DE2124802A1

DE2124802A1 - Atmungsgerät

Info

Publication number: DE2124802A1
Application number: DE19712124802
Authority: DE
Inventors: John Marlow Buckingham Gregory (Großbritannien)
Original assignee: ML Aviation Ltd
Current assignee: ML Aviation Ltd
Priority date: 1970-05-21
Filing date: 1971-05-19
Publication date: 1971-12-02
Also published as: BE767253A; CA937124A; FR2093557A5; SE360016C; IL36840A; US3739774A; NL7106880A; SE360016B; IL36840A0

Description

Dlpl.-lng. Kurt Lengner 2 Hamburo so 18. Mai 1971 N.

Dip..-lng. Jürgen Crasemann TeZtTsT₅T^ "

Patentanwalt© Telegrammadresse: Germanpat

Unsere Akte: 119-8/1

M.L. Aviation Company Limited 644/5/6 Ajax Avenue, Trading Estate, Slough, Buckinghamshire, England.

Atmungsgerät.

Atmungsgeräte zur Benutzung in schädlichen Atmosphären von Dämpfen oder giftigen Gasen weisen normalerweise ein Gesichtsteil auf, das eine vollständige Dichtung mit dem Gesicht des Trägers bilden soll, was in der Praxis aber selten gelingt. Es ist außerordentlich schwierig, eine wirksame Dichtung zwischen der Kante des Gesichtsteils und dem Gesieht des Trägers zu erreichen, und somit besteht immer die Gefahr, daß ein Teil der umgebenden Atmosphäre zwischen Gesicht und Gesichtsteil angesaugt wird anstatt durch den Filterkanister.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Atmungsgerät zu schaffen, bei dem die oben geschilderten Dichtungsprobleme vermieden werden.

Das Atmungsgerät nach der Erfindung kennzeichnet sich durch eine den Kopf des Trägers vollständig bedeckende Haube, deren Rand sich um den Hals oder die Schultern erstreckt und an deren Einlaßverbindung ein mechanisches Gebläse angeschlossen ist, das mehr Luft liefert, als für die Atmung erforderlich ist, so daß bei der Benutzung wenigstens ein Teil der überschüssigen Luft zwischen dem Rand der Haube

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und dem Hals oder Körper des Trägers abfließt. Obwohl der Rand der Haube gegebenenfalls keine gute Dichtung mit dem Hals oder Körper des Trägers ergibt, spielt das im Hinblick auf die von dem Gebläse gelieferte überschüssige Luft keine Rolle. Mit anderen Worten arbeitet das Atmungsgerät unter einem positiven Druck, und die auswärts fließende überschüssige Luft verhindert positiv jeden Einwärtsfluß der Atmosphäre. Zusätzlich verhindert die überschüssige Luft ein Beschlagen des Fensters des Atmungsgerätes, während das Bereitstellen einer Haube für die Bedeckung des gesamten Kopfes des Trägers einen weiteren Schutz gegen in der Luft befindliche Verunreinigungen bildet.

Das Atmungsgerät enthält vorzugsweise eine getrennte Mund-Nasenmaske, die eng um den Mund und die Nase des Trägers paßt, in welchem Falle der Einlaß zwei Zweige aufweisen muß, von denen der eine zur Maske über ein Einwegventil führt, während der andere zu dem Inneren der Haube führt, und zwar ebenfalls über ein Einwegventil. Somit wird die eingeatmete Luft aus der Maske über einen getrennten Auslaß abgeblasen, der ein Einwegventil enthält, während nur die den positiven Druck bildende überschüssige Luft um den Hals des Trägers nach außen fließt.

Eine Ausführungsform des gleichen allgemeinen Typs kann derart angepaßt sein, daß sie auch als Säuerstoffmaske für fliegendes Personal zur Benutzung in großen Höhen dienen kann. Hierfür ist eine getrennte Säuerstoffzuführleitung zusammen mit einem Ventil vorgesehen, das den Fluß von Luft von dem Gebläse zu der Maske verhindert, wenn Sauerstoff zugeführt wird. Wenn ein derartiges Atmungsgerät in niedrigen Höhen benutzt wird, so wird kein Sauerstoff benötigt, und das Atmungsgerät arbeitet nur wie oben beschrieben wurde, wobei die hineinkommende Luft zwischen einem Einlaß zu der Maske und einem Einlaß zu dem Inneren der

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Haube aufgeteilt wird. Beim Betrieb in großen Höhen mit angeschlossener Sauerstoffzufuhr schließt das Ventil den Lufteinlaß vom Gebläse zu der Maske, so daß die gesamte vom Gebläse gelieferte Luft in das Innere der Haube fließt und dann wie oben beschrieben austritt.

Das eben erwähnte Ventil wirkt vorzugsweise mit einem Ventilsitz zusammen, und der Ventilkörper wird von dem Luftdruck aus dem Gebläse von dem Ventilsitz abgehoben, wenn kein Sauerstoff zugeführt wird. Durch den Sauerstoffdruck tritt eine Hauptfeder in Aktion und preßt den Ventilkörper auf den Ventilsitz gegen den Luftdruck aus dem Gebläse. | Die Einlaßverbindung von dem Gebläse zum Inneren der Haube bleibt unter allen Umständen offen. Wenn ohne Sauerstoffzufuhr das Gebläse versagt, kann der Träger des Atmungsgerätes Luft lediglich durch den Filterkanister ansaugen und diese Luft kann frei durch das Ventil in die Maä^jfeelangen.

Wenn beim Betrieb in großen Höhen mit angeschlossener Sauerstoffzufuhr die Hauptfeder in Tätigkeit tritt, so daß das Ventil gegen den Luftstrom aus dem Gebläse geschlossen ist, fließt alle Luft in das Innere der Haube, während die Mund-/Nasenmaske über einen üblichen Säuerstoffregler mit Sauerstoff versorgt wird. Wenn unter diesen Umständen die f Sauerstoffzufuhr versagt, ist der Sog durch die Atmung des Trägers ausreichend, um das Ventil sogar gegen die Wirkung der Hauptfeder zu öffnen, so daß Luft von dem Gebläse einfließen kann. Diese Luft hat nicht genügend Sauerstoff für normale Atmungszwecke, aber die mühsame Atmung für den Träger infolge der Anstrengung, die zur öffnung des Ventils gegen den Druck der Hauptfeder nötig ist, dient als Warnung für das Versagen der Sauerstoffzufuhr, bevor eine unzureichende Beatmung eintritt; hierdurch kann der Träger noch rechtzeitig die Notsauerstoffzufuhr einschalten oder andere

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Notmaßnahmen ergreifen.

Als Alternative zu dem eben beschriebenen Ventil, welches grundsätzlich zwei getrennte Betriebsbedingungen aufweist, kann man auch ein Ventil mit drei getrennten Betriebsbedingungen verwenden. Dieses Ventil wird an einem Punkt|angeschlossen, an dem sich die Einlaßverbindung zu der Haube verzweigt; wenn das Atmungsgerät in niedrigen Höhen benutzt wird und kein Sauerstoff benötigt wird, nimmt das Ventil eine mittlere Stellung ein, so daß die ein&römende Luft zwischen dem Einlaß zur Maske und dem Einlaß zum Inneren der Haube verteilt wird. Beim Betrieb in großen Höhe mit eingeschalteter Sauerstoffzufuhr nimmt das Ventil eine Stellung ein, in der der Lufteinlaß zur Maske geschlossen ist, der Einlaß zum Inneren der Haube jedoch voll geöffnet ist, so daß alle von dem Gebläse gelieferte Luft in das Innere der Haub_e einströmt, während der Einlaß zur Maske mit der Sauerstoffquelle verbunden ist. Die dritte Stellung des Ventils ist für die Möglichkeit eines Versagens des Gebläses bei nxchtangesehalteter Sauerstoffzufuhr vorgesehen. Wenn das Gebläse bei eingeschalteter Sauerstoffzufuhr versagt, kann der Träger Sauerstoff auf normale Weise atmen, und nur der positive Druck zum Inneren der Haube versagt. Wenn jedoch kein Sauerstoff angeschaltet ist, muß der Träger des Atmungsgerätes Luft durch den Pilterkanister in der normalen Betriebsweise eines Atmungsgerätes ansaugen, und unter diesen Umständen nimmt das Ventil eine Stellung ein, in welcher es den Einlaß zum Inneren der Haube schließt, so daß alle angesaugte Luft direkt in die Maske gelangt. Auf diese Weise kann man eine Versorgung mit Atmungsluft sicherstellen, obwohl keine Luft · für den positiven Druck mehr zur Verfugung steht.

Wie oben erwähnt, wird ein Ventil mit zwei Stellungen bevorzugt, bei dem eine der zwei Bedingungen durch eine Hauptfeder gesteuert wird. Um die notwendige Auswählsteuerung zu

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bewerkstelligen, ist das Ventil zweckmäßig als Scheibenventil ausgebildet, bei dem eine leichte Druckfeder zwischen der Ventilscheibe und einer Platte odgl. wirkt, und die Ventilscheibe gegen den Ventilsitz preßt; die Stellung der Platte wird durch einen unter dem Druck des Sauerstoffs stehenden Kolben gesteuert, wodurch die Platte sich der Ventilscheibe nähert und die leichte Druckfeder zusammendrückt, worauf die Hauptfeder in Tätigkeit tritt, die ebenfalls zwischen der Ventilscheibe, und der Platte vorgesehen ist, und die kürzer ist als die leichte Druckfeder. Wenn die Sauerstoffzufuhr nicht mehr benötigt wird, { muß der Kolben mittels einer Feder in seine Ausgangsstellung zurückgebracht-werden, und das gleiche würde passieren, falls die Sauerstoffzufuhr versagt. Hierdurch könnte die Hauptfeder nicht mehr die gewünschte Wirkung haben, die Atmung für den Träger der Maske im Falle eines Versagens der Sauerstoffzufuhr mühsam zu machen, und somit eine Warnung vor Unterbeatmung zu geben. Um dieses Risiko zu vermeiden, kann eine federbetätigte Schubstange vorgesehen sein, die den Kolben in derjenigen Stellung festhält, in die er durch den Sauerstoffdruck bewegt wurde. Falls die Sauerstoffzufuhr absichtlich unterbrochen wird, kann die Schubstange von Hand ausgelöst werden, so daß der g Kolben sich zurückbewegen kann. Falls jedoch die Sauerstoffzufuhr versagt, bleibt der Kolben in seiner Stellung gesperrt, und die notwendige Warnung vor Unterbeatmung ist gegeben.

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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 ist eine Außenansicht des Atmungsgerätes, die verschiedene, zugeordnete Teile zeigt;

Pig'. 2 ist eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, welche die Anordnung der Ventile in dem Atmungsgerät zeigt;

Pig. 3 ist eine Schnittansieht in vergrößertem Maßstabν die das in Fig. 2 gezeigte Ventil in einer anderen Stellung zeigt;

Fig. 4 zeigt eine Abänderungsform eines Teiles des in Fig. 3. gezeigten Ventils.

In Fig.. 1 ist das eigentliche Atmungsgerät mit 1 bezeichnet und als Haube, ausgebildet,, die vollständig über den Kopf des Trägers paßt und einen Latz aufweist,, von dem ein Teil mit; 2 bezeichnet ist. Dieser Latz erstreckt sich über die Schultern des Trägers und auch über die. Vorderpartie und den Rücken. Das Atmungsgerät besitzt auch eine Gurtanordnung,, von der ein Teil mit 3 bezeichnet ist, und diese trägt auch; ein Paar Filterkanister H₃ die über Leitungen 5 mit dem Einlaß eines mechanischen Gebläses 6 verbunden sind. Dieses Gebläse wird von einem Elektromotor angetrieben, der normalerweise über eine Verbindung 7 aus dem Netz, des Flugzeuges gespeist wird. Es kann jedoch auch eine Batterie vorgesehen sein, die durch einen Bajonett-Schnellverschluß 9 mit dem Gebläse verbunden werden kann. Sowohl das Gebläse 6 wie die Batterie 8 werden auch von der Gurtanordnung 3 getragen. Der Ausgang des Gebläses 6 ist Über eine Leitung 10 mit der Haube, verbunden, die sich in zwei getrennte Zweige 11und 12 teilt, wobei der erste Zweig in das innere der Haube und der zweite Zweig zu einer Mund-/Nasenmaske 13 führt. Der Auslaß der Maske 13 ist bei' I²T. gezeigt, aber ein

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Teil der dem Inneren der Haube zugeführten Luft strömt zwischen dem Latz 2 und dem Körper des Trägers nach außen, sowie durch irgendeine andere eventuell vorhandene Leckstelle, so daß jedes Eindringen der Atmosphäre nach innen verhindert wird. Der Rest der Luft fließt über ein Überdruek-Entspannungsventil 15 nach außen. Ferner sind in Pig. I •eine Sauerstoffverbindung 16, eine Sprechverbindung 17 und eine Testverbindung 18 gezeigt.

Im Betrieb saugt das Gebläse 6 normalerweise Luft durch die Filterkanister 4 an und führt die Luft über die Leitung 10 den beiden Zweigen 11 und 12 der Einlaßverbindung zu. Fig. 2 zeigt die verschiedenen Ventile, die den Lufteinlaß und den Sauerstoffeinlaß zum Inneren der Haube. 1 steuern, sowie das Auslaßventil 14. für Luft oder Sauerstoff aus der Mund-/Nasenmaske 13« Unter normalen Betriebsbedingungen teilt sich die entlang der Leitung 10 fließendeLuft auf die Zweige 11 und 12 auf, wobei die durch den Zweig 11. fließende Luft durch ein Einweg-Einlaßventil 20 in das Innere der Haube 1 eintritt, um innerhalb des Atmungsgerätes einen positiven Druck herzustellen, wie bereits beschrieben wurde. Die in den Zweig 12 fließende Luft passiert ein mit 21 bezeichnetes Einwegventil und fließt von dort durch eine Verbindung 22 in die Maske 13. Nach der Atmung fließt die Luft auswärts entlang einer Verbindung 23 und darauf durch ein Einwegventil 24 zum Auslaß 14. Wenn Sauerstoff entlang der Leiting 16 zugeführt wird, ist das Ventil 21 geschlossen, wie im folgenden näher beschrieben werden wird, so daß die gesamte Luft von dem Gebläse 6 entlang der Leitung 11 in das Innere der Haube gelangt,: um dort den positiven Druck herzustellen. Der Sauerstoff in der Leitung' 16 steht unter hohem Druck, der zur Atmung auf einen geeigneten Wert mittels eines Säuerstoffreglers 28 herabgesetzt wird, von dem Sauerstoff über die Verbindung 22 zur Maske 13. strömt. Sauerstoff strömt auch unter Drucl^entlang der Zweigleitung zur Steuerung der Wechselfunktion des Ventils 21 "wie nun

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näher beschrieben wird.

Das Ventil 21 weist eine Platte 30 auf, die mit einem Sitz 31 zusammenwirkt und normalerweise durch eine schwache Druckfeder 32 gesteuert wird, die zwischen der Platte 30 und einer zweiten Platte 33 wirkt. Unter diesen Bedingungen arbeitet das Ventil als normales Einwegventil; es läßt die vom Gebläse 6 stammende Luft frei hindurchströmen₃ wie durch Pfeile angedeutet ist. Zusätzlich zu der schwachen Druckfeder 32 ist auch eine stärkere Hauptfeder 35 vorgesehen., die an der Platte 33 befestigt ist. Da die Hauptfeder 35 kurzer als die Druckfeder 32 ist, wie Pig. 2 zeigt, wirkt sie normalerweise überhaupt nicht auf die Platte 30 ein, und die gesamte Steuerung wird durch die schwache Druckfeder 32 ausgeübt, wie eben besehrieben wurde.

Wenn jedoch Sauerstoff zugeführt wird, strömt der Sauerstoff unter hohem Druck von der Zweigleitung 29 in das Innere eines Zylinders. 37 _a i*¹ dem ⁶^^η Kolben 38 arbeitet, an dem die Platte 33 befestigt ist. Der Kolben arbeitet mit einer Zugfeder 40 zusammen, so daß er normalerweise die in Fig. 2 gezeigte Stellung einnimmt, aber der auf das Innere des Zylinders 37 wirkende Säuerstoffdruck überwindet die Zugfeder 40 und bewegt den Kolben 38 nach unten in die Pig. 3 gezeigte Stellung. Dadurch bewegt sich auch die Platte. 33 abwärts, bis die stärkere Hauptfeder 35 die Platte- 30 berührt und somit von der schwachen Druckfeder die Steuerung übernimmt. Der von der stärkeren Hauptfeder ausgeübte Druck ist größer als der von der Luft aus dem Gebläse 6 ausgeübte Druck, so daß unter diesen Bedingungen das Ventil 21 geschlossen bleibt: und die gesamte Luft durch den Zweig 11 fließt, wie oben beschrieben wurde.

Der Kolben 38 weist ein federbetätigtes Sperrglied auf, das aus einer Schubstange 42 besteht, auf die eine Druckfeder 43 wirkt, so daß die Schubstange in eine Ausnehmung

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in der Seite des Kolbens 38 eintritt. Wenn die Sauerstoffzufuhr abgeschaltet wird, wird die Stange 42 von Hand zurückgezogen mittels eines auch in Fig. 1 gezeigten Ringes 45, der den Kolben 38 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zurückkehren läßt, so daß der normale Betrieb wiederaufgenommen wird. Wenn andererseits die Säuerstoffversorgung versagt, bleibt der Kolben 38 in der in Fig. gezeigten Stellung, so daß das Ventil 21 durch die stärkere Hauptfeder 35 gesteuert wird. Obwohl der durch das Gebläse 6 erzeugte Druck nicht ausracht, um die stärkere Hauptfeder zu überwinden, kann dennoch der Träger des Atmungsgerätes Luft durch das Ventil 21 einsaugen, jedoch { nur mit Mühe, und diese Mühe bei der Atmung warnt somit vor gefährlicher, mangelhafter Beatmung, wie oben beschrieben wurde.

Fig. 4 zeigt eine kleinere Abänderungsform eines Teiles des in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ventils, die der Möglichkeit eines Versagens des Sauerstoffreglers 28 Rechnung trägt. Obwohl einige der Teile von den in Fig. 3 gezeigten unterschiedlich geformt sind, ist ihre Funktion die gleiche, und übereinstimmende Teile sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Bei dieser Bauweise reicht das Ende der Stange 42 in der Blockierstellung für den Zylinder 38 ^ nicht bis auf den Boden der Ausnehmung 44, sondern eine Einwärtsbewegung der Stange 42 ist durch einen Federring behindert, der die Wand des Gehäuses 51 berührt. Die Stange 42 weist einen Teil mit verjüngtem Durchmesser auf, der durch eine kalibrierte Einkerbung 52 gebildet ist. Wie in der in Fig. 4 gezeigten Stellung ersichtlich ist, liegt diese Einkerbung gerade außerhalb der Wand des Zylinders 37; falls man jedoch die Stange 42 einwärts bis auf den Boden der Ausnehmung 44 preßt und damit die Wirkung des Federringes 50 überwindet, so gelangt die Einkerbung 52 gegenüber zur öffnung in der Wand des Zylinders 37. Das erlaubt

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einen gesteuerten Fluß von Sauerstoff unter hohem Druck aus dem Inneren des Zylinders 37 zum Eingang der Verbindung 22 und damit zur Maske 13· Der Sauerstofffluß ist durch den engen Spalt zwischen der Einkerbung 52 und der öffnung in der Zylinderwand gedrosselt, was eine equivalente Wirkung zu derjenigen des Sauerstoffreglers ergibt, indem der Sauerstoffdruck auf einen für die Atmung geeigneten Wert verringert wird.

Mittels der eben beschriebenen Bauweise kann allen möglichen Betriebsbedingungen Rechnung getragen werden. Wenn kein Sauerstoff erforderlich ist, liefert das Gebläse 6 Luft sowohl für die Atmung als auch für den positiven Druckx Falls unter diesen Bedingungen das Gebläse versagt, kann der Träger des Atmungsgerätes nur Luft durch die Filterkanister k ansaugen, ohne daß positiver Druck geliefert wird. Wenn Sauerstoff benutzt wird, fließt die von dem Gebläse 6 gelieferte Luft allein durch das Innere der Haube und stellt positiven Druck her. Wenn das Gebläse unter diesen Bedingungen versagt, wird lediglich kein positiver Druck hergestellt, und der Träger atmet lediglich Sauerstoff auf normale Weise ein. Ein Versagen der Sauerstoffzufuhr führt zu mühsamen Atmungsbedingungen, wie oben besehrieben wurde, und das zeigt dem Träger an, daß die Notversorgung angeschlossen werden muß. Schließlich kann ein Versagen des Sauerstoffreglers durch die Bedienung des in Fig. 4 gezeigten Ventils auf die beschriebene Weise ersetzt werden.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

/ 1.JAtmungsgerät, gekennzeichnet durch eine den Kopf des Trägers vollständig bedeckende Haube (1), deren Rand sich um den Hals oder die Schultern erstreckt und an deren Einlaßverbindung (10) ein mechanisches Gebläse (6) angeschlossen ist, das mehr Luft liefert, als für die Atmung erforderlich ist, so daß bei der Benutzung weriigstens ein Teil der überschüssigen Luft zwischen dem Rand der Haube und dem Hals oder Körper des Trägers abfließt .
2. Atmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßverbindung (10) sieh in zwei Zweigleitungen (11j 12) aufteilt, von denen eine erste Zweigleitung (12) über ein erstes Einwegventil (21) in eine Mund/Nasenmaske (13) führt ₃ während die zweite Zweigleitung (11) über ein zweites Einwegventil (20) in das Innere der Haube (1) führt,
3· Atmungsgerät nach Anspruch Z₃ dadurch gekennzeichnet ₃ daß die Mund/Nasenmaske (13) über eine Leitung (16) mit einer Sauerstoffquelle verbunden ist, und daß ein Ventil vorgesehen ist, das bei Zufuhr von Sauerstoff den Pluß von Luft von dem Gebläse (6) zur Mund/Nasenmaske verhindert.
4. Atmungsgerät nach Anspruch 3₉ dadurch gekennzeichnet, -daß der Ventilkörper des ersten Einwegventils (21) mit einem Ventilsitz (31) zusammenwirkt und von dem Luftdruck aus dem Gebläse (6) von dem Ventilsitz abgehoben wird, wenn kein Sauerstoff zugeführt wird und daß eine Hauptfeder (35) durch den Säuerstoffdruck den Ventilkörper auf den Ventilsitz preßt und die Luftzufuhr zur Mund/Nasenmaske (13) unterbricht.

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5. Atmungsgerät nach Anspruch H₃ dadurch gekennzeichnet , daß das erste Einwegventil (21) als Scheibenventxl ausgebildet ist, bei dem eine leichte Druckfeder. (32) zwischen der Ventilscheibe (30) und einer Platte (33) odgl. wirkt, und die Ventilscheibe (30) gegen den Ventilsitz (31) preßt, und daß die Stellung der Platte (33) durch einen unter dem Druck des Sauerstoffs stehenden Kolben (38) gesteuert wird und die Platte (33) sich hierbei der Ventilscheibe (30) nähert und die leichte Druckfeder (32) zusammendrückt, wodurch die Hauptfeder (35) in Aktion tritt, die ebenfalls zwischen, der Ventilscheibe (30) und der Platte (33) vorgesehen ist, und die kürzer ist als die leichte Druckfeder (32).
6. Atmungsgerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine unter Federkraft stehende Schubstange (42), die den Kolben (38) in der Stellung festhält, in die er durch den Sauerstoffdruck bewegt wird.
7. Atmungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (42) durch eine abgedichtete öffnung in den Zylinder eintritt, in dem der Kolben (38) arbeitet, und daß die Schubstange dnen Teil mit verringertem Querschnitt (52) aufweist, der bei entsprechender Ausrichtung mit der Öffnung einen gedrosselten Sauerstofffluß aus dem Innern des Zylinders in die Mund/Nasenmaske (13) freigibt.

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