DE2535600A1

DE2535600A1 - Atemluftversorgungs-apparat mit einem oder mehreren fluktuations-ventilen, die auf einem perfektioniertem system ohne mechanische gelenkverbindungen beruhen

Info

Publication number: DE2535600A1
Application number: DE19752535600
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Stradella
Original assignee: STRADELLA
Current assignee: STRADELLA
Priority date: 1974-08-09
Filing date: 1975-08-08
Publication date: 1976-02-19
Also published as: DE2535600C2; US4089342A; FR2281138B1; IT1018282B; FR2281138A1

Description

"Atemluftversorgungs-Apparat mit einem oder mehreren Fluktuations-Ventilen, die auf einem perfektioniertem System ohne mechanische Gelenkverbindungen beruhen"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Atemluftversorgungsgerät mit einem oder mehreren Fluktuations-Ventilen mit einem System von nicht-mechanischen Gelenkverbindungen.

Der Gegenstand der Erfindung soll vor allem bei Atmungsgeräten von Unterwassersportlern und bei allen anderen Verwendungsmöglichkeiten beruflicher oder industrieller Art zur Anwendung kommen, wo ähnliche Zweckbestimmungen

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notwendig sind. Zur Zeit gibt es für diese Zwecke verschiedene Arten von Geräten, die alle im Grunde auf einem System von Hebeln beruhen, die eine gewisse Atemanstrengung erfordern, durch die die Atmung infolge der Trägheit dieser Vorrichtungen wenig erleichtert wird. Diese Schwierigkeit hat dazu geführt, daß zahlreiche Versuche zur Verbesserung gemacht wurden und in der letzten Zeit Atmungsgeräte auf den Markt gekommen sind, die mit einem ausbalancierten Ventil von geringerer Trägheit ausgerüstet sind; diese beruhen auf einem komplizierten und teurem System, das Elemente einschließt, die von äusserster Präzision sein müssen, mit Luftdurchgängen, die zur Verstopfung neigen, verschiedenen Federelementen, Zylindern und weitere zahlreiche Einzelheiten, die in den verschiedensten Bauelementen eingebaut sein müssen, welche wiederum mit vielfältigen mechanischen Systemen zusammengesetzt werden müssen. Diese ausgewogenen Beatmungsgruppen sind jedoch im Gebrauch wenig sicher, obwohl sie annehmbare Resultate erzielten. In der Tat ist ihr Funktionieren oder genauer gesagt der Ausgleich, der das Atmungsventil sensibilisieren soll, von der Anwendung von verschiedenen fast mikrometrischen Führungskanälen abhängig, von denen einige außerdem - genauer gesagt, solche, die das feine Membran-Atmungsventil durchlaufen, um den Luftstrom der komprimierten Versorgungsluft zu drosseln -

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ein Element als Stopfen oder einen Nylonzopf oder ähnliches enthält, was anfangs wirkungsvoll aber nach kurzer Zeit verstopft und als Filter wirkt, bis sogar das Funktionieren der Beatmungsgruppe blockiert wird.

Mit der vorliegenden Erfindung werden diese und andere Mängel behoben. Die Erfindung schafft insbesondere ein Beatmungsgerät von absoluter Sicherheit und einheitlicher Konstruktion, das in der Grundversion mit zwei Fluktuations-Ventilen ausgestattet ist, die mit einem System von Schwenkpunkten ohne mechanische Artikulation und infolgedessen äußerst sensibel und sicher sind. Die Fluktuations-Ventile, die zwei oder mehr sein können, ohne die Lösung mit einem Einzelventil auszuschließen, sind vorteilhaft so angelegt, daß man normalerweise parallel arbeiten kann, jedoch im Notfall auch Einzelbetrieb möglich ist. In der Konstruktion nach dieser Erfindung entstehen keine Schwierigkeiten und infolgedessen ist die Herstellung des Gegenstandes erleichtert und wirtschaftlicher. Zu diesen Vorteilen kommt noch die große Sicherheit im Gebrauch, die auch aus der folgenden Beschreibung hervorgeht. Das hängt direkt mit der größeren Einfachheit der Elemente und der Eliminierung der mechanisch artikulierten Schwenkpunkte und Gelenke zusammen.

Aufgrund einer der fundamentalen Charakteristiken der Erfindung wird durch ein Kontrollsystem der Bedienungsventile mit einem Hebel, der an einem Portsatz des Ventils selbst sitzt und der durch Neigung oder Verschiebung und nicht axiale Verschiebung wirkt, im Gebrauch praktisch keine Anstrengung nötig. U.a. sieht diese Lösung ein scheibenförmiges Ventil von relativ großer Dicke vor, wodurch die mikrometrischen Durchgangslöcher für den Durchgang der Atemluft sich erübrigen, die sonst für den Ausgleich der Eintrittsluft nötig wären.

In der beigefügten Zeichnung ist als Beispiel eine bevorzugte Ausfuhrungsform einer Beatmungsgruppe nach der Erfindung mit zwei Pluktuations-Ventilen dargestellt.

Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 im Schnitt die Beatmungsgruppe, wobei auf der linken Seite die Hauptmembrane und verschiedene Einzelheiten, die auf der rechten Seite sichtbar sind, weggelassen sind, und in

Fig. 2 im axialen Schnitt und im größeren Maßstab die Einzelheiten eines Ventils im öffnungszustand.

Das in der Zeichnung gezeigte Aggregat nach der Erfindung be-

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sitzt auch in der bevorzugten Version mit zwei Fluktuations-Ventilen einen einstückigen Hauptteil 1, der aus Metallguß, Plastik oder irgend einem anderen geeigneten Material besteht und eine untere öffnung 2 besitzt, die in Verbindung mit den in V-Porm darüber angeordneten beiden Pluktuations-Ventilen steht. Diese beiden Hauptventile sind gleich und symmetrisch, deshalb beschränkt sich die Beschreibung auf eines der beiden, genauer gesagt das rechte.

Von der Öffnungskammer 2 geht seitlich nach oben eine Steuer- und Atmungsleitung 3 zu einer Kammer, in der die Membrane 4 angeordnet ist, die zum fluktuierenden Ventil gehört. Die Steuerleitung mündet an der Unterseite der Membrane. Von der Leitung 3 geht seitwärts eine andere Leitung 3a nach oben zur Kammer 5, die zwischen dem Teil 1 und der Haupt- oder Steuermembrane 6 vorgesehen ist. Letztere ist am Körper 1 in nicht dargestellter Weise befestigt. Die Leitung 3a kommuniziert auch mit der Ausatmungsöffnung, die mit einem kleinen Rückschlagventil 7 versehen ist.

Den Boden der Kammer 5 bildet eine luftdicht eingelassene Scheibe 8, die im Zentrum durchbrochen ist und unten nicht ganz eingelassen eine scheibenförmige Dichtung 9 besitzt,

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die ebenfalls in der Mitte durchbohrt ist. Nach einem der Hauptmerkmale der Erfindung umläuft die Bohrung der Dichtung 9 auf der Unterseite ein Ringwulst. An diesem Ringwulst der Dichtungsscheibe 9 liegt ein Teller eines entsprechenden Ventilsperrstiftes 10. an. Der Teller wird in seiner Schließstellung von einer Schraubenfeder 11 gehalten. Letztere stützt sich unten gegen einen Sitz ab, der in einer Distanzscheibe 12 ausgespart ist. Diese Scheibe ist wiederum auf der Oberseite des Abgabeventils 14 abgestützt. ■■■;.-

Das Abgabeventil besteht aus einer Scheibe aus Gummi oder ähnlichem Material von entsprechender Dicke, die blind ausgeführt ist -. Die Distanzscheibe 12 ist axial durchbohrt und liegt oben,gegen einen zentral durchbohrten Druckring 13 an, welcher die Dichtungsscheibe 9 in ihrer richtigen Lage hält. Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die Umfangsfläche der Distanzscheibe 12 ebenso wie deren obere Oberfläche, die gegen den Ringkörper anliegt, vorsätzlich ausreichend rauh ausgeführt, um, wie oben erwähnt, den Durchtritt von Luft zuzulassen. Auf diese Weise werden alle Kapillarluftleitungen oder größeren Bohrungen mit einem eingesetzten Bremszopf aus Nylon oder dergleichen vermieden. Am freien Ende des erwähnten Servosteuerstifes 10 ist unter einem Winkel von etwa 90° in

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bezug auf die Achse dieses Stiftes bzw. des Ventiles ein Steuerhebel 14 fest angebracht, welcher gegen die Innenseite der Hauptmembrane 6 anliegt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegt die das Ventil 4 bildende Scheibe unten auf zwei konzentrischen Ringwülsten an, von denen der eine weiter außen und der andere weiter innen zentral die Speisezuleitungen 15 umgibt. Diese ist in der Normalstellung geschlossen.

Diese Leitung 15 läuft zur Mitte hin, wo sich ein Dreiwegehahn oder Drehverteiler 16 befindet, durch welchen das zuzuführende Gas ankommt. Mittels des Dreiwegehahnes 16 können die beiden Fluktuations-Ventile des Aggregates parallel geschaltet werden oder aber eines der beiden kann abgeschaltet werden. Von einer rückwärtigen Axialkammer des Dreiwegehahnes 16 erstrecken sich V-förmig zwei Sekundärleitungen 17 von verringertem, jedoch nicht kapillarem Durchmesser, welche jeweils zum Sitz einer der Membranen 4 führen. In Fig. 1 sind diese Leitungen 17 mit gestrichelten Linien dargestellt, da sie hinter der Zeichnungsebene der Figuren liegen. Diese Leitungen 17 dienen zum Ausgleich der Membranen 4 gemäß einem weiter unten beschriebenen Funktionsprinzip. Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß, wie bereits erwähnt, die Steuer- und Beatmungsleitung 3a noch mit einer Ausatmungsöffnung 18

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in Verbindung steht. In letzterer befindet sich ein Rückschlagventil 7, welches im Ausführungsbeispiel eine elastische Glockenmembrane besitzt, die den Austritt der ausgeatmeten Luft in die Umgebung erlaubt.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Beatmungsaggregates wird nachfolgend anhand der Fig. 2 erläutert.

Das Druckgas bzw. die Preßluft erreichen die Fluktuations-Ventile durch eine zentrale Bohrung des Dreiwegehahnes 16 und die Hauptleitungen 15 sowie die Ausgleichskanäle 17. In der Normalstellung, in welcher die Membrane 6 nicht belastet ist, befindet sich das Sperrglied 10 koaxial in der Ventilanordnung und liegt an dem erhöhten Ringwulst der eingefaßten Dichtungsscheibe 9 an und schließt die zentrale Durchgangsbohrung nach oben ab. In der Kammer über dem Versorgungsventil 4 besteht der gleiche Druck wie in der Versorgungsleitung 15, deren Ausgangsöffnung durch das gleiche Ventil 4 geschlossen ist. Letzteres steht von oben unter dem gleichen Druck, da das Druckgas bzw. die Preßluft durch die Sekundärleitung 17 zuströmen kann, welche in die RingkamnEr mündet, die die Distanzscheibe 12 umgibt. Wie bereits beschrieben, sind die obere Seite und der Umfang der Distanzscheibe vorsätzlich unregelmässig. Hierdurch strömt das Gas bzw. die Luft gedrosselt in

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die Kanuner des Ventils 4. Dadurch wird der Gleichgewichtsdruck, das heißt der ausgeglichene Druckzustand, stabilisiert, indem von oben das Ventil 4 beaufschlagt wird. Wenn sich in der Kammer 5 unter der Membrane 6, veranlaßt durch den Beginn des Einatmens und übertragen durch die Leitungen 3 und 3a»ein Unterdruck bildet, neigt sich der durch die Membrane 6 belastete Arm und verschwenkt seinerseits den Ventilstift 10. Dieser läßt als Folge hiervon seinen Teller vom Ringwulst der Dichtung 9 abheben, wodurch der Zentraldurchlaß nach oben geöffnet wird. Letzterer ist weit. Infolgedessen verringert sich der Druck oberhalb des Ventils 4. Das erlaubt wiederum das Abheben des zentralen Teiles dieses Ventils 4, welches von unten unter dem Druck des zuzuführenden Gases steht.

Wie durch den Pfeil in Fig. 2 angedeutet, kann die zuzuführende Luft dann vom Kanal 15 direkt in den Kanal 3 strömen und von dort in die Beatmungskammer 2. Nun geht die Membrane 6 rasch wieder in ihre normale Ausgangsstellung zurück, desgleichen das Ventilverschlußglied 10. So wird das Ventil 4 von neuem automatisch geschlossen, bis eine weitere Einatmung erfolgt. Während der Ausatmungsphase strömt das ausgeatmete Gas durch die Leitung 3a und verläßt diese durch die öffnung 18, in welcher das Rückschlagschlagventil 7 liegt.

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Da die Sekundärkanäle 17 relativ weit sind, da ferner auch die durch die Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Distanzscheibe 12 gebildeten Durchlässe weit sind, ohne daß jedoch eine wirksame Drosselung des Durchflusses beeinträchtigt wird, erhält man einen sicheren Strömungsdurchgang und ein regelmäßiges Funktionieren von größter Zuverlässigkeit. Das ist ein äußerst wichtiger Paktor, insbesondere auf dem Gebiet der Unterwasserausrüstungen. Auf der anderen Seite gewährleistet die beachtliche Länge des Steuerhebels 14 und die große Nähe des Schwenkpunktes des Sperrstiftes 10 eine sehr hohe Empfindlichkeit der gesamten Servosteuerungseinrichtung und damit eine leichte und bequeme Atmung für den Benutzer eines Atmungsgerätes, welches ein Aggregat gemäß der Erfindung aufweist.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Lage der Leitungen 3 und 15 auch umgekehrt werden kann, wenn die Lage der Leitungen 3a und 17 entsprechend geändert wird. Die oben beschriebenen Punktionen werden hierbei nicht beeinflußt. Ferner ist zu bemerken, daß bei Ausfall eines der beiden Fluktuations-Ventile dieses durch einfaches Drehen des eingebauten Dreiwegehahnes um 90° nach rechts oder links abgetrennt werden kann. In diesem Falle ist die entsprechende Leitung von 15 zum Ventil dann nicht mehr an die Versorgungsgas zufuhr anges Chios sen.

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Das Beatmungsaggregat nach der Erfindung kann auch mit nur einem Fluktuations-Tfentil oder mit mehr als zwei derartigen Ventilen hergestellt werden, ohne einen anderen Gebrauch auszuschließen, auch wenn eventuelle Veränderungen oder Verbesserungen vorgesehen wären, wobei das fundamentale Prinzip der Erfindung nicht verändert würde.

- 12 Ansprüche:

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Claims

Ansprüche :

1. J Verteileraggregat für Atmungsgeräte mit Fluktuations-Ventil, die auf einem verbesserten System von Gelenken ohne mechanische Artikulationen beruht, dadurch gekennzeichnet, daß es im Monoblock hergestellt ist, der einen Zentralverteiler (16) mit drei Wegen besitzt, der das Gas oder die Druckluft der Unterseite und Mitte einer Membrane (k) des Fluktuations-Ventils leitet, daß diese Membrane in einer Kammer liegt, in der eine Abstandsplatte (12) liegt, daß über der Mitte in einem entsprechenden Zentralsitz und durch eine sehr flexible Feder (11) angedrückt ein Servoventil mit einem oberen Stift (10) und einer Ventilscheibe sitzt, daß auf dem Stift ein Hebel (14) in einer oberen Kammer (5) fest angeordnet ist, daß dieser Hebel direkt durch die Hauptmembrane (6) bewegt wird, und daß diese Kammer

(5) durch einen entsprechenden Kanal (3 und 3a) mit der Einatmungsöffnung (2) mit der Ausatmungsöffnung (18), in der ein Rückschlagventil (7) eingebracht ist und mit einem Raum unterhalb von Membrane (4) des Fluktuations-Ventils.

2. Verteileraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralverteiler (16) mit jedem Fluktuations-Ventil durch einen Sekundärkanal (17) verbunden ist, der den oberen Teil der Membrane (¹J) erreicht und dadurch ein Gleichgewicht herstellt.

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3. Verteileraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pluktuations-Ventil mit einem Sperrglied (10) oder einem Servoventil versehen ist, das durch einen Hebel (14) un Bewegung gesetzt wird, der fest mit dem oberen Stiel dieses Sperrgliedes verbunden ist, der in das Innere der Kammer (5) hineinragt, die durch eine Steuermembrane (6) geschlossen wird, welche direkt auf diesen Hebel wirkt, und eine entsprechende Neigung des Stiels zur Eigenachse desselben bewirken kann, welche Bewegung eine leichte öffnung verursacht, so daß das Gas aus der Pluktuations-Ventilkammer austreten kann und gleichzeitig ein augenblickliches Gleichgewicht des Systems erlaubt, das alles ohne mechanische Gelenkverbindung oder Stifte, wodurch die Benutzung auf ein Minimum an Anstrengung, die praktisch Null ist, reduziert ist.

4. Verteiieraggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Gelenk des genannten Sperrgliedes oder Servoventils durch einen perimetralen Auflagepunkt gekennzeichnet wird, der entsteht, wenn das Sperrglied in der Achse geneigt oder aus seiner normalen Position axial verschoben wird.

5. Verteileraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels eines Systems von Sekundärka-

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nälen (17) die Abführung von Luft mit Versorgungsdruck zur das flexible Verteilerscheibenventil (4) enthaltenden Kammer gestattet, daß diese Ventilscheibe relativ dick ist, daß in diese Luftkammer die Luft zwangsläufig gedrossel durch ein Labyrinth eintritt, das durch die unregelmäßige Auflagenoberfläche der Abstandsplatte (12) entsteht, die axial durchbohrt ist, daß der Ausgang aus dieser Kammer in der Arbeitsphase nach oben durch einen Durchgang von größerem Durchmesser erfolgt, der normalerweise durch das Sperrglied (10) mit Ventilscheibe und zugehörigem Schaft verschlossen ist, auf dessen oberen Ende ein radialer Hebel (14) fest angebracht ist, der durch die Hauptmembrane (6) des Verteileraggregats bewegt wird.

6. Verteileraggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe des Sperrgliedes einen Sitz hat, der durch eine scheibenförmige Dichtung (9)» die im Zentrum durchbohrt ist und eine ringförmige Erhöhung an dieser Durchbohrung besitzt, gebildet ist, daß alles eingelassen und durch einen Druckring (13) festgehalten ist, der seinerseits durch eine Abstandsnlatte (12) blockiert ist, die durch ihren Außenrand die darunterliegende flexible Ventilscheibe festhält.

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7. Verteileraggregat nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung des Luftstromes mit Versorgungsdruck in der Ausgleichskammer und zum Sitz der Ventilscheibe (4) durch ein Labyrinth gesichert wird, das von einer Kontaktoberfläche, die relativ groß und gewollt unregelmäßig ist, begrenzt ist, wobei diese Oberfläche die üblichen Drosseleinlagen aus Nylondochten oder ähnlichem ersetzt und die Gefahr der Verstopfung ausschließen.

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