 60, der die Hülse 36 umgibt, erweitert sich die Gehäusehülse 60 dergestalt, dass ein an der Stirnfläche der Gehäusehülse 60 angrenzender Abschnitt dieser Gehäusehülse 60 einen deutlich größeren Durchmesser aufweist. In diesem erweiterten Abschnitt der Gehäusehülse 60 ist eine Membran 62 quer zur Längsausdehnung der Betätigungsstange 18 druckdicht eingespannt. Die Membran 62 bildet, zusammen mit der Stirnwand sowie der zwischen dieser Stirnwand und der Membran 62 angeordneten Umfangsfläche eine Druckdose 64. In der Druckdose 64 stützt sich ein Federelement 65 zwischen der Stirnwand der Gehäusehülse 60 und der Membran 62 ab.
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Außerhalb der Druckdose 60 ist an der Membran 62 eine weitere Betätigungsstange 67 angebunden, die an ihrem anderen Ende an der Hülse 36 befestigt ist. Das Federelement 65 drückt die Hülse 36 in eine die Rastverbindung zwischen den Rastkugeln 34 und der Nut 32 sichernde Stellung.
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Die Druckdose 64 ist über eine Leitung 66 ausgangsseitig des Absperrventils des Impulsatemreglers 8 mit der Verbindungsleitung 4 zur Atemmaske 2 verbunden.
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In diesem Bereich der Verbindungsleitung 4 zwischen dem Impulsatemregler 8 und der Atemmaske 2 zweigt eine weitere Leitung 68 von der Verbindungsleitung 4 ab. Das freie Ende dieser Leitung 68 mündet in die Umgebung. In der Leitung 68 ist ein federbelastetes Rückschlagventil 70 angeordnet, das verhindert, dass Sauerstoff über die Verbindungsleitung 4 und die Leitung 68 in die Umgebung ausströmen kann.
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Durch die Druckdose 46 und die Wandung des Gehäuses 28 wird eine erste Gehäusekammer 72, in der der Körper 40 gelagert ist, sowie eine zweite Gehäusekammer 74, in der der Körper 50 gelagert ist, gebildet. Zum Druckausgleich sind die Gehäusekammern 72 und 74 über eine Leitung 76 mit der Umgebung verbunden. Um das Endringen von Verunreinigungen und Feuchtigkeit in die Gehäusekammern 72 und 74 zu verhindern, ist in der Leitung 76 ein Filter 78 angeordnet.
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Im Folgenden wird die Wirkungsweise des vorbeschriebenen Impulsatemreglers 8 erläutert. Vor Beginn des Einatmens verschließt der Ventilkörper 14 den Durchlass 16 des Absperrventils wie in 1 dargestellt. In dieser Stellung wird der Ventilkörper 14 durch die in die Nut 32 sowie in die Durchbrechungen der Wandung des Gehäuses 28 eingreifenden Rastkugeln 34 fixiert. Die Rastverbindung wird durch die Hülse 36 gesichert, die ein Herausbewegen der Rastkugeln aus der Nut 32 verhindert.
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Die Druckdose 46 steht unter Druck. An ihr liegt der durch den Druckminderer 12 geminderte Druck des Sauerstoffdruckspeichers 6 an. Das Volumen der Druckdose 46 kann nicht expandieren, da der Körper 40 außerhalb der Druckdose 46 auf die Membran 42 drückt und ebenfalls durch die Rastverbindung mittels der Rastkugel 34 fixiert ist. Des Weiteren drückt der Körper 50 von außen auf die Membran 44 und verhindert eine Bewegung der Membran 44 in Richtung dieses Körpers 50.
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Atmet nun der Benutzer der Atemmaske 2 ein, erzeugt er durch diesen Atemimpuls einen Unterdruck in der Druckdose 64. Hierdurch wird die flexible Membran 62 so angezogen, dass sich das Volumen der Druckdose 64 verringert. Durch die Bewegung der Membran 62 wird auch die daran angebundene Betätigungsstange 67 sowie die an deren anderen Ende angeordnete Hülse 36 bewegt.
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Dieser Zustand ist in der 2 gezeigt. Die Hülse 36 ist so in Richtung der Druckdose 64 verschoben, dass sie es den Rastkugeln 34 ermöglicht, sich radial nach außen zu bewegen. Hierdurch verlassen die Rastkugeln 34 die Nut 32. Die Fixierung des Ventilkörpers 14 in einer den Durchlass 16 des Absperrventils versperrenden Stellung ist aufgehoben. Damit einhergehend ist auch die Fixierung des Körpers 40 an der Membran 42 aufgehoben. Zum Druckausgleich in der Druckdose 46, d. h. um eine Volumensexpansion zu erreichen, stülpt sich die Membran 42 in Richtung des Absperrventils. Hierbei ist die Druckkraft des in der Druckdose 46 befindlichen Sauerstoffes größer als die Federkraft der Schraubenfeder 24, so dass diese Federkraft überwunden wird und der Ventilkörper 14 von einer den Durchlass 16 des Absperrventils verschließenden Stellung in eine öffnende Stellung verschoben wird. Sauerstoff kann nun von dem Sauerstoffdruckspeicher 6 über den Durchlass 16 des Absperrventils und die Verbindungsleitung 4 zu der Atemmaske 2 strömen.
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Durch das Öffnen des Absperrventils wird der eingangsseitig des Absperrventils in der Verbindungsleitung 4 herrschende Überdruck abgebaut. Hierdurch nimmt auch der Sauerstoffdruck in der Druckdose 46 ab, Sauerstoff fließt über die Leitung 48 in die Verbindungsleitung 4. Der Druckabbau in der Druckdose 46 bewirkt, dass nach gewisser Zeit die Federkraft der Schraubenfeder 24, die auf den Körper 40 wirkt, größer als die in entgegengesetzter Richtung über die Membran 42 auf den Körper 40 wirkende Druckkraft der Druckdose 46 ist. Der Körper 40 wird zusammen mit dem Ventilkörper 14 in Schließrichtung des Absperrventils bewegt, bis dieses den Durchlass 16 wieder versperrt.
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Der während der Öffnungszeit des Absperrventils durch die Verbindungsleitung 4 fließende Sauerstoff baut auch den in der Leitung 66 und der Druckdose 64 herrschenden Unterdruck ab. Unterstützt von dem Federelement 65 wird die Membran 62 wieder zurück in ihre ursprüngliche Stellung bewegt. Gleiches gilt für die daran angekoppelte Hülse 36. Zusammen mit dem Ventilkörper 14 wird über die Betätigungsstange 18 auch der Kolben 30 bewegt, bis er wieder eine Stellung einnimmt, in der die Rastkugeln 34 in dessen Nut 32 eingreifen können. Die Rastkugeln 34 fixieren dann, gesichert von der diese dann wieder von außen überdeckenden Hülse 36, den Kolben 30 und damit einhergehend den Ventilkörper 14 in einer Stellung, in der der Ventilkörper 14 den Durchlass 16 des Absperrventils verschließt.
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Dem Benutzer der Atemmaske 2 wird so nur ein begrenztes Volumen an Sauerstoff für die Atmungen zur Verfügung gestellt. Das restliche Atemgas, bei dem es sich im Allgemeinen um Luft mit einem geringeren Sauerstoffanteil handelt, wird über die Leitung 68 der Umgebung entnommen. Die Sauerstoffzufuhr über die Verbindungsleitung 4 ist solange unterbrochen, bis der Benutzer der Atemmaske 2 durch sein Einatmen den oben beschriebenen Vorgang erneut auslöst.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Atemmaske
- 4
- Verbindungsleitung
- 6
- Sauerstoffdruckspeicher
- 8
- Impulsatemregler
- 10
- Drossel
- 12
- Druckminderer
- 14
- Ventilkörper
- 16
- Durchlass
- 18
- Betätigungsstange
- 20
- Stützkragen
- 22
- Stützkragen
- 24
- Schraubenfeder
- 26
- Ringschulter
- 28
- Gehäuse
- 30
- Kolben
- 32
- Nut
- 34
- Rastkugel
- 36
- Hülse
- 38
- Betätigungsstange
- 40
- Körper
- 42
- Membran
- 44
- Membran
- 46
- Druckdose
- 48
- Leitung
- 50
- Körper
- 52
- Betätigungsstange
- 54
- Barometerdose
- 56
- Gehäuseerweiterung
- 58
- Exzenterhebel
- 60
- Gehäusehülse
- 62
- Membran
- 64
- Druckdose
- 65
- Federelement
- 66
- Leitung
- 67
- Betätigungsstange
- 68
- Leitung
- 70
- Rückschlagventil
- 72
- Gehäusekammer
- 74
- Gehäusekammer
- 76
- Leitung
- 78
- Filter
