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Lungenautomat
für ein
Pressluftatemgerät mit
einer durch menschliche Atmung gesteuerten Membran, einem Grundgehäuse, einer
mit einem Kipphebel versehenen Steuermechanik zur Regelung der Atemluft-Zufuhr
zu einer Atemschutzmaske und einer von der Steuermechanik unabhängigen Sicherheitsventileinheit,
die den anstehenden Atemluftdruck überwacht und die mit einem
gegenüberliegenden
Bypasshebel mit Druckfeder unterstützten Druckstück zwangsweise
geöffnet
werden kann.
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Lungenautomaten
sind seit langem bekannt. Sie sind zwischen dem Druckreduzierventil
eines Pressluftatmers und einer Atemschutzmaske geschaltet und dienen
entsprechend dem Atmungszyklus die Bereitstellung einer bestimmten
Atemluftmenge mit einem für
den menschlichen Organismus geeigneten Druck. Um die menschliche
Belastung beim Atmen nicht zu überfordern,
sind bestimmte Atemwerte durch festgelegte Mindestvorschriften vorgegeben.
Diese werden, von der Mechanik abhängig, vor dem Zusammenbau eines
Lungenautomaten, mit ermittelten Erfahrungswerten in verschiedener
mechanischer Weise eingestellt. Wenn bei einer nachfolgenden Überprüfung an
einer geeigneten Prüfvorrichtung
der Lungenautomat den Atmungswerten nicht entspricht, muss dieser
wieder von der Vorrichtung genommen und teilweise zerlegt werden
um eine Korrektur durchführen
zu können.
Dies kann unter Umständen
mehrmals erforderlich sein.
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Auch
Sicherheitsventilfunktionen und Bypässe sind zur Einstellung dieser
meist von außen
unzugänglich
angebracht. Weiterhin ist ein komplettes Trocknen, ohne größeres Zerlegen
des Lungenautomaten, der Mechanik, nach erfolgter Reinigung und Desinfektion,
außer
in einem Trockenschrank, nicht möglich,
was unnötige
Zeit und eine negative Materialbelastung der Plastik und Gummiteile
durch Hitze beansprucht.
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Durch
die
DE 24 21 137 C1 ist
ein lungengesteuertes Einatemventil für Druckgas Atemschutzgeräte bekanntgeworden,
bei welchem die Membranbewegung über
einen Schwenkhebel auf das Einlassventil übertragen wird. Eine Einstellung
der Öffnungs- und Schließkräfte von
Außen
unter Betrieb ist nicht vorgesehen.
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Durch
die
DE 694 34 154
T2 ist ein gattungsgleicher Lungenautomat für Pressluftgeräte bekannt, bei
dem das Bypassventil die Einlasskammer zu einem Ventilelement verschließt, welches
das durch einen an der Steuermembran befestigten Drahthebel achsial
bewegt wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lungenautomaten
der eingangs erwähnten
Art so auszubilden, dass ein Einstellen der erforderlichen Atemwerte
von außen
ohne größere Zerlegung
und Abnehmen von einer geeigneten Prüfvorrichtung unter Betrieb
stattfinden kann.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe mit einem gemäß den Merkmalen
des Patentanspruches 1 ausgebildeten Lungenautomaten gelöst.
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Weitere
Merkmale und zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der
grundlegende Erfindungsgedanke besteht darin, dass beim Ein- und
Ausatmen eine Membran, an der eine Gleitrolle befestigt ist, und
eine widerstandsarme Gleitverbindung zu einem Kipphebel besteht,
der an einem, in einem Justierstück
achsgelagertes Hubrad fest befestigt ist, und durch die entstehende
Drehung eine Hubstange mit Ventilkegel und einen Druckstößel, ebenfalls
am Hubrad achsgelagert befestigt, und zunächst von einem zur Sicherung
des Justierstückes
und einer Sperrfunktion der Drehbewegung des Hubrades, ausgestatteter
Stopphülse,
in axiale Bewegung bringt, und ein Öffnen und Schließen des
Lufteintrittskanales bewirkt. Die zusätzlich erforderlichen Sperr-
und Bewegungskräfte werden
mittels Federn und Einstellschrauben von Außen unter Betrieb getätigt.
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Die
Erfindung sieht weiterhin vor, dass ein Sicherheitsventil mit gegenüberliegenden
Bypasshebel zur Zwangsöffnung
dieses, unabhängig
von der Bewegungsmechanik, einerseits zur Luftersparnis bei unerlaubter
Eingangsdruckerhöhung,
andererseits für
Notsituationen, mit ins Innere zur Atmungskammer führende Kanäle, im Gehäuse untergebracht
ist, und ebenfalls von außen
einstellbar ist. Die nach Reinigung- und Desinfektion vorkommende
Restflüssigkeit
kann über
von außen
befindliche Kanäle
und Ventile, die ins Innere der Mechanik führen, mit Pressluft herausgespült und getrocknet
werden. Ein sicheres und schnelles Verbinden eines beispielsweise
nach ESA-Norm ausgebildeten Rohranschlussstückes wird mittels eines Handrades
mit parallel verlaufenden Stiften und einer Schiebermechanik erreicht.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung, werden anhand der Zeichnungen, veranschaulicht; es
zeigt
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1 das
Grundgehäuse
in dem sich die Steuereinheit in Schließstellung der Atemluft- Zufuhr vor dem ersten
Atemzug befindet, sowie die Atemluftversorgung der Sicherheitsventileinheit.
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2 die
Freigabestellung der Atemluft-Zufuhr nach dem ersten Atemzug, wie
zuvor in 1 verschlossen beschrieben,
dargestellt, und die nach Reinigung und Desinfektion mit Pressluft
zu spülende
Kanäle.
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3 die
wie in 1 beschriebene Sperrstellung des Druckknopfes,
sowie die Sicherheitsventileinheit in geschlossenem Zustand, mit
dem zur Atmungskammer führenden
Kanal, und den gegenüberliegenden
Bypasshebel in einer Draufsicht als Schnittzeichnung.
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4 die
wie in 2 beschriebene, entsperrte Stellung des Druckknopfes
nach dem ersten Atemzug, sowie die Zwangsöffnung der Sicherheitsventileinheit
mittels gegenüberliegendem
Bypasshebel in einer Draufsicht als Schnittzeichnung.
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5 die
wie in 3 beschriebene, geschlossene Stellung der Sicherheitsventileinheit
mit gegenüberliegendem
Bypasshebel.
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6 die
wie in 4 beschriebene, mittels Bypasshebel zwangsgeöffnete Überströmstellung, bei
der die anstehende Atemluft (A) über
den Kanal (B) in Richtung Atmungskammer (C) geleitet wird.
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7 die
Freigabe- und Sperrstellung zur festen und drehbaren Adaptierung
an eine Atemschutzmaske mit ESA-Rohranschlussstück.
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8 den
Lungenautomat in Normaldruck-Ausführung mit Möglichkeit einer gewollten Luftdusche.
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1 zeigt
einen Lungenautomaten der einen Grundkörper (1) aufzeigt,
in dem ein als Steckteil ausgebildetes Justierstück (5) mit Ringdichtung
(6) in der eine über
eine Hubrolle (25), mittels Stift (26) fixiert,
bewegte Mechanik (5–24)
untergebracht ist, und eine zur Steuerung notwendige Membran (3)
mit Gleitrolle (4), die mit einem Schraubdeckel (2)
mit integriertem Funkenflugsieb (73) zur Sicherung dieser, ausgestattet
ist. Zudem zeigt die 1 einen von außen einstellbaren
Ventilsitz (30) mit Runddichtung (31–34),
der mit einem Konterring (35) gesichert und über einen
Schlauchanschluss (36), gesichert mit einem Sicherungsring
(37), mit Atemluft (A), die gleichzeitig über eine
Querbohrung bis zur einer Sicherheitsventileinheit (49–57)
ansteht, versorgt wird. Ein Außengewinde
mit Rinddichtung (39) ist vorgesehen zur Montage aller
bekannten Rohranschlussstücke mit
und ohne Gewindering (dargestellt ESA-Steckanschluss), zur Adaptierung
an eine Atemschutzmaske, über
die die bei menschlicher Ein- und Ausatmung entstehenden Drücke zur
Ansteuerung der Membran (3) zur Atmungskammer (C) geleitet
werden.
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Beim
ersten Atemzug wird der an einer Hubrolle (25) mit Schraube
(28) fest befestigte Kipphebel (27) von der Membran
(3) mit zunächst
erhöhter
Kraft in eine Kippbewegung und gleichzeitig die Hubrolle (26)
in eine Drehbewegung versetzt. Die an der Hubrolle mit einem Hohlstift
(21) beweglich befestigte Hubstange (20) wird
dadurch axial gegen die Schubfeder (19) bewegt und drückt dabei
einen verschiebbaren Bolzen (15), mit Runddichtung (16)
nach außen
gegen den mit Druckfeder (8) belasteten Druckknopf (7),
der an einem Ende kugelförmig
ausgebildet ist und von einem in einer Stopphülse (40), kräftemäßig von
außen,
mittels Justierschraube (43) und Druckfeder (42),
unter Betrieb einstellbaren Stopper (41), der durch eine
definierte Bohrung eine leicht umschließende Arretierung bzw. Sperrstellung,
wie in 3 dargestellt, des kugelförmigen Endes von Druckknopf
(7) bewirkt.
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2 zeigt
die Stellung, nach dem das kugelförmige Ende von Druckknopf (7) über die
arretierende Innenbohrungskante an der Stirnseite vom Stopper (41)
gegleitet ist und den Druckknopf (7) und Bolzen (15)
mittels der Druck- und Schubfedern (8 und 19)
springend nach außen
geschoben wurden, und somit die Mechanik entsperrt ist. Der Druckknopf (7)
der auch eine Verplombung der Einstellschraube (10) und Fixierschraube
(17) darstellt, wird dabei von einer Runddichtung (9)
gegen Herausfallen gesichert und bildet dabei gleichzeitig eine
Abdichtung gegen den von der Umgebung anstehenden Schmutz. Durch
die weiter anstehende Unterdruckkraft in der Atmungskammer (C) wird
die Membrane (3) gegen den Kipphebel (27) gedrückt und
die Hubrolle (25) drehend in Bewegung gebracht. Dabei wird
diese Drehbewegung von der Überdruckfeder
(12) über dem
beweglich an der Hubrolle (25) mit Hohlstift (14) beweglich
befestigtem Stößel (13)
und der Drehfeder (29), die axial im Justierstück (5)
eingesteckt ist und deren Federwindungen gleichzeitig den Stift
(26) gegen verschieben sichern und über diesen mit ihrer Federkraft,
die am Kipphebel (27) anliegt, unterstützt. Der an der Hubstange (20)
befestigte Ventilkegel (22) mit Formdichtung (23)
wird durch die weitere axiale Bewegung kippend abgehoben und leitet über den Ventilsitz
(30) die erforderliche vom Atemzug des Anwenders abhängige Atemluftmenge
in Richtung Atemschutzmaske. Gleichzeitig stellt sich, mittels der Überdruckfeder
(12) und der Drehfeder (29), die mit einer über das
Hubrad (14) höheren
Kraft, gegen die Schubfeder (19) wirken, ein festgelegter Überdruck in
der Atmungskammer (C) und Atemschutzmaske, ein. Eine Korrektur des
gemessenen, mittels geeigneter Vorrichtung, zulässigen Überdrucks in seinem festgelegtem
Grenzwert ist über
eine Stellschraube (10) mit nachfolgender Überdruckfeder
(12), die gegen den Stößel (13),
der ebenfalls beweglich mit einem Hohlstift (14) an der
Hubrolle (25) befestigt ist, und eine Drehkraft auf die
Hubrolle (25) ausübt,
unter Betrieb möglich.
Der an der Hubstange (20) mit Runddichung (24)
angebrachte Ventilkegel (22) mit Formdichtung (23)
arbeitet nach einem bewährten Flächenunterschiedsprinzip.
Eine größere im
Innern des Ventilkegels befindliche definierte Fläche, verglichen
mit dem gegenüberliegend
kleineren Eintrittskanaldurchmessers am Ventilsitz (30)
sorgt dafür, dass
der über
ein Reduzierventil bereitgestellte anstehende Druck, auch bei großen Druckunterschieden
die Schließ-
und Einatemwerte sowie der sich in der Atmungskammer (C) eingestellte Überdruck,
stabil bleiben. Die von außen,
teils über
Ventile verschlossenen Kanäle,
die für
nach einer Reinigung- und Desinfektion, einer Ausspülung der
Restflüssigkeit
und Trocknung der Mechanik mit Pressluft vorgesehen sind, werden
mit Position B, D, E, F, auch in 1–6,
dargestellt.
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3 zeigt
die Sperrstellung von Druckknopf (7) wie in 1 beschrieben.
Die vom Ventilsitz (30), in 1 und 2 dargestellt,
aus über eine
Querbohrung mit Atemluft (A) versorgte Sicherheitsventileinheit
(49–57)
wird mit Druck beaufschlagt. Ein über in einem Ventilgehäuse (49)
untergebrachte Ventilstößel (53)
mit Runddichtung (54 und 55) und mit Druckfeder
(56) die mit einer Justierschraube (57) unter
Betrieb einstellbar ist, dichtet den Überströmkanal (B) der in die Atmungskammer
(C) führt,
ab. Bei unerlaubter Druckerhöhung
wird der Ventilstößel (53)
mit seinem größeren verglichen
mit dem, durch mit Runddichtung (50) gegen die Atmosphäre abgedichteten
Ende gegen die Druckfeder (56) geschoben, und lässt die überschüssige Atemluft
(A), geringfügig öffnend, über den
Kanal (B) zur Atmungskammer (C) fließen, die somit dem Geräteträger nützlich zur
Verfügung
steht.
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Ein
Kolben (46) mit Runddichtung (47), der mittels
einer Druckfeder (48) gegen ein Ventilstück (44)
mit Runddichtung (45) nach außen gegen die Atmosphäre abdichtet,
verschließt
den nach einer Reinigung- und Desinfektion mit Druckluft zu spülenden Kanal
(D).
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4 zeigt
die entsperrte Stellung von Druckknopf (7) wie in 2 beschrieben.
Ein Bypasshebel (63) ist mit einem Bypassstift (64)
beweglich an einem Druckstück
(60) befestigt und übt
durch eine Fixierschraube (62) und einer Druckfeder (61) eine
bestimmte axiale Druckkraft gegen das Druckstück (60) aus und drückt gleichzeitig
den Bypasshebel (63) mit einer erforderlichen Reibungskraft
gegen das Grundgehäuse
(1) wodurch ein dosiertes gewolltes schwergängiges drehen
vom Bypasshebel (63) bewirkt wird. Das Druckstück (60)
schiebt dabei den mit Runddichtung (54 und 55)
versehenen Ventilstößel (53)
gegen die mit einer Justierschraube (57) einstellbare Druckfeder
(56) und lässt
die Atemluft (A) über
den Überströmkanal (B)
in die Atmungskammer (C) fließen. Über eine
mit Runddichtung (59) versehene Dosiernadel (58)
kann durch Rechts- oder Linksdrehen dieser, die gleichzeitig ein
verengen oder erweitern des Überströmkanal (B)
bewirkt, die maximale durchströmende
Atemluftmenge von außen
unter Betrieb eingestellt werden. Zum Ausblasen und Trocknung mit
Pressluft von, nach einer Reinigung und Desinfektion, noch befindlicher
Restflüssigkeit
im Bypassbereich, ist ein Spülkanal
(F) eingebracht.
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5 zeigt
die geschlossene Stellung der Sicherheitsventileinheit (49–57)
bei korrekten Druckverhältnissen
der Atemluft (A) wie in 3 beschrieben. Der Bypasshebel
(63) steht nach oben, so dass sich die Achsmitte von Bypassstift
(64) über
der Achsmitte vom Bypasshebel (63) befindet, und sich dadurch
ein kräftemäßiger Totpunkt
einstellt, der eine selbständige
Bewegung von Druckstück
(60) verhindert und dieses keinen Kontakt zur Sicherheitsventileinheit
(49–57)
hat.
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6 zeigt
die Zwangsöffnung
der Sicherheitsventileinheit (49–57) mittels Drehen
am Bypasshebel (63). Beim nach unten Drehen des Bypasshebel
(63) wird die Achsmitte vom Bypassstift (64) um die
Achsmitte des Bypasshebel (63) bewegt, und schiebt das
Druckstück
(60) mit unterstützender
Kraft der Druckfeder (61) gegen den, einerseits zur Atmosphäre mit Runddichtung
(50), anderseits gegen die Druckfeder (70) mit
nachfolgender von außen
unter Betrieb einstellbaren Justierschraube (57), mit Runddichtung
(54 und 55) abdichtendem Ventilstößel (53), der
damit den sich über
eine Querbohrung am Ventilgehäuse
(49) anstehenden Druck der Atemluft (A) dosiert über den Überströmkanal (B)
zur Atmungskammer (C), wie in 1–4 dargestellt,
fließen lässt. Mit
der Fixierschraube (62) wird der Bypasshebel (63)
beim Drehen geführt
und die Druckfeder (61) fixiert.
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7 zeigt
die Freigabe auf der linken Seite und die Sperrstellung auf der
rechten Seite der Darstellung, ohne Deckel (76) (in 1 dargestellt). Durch
Rechtsdrehen mit einer Hand von Handrad (67) und gleichzeitigem
Gegenhalten des Grundgehäuse
(1) mit der anderen Hand drücken die Stifte (68 und 69),
die parallel zueinander im Handrad (67) untergebracht sind,
gegen eine sich aus der Mitte befindliche Erhebung der Schieber
(74 und 75), die ständig mit einer festgelegten
Schließkraft
in Richtung ESA-Rohranschlussstück (38)
durch die Druckfeder (70–73) belastet sind.
Wie in der Darstellung links, auch in 1 ersichtlich,
einseitig zur Veranschaulichung dargestellt, wird durch den Stift
(68) der Schieber (74) nach außen gegen die Druckfeder (70 und 71)
gedrückt
und somit ein Herausziehen bzw. Lösen des ESA-Anschlussrohrstück (77)
möglich. Nach
Entfernen der Hand bzw. Loslassen von Handrad (67) schnellt
der Schieber (75), wie in der Darstellung rechts, auch
in 1 ersichtlich, einseitig Veranschaulicht dargestellt,
mittels der anliegenden Federkraft der Druckfeder (72 und 73),
in seine Ursprungsposition zurück.
Gleichzeitig wird das Handrad (67) durch die am Stift (69)
anstehende Erhebung von Schieber (75) gleichzeitig in eine
Linksdrehung versetzt, und schnellt dadurch am Grundgehäuse (1)
anschlagend in seine Ursprungsposition zurück. Beim erneuten Anschließen an eine
Atemschutzmaske wird ohne das Handrad zu bewegen die Schließmechanik über das
an sich an der Atemschutzmaske befindliche ESA-Anschlussrohrstück (77)
gedrückt.
Dabei werden die mit einer Schräge
versehenen Schieber (74 und 75) gleichzeitig,
und mittels des Außendurchmessers
des sich am ESA-Anschlussrohrstück (77)
befindlichen Bundes, nach außen
gedrückt
und nach Überwindung
einrastend in ihre Sperrstellung gebracht und eine feste und drehbare
Verbindung erreicht.
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8 zeigt
die Bestückung,
aus vorhandenen Teilen, die den beschriebenen Überdrucklungenautomat in einen
Normaldrucklungenautomat umwandeln. Verglichen mit 1,
werden Position 15–18
im oberen und Position 10 und 11 im unteren Teil von Justierstück (5)
untergebracht.
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Die
wie in 3 dargestellten Positionsteile 41 und 42 werden
entfernt, dass somit der Druckknopf (7) mit unterstützter Druckfeder
immer gegen die Runddichtung (9) anliegt. Die wie in 1 und 3 dargestellte
Drehfeder (29) wird um 180° gedreht und unterhalb auf den
Kipphebel (27) wirkend eingesetzt. Somit wird erreicht,
das die Membran (3) beim Aus und Nichtatmen immer nach
oben gedrückt wird
und durch die entstehende Drehbewegung der Hubrolle (25)
mit dem an der Hubstange befindlichen Ventilkegel (22)
mit Formdichtung (23) die Luftzufuhr gegen den am Ventilsitz
(30) anstehenden Eingangsdruck der Atemluft (A) verschließt. Durch
Eindrücken von
Druckknopf (7), der gleichzeitig den Bolzen (15) mit
Runddichtung (16) gegen die nachfolgende Überdruckfeder
(12) axial bewegt und mit ihrer unterstützenden Federkraft über den
Stößel (13),
wird die Hubrolle (25) in Drehbewegung gebracht, sodass
der Ventilkegel (22) mit Formdichtung (23) die
am Ventilsitz (30) anstehende Atemluft (A) in die Atmungskammer
(C) strömen
lässt,
und eine gewollte Luftdusche für
den Anwender ermöglicht.
Zum Anschluss an eine Atemschutzmaske werden die wie in 1 dargestellten
Positionen 68–77
entfernt und das ESA-Anschlussrohrstück (38) mit einem
Normaldruck-Anschlussrohrstück
(78) und dazugehörigem
Handrad (67) mit Rundgewindehülse RD 40 (79) ersetzt.
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- 1
- Grundgehäuse
- 2
- Schraubdeckel
- 3
- Membrane
- 4
- Gleitrolle
- 5
- Justierstück
- 6
- Runddichtung
- 7
- Druckknopf
- 8
- Druckfeder
- 9
- Runddichtung
- 10
- Stellschraube
- 11
- Runddichtung
- 12
- Überdruckfeder
- 13
- Stößel
- 14
- Hohlstift
- 15
- Bolzen
- 16
- Runddichtung
- 17
- Fixierschraube
- 18
- Runddichtung
- 19
- Schubfeder
- 20
- Hubstange
- 21
- Hohlstift
- 22
- Ventilkegel
- 23
- Formdichtung
- 24
- Runddichtung
- 25
- Hubrolle
- 26
- Stift
- 27
- Kipphebel
- 28
- Schraube
- 29
- Drehfeder
- 30
- Ventilsitz
- 31
- Runddichtung
- 32
- Runddichtung
- 33
- Runddichtung
- 34
- Runddichtung
- 35
- Konterring
- 36
- Schlauchanschluss
- 37
- Sicherungsring
- 38
- ESA-Rohranschlussstück
- 39
- Runddichtung
- 40
- Stopphülse
- 41
- Stopper
- 42
- Druckfeder
- 43
- Justierschraube
- 44
- Ventilstück
- 45
- Runddichtung
- 46
- Kolben
- 47
- Runddichtung
- 48
- Druckfeder
- 49
- Ventilgehäuse
- 50
- Runddichtung
- 51
- Runddichtung
- 52
- Runddichtung
- 53
- Ventilstößel
- 54
- Runddichtung
- 55
- Runddichtung
- 56
- Druckfeder
- 57
- Justierschraube
- 58
- Dosiernadel
- 59
- Runddichtung
- 60
- Druckstück
- 61
- Druckfeder
- 62
- Fixierschraube
- 63
- Bypasshebel
- 64
- Bypassstift
- 65
- Funkenflugsieb
- 66
- Druckfeder
- 67
- Handrad
- 68
- Stift
- 69
- Stift
- 70
- Druckfeder
- 71
- Druckfeder
- 72
- Druckfeder
- 73
- Druckfeder
- 74
- Schieber
- 75
- Schieber
- 76
- Deckel
- 77
- ESA-Anschlussrohrstück
- 78
- Normaldruck-Anschlussrohrstück
- 79
- Rundgewindehülse RD 40
- A
- Atemluft
- B
- Überströmkanal
- C
- Atmungskammer
- D
- Spülkanal
- E
- Spülkanal
- F
- Spülkanal