DE102006030668B3 - Cockpitsauerstoffmaske - Google Patents

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Abstract

Eine Cockpitsauerstoffmaske weist einen Maskenkörper, ein Sauerstoffeinatemventil, ein Mischlufteinatemventil, ein Ausatemventil sowie eine Steuereinrichtung auf. Zumindest das Sauerstoffeinatemventil ist mit der Steuereinrichtung signalverbunden. Das Sauerstoffeinatemventil ist als ein elektromagnetisch betätigbares Ventil ausgebildet und weist zumindest einen Durchströmpfad auf, welcher von einem magnetisch bewegbaren Ventilkörper verschließbar ist, wobei der Durchströmpfad von einer magnetisierbaren Wandung begrenzt wird und wobei die Wandung zumindest eine Unstetigkeitsstelle aufweist, welche ein in der Wandung erzeugtes Magnetfeld deformiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Cockpitsauerstoffmaske mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
  • Bei den in Flugzeugen verwendeten Sauerstoffversorgungssystemen für Cockpitbesatzungen wird aus Gewichts- und Platzgründen angestrebt, die in dem Flugzeug mitgeführte Sauerstoffmenge möglichst gering zu halten. Hierbei muss allerdings eine ausreichende Sauerstoffversorgung der Cockpitbesatzung sichergestellt sein. Dies macht eine möglichst effiziente Nutzung des an Bord mitgeführten Sauerstoffs erforderlich. Sauerstoffverluste müssen vermieden werden.
  • In diesem Zusammenhang sind auch die Cockpitsauerstoffmasken und insbesondere deren Druckregler von Bedeutung. Bei den bislang bekannten Cockpitsauerstoffmasken führt das träge Regelverhalten des mechanisch ausgebildeten Druckreglers dazu, dass eine verhältnismäßig große Sauerstoffmenge ungenutzt verbraucht wird, da das Druckregelventil des Druckreglers die in die Cockpitsauerstoffmaske geleitete Sauerstoffmenge nur unzureichend genau dosieren kann und erst mit Verzögerung auf die Bedarfssituation reagiert.
  • Darüber hinaus ist aus DE 1 559 692 B eine Atemgaszuführvorrichtung für ein Höhenatemgerät bekannt, bei der in einer Sauerstoffmaske ein Druckwandler und eine Sauerstoffteildruckmesseinrichtung vorgesehen sind, deren Messwerte einer elektronischen Steuerungseinrichtung zugeführt werden, die dann ein an der Sauerstoffmaske angeordnetes Sauerstoffzufuhrventil atemzugbezogen ansteuert. Des Weiteren ermöglicht diese Atemgaszuführvorrichtung mittels einer Höhenmesseinrichtung eine flughöhenabhängige Zumischung des Sauerstoffs.
  • Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Cockpitsauerstoffmaske zu schaffen, die eine ausreichende Sauerstoffversorgung des Benutzers bei möglichst geringem Sauerstoffverbrauch gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Cockpitsauerstoffmaske mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
  • Die erfindungsgemäße Cockpitsauerstoffmaske kann als Halb- oder Vollmaske, mit oder ohne Atembeutel ausgebildet sein. Sie weist in an sich bekannter Weise einen Maskenkörper, ein Sauerstoffeinatemventil, ein Mischlufteinatemventil sowie eine Steuereinrichtung auf. Mit dieser Steuereinrichtung ist zumindest das Sauerstoffeinatemventil signalverbunden.
  • Gemäß der Erfindung ist das Sauerstoffeinatemventil als ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, vorzugsweise als ein elektromagnetisch betätigbares Kugelsitzventil ausgebildet, welches zumindest einen Durchströmpfad aufweist, der von einem magnetisch bewegbaren Ventilkörper verschließbar ist. Der Durchströmpfad wird von einer magnetisierbaren Wandung begrenzt, wobei die Wandung zumindest eine Unstetigkeitsstelle aufweist, welche ein in der Wandung erzeugtes Magnetfeld deformiert.
  • Ein derart ausgebildetes Magnetventil beschreibt DE 199 22 414 C1 . Bei diesem Magnetventil wird vorzugsweise durch eine bestromte Spule in einer den Strömungspfad begrenzenden Wandung ein parallel zu der Wandung verlaufendes Magnetfeld erzeugt. In der Wandung ist eine Unstetigkeitsstelle in Form einer Nut vorgesehen, die zu einer Konzentration des Magnetfeldes führt, dergestalt, dass sich das Magnetfeld im Bereich der Unstetigkeitsstelle weiter in den Strömungspfad hineinerstreckt und so den in dem Durchströmpfad angeordneten Ventilkörper erfassen und von dem Ventilsitz wegbewegen kann. Weiter ist das Magnetventil so ausgebildet, dass der eingangsseitig des Ventils anliegende Fluiddruck den Ventilkörper bei nicht magnetisierter Wandung des Durchströmpfades gegen den Ventilsitz drückt und auf diese Weise den Durchströmpfad selbsttätig verschließt. Vorteilhaft weist das Magnetventil eine geringe Baugröße und ein geringes Gewicht auf.
  • Ein besonderer Vorteil von Magnetventilen der oben beschriebenen Art ist vor allen Dingen deren Schaltverhalten. Es sind Schaltzeiten realisierbar, die im Millisekundenbereich liegen. Die Verwendung eines solchen Magnetventils als Sauerstoffeinatemventil einer Cockpitsauerstoffmaske ermöglicht so eine exakte Dosierung des Sauerstoffs mit sehr geringer Regeltoleranz. Hierdurch gewährleistet die erfindungsgemäße Cockpitsauerstoffmaske eine besonders effiziente Nutzung des zur Verfügung stehenden Sauerstoffs. Dementsprechend kann die an Bord mitgeführte Sauerstoffmenge deutlich verringert werden.
  • Weiter vorteilhaft sind das Gewicht und die Baugröße des verwendeten Sauerstoffeinatemventils deutlich geringer als bei bislang verwendeten Einatemventilen, so dass der Tragekomfort der erfindungsgemäßen Cockpitsauerstoffmaske gegenüber bekannten Masken dieser Art verbessert kann.
  • Darüber hinaus sind das Ausatemventil und das Sauerstoffeinatemventil der erfindungsgemäßen Cockpitsauerstoffmaske derart miteinander fluidisch gekoppelt, dass das geöffnete Sauerstoffeinatemventil das Ausatemventil schließend druckbeaufschlagt. Dementsprechend können das Sauerstoffeinatemventil und das Ausatemventil nicht gleichzeitig geöffnet sein. Auf diese Weise wird verhindert, dass der über das Sauerstoffeinatemventil in den Maskenkörper eingeleitete Sauerstoff direkt über das Ausatemventil aus dem Maskenkörper ausströmt, ohne von dem Benutzer der Cockpitsauerstoffmaske eingeatmet worden zu sein.
  • Zur Erhöhung der Funktionssicherheit und zur Vergrößerung der möglichen Durchflussvolumenströme, weist das Sauerstoffeinatemventil bevorzugt nicht nur einen sondern zumindest zwei Durchströmpfade auf, die jeweils von einem Ventilkörper verschließbar sind. Diese Redundanz gewährleistet die Funktionsfähigkeit des Sauerstoffeinatemventils auch dann, wenn einer der Ventilkörper aufgrund eines Defekts nicht von seiner, einen Durchflusspfad verschließenden Stellung wegbewegt werden kann. In diesem Fall steht zumindest ein weiterer Durchströmpfad zur Verfügung, über den Sauerstoff zur Beatmung des Nutzers in den Maskenkörper eingeleitet werden kann.
  • Das Sauerstoffeinatemventil kann beispielsweise zwei oder mehr parallel geführte Durchströmpfade aufweisen, in denen jeweils ein mit dem in dem Durchströmpfad angeordneten Ventilkörper korrespondierender Ventilsitz ausgebildet ist. Dabei kann anströmseitig der Ventilsitze in jedem der Durchströmpfade eine Unstetigkeitsstelle, vorzugsweise in Form einer umfangsseitigen Nut, vorgesehen sein. Durch Magnetisierung der Wandungen der Durchströmpfade können die Ventilkörper von den Ventilsitzen wegbewegt werden und so die Durchströmpfade freigeben werden.
  • Zur Magnetisierung der Wandungen der Durchströmpfade kann eine bestrombare Spule vorgesehen sein, die derart angeordnet ist, dass alle Durchströmpfade durch das Spuleninnere verlaufen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, durch Bestromung der Spule alle Durchströmpfade gleichzeitig zu öffnen. Es ist aber auch möglich, jedem Durchströmpfad eine bestrombare Spule zuzuordnen, so dass jeder Durchströmpfad von einer eigenen Spule umgeben ist. Diese Weiterbildung erlaubt es vorteilhaft, die Durchströmpfade des Sauerstoffeinatemventils einzeln zu öffnen bzw. zu verschließen. Derart ausgebildet ist bei dem Sauerstoffeinatemventil nicht nur die Öffnungszeit, sondern im gewissen Maße auch der effektive Durchflussquerschnitt über die Anzahl der öffnend bzw. schließend angesteuerten Durchströmpfade einstellbar, wobei der Sauerstoffvolumenstrom durch das Magnetventil und damit die dem Nutzer der Cockpitsauerstoffmaske zur Verfügung gestellte Sauerstoffmenge mit steigender Anzahl der öffnend gestellten Durchströmpfade vergrößert wird.
  • Das Sauerstoffeinatemventil bildet vorteilhafterweise einen Teil einer Druckregeleinrichtung, mit welcher der Sauerstoffdruck in dem Maskenkörper an vorgegebene Sollwerte angepasst werden kann. Dementsprechend ist mit dem Sauerstoffeinatemventil auch die dem Nutzer der Cockpitsauerstoffmaske zugeführte Sauerstoffmenge einstellbar, da die in den Maskenkörper eingeleitete Sauerstoffmenge direkt proportional zu dem Sauerstoffdruck in dem Maskenkörper ist. Mit dem Sauerstoffeinatemventil kann der in Sauerstoffversorgungssystemen üblicherweise eingangsseitig des Sauerstoffeinatemventils herrschende Mitteldruck von etwa 2 bis 3 bar auf den gewünschten Maskendruck herabgeregelt werden. Diese Druckregelung erfolgt vorzugsweise über die Steuerung der Öffnungszeiten des Sauerstoffeinatemventils, kann allerdings bei einem Sauerstoffeinatemventil, welches mehrere Durchströmpfade aufweist, zusätzlich über die Anzahl der offenen und verschlossenen Durchströmpfade erfolgen.
  • Die elektromagnetisch betätigbare Ausgestaltung des Sauerstoffeinatemventils ermöglicht bei geeigneter Steuereinrichtung eine Vielzahl unterschiedlicher Regelkonzepte für die Sauerstoffversorgung der Cockpitbesatzung. So kann bei entsprechender Ansteuerung des Sauerstoffeinatemventils durch die Steuereinrichtung ein im Wesentlichen konstanter Sauerstoffdruck in dem Maskenkörper erzeugt werden. Daneben ist es aber in Verbindung mit dem Mischlufteinatemventil auch möglich, eine sogenannte Impulsatemregelung zu realisieren. Hierbei wird dem Benutzer der Cockpitsauerstoffmaske über das Sauerstoffeinatemventil nur in der initialen Einatemphase, in welcher der Sauerstoff über das Lungensystem in das arterielle Blut diffundiert, ein begrenztes Bolusvolumen an Sauerstoff zugeführt. Anschließend wird während der weiteren Einatemphase über das Mischlufteinatemventil die Cockpitluft zugeführt. So kann der Sauerstoffverbrauch mit der Impulsatemregelung weiter verringert werden.
  • In dem Maskenkörper ist zweckmäßigerweise ein mit der Steuereinrichtung signalverbundener Drucksensor angeordnet. Dieser Drucksensor ermöglicht bei einer Beatmung mit reinem Sauerstoff den Abgleich des erforderlichen Soll-Wertes für den Sauerstoffdruck in dem Maskenkörper mit dem in dem Maskenkörper tatsächlich herrschenden Ist-Druck. Hier zu erfasst der Drucksensor den in dem Maskenkörper herrschenden Ist-Druck und leitet die Druckwerte in Form elektrischer Signale über eine elektrische Signalleitung an die Steuereinrichtung weiter. Über eine geeignete Soft- und/oder Hardware der Steuereinrichtung können dann auf der Grundlage dieser Ist-Druckwerte beispielsweise die zur Erzielung des gewünschten Solldrucks erforderlichen Zeitintervalle bestimmt werden, in denen das Sauerstoffeinatemventil öffnend oder schließend von der Steuereinrichtung angesteuert wird. Weiter ist es mit dem Drucksensor insbesondere bei der Impulsatemregelung möglich den Ausatemdruck des Benutzers der Cockpitsauerstoffmaske zu erfassen und auf Grundlage dieser Druckwerte die Öffnungszeiten des Sauerstoffeinatemventils zu takten.
  • Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, statt eines Drucksensors in dem Maskenkörper einen Druckschalter anzuordnen, mit dem das Sauerstoffeinatemventil in Abhängigkeit von dem Maskendruck schließend und öffnend geschaltet werden kann.
  • Um den Sauerstoffdruck in dem Maskenkörper an die Flughöhe bzw. an den Cockpitdruck anpassen zu können, ist die Steuereinrichtung der Cockpitsauerstoffmaske zweckdienlich mit einem außerhalb des Maskenkörpers angeordneten Drucksensor signalverbunden. Bei dieser Ausgestaltung kann die Steuereinrichtung auf Grundlage des von dem Umgebungsdrucksensor ermittelten Cockpitdrucks und des in dem Maskenkörper herrschenden Ist-Drucks die Öffnungszeiten des Sauerstoffeinatemventils bestimmen, die zur Erzielung des flughöhenabhängigen Soll-Druck in dem Maskenkörper erforderlich sind.
  • Bevorzugt weist das Sauerstoffeinatemventil zwei Ausgänge auf. Dabei mündet ein erster Ausgang in dem Maskenkörper. Dieser erste Ausgang dient dementsprechend zur Sauerstoffversorgung des Benutzers der Cockpitsauerstoffmaske. Ein zweiter Ausgang ist über einen Überström kanal mit dem Ausatemventil leitungsverbunden. Über den Überströmkanal erfolgt die fluidische Kopplung von Sauerstoffeinatemventil und Ausatemventil. Hierfür ist der Überströmkanal vorzugsweise so an dem Ausatemventil angeschlossen, dass bei geöffnetem Sauerstoffeinatemventil ein Teilstrom des durch das Sauerstoffeinatemventil strömenden Sauerstoffs über den Überströmkanal in das Ausatemventil strömt und dort einen Dichtkörper, welcher einen vom Inneren des Maskenkörpers nach außerhalb der Cockpitsauerstoffmaske führenden Strömungspfad verschließt, schließend gegen einen Dichtsitz drückt, so dass über den Überströmkanal kein Sauerstoff verloren gehen kann.
  • Ausgangsseitig des Sauerstoffeinatemventils ist vorzugsweise ein Absperrventil angeordnet, derart, dass es einen Fluidfluss von dem Maskenkörper zu dem Sauerstoffeinatemventil sperrt. Mit dem Absperrventil wird verhindert, dass der Ausatemvorgang in dem Überströmkanal zu einer Druckerhöhung führt, die das Ausatemventil schließend stellen würde, so dass das Ausatemgas nicht aus dem Maskenkörper entweichen könnte. Bevorzugt bilden das Sauerstoffeinatemventil und das Absperrventil eine gemeinsame Baueinheit. Das Absperrventil kann beispielsweise als federvorgespanntes Rückschlagventil ausgebildet sein, welches derart angeordnet ist. dass eine Rückstellfeder und der Ausatemdruck einen Dichtkörper des Absperrventils in eine das Absperrventil verschließende Stellung drücken. Dabei ist die Rückstellfeder zweckmäßigerweise so dimensioniert, dass die von ihr auf den Dichtkörper ausgeübte Federkraft kleiner als die Kraft ist, die bei geöffnetem Sauerstoffeinatemventil von dem Sauerstoffstrom auf den Dichtkörper ausgeübt wird.
  • Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Figur zeigt eine Prinzipskizze einer Cockpitsauerstoffmaske gemäß der Erfindung.
  • In der Figur ist stark vereinfacht eine Cockpitsauerstoffmaske mit einem Maskenkörper 2 dargestellt. Der Maskenkörper 2 weist ein Sauerstoffeinatemventil 4 auf, mit welchem die Sauerstoffzufuhr in den Innenraum des Maskenkörpers 2 steuerbar ist. Das Sauerstoffeinatemventil 4 kann in den Maskenkörper 2 integriert sein oder diesem beispielsweise über einen nicht dargestellten Atembeutel vorgeschaltet sein. Über einer Zuführleitung 6 ist das Sauerstoffeinatemventil 4 mit einem Sauerstoffspeicher 8 leitungsverbunden, wobei dem Sauerstoffspeicher 8 in bekannter Weise ein Absperrventil 10 sowie ein Druckminderer 12 in Ausströmrichtung nachgeschaltet sind. Mit dem Druckminderer 12 wird der in dem Sauerstoffspeicher 8 herrschende Sauerstoffdruck, welcher mehr als 100 bar betragen kann, auf einen Mitteldruck von etwa 2 bis 3 bar abgesenkt.
  • Das Sauerstoffeinatemventil 4 ist als ein elektrisch betätigbares Kugelsitzventil ausgebildet. Es weist einen Durchströmpfad 14 auf, welcher von einer magnetisierbaren Wandung 16 des Ventilgehäuses begrenzt wird. Innerhalb des Ventilgehäuses erweitert sich der Querschnitt des Durchströmpfads 14 zu einer Ventilkammer 18. Auf der abströmseitigen und dem Maskenkörper 2 zugewandten Seite bildet der Querschnittsübergang von der Ventilkammer 18 zu dem Strömungspfad 14 einen Ventilsitz 20 für einen kugelförmig ausgebildeten Ventilkörper 22. Der Ventilkörper 22 besteht aus einem ferromagnetischen Material.
  • An der Umfangsseite der Ventilkammer 18 ist eine in der Figur nicht dargestellte Ausnehmung vorgesehen, die sich über einen begrenzten Umfangsbereich in radialer Richtung nach außen erstreckt. Konzentrisch zu dem Durchströmpfad 14 ist in der Wandung 16 des Ventilgehäuses eine bestrombare Spule 24 angeordnet. Durch Bestromung der Spule 24 wird in dem Ventilgehäuse ein parallel zur Wandung 16 verlaufendes Magnetfeld erzeugt. Hierbei bildet im Bereich der Ventilkammer 18 die an deren Umfangsseite ausgebildete Ausnehmung eine Unstetigkeitsstelle in dem Magnetfeld, wodurch sich das Magnetfeld im Bereich dieser Ausnehmung in die Ventilkammer 18 hineinerstreckt, derart, dass das Magnetfeld den Ventilkörper 22 erfasst und ihn von dem Ventilsitz 20 weg zu der Umfangsseite der Ventilkammer 18 bewegt. Auf diese Weise wird der Strömungspfad 14 durch das Sauerstoffeinatemventil 4 freigegeben. Bei Beendigung der Bestromung der Spule 24, d.h. bei Aufhebung des Magnetfeldes in dem Ventilgehäuse, wird der Ventilkörper 22 von dem eingangsseitig des Sauerstoffeinatemventils 4 herrschenden Sauerstoffdruck wieder gegen den Ventilsitz 20 gedrückt und der Strömungspfad 14 verschlossen. Die Bestromung der Spule 24 erfolgt über eine elektronische Steuereinrichtung 26, die über eine Leitung 28 mit der Spule 24 verbunden ist.
  • Neben dem Sauerstoffeinatemventil 4 sind an dem Maskenkörper 2 auch ein Mischlufteinatemventil 30 und ein Ausatemventil 32 angeordnet. Das Mischlufteinatemventil 30 ist dafür vorgesehen, im Zusammenwirken mit dem Sauerstoffeinatemventil 4 eine Impulsatemregelung zu realisieren, bei der in einer initialen Einatemphase über das Sauerstoffeinatemventil 4 ein Bolusvolumen reinen Sauerstoffs in den Maskenkörper eingeleitet wird und nach Schließen des Sauerstoffeinatemventils 4 aber das Mischlufteinatemventil 30 Cockpitluft in den Maskenkörper 2 eingeleitet wird.
  • Das Mischlufteinatemventil 30 ist im Inneren des Maskenkörpers 2 angeordnet. Der Maskenkörper 2 weist eine Einlassöffnung 34 auf, die von einem Dichtkörper 36 des Mischlufteinatemventil 30 verschlossen wird. Der Dichtkörper 36 wird von einer Membran 38 und einem an der Membran 38 ausgebildeten Dichtring 40 gebildet. Im verschlossenen Zustand des Mischlufteinatemventils 30 drückt eine Feder 42 die Membran 38 derart in Richtung der Innenwandung des Maskenkörpers 2, dass die Einlassöffnung 34 von dem Dichtring 40 umschlossen wird. Hierdurch wird die Einlassöffnung 34 von dem Dichtkörper 36 verschlossen. Zur Kommunikation mit dem Innenraum des Maskenkörpers 2 weist das Mischlufteinatemventil eine weitere Öffnung 44 auf. Über diese Öffnung 44 wird die der Einlassöffnung 34 des Maskenkörpers 2 abgewandte Seite der Membran 38 während der Einatemphase, in welcher das Sauerstoffeinatemventil 4 verschlossen ist und der zuvor über das Sauerstoffeinatemventil in den Maskenkörper 2 eingeleitete Sauerstoff abgeatmet ist durch weiteres Einatmen unterdruckbeaufschlagt und von dem Maskenkörper 2 wegbewegt. Hierdurch wird auch der an der Innenwandung des Maskenkörpers 2 anliegende Dichtring 40 von der Innenwandung wegbewegt, so dass ein Strömungspfad von der Einlassöffnung 34 in das Innere des Maskenkörpers 2 entsteht.
  • Auch das Ausatemventil 32 ist im Inneren des Maskenkörpers 2 angeordnet. Das Ventilgehäuse des Ausatemventils 32 teilt eine Membran 46 in zwei Ventilteile. Hierbei bildet ein erstes Ventilteil 48 einen Strömungspfad von einer Einlassöffnung 50 im Innenraum des Maskenkörpers 2 zu einer Vielzahl von Auslassöffnungen 52, die an der Außenseite des Maskenkörpers 2 angeordnet sind. Ein zweites Ventilteil 54 ist über einen Überströmkanal 55 in Kommunikation mit dem Sauerstoffeinatemventil 4, wobei der Überströmkanal 55 den Strömungspfad 14 des Sauerstoffein atemventils 4 ausgangsseitig des von dem Ventilkörper 22 verschließbaren Ventilsitzes 20 mit dem zweiten Ventilteil 54 des Ausatemventils 32 fluidisch leitend verbindet. In dem zweiten Ventilteil 54 des Ausatemventils 32 ist eine Feder 56 angeordnet, welche die Membran 46 in die Schließstellung des Ausatemventils 32 vorspannt. An ihrer dem ersten Ventilteil 48 zugewandten Seite ist an der Membran 46 ein Dichtring 58 ausgebildet, welcher, wenn die Membran 46 in Richtung der Einlassöffnung 50 des Ausatemventils 32 bewegt wird, den Strömungspfad von der Einlassöffnung 50 zu der Vielzahl von Auslassöffnungen 52 verschließt.
  • Die Steuereinrichtung 26 ist über eine elektrische Leitung 60 mit einem ersten Drucksensor 62 und über eine elektrische Leitung 64 mit einem zweiten Drucksensor 66 signalverbunden. Der erste Drucksensor 62 ist im Innenraum des Maskenkörpers 2 angeordnet. Der zweite Drucksensor 66 ist außerhalb bzw. an der Außenseite der Cockpitsauerstoffmaske angeordnet und erfasst den im Cockpit des Flugzeugs herrschenden Umgebungsdruck.
  • Ausgangsseitig des Sauerstoffeinatemventils 4 schließt sich an dieses direkt ein Absperrventil 68 an, wobei das Sauerstoffeinatemventil 4 und das Absperrventil 68 eine gemeinsame Baugruppe bilden. Das Absperrventil 68 ist federvorgespannt ausgebildet, wobei eine Feder 70 einen Ventilteller 72 gegen eine Sitzfläche 74 drückt, dass ein Ausgang 76 des Sauerstoffeinatemventils 4 verschlossen wird. Die Feder 70 ist so dimensioniert, dass der Ventilteller 72 bei öffnend geschaltetem Sauerstoffeinatemventil 4 von dem dann durch den Strömungspfad 14 fließenden Sauerstoff von der Sitzfläche 74 wegbewegt werden kann und der Sauerstoff so in den Maskenkörper 2 strömen kann.
  • Nachfolgend wird anhand der Figur die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Cockpitsauerstoffmaske beschrieben.
  • Über die Zuführleitung 6 strömt Sauerstoff bei geöffnetem Absperrventil 10 von dem Sauerstoffspeicher 8 zu dem Sauerstoffeinatemventil 4 und liegt in diesem bei verschlossenem Durchströmpfad 14 mit einem Druck von 2 bis 3 bar an. Die Steuereinrichtung 26 veranlasst zunächst die Bestromung der Spule 24, die in der Wandung 16 des Ventilgehäuses des Sauerstoffeinatemventils 4 angeordnet ist. Hierdurch wird in der Wandung 16 ein Magnetfeld erzeugt. Aufgrund der in der Ventilkammer 18 vorgesehenen Ausnehmung, die eine Unstetigkeitsstelle des Magnetfelds bildet, wird der Ventilkörper 22 des Sauerstoffeinatemventils 4 von dem Ventilsitz 20 quer zum Durchströmpfad 14 wegbewegt. Der Sauerstoff kann nun über das Absperrventil 68 in den Maskenkörper 2 strömen. Dabei wird der Sauerstoffdruck von dem eingangsseitig des Sauerstoffeinatemventils 4 herrschenden Mitteldruck von 2-3 auf den erforderlichen Maskendruck gemindert.
  • Im Maskenkörper 2 wird hierfür der sich aufbauende Sauerstoffdruck mittels des Drucksensors 62 ständig überwacht. So ist ein ständiger Soll-Istwertabgleich des Maskeninnendrucks möglich. Die Einstellung des Istdrucks erfolgt dann mittels Steuerung der Öffnungszeiten des Sauerstoffeinatemventils 4, wobei aufgrund der sehr kurzen Schaltzeiten des Sauerstoffeinatemventils eine exakte Dosierung der Sauerstoffmenge möglich ist.
  • Der Sollwert für den Maskeninnendruck ist nicht konstant sondern hängt auch von der jeweiligen Flughöhe und dementsprechend von dem in dem Cockpit herrschenden Umgebungsdruck ab. So wird mit steigender Flughöhe die in den Innenraum des Maskenkörpers 2 eingeleitete Sauerstoffmenge erhöht.
  • Während der Sauerstoff über das Sauerstoffeinatemventil 4 in den Maskenkörper 2 strömt, wird in dem Sauerstoffeinatemventil 4 ein Teilstrom des Sauerstoffs über den Überströmkanal 55 in das zweite Ventilteil 54 des Ausatemventils 32 geleitet, wo dieser Teilstrom die Membran 46 in Richtung der Einlassöffnung 50 drückt, die daraufhin von der Membran 46 und dem daran ausgebildeten Dichtring 58 verschlossen wird, so dass bei geöffnetem Sauerstoffeinatemventil kein Sauerstoff über das Ausatemventil 32 entweichen kann.
  • Erreicht der Sauerstoffdruck in dem Maskenkörper 2 seinen Sollwert, wird von der Steuereinrichtung die Bestromung der Spule 24 beendet. Auf den Ventilkörper 22 des Sauerstoffeinlassventils 4 wirkt keine magnetische Kraft mehr und er wird von dem Sauerstoffstrom eingangsseitig der Ventilkammer 18 wieder in die den Durchströmpfad verschließende Stellung gegen den Ventilsitz 22 gedrückt.
  • Während der Ausatemphase ist das Absperrventil 68 nach einem Druckausgleich zwischen zweitem Ventilteil 54 des Ausatemventils 32 und dem Inneren des Maskenkörpers 2 verschlossen. Das Ausatemgas drückt die Membran 46 des Ausatemventils 32 weg von seiner die Einlassöffnung 50 verschließenden Stellung über den so entstehenden Strömungspfad von der Einlassöffnung 50 strömt das Ausatemgas durch die Auslassöffnungen 52 in aus der Cockpitsauerstoffmaske heraus in das Cockpit.
  • 2
    Maskenkörper
    4
    Sauerstoffeinatemventil
    6
    Zuführleitung
    8
    Sauerstoffspeicher
    10
    Absperrventil
    12
    Druckminderer
    14
    Durchströmpfad
    16
    Wandung
    18
    Ventilkammer
    20
    Ventilsitz
    22
    Ventilkörper
    24
    Spule
    26
    Steuereinrichtung
    28
    Leitung
    30
    Mischlufteinatemventil
    32
    Ausatemventil
    34
    Einlassöffnung
    36
    Dichtkörper
    38
    Membran
    40
    Dichtring
    42
    Feder
    44
    Öffnung
    46
    Membran
    48
    Ventilteil
    50
    Einlassöffnung
    52
    Auslassöffnung
    54
    Ventilteil
    56
    Feder
    58
    Dichtring
    60
    Leitung
    62
    Drucksensor
    64
    Leitung
    66
    Drucksensor
    68
    Absperrventil
    70
    Feder
    72
    Ventilteller
    74
    Sitzfläche

Claims (7)

  1. Cockpitsauerstoffmaske mit einem Maskenkörper (2), mit einem Sauerstoffeinatemventil (4), mit einem Mischlufteinatemventil (30), mit einem Ausatemventil (32) sowie mit einer Steuereinrichtung (26), wobei zumindest das Sauerstoffeinatemventil (4) mit der Steuereinrichtung (26) signalverbunden ist und das Sauerstoffeinatemventil (4) als ein elektromagnetisch betätigbares Ventil mit zumindest einen Durchströmpfad (14), ausgebildet ist, wobei der Durchströmpfad (14) von einem magnetisch bewegbaren Ventilkörper (22) verschließbar ist, und von einer magnetisierbaren Wandung (16) begrenzt wird, wobei die Wandung (16) zumindest eine Unstetigkeitsstelle aufweist, welche ein in der Wandung (16) erzeugtes Magnetfeld deformiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausatemventil (32) und das Sauerstoffeinatemventil (4) derart miteinander fluidisch gekoppelt sind, dass das geöffnete Sauerstoffeinatemventil (4) das Ausatemventil (32) schließend druckbeaufschlagt.
  2. Cockpitsauerstoffmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sauerstoffeinatemventil (4) zumindest zwei Durchströmpfade (14) aufweist, welche jeweils mit einem Ventilkörper (22) verschließbar sind.
  3. Cockpitsauerstoffmaske nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sauerstoffeinatemventil (4) Teil einer Druckregeleinrichtung bildet.
  4. Cockpitsauerstoffmaske nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Maskenkörper (2) ein mit der Steuereinrichtung (26) signalverbundener Drucksensor (62) angeordnet ist.
  5. Cockpitsauerstoffmaske nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) mit einem außerhalb des Maskenkörpers (2) angeordneten Drucksensor (66) signalverbunden ist.
  6. Cockpitsauerstoffmaske nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sauerstoffeinatemventil (4) zwei Ausgänge aufweist, wobei ein erster Ausgang in dem Maskenkörper (2) mündet und ein zweiter Ausgang über einen Überströmkanal (55) mit dem Ausatemventil (32) leitungsverbunden ist.
  7. Cockpitsauerstoffmaske nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgangsseitig des Sauerstoffeinatemventils (4) ein Absperrventil (68) derart angeordnet ist, dass es einen Fluidfluss von dem Maskenkörper (2) zu dem Sauerstoffeinatemventil (4) sperrt.
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