-
Gerät zur Anregung und Wiederbele@@n; der Herz- und Langent @tig@ei@
Die vorliegende Erfindung bezieht sich@uf die Hiederbele gung von Herz und Lunge.
-
D@r Erfindung liegt die Aufgaoe zugrunde, ein kleines, in sich geschlossenes,
tragbares, automabisch arbeitendes Herz -Lungen-Wiederbelebungsgerät zu schaffen.
-
Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Lungen-Wiederbelebungsgerät
zu schaffen, das in einer Periode ein bestimmtes Volumen an Sauerstoff liefert,
angepa#t an den jeweiligen Sauerstoffbedarf des Patienten.
-
Eine weitere Aufgabe ist, ein automatisch arbeitendes Wiederbelebungsgerät
für eine Herzkompression veränderbarer Strke zu schaffen.
-
Eine weitere Aufgabe ist, ein Herz-Lungen-Wiederbelebungsgerät zu
schaffen, bei dem den Lungen zwischen den Herzkompressionen Sauerstoff zugeführt
wird.
-
Eine weitere Aufgabe ist, ein He@z-L@ngen-Wieder@elebungsgerät zu
schafren, das a@e@ @@hrend des Transportes des P@@iehten zu gercauchen ist.
-
Eine weitere Aufgabe ist, einen pheum tisehan Steuerstromkreis für
das Sauerstoffgerät zu sc@affen, der in der Schulterst@tze der anordnung Vorgesehen
sein kann.
-
Eine ander Aufgabe ist, einen Impulsstromkreis zu schaffen als Teil
des pneumatischen systems, der cinen nohen Grad an Zuverl@ssigkeit hat, dessen Herstelrungskosten
gering sind und der auf das genaueste gesteaert werden kann.
-
Eine weithere Aufgabe ist, ein Ventil für das Lungenventilatlonssystem
des Wiederbeleoungsge@@tes zu schaffen, das die Volumenzunahme des Ventilatonsgases
genau steuert, das in die Lunten gepumt ird.
-
Um diese und andere Aufgaben zu erfüllen, wird der Herzkompressor
und der Lungenventilator des Herz- und Lungen-Wiederbelebungsgerätes der vorlierenden
Erfindung pneumatisch beta'tiSt. Zwei periodisch arbeitende Ventile steuern den
Sauerstofffluß von einer tragbaren Quelle zum Lungenventilator und Herzkompressor,
so da3 ein zeitbezogen konstantes Arbeiten der beiden Ventile gewährleistet ist.
-
Das Ventil, das den Sauerstoffluß zum Lungenventilator steuert, öffnet
zwischen aufeinanderfoluenden Öffnungsvorgängen des anderen Ventils, so daJ der
Kompressor dem Lungenventilator nicht entgegenarbeiten kann.
-
Regelventile sind im System vorgesehen zur Steuerung des Sauerstoffvoluments,
d w wäbrend der Lungenventilation eingelassen wird, und zur Steuerung der vom Kompressor
@usgeübten Belastun;.
-
Die Erfindung sei anhand der Abbildungen näher erläutert.
-
Es zeigen Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Herz-Lungen-Wiederbelebungsgerätes
nach der Erfindung, Fig. 2 das G@rät von Fig. 1 beim Einsatz bei einem Patientell,
Fig. 3 des Schema einer pneumatischen Steuerschaltung des Gorätes nach Fig. 1, Fig.
4 das Schema einer Impulsschaltung als Bestandteil der pneumatischen Steuerschaltung
nach Fi. 3, Fig. 5 das Schema einer pneumatisch Jesteuerten Ventilschaltuno als
Bestandteil der pneumatischen Steuer schaltun nach Fig. 3, Fig. 6 ein Diagramm,
das die Zeitbeziehung zwischen dem Druck des Ventilators und des Herzkompressors
und
Fig. 7 bis 11 zeiten Schemata anderer Ausführungsformen für
die Impulsschaltung.
-
Das Wiederbelebungsgerät nach Fi. 1 entsteht im wesentlichen aus einer
Schulterstütze 10, einem Herzkompressor 12, einer Atemmaske 14 und Gurten 16, die
den Herzkompressor i2 auf der Brust des Patienten festhalten. Fig. 2 zeigt das Gerät
im Gebrauch mit an Patienten angebrachten Einleiten 12 und 14 und einem Sauerstoffbehälter
18, der an das Gehäuse 22 der Schulterstütze 10 angeschlossen ist. Das in Fig. 1
veranschaulichte Gehäuse 22 enthalt zwei Sauerstoffanschlüsse 24, 20, auf jeder
Seite einen, ein Lunbenvolumen-Me#gerät 28, einen Steuerknopf 50 zur Änderung der
in die Lunge gepumpten Gasmenge, eine Me#vorrichtung 52 zur Messung des Druckes
des Herzkompressors 12, einen Steuerknopf 34 zur ünderung des Druckes und einen
Ein-Aus-Schalteknopf 36. Ein am Gehäuse 22 angebrachter Griff 38 ist an seiner Oberseite
mit einer flachen Mulde 40 verselen, die eine bequeme Kopfstütze für den Patienten
bildet.
-
Die pneumatische Schaltung nach Fig. 3 ist im Gehäuse 22 der Schulterstütze
10 angebracht. Die Anschlüsse 24 und 26 sind mit einem doppelten Rückschlagventil
42 verbunden.
-
Normalerweise ist einer der beiden Anschlüsse mit dem Sauerstoffbehälter
verbunden. Wenn der Behälter sich leert, kann ein zweiter an den anderen Anschluß
angeschlossen werden.
-
Da man im allgemeinen Sauerstoff verwendet, wird in der
weiteren
Beschreibung von Sauerstoff gesprochen. Es ist jedoch selbstverständlich, da3 auch
andere Gasarten ver-Wendet werden können. Der Sauerstoff strömt vom Ventil 42 durch
einen Filter 44 und ein Ein-Aus-Ventil 45 in zwei Ieitungen 48 und 50. Ein Druckregelventil
5 ist in der Leitung 48 angebracht und erzeugt einen konstanten Druck an seinem
Auslaß.
-
Ein, neumatiseh gesteuertes Verteilerventil 54 ist mit dem Ende der
Leitung 48 verbunden und gibt komprimierten Sauerstoff an eine Impulsschaltung 56,
einen Behülter 58 und an die Steuerseite eines pneumatisch gesteuerten Sauerstoffzufuhrventils
60 ab. Der Ausla# des Impulsschaitsystems 56 ist wiederum mit der Steuerseite eines
anderen pneumatisch gesteuerten Ventils 62 und einen auch als Ventil arbeitenden
Zähler 54 verpunden. Der Zähler 64 liegt is einer Leitung 66, die die Funktion des
pneumatisch gesteuerten Ventils 54 steuert.
-
Die Leitung 50 hinter dem Ein-Aus-Ventil 46 leitet Sauerstofr durch
das pneumatisch gesteuerte Ventil 62, dessen Steuerleitung 68 mit dem Ausl a # 78
der Impulsschaltung 56 verbunden ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind db Maske
14 und der Herzkompressor 12 mit den Auslässen der pneumatisch gesteuerten Sauerstoffzuführventile
60 bzw. 62 verbunden. Wie Fig. 1 zeigt, liegen diese Teile au#erhal@ des Gehäuses
22 und sind mit diesem durch Schlauche 69 und 71 verbunden.
-
Bevor auf die Steuerschaltung nach Fig. ) nüher eingegangen. wird,
wird die Beziihung zwischen der Funktion der die Lungen mis S uerstoff versorgenden
Einheit und der Herzkompressoreinheit beschrieben. Für eine wirksame äu#ere D@uckbeanspruchung
des Herzens sind sechaig Kompressionen pro Minute erforderlich, um einer: iii Durchschnitt
hohen blutdruck aufrechtzuerhalten. Für eine wirksame Sauerstoffzufuhr der Lunge
sind etwa 12 Sauerstoffstö#e pro Minute erforderlich. Ein gutes wiederoelebungsgerüt
sollte diesen Rhythmus verdoppeln können. Jedesmal wenn den Lungen Sauerstoff durch
die Atemmaske 4 zugeführt wird, wird durch die Kompressoreinheit 2 fünfmal ein Druc.
auf die Brust ausgerbt.
-
Es ist wichtig, daJ den Lungen zwischen den von der Einheit @2 auf
die Brust ausgeübten Druckstö#en der Sauerstoff zugeführt wir. Das heißt, daJ der
in den Lungen unter Druck stehende Sauerstoff nicht unmittelbar dem auf die Brust
ausgeüoten Druck entgegenstehen soll. Diese Verhältnisse sind im Diagramm von Fig.
6 gezeigt, wo der vom Gerat ausgeübte Druck in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt
ist. In dem Ditapramm stellen die Peaks T vier von der Einheit 12 gegen die Brust
ausgeübte Druckstö#e dar. Der Peak V stellt den Sauerstoffsto# dar, der durch die
Maske 14 in die Lungen gegeben wird. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, da# auf der
Fallseite des Peaks V, d. h., wenn die Lungen vom Sauerstoffvolumen befreit werden,
ein Druckstoß gemäß Peak T1
ausgeübt wird. Während die Lungen den
baurstoff aussto#en, erfolgt daher der fünfte Drucksto# mit Peak T1 und die Hohe
des Peaks T' ergibt sich aus der Überlagerung des von der Einheit 12 ausgeübten
Drucksto#es und dem Restdruck des Sauerstoffsto3es.
-
Aus Fig. 6 ist au#erdem ersichtlich, da das Volumen des zuzuführenden
Gases nicht sogleich steil zunimmt, sondern allmählich, nach einer Funktion von
zunachst kleiner und später anwachsender Steigung. Anfangs wird wenig Sauerstoff
in die Lungen gepumpt, dann steigert sich die Menge, bis zletzt ein Maximum erreicht
istj dieser Vorgang ist durch den umkreisten Kurventeil des Diagramms in Fig. dargestellt.
-
Das allmähliche Iinstrbmeli von Sauerstoff in die Lungen wird durch
das speziell dafJr vorgesehene Sauerstoffzuführ-Ventil 60 erreicht.
-
Zuräckkommend auf die Schaltung nach Fig. 3, sei zunächst nochmals
dargestellt, dat3 ein Sauerstoffbehälter mi dem einen oder anderen Anschluß 24 oder
26 verbunden werden kann und da# der Sauerstoff über des Doppolventil 42 zum filter
44 strbmt. D s Ein-Aus-Ventil 4o, das von dem Knopf 75 am Gehäuse 22 gesteuert wird,
öffnet oder schließt das System.
-
Der Auslaß des Ventils 46 zur Leitung 48 wird vom Druckregelventil
52 gesteuert, welches eine Druckminderung im System in allen Leitungen hervorruft,
die von dieser Stelle Sauerstoff erhalten. Der das System versorgende Sauerstoffbehälter
wird auf 90 psi eingestellt und das Druckregelventil 52 kann den Druck in der Leitung
48 auf 50 psi herabsetzen. Daher wird in dem an die Leitung 48
angeschlossenen
System der Druck von 50 psi nicht überschritten, während in der Leitung 50 der Druck
bei 90 psi liegt.
-
Das pneumatisch gesteuerte Verteilerventil 54 verbindet schließlich
die Leitung 48 mit der Leitung 70 pder 72.
-
Normalerweise verbindet das Ventil 54 die Leitung 48 mit der Leitung
70 und nur wenn die Steuerleitung 66 unter Druck gesetzt wird, wechselt der Zustand
des Ventils 54, so da.a es die Leitung 48 mit der Leitung 72 verbindet. Sind die
Leitungen 0 und 2 nicht mit der Leitung 48 verbunden, so stehen sie üoer Abla#ventile
74 bzw. 76 mit der freien Atmosphäre in Verbindung.
-
Wenn die Leitung 1O durch das Verteilerventil 54 an die Quelle von
50 psi angeschlossen ist, wird die Impulsschaltung 5) erregt und gibt an ihrem Ausgang
78 sechziO Impulse pro Minute ab. (Die Impulsschaltung nach Fig. 4 ist weiter unten
n ller beschrieben). Sobald die Impulsschaltung 56 erregt ist, wird der im Gehäuse
22 befindliche Behalter 58 über die Leitung 80 und den Druekregler 82 gefüllt. Das
Ventil 82 kann mit dem Knopf 50 nach Fi. i betätigt werden, um die im Behalter 58
gespeicherte Sauerstoffmenge unter Kontrolle zu haben.
-
Durch das normalerweise geschlossene Luftzufuhrventil o0 wird verhindert,
da# der im Behälter 58 befindliche Sauerstoff in die Atemmaske 14 stromt. Das Ventil
60, welches
in Verbindung mit Fig. 5 näher erkl@rt wird, öffnet
sich jedoch, wenn die Leitung 72, die als angeschlossen für dieses Ventil dient,
vom Verteilerventil 54 Sauerstoff erhälf. Wenn das Verteilerventil 54 seinen Zustand
ändert, o da die Leitung' 48 an die Steuerleibung 72 angeschlossen wird, wird der
Behälter 58 nicht mehr von der Zuleitung mit Sauerstoff gespeist, sondern der Inhalt
des Behälters 58 entleert sich durch das Ventil 60 in die Atemmaske 14.
-
Der Zustand des Ventils 54 wird vGn der Stuerleitung 66 unter Kontrolle
gehalten, die ihrerseits mit dem Ausla# 78 der Impulsschaltung 56 verbunden ist.
Der Zähler 4, der an sich keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindang darstellt,
zählt jeden der von der Impulsschaltung 5ij abgegebenen Impulse, und wenn eine bestimmte
Anzahl an Impulsen aufgezeichnet ist, so lä#t das Ventil des Zählers 64 einen Impuls
die Steuerleitung 66 passieren, um den Zustand des Ventils 54 zu ändern. Der die
Leitung 66 passierende Impuls ändert den Zustand des Ventils 54 derart, da# es die
Leitung 48 nicht mehr mit der Leitung 70, sodern mit der Leitung 72 verbindet.
-
Der Auslaß 78 der Impulsschaltung 56 ist mit Hilfe der Steuerleitung
68 auch mit dem pneumatischen Ventil 62 verbunden. Jeder von der Impulsschaltung
56 abgegebene Impuls öffnet das penumatische Ventil, 62, das aus der Leitung 50
unter Druck stehenden Sauerstoff ur Herzkompressoreinheit 12 leitet. Ein Druckredler
82 in der Leitung 50 wird von einem auf dem Gehäuse 22 vorgesehenen Steuerknopf
34
gesteuert, um die vom Kolen und der Zylindereinheit des Herzkompressors
ausgübte Schuoknaft ändern zu nnen.
-
Aus der obigen Beschreioung geht hervor, da# der Z@hler @4 das Frequenverhältnis
zwischen der Atemmaske 14 und dem Herzkompressor 12 festsetzt. Während die Impulsschaltung
56 das Ventil 52 mit jedem Impuls @ffnet, Undert sich der Zustand des Verteilerventils
)4 ei jedem fünften Impuls der Impulsschaltung 55 durch den Zähler 54 in der Steuerleitung
jö. fig. 4 zeigt den Aufbau der Impulsschaltung 56. Es ist daraus zu ersehen, da
die Impulsschaltung zwischen der leitung @0 (Eingang) und der Ausgangsleitung 78
liegt. Es sei nun, um die Wirkungsweise verständlich zu machen, angenommen, da#
die Leitung 70 ständig mit einer unter Druck stehenden Sauerstoffquelle verbunden
ist. Ein von einer Steuerleitung 88 pneumatisch gesteuertes Verteilerventil 85 wird
in eine Stellung gebracht, in der sein Einla# 90 mit dem Impuls ausla3 78 verbunden
ist. Das hei@t, wenn der Zustand des Verteillerventils 86 nicht verändert wird,
wurde die Leitung 70 durch Ventil 85 ständig mit dem Impulsauslaß 78 verbunden sein.
-
Die Steuerleitung 88 wird von einem Druckluftventil 92 gesteuert.
Wird das normalerweise geschlossene Druckluftventil 92 geöffnet, kann Druckluft
durch die Steuerleitung 88 strömen, so 3 sich der Zustand des Verteilerventils 86
verändert und der Einlaß 90 mit der Leitung 94 verbunden und die Verbindung zwischen
Einlaß 90 und Impulsauslaß 78 unterbrochen wird. Eine Verzögerung in Form eines
Widerstandes
96 ist in der Steuerleitung 88 vorgesehen, um nach
Öffnen des Ventils 92 den Wechsel des Zustandes des Verteilerventils 8c zu verzögern.
Wäre kein Widerstand 96 vorhanden, so wärde deas Ventil 86 sich sofort bei Öffnen
des Ventils 92 einen. Aus der nachfolgenden Beschreibung der Impuls schaltung ist
zu entnehmen, daß diese Verzögerung erforderlich ist.
-
In der Impulsschaltung ist ein zweiter DurchfluJwiderstand,98 in einer
Steuerleitung 00 vorgesehen, welche de Leitung }0 mit der Steuerleitung des normalerweise
geschlossenen Druckluftventils 92 verbindet. Daher öffnet de Druck in der Leitung
70 das Ventil 92 nicht augenblicklich, sondern das Öffnen des Ventils 92 wird verzögert,
bis die Leitung 100 unter Druck stehenden Sauerstoff von der Ieitung 70 erhält.
Der in der Leitung 100 aufgebaute Druck, der das Ventil 92 ulfIlet, wird von einem
Druckluftventil 102 gesteuert, das in Ofenlage eine Abla#leitung 104 mit einem Ausla3
105 verbindet und den Druck in der Leitung 100 abfallen lä#t. Ist das Ventil 102
geschlossen, so ist auch die Druckablasleitung 104 geschlossen und der Druck in
der Leitung 00 icann sich aufbauen, so da£ das Ventil 92 sich öffnet. Das Druckluftventil
102 wird seinerseits von einer Steuerleitung 108 gesteuert, die einen Durchflußwiderstand
110 enthält. Die Funktion des Widerstandes 110 geht aus der folgenden Beschreibung
der Wirkungsweise der Impulsschaltung hervor.
-
Wenn die Leitung 70 an eine Druckquelle angeschlossen ist, z. B. an
einen SauerstoffUehälter, fließt Sauerstoff von der Leitung 70 durch die Leitung
8rK zum Einlaß 90 des Verteilerventils 33 und entweicht durch den Impulsauslaß rK8.
-
Gleichzeitig oaut sich der Druck in der Steuerleitung 100 auf und
nach einer Verzögerungsperiode öffnet das Druckluftventil 92. Wenn das Ventil 92
(####-#####-###########) in der Steuerleitung 88 sich öffnet, so ändert sich nach
einer Verzögerung der Zustand des Ventils 86, so daß der Impulsauslaß 78 geschlossen
wird und das Verteilerventil 86 leitet Sauerstoff über die leitung 94 und den Wiederstand
110 zur Leitung 108. Das Ventil 92 bleibt jedoch geöffnet, bis die Leitung 108 sich
aufrollt und ein Druck von bestimmter Größe auf das Druckluftventil 102 ausübt wird.
Der Widerstand 110 und das Volumen, das von der Länge der Leitung 108 abhängig ist,
reguliert die Länge der Zeitverzögerung zwischen dem Öffnen des Verteilerventiis
86 zur Leitung 94 und dem Öffnen des Ventils 102. Wenn das Ventil 102 öffnet, entweicht
der in der Leitung 100 herrschende Druck sofort über die Ablaßleitung 104 und das
Druckluftventil 92 schließt sich.
-
Durch Schließen des Ventils 92 ändert sich der Zustand des die Einlaßleitung
70 wieder Verteilerventils 86 sofort, so daß/úber die Leitung 87, den Einlaß 90
und das Verteilerventil 86 mit dem Impulsauslaß 78 verbunden wird. Der Zyklus wiederholt
sich fortlaufend, bis die Leitung 70 von der Druckquelle getrennt wird.
-
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß ein Rückschlagventil 107 von der Leitung
108 zum Verteilerventil 86 einen Bypass über dem Widerstand 110 bildet Durch dieses
Ventil 107 kann der Druck in der Leitung 108 sich augenblicklich auflösen, so da3
das Ventil 102 sich schließen kann. Wäre kein Rückschlagventil vorhanden, so würde
eine Verzögerung beim Kreisprozeß des Ventils 92 auftreten, weil der Widerstand
110 den Abbau des Druckes in der Leitung 108 verzüdern und damit das Schließen des
Ablaßventils 102 verzögern würde.
-
Das Volumen der Leitung 108 und die Größe der Begrenzung oder des
Widerstandes 110 wirken sich direkt auf das Verhältnis der "Ein-" und "Aus-"Zeit
der Impulse aus. Wenn die Größe des Widerstandes 110 und/oder das Volumen der Steuerleitung
108 zunimmt, ist eine längere Periode erforderlich, das geschlossene Ventil 102
zu öffnen und das Ventil 92 zu schließen. Auf diese Weise kann das Verhältnis von"Ein-"und"Aus-"Impulazeit
verändert werden. Der Widerstand 98 und die Länge der Leitung 100 reguliersn auch
das Verhältnis zwischen den"Ein-"und"Aus"-Perioden jedes Zyklus. Wenn der Widerstand
98 und das Volumen der Leitung 100 größer gemacht werden, nimmt die Länge der zum
Öffnen des Ventils 92 erforderlichen Zeit zu, die ihrerseits die Periode verlSngert,
in der Impulse vom Verteilerventil 86 abgegeben werden. Diese Teile beeinflussen
auch indirekt die Frequenz der Impulse und steuern unmittelbar das Verhältnis zwischen
den "Ein-" und "Aus"-Perioden. Zur unmittelbaren Änderung der Frequenz, der Impulse
kann die Leitung 109 geverändert
werden. Wenn die Leitung durch
eine Leitung grö#erer Kapazität ersetzt wird, so nimmt die fa"r die Änderung des
Zustandes des Verteilerventils 86 erforderliche Zeit zu, so da# die für jeden Zyklus
erforderliche Zeit unmittelbar verlängert wird.
-
Die in ihrer Art einfache Impulsschaltung nach Fig. 4 dient dazu,
das Öffnen des Ventils 62 zu steuern, das seinerseits die Herzkompressoreinheit
12 steuert und auci dazu dient, den Zähler 64 zu regulieren, der über die Steuerleitung
66 den Zustand des Verteilerventils 54 re : suliert. Aus der vorhergehenden Bechreibung
ist zu entnehmen, da# die Leitung 70 zeitweilig unwirksam ist, wenn die Leitung
i2 durch das Verteilerventil 54 an die Leitung 48 angeschlossen ist, so da3 Sauerstoff
zur Atemmaske 14 str@men kann.
-
Fig. 7 zeigt ein anderes, in der Steuerleitung 66 vorgesehenes pneumatisch
gesteuertes Ventil 111. Die den Zustand des Ventils 111 bestimmende Steuerleitung
113 ist mit dem Behälter 58 verbunden. Das Ventil 111 ist normalerweise geöffnet,
da der Druck im Behälter 58 als Steuerdruck zum Auffüllen der Steuerleitung 113
dient. Wenn der Druck im Behälter 58 jedoch entweicht und der Inhalt des Behälters
durch das Luftzuführventil 60 abgelassen wird, verringert sich der Druck in der
Leitung 113 und das Ventil 111 wird geschlossen. Wenn daher die Leitung 72 an die
Sauerstoffquelle angeschlossen ist und das Luftzuführventil 60 geöffnet und der
Tank 58 entleert. wird, so schließt sich das Ventil 111 in der Steuerleitung o6,
so da der Zustand des
Verteilerventils 54 sich wieder ändert und
die Leitungen 48 und 70 miteinander verbunden werden, während die Steuerleitung
72 sich durch den Ausla# 76 entleert. Der Zyklus des Verteilerventils 54 ist auf
diese Weise beendet.
-
Das in Fig. 5 gezeigte Lftzuführventil 60 reguliert die Geschwindigkeit,
mit der das Volumen zur Atemmaske 14 strömt, wodurch sich inbesondere der zu Beginn
jeder Luftzuführimpulses im diagramm von Fig. ; umkreiste Kurvenverlauf ergibt.
Das Ventil hat einen EinlaJ 112, der (Fig. 3) mit der Leitung 1.4 verbunden ist,
über die eine Sauerstoffmenge vom Behalter 58 zum Ventil gefordert wird. über den
Einla# 112 gelangt diese Sauerstoffmenge in die linke Kammer 116 eines innerhalb
des Ventilgehauses liegenden Zylinders, in dem ein Schieber 118 hin- und herbewegbar
ist. In der veranschaulichten Lage unterbricht der Schieber 118 die Verbindung zwischen
dem Einlaß 112 und dem Auslaß 120> der seinerseits über ein Nebenventil 122 an
eine Leitung 124 angeschlossen ist.
-
Die Lage des Schiebers 118 innerhalp des Zylinders wird von einer
Steuerleitung reguliertes die im Gehause (nicht veranschaulicht) vorgesehen ist
und mit der Steuerleitung 72 (Fig. 3) verbunden werden kann. Die Steuerleitung 126
ist ber eine Leitung 128 an die rechte Kammer 117 des Zylinders und durch eine zweite
Leitung 130 an das
Nebenventil 122 angeschlossen. Aus der Leitung
126 in die Kammer 117 eingelassener und auf die rechte Seite des Schiebers 118 ausgeübter
Steuerdruck bewegt den Schieber nach links. Diese Bewegung des Schiebers 118 innerhalb
des Zylinders wird von einer zwischen dem linken Ende der Kammer 116 und dem Einlaß
112 angeordneten und einen Widerstand 134 aufweisenden Verbindungsleitung 172 verzögert.
Durch diesen Widerstand 134 wird die Geschwindigkeit herabgesetzt, mit der der Schieber
118 unter dem Einfluß eines Steuerdruckes in der Leitung 128 nach links bewegbar
ist. Wenn der Schieber 118 sich nach links verschiebt, gelangt zunächst eine kleine
kreisförmige Rinne 136 des Schiebers 118 zwischen Einlaß-112 und Auslaß 120 und
-verbindet diese miteinander. Infolgedessen erfolgt ein begrenzter Durchfluß. Bewegt
sich der Schieber weiter nach links, so gelangt eine größere Rinne 138 zwischen
Einlaß 112 und Auslaß 120, so daß eine größere Menge an Sauerstoff zum AuslaJ 120
strömen kann. Da der Druck im Behälter 58, der eine Funktion eeines Volumens ist,
bei 15 psi eingestellt war und sich verringert, sobald der Behälter sich leert,
während der Druck in der Steuerleitung 126, die mit der Leitung 72 verbunden ist,
normalerweise bei 50psi liegt, bewegt sich der Schieber 118 nach links.
-
Wenn jedoch der Steuerdruck in der Leitung 72 durch den Auslaß 76
des Verteilerventils 54 entweicht, baut sich der Druck im Behälter 58 und damit
auch in der Kammer-116 über die Leitung 152 und den Widerstand 134 aüf und führt
den Schieber nach rechts in die Lage gemäß Fig. 5 zurück.
-
Das Unsströment über den Ausla# 120 wird vom Nebenventil 122
gesteuert.
Der den Schieber 118 nach links bewegende Steuerdruck in der Leitung 126 dient auch
dazu, das Nebenventil 122 zur Verbindung vom Auslaß 120 und Leitung 124 zu öffnen.
-
In Fig. 5 ist ein weiteres Ventil 125 gezeigt, das zwischen dem Auslaß
120 und der Maske 14 angebracht ist. Das Ventil 125 ermöglicht ein ungezwungenes
Atmen durch die Maske. Es verbindet die Maske 14 normalerweise mit der freien atmosphäre.
Wenn jedoch seine parallel zu den Leitungen 128 und' 130 liegende Steuerleitung
127 unter Druck gesetzt wird, verbindet das Ventil 125 zeitweilig die Leitung 124
mit der Maske, so daß die in dem Behälter 58 gespeicherte Sauerstoffmenge den Lungen
zu geführt werden kann.
-
Außerdem ist festzustellen, daß das Ma, mit der die Durchflußmenge
zunimmt, verändert werden kann, indem der Schieber 118 anders gestaltet wird. Wenn
die äußere Gestaltung des Schiebers abgeändert wird, so kann die Einheit Jede beliebige
Kurvenform für das Volumen je Zeiteinheit erzwingen.
-
Die vorhergehende Beschreibung zeigt, daß, wenn die Steuerleitung
72 in der Steuerschaltung nach Fig. 3 mit der Steuerleitung 126 des LuftzufUhrventils
verbunden ist, derDruck in der Leitung 72 den Schieber 118 nach links
bewegt,
wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, so da# zunächst eine geringe Menge an Sauerstoff
vom Einlaß 112 zum Ausla3 120 über die Rinne 156 und durch die Ventile 122 und 125
zum Schlauch 69 strömt. Bei Weiterbewegung des Schiebers 118 kommt dann die gröbere
ringförmige Rinne 158 des Schiebers zur Wirkung und infolgedessen strbmt eine grö#ere
Menge an Sauerstoff. Wenn der Behälter 58 entleert ist oder wenn der Druck im Behalter
58 einen festgesetzten Wert unterschreitet, schließt sich das Ventil 111 in der
Steuerleitung 66, so da3 sich der Zustand des Verteilerventils 54 ändert. Dadurch
entweicht der Druck in der Steuerleitung 72 und der Schieber 118 in dem LuStzuführventil
kehrt in seine in der Zoichnung gezeigte Lage zurück, wenn sich der Druck im Behälter
5 erneut aufbaut.
-
Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere
Ausführungen mglich. In Fig. 7 bis 11 sind z. B. fünf verschiedene Impulsschaltungen
gezeigt, die in Zusammenhang mit der Steuerschaltung nach Fig. 5 vorteilhaft angewendet
werden können.
-
In Fig. 7 zeigt eine Impulsschaltung 150 (entsprechend 56) mit einem
Einlaß 152 (entsprechend 70), einem Aus laß 154 (entsprechend 78) und zwei pneutmatisch
gesteuerten Ventilen 156 und 158. Das pneumatisch gesteuerte Ventil 156 ist im Normalfall
offen, so daß der Einlaß 152 und der Auslaß 154 miteinander verbunden sind. Die
Steuerleitung 160, die das Ventil 15o steuert, weist eine Drosselstelle 162 und
einen Auslaß 164 auf, der von dem zweiten Ventil 158 gesteuert wird. Das Ventil
158 ist normalerweise offen,
um den Austrittskanal 164 zu öffnen,
jedoch der Druck in der Steuerleltung 166 zur Steuerung des Ventils 158 ändert den
Zustand des Ventils.
-
Die Arbeitswuise der Impulsschaltung nach Fig. 7 ist folgende: Anfangs,
wenn der Einlaß 152 an eine Druckquelle angeschlossen ist, wird ein Impuls am Ausgang
15Q abgegeben, da das Ventil 15a geordnet ist. Dsbei entsteht verögert ein Druck
in der Steuerleitung 160 über die Drosselstelle 162. Dieser Druck kann jedoch nicht
auf das Ventil 156 ausgeübt. werden, um dessen Zustand zu ändern, da der Austritt
164 geöffnet ist. Wenn infolge der Drosselstelle 168 ein Druck in der Leitung 166
entsteht, schließt das Ventil 158, so daß der Austritt 164 gesperrt wird. Folglich
baut sich ein Druck im Austritt 160 auf und der Zustand es des Ventils 156 ändert
sich und/schließt. Dabei entweicht der Druck aus der Steuerleitung 166, so daß dann
das Ventil 158 öffnet und der Austritt 164 wieder frei wird. Dadurch entweicht der
Druck in der Steuerleitung 168 wieder und das Ventil 156 öffnet erneut. Das Volumen,
der Steuerleitungen 160 und 166 steuert sowohl das Verhältnis der "Ein-"und"Aus"-Zeiten
der Periode als auch deren Frequenz. Je grober das Volumen der Steuerleitung 166
ist, desto mehr Zeit ist erforderlich für die änderung des Zustandes des Ventiles
156 und infolgedessen wird die Frequenz vermindert. Das Volumen der Leitung 160
übt
einen unmittelbaren Einfluß auf das Verhältnis zwischen "Ein-"
und "Aus-"Zeiten aus und einen mittelbaren Einfluß auf die Impulsfrequenz.
-
Fig. 8 zeigt eine ganz einfache, prinzipielle Impulsschaltung 170
(entsprechend 56). Diese besteht aus einem (entsprechend 70) Einlaß 172. einem Auslaß
174 (entsprechend 78) und einem normabrweise offenen Ventil 176. Eine mit einer
Drosselstelle 180 versehene Steuerleitung 178 steuert das Ventil 176. Wenn die Leitung
172 mit einer Druckquelle verbunden ist, so wird über das Ventil 176 ein Impuls
vom Auslaß 174 abgegeben. Dieser Impuls lädt die Steuerleitung 178 auf, so da# das
Ventil 176 verzögert schlie#t. Schlie#t das Ventil 176, so wird der Druck in der
Steuerleitung 178 vermindert und das Ventil 176 öffnet erneut. Das Volumen der Steuerleitung
178, insbesondere zwischen Ventil 176 und Drosselstelle 180, bestimmt die Impulsfrequenz.
Je größer das Volumen der Steuerleitung 178 ist, desto kleiner ist die Frequenz.
-
Die Impulsschaltung 192 nach Fig. 9 (entsprechend 56) besteht aus
einem Einlaß 193 (entsprechend 70), einem Auslaß 194, (entsprechend 78), einem normalerweise
geschlossenen Ventil 196, einem zweiten, normalerweise offenen Ventil 198 und zwei
Steuerleitungen 200 und 202. Das Ventil 196 ist normalerwelse geschlossen, so daß
die Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß unterbrochen ist. Das Ventil 198 ist normalerweise
offen, 80 daß die Steuerleitung 202 sioh aufladen und den Zustand des Ventils 196
werindennkQnn.
-
Die Drosselstellen 204 und 206 in den Steuerleitungen bewirken die
gleiche Verzögerung wie die Drosselstellen der Ubrigen Impulsschaltungen.
-
Während des Arbeitsganges, wenn die Leitung 192 mit einer Druckquelle
verbunden ist, wird anfangs kein Sauerstoff am Auslaß 194 abgegeben. Wenn die Steuerleitung
202 sich jedoch auflädt und das Volumen der Leitung erreicht ist, öffnet das Ventil
196 und ein Impuls wird am Ausgang abgegeben. Dabei wird die Steuerleitung 200 aufgeladen
und wenn der Druck in dieser Leitung sich bis zu einer bestimmten Höhe aufgebaut
hat, verändert sich der Zustand des Ventils 198 und es schließt. Wenn das Ventil
198 schließt, entweicht der Druck aus der Steuerleitung 202.
-
Dies bewirkt ein erneutes Schließen des Ventils 196. Wenn es schließt,
so wird kein Impuls am Auslaß abgegeben.
-
Die Steuerleitung 200 wird frei von jeglichem Druck und das Ventil
198 öffnet erneut.
-
Die Impulsschaltung 208 von Fig. 10 (entsprechend 56) arbeitet mit
zwei geschlossenen Ventilen 210 und 212. In der Schaltung sind außerdem ein Einlaß
214 (entsprechend 70), ein Auslaß 216 (entsprechend 78) und zwei Steuerleitungen
218 und 220 vorgesehen. Der Druck in der Steuerleitung 220 entweicht durch einen
Ausgang 222.
-
Während des Arbeitsganges, wenn der Einlaß 214 mit einer Druokquelle
verbunden ist, kann kein Impuls am Ausgang 216 infolge des geschlossenen Ventils
210 angegeben werden.
-
Ein Druck baut sich jedoch in der Steuerleitung 220 auf, wenn der
Ausgang 222 som Ventil 212 gesperrt ist. Wenn der Druck in der Leitung 220 einen
voroestimmten Wert erreicht hat, öffnet das Ventil 210 und die SctialtunG giDt einen
Impuls ab. Gleichzeitig wird die SteuerleitunJ 218 aufgeladen, so daß der Zustandes
Ventils 212 verändert wird. Öffnet das Ventil 212, so liegt der Ausgang 222 frei.
-
Der Druck in der Steuerleitung 220 entweicht dann und das Ventil 210
schließt. Von der Schaltung, wird darm kein Impuls abgegeben. Die Drosselstellen
224 und 226 in den Steuerleitungen 218 und 220 bewirken die gleiche Zeitverzögerung
wie die Drosselstellen in den übrigen Impuls schaltungen. Das Volumen jeder der
Steuerleitungen 218 und 222 bestimmen die Frequenz der Impulse und die zugehörigen
"Ein-" und "Aus"-Zeiten jedes Arbeitsganges.
-
Die Impulsschaltung 228 von Fig. 11 (entsprechend 56) weist einen
Einlaß 230 (entsprechend 70), einen Auslaß 232 (entsprechend 78), ein Vierwegeventil
234 und ein normalerweise geschlossenes Ventil 236 auf. Das Vierwegeventil 234 wird
von einer Steuerleitung 238 und das Ventil 236 von einer Steuerleitung 240 gesteuert.
Das Ventil 234 ist normalerweise in einem Zustand, wo Einlaß 230 und Auslaß 232
miteinander verbunden sind. Wenn der Einlaß 230 mit einer Druckquelle verbunden
ist, wird ein Impuls daher am Ausgang 232 abgegeben. Gleichzeitig baut sich ein
Druck in der Steurleitung 238 auf, da deren Ausgang 242 vom Ventil 236 abgesperrt
wird. Nach einer vom Volumen der Leitung 238
und der Drosselstelle
244 bestimmten Zeitperiode ändert das Ventil 234 seinen Zustand und die Verbindung
mit dem Auslaß 232 wird unterbrochen und der Einlaß 230 mit einer Steuerleitung
240 und Drosselstelle 246 verbunden. Nach einer vom Volumen der Steuerleitung 240
und der Drosselstelle 24s bestimmten Periode ändert das geschlossene Ventil 23G
seinen Zustand, so daß der Ausgang 242 freiliegt. Dadurch entweicht der Druck in
der Steuerleitung 238 und das Ventil 234 kehrt in seine anfängliche Lage zurück,
wo Einlaß 230 und Auslaß 232 miteinander verbunden sind.
-
Bei der Verwendung von Druckluftventilen in der Anordnung ist es wichtig,
daß der wirksame Schaltdruck jedes Ventiles unabhängig vom Druck des das Ventil
durchströmenden Mediums ist und keinen Einfluß auf diesen hat. Aus Fi",'. 3 ist
ersichtlich, da.'D der Steuerdruck der Druckluftventile 62 und 111 wesentlioh geringer
ist als der Druck des diese Ventile durchströmenden Mediums. Da in vielen Fällen
der Durchfluß durch die Leitungen im wesentlichen konstant sein soll, und Druckschwankungen
äußerst ungünstig sein können, sollte der Durchfluß durch die Ventile unabhängig
vom Steuerdruck sein.
-
Die Impulsschaltung kann vorteilhaft auch für andere Zwecke Anwendung
finden.