DE1814300C3

DE1814300C3 - Membranventil,insbesondere fuer Atmungsgeraete

Info

Publication number: DE1814300C3
Application number: DE19681814300
Authority: DE
Inventors: Raymond Beaussant
Original assignee: Intertechnique SA
Current assignee: Safran Aerosystems SAS
Priority date: 1967-12-19
Filing date: 1968-12-12
Publication date: 1971-02-20
Also published as: GB1214907A; DE1814300A1; FR1557809A; DE1814300B2; US3608574A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Membranventil, insbesondere für Atmungsgeräte, dessen Membran erstens einen flachen drehkörperformigen Boden aufweist, zweitens eine Abdichtungs-Lippe, die mit einem Sitz zusammenwirke und an dem Boden nahe dessen Rand angeordnet ist, und drittens einen Fortsatz des Bodens an seiner der Lippe abgewandten Seite, der an seinem einen Ende mit dem Boden ein einziges Stück bildet und an seinem anderen Ende einen Befestigungsansatz aufweist.

Bei einem derartigen bekannten Membranventil (deutsche Auslegeschrift 1076 498) treten folgende Nachteile auf:

Da die Abdichtungslippe dieses Membranventils ungefähr tellerförmig mit einem im Querschnitt hakenartigen Fortsatz geformt ist, ist nicht gewährleistet, daß auch bei einer leichten Deformation die Abdichtungslippe sich dicht an ihren Sitz anlegt, damit das äußere Medium (z.B. Wasser oder ein gesundheitsgefährdendes Gas) nicht in das Atmungsgerät eindringen kann. Schwierigkeiten bei der dichten Anlage der Abdichtungslippe können sich auch dadurch ergeben, daß die Membran nur durch ihre Vorspannung auf den Sitz gedrückt wird. Ferner erfordert der verhältnismäßig komplizierte Aufbau der Abdichtungslippe eine relativ aufwendige Herstellung der Membran. Nachteilig ist auch, daß das Membranventil nicht verstellt werden kann, um den Ausatemwiderstand zu variieren, der außerdem verhältnismäßig hoch ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die eben genannten Nachteile des bekannten Membranventils zu vermeiden.

Das Membranventil der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus einem elastomeren Werkstoff besteht, daß die Abdichtungslippe im wesentlichen die Form eines Kegels hat und der Befestigungsansatz ein Kragen ist, daß der Fortsatz ein Balg ist, der mit dem Boden eine flache Schale bildet, die eine Kammer mitbegrenzt, in der relativ zu einem Bezugsdruck wie dem Außenluftdruck ein Überdruck einstellbar ist, der die Abdichtungslippe gegen den Sitz vorspannt, und daß der Durchmesser des Kreises, auf dem die Abdichtungelippe am Sitz anliegt, ir* wesentlichen gleich dem wirksamen Durchmt χ des Balgs ist.

Die konische Form der Abdichtungslipp^ hat den Vorteil, daß letzjefö«pg(h^bei einer leichter Dsffonnation sich dicht an ihren Sitz anfegt usd suSsidsna eine wesentlich einfachere KcrstsSusg sis die bekannte Membran, insbesondere durch Gießen, erlaubt. Zur dichten Anlage der Abdichtungslippe trägt ferner der Überdruck in der von der flachen Schals mitbegrenzten Kammer bei. Da der Druck in dieser Kammer einstellbar ist, kann der Ausatemwiderstand den jeweiligen Einsatzbedingungen angspaßt werden.

Schließlich wird de? Ausatemwiderstand verhältnismäßig niedrig gehalten, indem die Membran aus einem elastomeren Werkstoff besteht, was an steh bereits bekannt war (vgl. schweizerische Patentschrift 344 627).

In der Zeichnung sind in Fig. 1 bis 6 einige Ausführungsbeispieic verschiedener Formen tmä Verwendungszwecke dargestellt. Gleiche Teile sind in den verschiedenen Figuren mit gleichen ESezugszeichen versehen.

Wie aus Fig. I ersichtlich, besteht das betrachtete

Membranventil wesenlüeh aus einer Schale 2, die die Membran bildet und von einem Kragen 3 umrandet ist, mittels dessen die Membran zwischen einem Bauteil 4 und einer Platte 5 befestigt ist, die in diesen Teil 4 eingesetzt ist und darin mittels eines Schraub· rip-""! 6 gehalten wird, Die Schale 2 ist ein reiner Drehkörper und weist einen ebenen Boden 7 auf, an dessen Rand eine Lippe 8 angeordnet ist, deren Profil wesentlich ein Kegel ist, dessen Spitze auf der Achse der Schale liegt. Diese Lippe 8 bildet den beweglichen Teil eines Ventils, dessen Sitz durch die Kante 9 eines Kragens 10 in einem Gehäuse 11 gebildet wird, in dem sich die betrachtete Ventilmembran befindet. In diesem Gehäuse befinden sich

zwei voneinander getrennte öffnungen 12 und 13; das Gehäuse ist durch die öffnung 12 mit einer (nicht gezeichneten) Gasmaske und durch die öffnung 13 mit der Außenluft verbunden. Die Schale 2 begrenzt zwischen sich und der Platte 5 eine Kammer 14, die

ao nach außen durch eine in der Mitte dieser Platte gebohrte öffnung 15 Verbindung hat.

Im Rahmen der insbesondere geplanten Verwendung des erfindungsgemäßen Membranventil^ wird das Gehäuse ti an einen Regler für die Einrichtung

as zur Zufuhr von Atmungsgas angeschlossen. In diesem Falle kann in der Kammer 14 ein relativ zu einem Bezugsdruck, insbesondere zum Außenluftdruck, regelbarer Überdruck eingehalten werden, wobei dieser Überdruck der Kammer 14 derart ist. daß er die Lippe 8 des Membranventils auf dem Sitz 9 hält. Im Betriebe bewirkt das Einatmen des Maskenträgers, daß sich ein (nicht gezeichnetes) Hauptventil öffnet, welches den Atmungsgis-Emtriit mit der Mss&e verbindet. Während des dem Einatmen unmittelbar folgenden Ausarmens steigt der Druck stsf der der Kammer 14 abgewandlen Seite der Mcmbna an, und sobald dieser Druck dea to der Kammer 14 herrschenden Überdruck titersteigt, Esebt er den Boden? der Schals 2 an. Db Lippe 8 hebt sieb vest Stz 9 ab.

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3 4 Kragen gebildet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel verstellbar ist. Schließlich kann die Kammer 14 durch ist die Wirkungsweise der Membran ähnlich wie die eine Leitung 52 mit einem (nicht gezeichneten) bei der Fig. 1 und 2 beschriebenen; die zusätzliche Regelsystem verbunden werden, das den Überdruck Wirkung besteht hier in der öffnung des Ventils 18 in der Kammer 14 nach einem vorbestimmten Gesetz während des Einatmens, wo der Druck in der Lei- 5 zu regeln gestattet. Bei der in dieser F i g. 6 darning 12, die direkt mit der Maske verbunden ist, nied- gestellten Ausführungsform wird in der Kammer 14, riger als der in der Kammer Ϊ4 herrschende Druck wie oben angegeben, ein regelbarer Überdruck aufwird. In Fig.3 bezeichnet das Bezugszeichen23 rechterhalten, wobei die Membran als ein auseinen elastischen Schlauch, der das Gehäuse mit der geglichenes Ausatmungsventil wirkt. Wenn das Hätt-Quelle des Atmungsgases verbindet. io chen28 die Leitung 41 sperrt, ist der Druck der Die Ausführungsform der Fig. 4, wo die Form Kammer 42 so, daß die Membran 43 auf ihrem Sitz des Ventils 14 etwas anders ist, enthält eine Zusatz- 48 gehalten wird. Wenn der Maskenträger durch den Einrichtung, die insbesondere Schwankungen des in Apparat einatmet, hebt der Unterdruck, der unter der Kammer 14 herrschenden Drucks aufheben soll, der Membran 1 entsteht, da diese durch die öffnung die durch irgendeinen Zufall, z. B. durch Ziehen an 15 12 mit der Maske verbunden «st. das Plättchen 28 dem elastischen Schlauch 23, das diesen Schisuch ver- vom Ende der Leitung 41 ab. >.r Druck in der ig längern würde, entstehen mögen. Zu diesem Zweck Kammer 42 sinkt plötzlich; dabei hebt sich die H ist die Lippe 8 der Membran an einen ebenen Teil 24 Membran 43 von ihrem Sitz 48 und läßt die H angeschlossen, der zum Boden 7 der Schale parallel Atmungsgase durch den Kanal 49 hindurchtreten. p und mit diesem durch einen Ring 25 verbunden ist, so Danach, beim Ausatmen, wird das Plättchen 28 das j; in dessen Bohrung 26 die Stange des Hilfsventils 18 Ende der Leitung 41 von neuem sperren, der Druck f befestigt ist. Zwischen dem Teil 24 der Lippe 8 und in der Kammer 42 wieder steigen, die Membran 43 §1 dem Boden 7 ist so ein freier Raum 27 abgegrenzt, sich von neuem an ihren Sitz anlegen und den Durch- '% der der Schale 2 eine ungewollte Bewegung in Achs- tritt durch den Kanal 49 sperren. Die Lippe 8 hebt j- richtung gestattet — ohne Einfluß auf die Stellung »5 sich ab und läßt die ausgeatmeten Gase durch die I' der Lippe 8, die auf ihren Sitz angedrückt bleibt. öffnung 13 austreten. Bei dieser Ausführungsform, I Bei der in Fig. S gezeigten Ausführungsform trägt deren Wirkungsweise sonst wesentlich ähnlich ist wie I der Boden 7 der Ventilmembran in seiner Mitte ein bei den anderen, vorher beschriebenen Ausführungs-I auf seinen beiden Seiten anliegendes Plättchen 28, arten, wird also die Überdruckkammer 14 unmittelfi, das mit dem Ende 29 eines am Gehäuse 11 mittels 30 bar vom Durchfluß durch die Leitung 41 beauf- ffi einer Achse 31 angelenkten Hebels zusammenwirkt schlagt. Diese Einrichtung erspart offensichtlich eine j;.. Dieser Hebel 30 trägt an seiner Seite eine Stange 32, gesonderte Beaufschlagung mittels einer kalibrierten % die mit einem Zapfen 33 vereinen ist, der in einen öffnung im Haupt-Atemluftzufuhrkanal, wie sie bei , Schlitz 34 eines zweiten Hebels 33 eingreift, der den bisher bekannten herkömmlichen Einrichtungen - seinerseits bei 36 angelenkt ist. Auf diesem zweiten 35 angewendet wird; solche öffnung bewirkt einen Ver-'" Hebel ist die Spindel 31 eines Ventils 39 angelsnkt, lust, und dieser läßt sich auf diese Weise vermeiden. ; ■ das je nach seiner Stellung die das GeMuse ti mit In allen Fallen, welche Ausführungsart auch immer ρ der Maske verbindende öffnung 12 mit einem tiaau man wählen mag. bietet die betrachtete Ventil- 'v 40 verbindet; dies kann der Atmungseas-Eintritta- membran zahlreiche Vorteile; diese ergeben sich % kanal sein. Bei dieser Ausfuhrungsfonn schließt sich 40 wesentlich aus d~r Einfachheit der Bauart, welche ge-' das Ventil 39, welches das Haunf-Austrittsventtl des stattet, ein Abs* drrvcntil und eine Membran oder f .Gerätes ist, beim Ausatmen, wo die Lippe @ von einen Balg mit Entlastung als einen einzigen Bau- % ihrem Sitz 9 abgehoben win!, wie oben schon be- teil herzustellen. Dank passender Auswahl des ela-J schrieben. stomeren Werkstoffes dieser Ventilmembran läßt sich |, Schließlich wirkt bei der in Fig. 6 abgebildeten 45 femer eine ausgezeichnete Dichtheit erzielen und in 1 AusfüJirangsferm die Venüfmessbran durch ihr allen denkbaren Stellungen des Gerätes aufrecht-{ Plättchen 2S tmmitteBmr als Vorsteusrventü. In erhalten. Und schließlich kann man, weil das diese I diesem Fall sperrt dieses P&iichejs normalerweise das Ventilntembran bildende Werkstück schon von sich \ Ende einer Leitung 41, als mit einsr im Gehäuse ti aus sehr leicht ist, den Einfluß von Beschleunigungen \ angeordneten Kammer 42 Verbindung hat und von 50 praktisch vernachlässigen. Ϊ ' einer Membran 43 begrenzt wird, die durch eine Lei· 4 tung44 über einen nÄengcnbsgrenzcr 43. der ve» der Patentansprüche: ρ allgemeinen Zufuiirbirü3g<26 der Einrichtung ab- i zweigt, mit dem einzuatmenden Gas oder mit einem 1. Membranventil, insbesondere für Atmungs- ; der es bildenden Bestandteil beaufschlagt wird. Im 55 geräte, dessen Membran erstens einen flachen ■' Atuluhrunp&eisfHs! de? Fig. 6 ist diese Leitung46 drehkörpcrförmigen Boden aufweist, zweitens r eiüs Zuführleitung für Sauerstoff; dieser Ibsn im eine Abdichtungs-Lippe, die mit einem Sitz zu- '' passenden Verhältnis mti Luft gemischt werde», die sammenwirkt und an dem Boden nahe dessen

1.; durch eins zweite, rait 47 bezeichnete Leitung ein- Rand angeordnet ist, und drittens einen Fortsatz

I Db Msmhmn43 i& In Berührung mit einem Sitz 48 Seite, der an seinem einen Ende mit dem Boden

• · derart, daö sss eats Leitung 49 absperrt, durch die ein einziges Stück bildet und an seinem anderen

H das Günkch gas Sauerstoff und Luft, das bzw. die Ende einen Befestigungsansatz aufweist, d a -

ί durch die Leitung45 bzw. 47 einströmt, die Maske durch gekennzeichnet, daß die Membran

ί ml Atemgas speist. Das Plättchen 28 kann an seiner 65 aus einem ciasiönicreri VieikstoU besieht, daß die

p der Kammer 14 abgelegenen Seite von einer Feder SO Abdichtungs-Lippe (8) im wesentlichen die Form

I beaufschlagt werden, die auf die entsprechende Seite eines Kegels hat und der Befestigungsansaiz ein

der Membran 1 drückt und mittels einer Schraubest Kragen (3) ist. daß der Fortsatz ein Balg ist. der

s>_rmit^;demuBoden (7)/eine^{fläche Schale(2)'bildet, "'■ die eine'Kammer (14) ,niitbegrenzt._;in,deri relativ ^ ' zu ,einem Bezugsdruck* wie idem, Außenluftdruck

- ,<^cin <Überdruck^einstellbar?Jst,* cter'-die^Abdichi'itungs-Lippe gegen !dcn7Sit7i vorspannt,' und daß

,.' der Durchmesser dcstKreises, auf^dem die Ab· -tdichtungs-Lippe ειη Sitz (9) anliegt,'im assent- "-'«Jachen gleich dem vwirksamen Durchmesser des ^Balgs ist (F ig.«l bis 6),

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch f gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise - der flache'Boden (7) der Membran'in seinem

- mittleren Bereich eine Durchflußöffnung und ein mit dieser zusammenwirkendes Hilfsventil (18) trägt, dessen Sitz durch' einen auf dem Boden (7)

' vorgesehenen Kragen (22) gebildet ist (Fig. 3,4).

3. Membranventil nach Anspruch 1 oder 2, da-

«durch gekennzeichnet,^ daß die Xippe (8) ,sich in ' einem?, ebenen,^ dfciu, Boden (7) *der»; Schale (2). ν parallelen,Teil (24) fortsetzt, der mit dem -Boden '. -,einen'' freien.,Raum (27)«einschließt,^derart,' daß ,'der, parallele Teilund/derrBodensichirelatiyiZU-'einander in Richtung der >Ventil*chse^bewegen .-·, können (Fig. 4).- . c „, *, r/_tr < -,'„/, ^., , *

4. Membranventil «nach Anspruch !,.dadurch gekennzeichnet, daß ^der Boden (7) in seiner Mitte ein Plättchen (28) aufweist, welches das öffnen oder Schließen eines,Hilfsventils (39,43) -mittels eines/Hebelgestänges(30,bis 36) steuert /(Fig. 5). , -/, ^

S. Membranventil· nach Anspruch 4, dadurch ,'gekennzeichnet, daß das Plättchen (28) das Steuerventil für das Hilfsventil (43) bildet *(Fig. 6).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen