DE1144115B - Atemgaszufuehrungsvorrichtung fuer Hoehenatemgeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Atemgaszuführungsvorrichtung für Höhenatemgeräte mit einem Atembeutel, dem das Atemgas unter einem vom Druck der umgebenden Luft abhängigen Druck zugeführt wird.

Es ist eine Atemgaszuführungsvorrichtung für Höhenatemgeräte mit einem Atembeutel bekannt, dem das Atemgas unter einem vom Druck der umgebenden Luft abhängigen Druck zugeführt wird. Der Atembeutel ist über verhältnismäßig lange Leitungen mit einer oder mehreren Atemschutzmasken verbunden. In jede der Leitungen kann in der Nähe der Maske ein Rückschlagventil eingeschaltet sein, welches sich beim Einatmen öffnet, wenn der Druck unter der Maske unter einem vorbestimmten Druck gegenüber dem Druck der umgebenden Luft fällt. Diese Atemgaszuführungsvorrichtung hat den Nachteil, daß wegen des Druckabfalls in den von dem Atembeutel zu den Masken führenden Leitungen der Gerätbenutzer sich beim Einatmen anstrengen muß. Dieser Nachteil würde auch dann nicht beseitigt werden, wenn das Gerät wie ein anderes bekanntes Höhenatemgerät mit einem Einatemventil ausgerüstet würde, das eine Verbindung mit der Außenluft herstellt und sich öffnet, sobald infolge unzureichender Atemgaszufuhr unter der Maske ein Unterdruck entsteht. Dieses Ventil könnte sich wegen des Druckabfalls in der Leitung nämlich eher öffnen, als das gesamte Atemgas aus dem Atembeutel eingeatmet worden ist.

Durch die Erfindung werden diese Nachteile beseitigt. Die Erfindung besteht darin, daß das Atemgas dem Atembeutel der Atemgaszuführungsvorrichtung, die an der Atemschutzmaske angeordnet ist, durch eine Leitung mit kleinem Querschnitt zugeführt wird und daß der Atembeutel durch ein kurzes rohrartiges Verbindungsstück mit gegenüber dem Querschnitt der Leitung großem Durchmesser an einer Einatemkammer angeschlossen ist, die mit dem Innern der Atemschutzmaske durch ein Einatemventil in Verbindung steht. Durch die Erfindung wird eine Atemgaszuführungsvorrichtung geschaffen, bei welcher das in dem Atembeutel gespeicherte Atemgas unmittelbar dem Benutzer zur Verfügung steht und gegebenenfalls das Einatmen von Außenluft nur möglich ist, nachdem das im Atembeutel enthaltene Atemgas eingeatmet worden ist. Dadurch, daß der Atembeutel durch ein kurzes Verbindungsstück mit großem Durchmesser an der Atemschutzmaske angeschlossen ist, sind alle langen Strömungswege ausgeschaltet, die eine Erschwerung für das Atmen bringen können.

Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die Einatemkammer von einem zylindrischen Körper gebildet, der an seinem der Atemschutzmaske zuge-Atemgaszuführungsvorrichtung
für Höhenatemgeräte

Anmelder:

The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Beglich, Patentanwalt,
Regensburg 3, Lessingstr. 10

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. Dezember 1957 (Nr. 702662)

Donald Alan Lasater, Davenport, Ia. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

wendeten Ende von einer mit dem Einatemventil versehenen Platte abgeschlossen ist, deren Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Körpers, und an dessen anderem Ende ein Ventil angeordnet ist, das sich bei einer Druckminderung in der Einatemkammer unter einen bestimmten Wert öffnet und Außenluft einläßt. Die Platte weist ein Ausatemventil auf, das aus nahe ihrem Rand und außerhalb des zylindrischen Körpers angeordneten Öffnungen und einem ringförmigen, elastischen Ventilverschlußkörper besteht. Dadurch wird die Ausbildung der Vorrichtung sehr vereinfacht, und die Herstellungskosten werden gesenkt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Höhenatemgerät nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Teil der Atemgaszuführungsvorrichtung von außen und

Fig. 3 die Innenansicht der Atemgaszuführungsvorrichtung.

Das Höhenatemgerät weist eine Atemgaszuführungsvorrichtung und Mittel auf, die dieser Vorrichtung Atemgas, hier Sauerstoff, entsprechend dem Druck zuführen, welchem der Gerätbenutzer ausgesetzt ist und der im folgenden als Außendruck bezeichnet wird.

An eine Sauerstoffquelle 10 ist über ein Drucksteuerventil 11 eine Atemgasleitung 12 angeschlossen, die Abzweigungen 13 aufweist, die jeweils mit einer Atemgaszuführungsvorrichtung verbunden sind. Das Ventil 11 wird durch den Außendruck und den Druck in der Leitung 12 hinter dem Ventil gesteuert.

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Das Drucksteuerventil 11 wird durch eine Barometerdose 15 und eine Membran 16 gesteuert, die einerseits von dem Außendruck und andererseits von dem Druck in der Atemgasleitung beaufschlagt ist. Barometerdose und Membran sind miteinander verbunden. Wenn bei einem gegebenen Außendruck die Strömungsgeschwindigkeit zu der Atemgasleitung über das erforderliche Maß ansteigt, so betätigt der in der Leitung entstandene Druck die Membran und schließt das Ventil. Wenn der Außendruck sinkt, so wird sowohl die Barometerdose als auch die Membran zum Öffnen des Ventils betätigt, bis der Öffnungsgrad erreicht ist, bei welchem der Druck in der Atemgasleitung auf den erforderlichen Wert über den Außendruck ansteigt.

Der Außendruck, dem die Barometerdose IS und die Membran 16 ausgesetzt sind, ist der Druck innerhalb der Flugzeugkabine.

Normalerweise reicht dieser Druck aus, um das Ventil 11 geschlossen zu halten. Bei einer Druckverminderung in der Kabine, beispielsweise bei einem Bruch des Flugzeugrumpfes, wird der Außendruck verringert und entspricht der Flughöhe des Flugzeuges. Infolgedessen öffnet sich unverzüglich das Ventil 11, um der Atemgaszuführangsvorrichtung Sauerstoff in dem erforderlichen Maß zuzuführen.

Die Atemgaszuführungsvorrichtung weist einen Atembeutel 18 auf, der die für ein Einatmen bei höchster Flughöhe notwendige größte Sauerstoffmenge aufnehmen kann. Aus dem Atembeutel gelangt der Sauerstoff in eine Einatemkammer 20, die mit der Atemschutzhalbmaske 32 über ein Einatemventil 50 in Verbindung steht. Die Einatemkammer 20 wird von einem zylindrischen Körper 24 gebildet, der durch ein Verbindungsstück 25, das mit einem ringförmigen Flansch 26 versehen ist, an dem der Atembeutel 18 angeschlossen ist, dessen Hals über das Ende des Verbindungsstücks 25 gezogen und dort befestigt ist.

Der Sauerstoff wird dem Verbindungsstück durch einen über eine der Abzweigungen 13 der Atemgasleitung 12 gezogenen Zuleitungssehlauoh 28 und einen Anschlußstutzen 27 zugeführt. Um zu verhindern, daß beim Einatmen aus dem Beutel ein wesentlicher Widerstand auftritt, ist der Querschnitt der an den Stutzen anschließenden Leitung 30 klein gegenüber dem Querschnitt des Verbindungsstücks. Die Leitung 30 ist mit dem Körper 24 verbunden und erstreckt sich durch die Kammer 20 und das Verbindungsstück 25. Der Durchmesser der Leitung 30 ist auf die Charakteristik des Drucksteuerventils 11 so abgestimmt, daß der Sauerstoff durch die Leitung mit einer solchen Geschwindigkeit fließt, daß der Sauerstoffbedarf des Gerätbenutzers bei jedem Außendruck gedeckt wird.

Wenn der Gerätbenutzer nicht einatmet, so wird der Sauerstoff in dem Atembeutel 18 aufgespeichert, der sich mit der Vergrößerung des aufgespeicherten Volumens ausdehnt. Während des Einatmens wird dieser Sauerstoff aus dem Beutel 18 durch das Verbindungsstück 25 und durch die Einatemkammer 20 in das Innere 31 der Maske 32 gesaugt und dort eingeatmet. Wenn der Beutel leer ist, hat der Gerätbenutzer den gesamten Sauerstoff eingeatmet, der für ihn bei gegebenem Außendruck erforderlich ist. Um auch dann, wenn der Benutzer nach Leerung des Beutels mit dem Einatmen fortfährt, Luft zuzuführen, weist die Atemgaszuführungsvorrichtung ein Lufteinlaßventil 37 auf, welches sich öffnet, wenn der Behälter leer ist. Das Lufteinlaßvenül kann in der Maskenwandung angeordnet sein; es ist jedoch vorteilhaft, insbesondere aus sanitären und Herstellungsgründen, es in der Atemgaszuführungsvorrichtung anzuordnen. In der dargestellten Ausführungsform ist an dem der Maske abgewendeten Ende des zylindrischen Körpers 24 ein Lufteinlaßventil 37 angeordnet. Der Ventilkörper 35 weist mehrere als Einlaßkanäle für die Luft dienende Öffnungen 36 auf. Die Öffnungen 36 sind normalerweise durch einen kreisförmigen, elastischen und scheibenartigen Ventilverschlußkörper geschlossen, der in dem zylindrischen Körper 24 so angeordnet ist, daß er längs seines Umfangs an dem Ventilsitz 34 dicht anliegt. Der Ventilverschlußkörper ist in dieser Lage durch einen mit ihm aus einem Stück hergestellten Ansatz 38 gehalten, der mit einem verdickten Ende 39 versehen ist. Wenn der Atembeutel 18 durch das Einatmen entleert ist, wird der Druck auf der Innenseite des Ventilversohlußkörpers vermindert. Der auf die entgegengesetzte Seite des Verschlußkörpers einwirkende Luftdruck drückt diesen längs seines Umfangs von dem Sitz 34 und ermöglicht so ein Einfließen der Außenluft durch die Öffnungen 36 in dem Ventilkörper 37 in die Einatemkammer 20 und von da in das Innere 31 der Maske. Am Ende des Einatmens vergrößert der in die Atemgaszuführungsvorrichtung aus der Atemgasleitung 12 einströmende Sauerstoff den Druck in der Einatemkammer 20. Dieser Druck schließt das Ventil 37 wieder.

Zum Abführen der ausgeatmeten Luft dienen zwei Ventile, die beide auf den Ausatemdruck ansprechen. Das eine Ventil ist das Einatemventil 50, das die Verbindung von der Einatemkammer 20 zu dem Maskeninnern 31 sperrt, und das andere Ventil ist ein Ausatemventil. Dieses gibt eine Öffnung frei, durch die die Luft aus der Maske ins Freie strömt.

Bei dem dargestellten Beispiel ist eine kreisförmige Platte 45 mittig an dem inneren Ende des zylindrischen Körpers 24 angeordnet. Sie hat eine Mittelöffnung 46, die von einer Reihe von Atemgaseinlaßöffnungen 47 umgeben ist, die einen geringen Abstand von der Plattenmitte haben und die Einatemkammer 20 mit der Maske verbinden. Die Platte 45 ist weiterhin mit einer zweiten Reihe von Auslaßöffnungen 48 nahe ihrem äußeren Rand versehen, die nach außen führen. Die Luft- und Sauerstoffeinlaßöffnungen 47 des Einatemventils 50 werden normalerweise durch einen aus nachgiebigem Material hergestellten scheibenartigen Ventilverschlußkörper geschlossen, der in der Platte 45 mit einem Mittelzapfen 51 gehalten ist, der sich von der Ventilscheibe durch die Mittelöffnung 46 der Platte 45 erstreckt und in ein verdicktes Ende 52 ausläuft.

Der elastische, nachgiebige Ausatemventüverschlußkörper 55 schließt an der Rückseite der Platte 45 die Auslaßöffnungen 48 ab. Er ist mit einer Mittelöffnung versehen, welche im entspannten Zustand im Durchmesser kleiner als der Körper 24 ist. Der Verschlußkörper 55 wird über den zylindrischen Körper 24 gezogen und legt sich mit seinem inneren Rand auf Grund seiner Nachgiebigkeit abdichtend gegen den Körper 24 an. Sein äußerer Rand ist an der Rückseite der Platte 45 gehalten.

Beim Einatmen wird der Ventilverschlußkörper des Einatemventils 50 verformt und läßt Sauerstoff oder Luft in das Maskeninnere durch die Einlaßöffnungen 47 strömen. Das Ausatemventtl ist dabei geschlossen und verhindert das Einfließen von Außenluft durch die Auslaßöffnungen 48. Während des Ausatmens wird

durch den vergrößerten Druck unter der Maske das Einatemventil 50 geschlossen und verhindert so den Eintritt von Ausatemluft in die Atemgaszuführungsvorrichtung. Gleichzeitig wird der Verschlußkörper 55 des Ausatemventils geöffnet, durch den die ausgeatmete Luft ausströmt.

Der vordere Teil 56 der Maske 32 ist so geformt, daß er die Atemgaszuführungsvorrichtung aufnimmt. An der Verbindungsstelle dieses Teiles mit der Wand 57 ist die Maske mit einer ringförmigen Nut versehen, in welche der Rand der Platte 45 paßt. Der Durchmesser der ringförmigen Nut ist im entspannten Zustand der Maske kleiner als der Durchmesser der Platte 45, so daß die Maskenwand mit der Platte unter Spannung im Eingriff steht und das Innere der Maske gegenüber dem um den Körper 24 angeordneten Raum hinter der Platte 45 abgedichtet ist. Am vorderen Ende der Maske steht bei 59 der Ventilsitz 34 über eine ringförmige Erweiterung 58 mit dem Maskenkörper im Eingriff. Eine Reihe von Öffnungen 60 in der Wand der Maske bilden Luftauslaßkanäle, durch welche die Ausatemluft aus dem Raum um den Körper 24 nach außen strömt. Die Rippen 61 zwischen den Öffnungen 60 stehen mit der ringförmigen Erweiterung 58 im Eingriff. Das Verbindungsstück 25 und der Stutzen 27 erstrecken sich durch Öffnungen 62 bzw. 63 in der Wandung der Maske.

Der Körper der Atemgaszuführungsvorrichtung und insbesondere die Teile 24, 25, 27, 34 und 35 und die ringförmige Erweiterung 58 bestehen vorzugsweise aus steifem Preßstoff und sind vorzugsweise durchsichtig, um einen Einblick zu den Ventilen zu ermöglichen, ohne daß die Vorrichtung auseinandergenommen zu werden braucht. Die Ventilverschlußkörper können aus einem gummiähnlichen Material, beispielsweise Silikongummi, bestehen, welches den bei einem Flugzeug auftretenden größten Temperaturen widerstehen kann.

Atemgaszuführungsvorrichtungen aus derartigen Materialien können so billig hergestellt werden, daß sie weggeworfen werden können, wenn sie nioht richtig arbeiten. Demgemäß können die verschiedenen Teile der Vorrichtung aus einem Stück durch Gießen oder Formen oder durch Aneinanderkleben hergestellt werden, wie dies dargestellt ist. Besondere Befestigungsmittel sind somit nicht erforderlich, wodurch die Kosten weiterhin verringert werden.

Beim Betrieb wird Sauerstoff der Atemgasleitung 12 unter einem Druck zugeführt, welcher die richtige Sauerstoffströmungsgeschwindigkeit zu jeder Atemgaszuführangsvorrichtung gemäß den herrschenden Druckbedingungen gewährleistet. Der Gerätbenutzer braucht nur die Atemschutzhalbmaske 32 anzulegen und zu atmen. Die Ausatemluft fließt durch die Auslaßöffnungen 48 des Ausatemventils ins Freie. Während des Ausatmens bleibt das Einatemventil 50 geschlossen, und es fließt nur reiner Sauerstoff von der Atemgasleitung in den Atembeutel 18. Beim Einatmen schließt sich das Ausatemventil. Gleichzeitig wird das Einlaßventil 50 geöffnet, und es wird Sauerstoff aus dem Beutel 18 angesaugt. Wenn der Beutel vor Beendigung des Einatmens leer ist, legt er sich vollkommen zusammen. In diesem Fall wird der Druck in der Einatemkammer 20 so weit verringert, daß der Druck der Außenluft das Lufteinlaßventil 37 öffnet, so daß Luft durch die Öffnungen 36 in die Kammer 20 und von dort durch das Einatemventil 50 in das Innere 31 der Maske gelangen kann.

Bei einer nur flachen Einatmung wird der Beutel 18 nicht entleert, so daß der verbleibende Sauerstoff darin aufgespeichert wird, bis er während einer nachfolgenden tieferen Einatmung abgesaugt wird.

Bei steigender Höhe erhöhen sich die Strömungsgeschwindigkeit des Sauerstoffs und das Volumen des in dem Beutel 18 aufgespeicherten Gases. Die durch das Lufteinlaßventil 37 einströmende Luftmenge gleicht den Unterschied zwischen dem beim Einatmen verlangten Gasvolumen und dem Volumen an aufgespeichertem Sauerstoff aus. Das Ventil 37 arbeitet selbsttätig. In Höhen, wo der Benutzer nur mit Sauerstoff versorgt werden muß, reicht der in dem Beutel aufgespeicherte Sauerstoffbetrag zum Füllen seiner Lungen aus, so daß der Beutel niemals vollkommen entleert werden kann und keine Luft durch das Lufteinlaßventil 37 eingelassen wird.

Die dargestellte Ausführungsform eignet sich ganz besonders für einen Notfall in Düsenflugzeugen für Passagiere. Da die Atemgaszuführungsvorrichtung innerhalb sehr kurzer Zeit im Notfall benutzt werden muß, und zwar 4 Sekunden nach einer vollkommenen Druckentlastung in einer Höhe von 12 000 m, ist es notwendig, daß sie und der Zuführungsschlauch so angeordnet sind, daß sie leicht ergriffen werden können und sich nicht verwirren können.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Atemgaszuführungsvorrichtung für Höhenatemgeräte mit einem Atembeutel, dem das Atemgas unter einem vom Druck der umgebenden Luft abhängigen Druck zugeführt wird, da durch gekennzeichnet, daß das Atemgas dem Atembeutel (18) der Atemgaszuführungsvorrichtung, die an der Atemschutzmaske (32) angeordnet ist, durch eine Leitung (30) mit kleinem Querschnitt zugeführt wird und daß der Atembeutel (18) durch ein kurzes rohrartiges Verbindungsstück (25) mit gegenüber dem Querschnitt der Leitung (30) großem Durchmesser an einer Einatemkammer (20) angeschlossen ist, die mit dem Innern (31) der Atemschutzmaske (32) durch ein Einatemventil (50) in Verbindung steht.

2, Atemgaszuführungsvorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einatemkammer (20) von einem zylindrischen Körper (24) gebildet wird, der an seinem der Atemschutzmaske (32) zugewendeten Ende von einer mit dem Einatemventil (50) versehenen Platte (45) abgeschlossen ist, deren Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Körpers, und an dessen anderem Ende ein Ventil (37) angeordnet ist, das sich bei einer Druckminderung in der Einatemkammer (20) unter einen bestimmten Wert öffnet und Außenluft einläßt, und daß die Platte (45) ein Ausatemventil aufweist, das aus nahe ihrem Rand und außerhalb des zylindrischen Körpers (24) angeordneten Öffnungen (48) und einem ringförmigen, elastischen Ventilverschlußkörper (55) besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 504 376, 552136.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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