DE3229240A1

DE3229240A1 - Fuer ueberdruckbetrieb geeignetes atemschutzgeraet

Info

Publication number: DE3229240A1
Application number: DE19823229240
Authority: DE
Inventors: Klaus 7521 Karlsdorf-Neuthard Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Interspiro GmbH
Priority date: 1982-08-05
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1984-02-09
Also published as: FR2531341A1; SE8304275L; GB2124909B; JPS5957090A; GB2124909A; DE3229240C2; FR2531341B1; SE8304275D0; GB8320828D0; US4567889A

Description

PATENTANWÄLTE
DIPL.-ING. R. LEMCKE

DR.-ING. H. J. BROMMER - ₆ _

AMALIENSTRASSE 28
KARLSRUHE 1

Klaus Lehmann. Lindenweg 1, 7521 Karlsdorf-Neuthard 2

Für Uberdruckbetrieb geeignetes Atemschutzgerät

Die Erfindung geht aus von einem für Uberdruckbetrieb geeigneten Atemschutzgerät, insbesondere Kreislauf-Atemschutzgerät, dessen Ausatemleitung über einen C0_o-Absorber und ein Gasausgleichs-Behältnis veränderlichen Volumens an die Einatemleitung angeschlossen ist, wobei das Gasausgleichs-Behältnis unter einer im Sinne seiner Volumen-Verkleinerung wirkenden Kraft steht und diese Kraft so bemessen ist, daß sie im Gasausgleichs-Behältnis eine für den gewünschten überdruck im Atemkreislauf ausreichende Druckerhöhung erzeugt und wobei eine überwiegend Sauerstoffenthaltende Druckgasflasche über zumindest eine Leitung mit der Einatemleitung in Verbindung steht. Die Erfindung ist gleichermaßen auch für Preßluft-Atemschutz- und Tauchgeräte geeignet.

Bei derartigen bekannten Atemschutzgeräten wird die für den gewünschten überdruck notwendige Kraft durch Federn erzeugt, die direkt oder über Hebel auf das Gasausgleichs-Behältnis einwirken (vgl. beispielsweise die DE-OS 30 23 747, FR-PS 13 36 301).

Diese bekannten Geräte haben den Nachteil, daß der

■ · ■

Überdruck im Atemkreislauf beim Einatmen abnimmt, beim Ausatmen hingegen zunimmt. Denn beim Einatmen entspannen sich die zur Erzeugung des Überdrucks dienenden Federn, während sie beim Ausatmen gespannt werden. Vom funktions-r technischen Gesichtspunkt aus, z.B. bei einem tiefen, heftigen Atemzug, sollte jedoch die Druckregelcharakteristik gleichmäßig oder erhöhend wirken, da der Widerstand in der Einatemleitung bei hoher Gasentnahme zunimmt und in der Maske oder im Mundstück Unterdruck entstehen könnte.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannten Atemschutzgeräte dahingehend zu verbessern, daß beim Einatmen der überdruck zunimmt, zumindest aber konstant bleibt, wohingegen er beim Ausatmen abnehmen oder zumindest konstant bleiben soll. Die Druckcharakteristik der Geräte soll also den atemphysiologischen Optimalverhältnissen angepaßt werden. Desweiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Steuerung des Überdruckes zu verbessern, insbesondere eine automatische Umschaltung von überdruckbetrieb auf Unterdruckbetrieb herbeizuführen, wenn durch Leckage oder durch Abnehmen der Schutzmaske ein hoher Gasverlust, auftritt und wenn dieser Gasverlust beseitigt ist, wieder automatisch auf Uberdruckbetrieb umzuschalten.

Die erste Teilaufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kraft nicht mehr wie bisher mechanisch durch Federn und dergleichen, sondern pneumatisch erzeugt wird, nämlich durch eine an den Flaschendruck oder an Mitteldruck angeschlossene Zylinder-Kolben-Einheit. Dadurch ist sichergestellt, daß unabhängig von der Amplitude des Gasausgleichs-Behältnisses die für die Überdruckerhöhung maßgebliche Kraft stets in gleicher Höhe ausgeübt wird. Die bisher auftretende Druckerniedrigung während

des Einatmens und Druckerhöhung während des Ausatmens, die sich jeweils durch erhöhten Atemwiderstand bemerkbar macht, ist somit nicht mehr zu befürchten.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn zwischen die Zylinder-Kolben-Einheit und das Gausausgleichsbehältnis ein Schwenkhebel zwischengelagert wird, dessen Hebelgeometrie hinsichtlich der wirksamen Hebelarme und deren Angriffswinkel so gewählt ist, daß die am Gasausgleichsbehältnis wirksame Kraft bei seiner Entleerung zunimmt und bei seiner Füllung abnimmt. Dadurch stellt sich während der Entleerung, also bei der Einatemphase eine Druckerhöhung und bei der Füllung, also bei der Ausatemphase eine Druckerniedrigung ein. Diese Druckänderungen wirken jeweils in der atemphysiologisch erwünschten Richtung: sie kompensieren die gegenüber statischen Verhältnissen höheren Druckverluste in der Strömung.

Die zweite Teilaufgabe, nämlich die automatische Umschaltung von überdruckbetrieb auf Unterdruckbetrieb im Falle einer"größeren Leckage wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zylinder-Kolben-Einheit ein Auslaßventil aufweist, das bei überschreiten einer bestimmten Hubposition des Kolbens öffnet, so daß sich der Überdruck über dem Kolben abbaut und daß zugleich die Druckmittelzufuhr blockiert wird. Der Hintergrund dieser automatischen Abschaltung des Überdruckes ist der, daß bei größeren Leckagen die Gefahr besteht, daß sich der Flaschenvorrat schnell entleert - möglicherweise

ohne daß es der Geräteträger bemerkt - und daß er sich dann nicht mehr aus dem Gefahrenbereich retten kann.

Zwar ist durch die DE-OS 30 15 759 bereits eine automatische Abschaltung der Sauerstoffzufuhr bekannt geworden. Findet diese Abschaltung Jedoch zu einem Zeitpunkt statt, wo der Benutzer des Gerätes nicht handlungsfähig ist oder nachdem er gerade ausgeatmet hat, so kann er nicht mehr einatmen, denn das Gasausgleichs-Behältnis (Atemsack) ist nicht mehr in der Lage, Atemgas abzugeben. Selbst dann, wenn durch einen Ausatemvorgang die Sauerstoffzufuhr wieder ausgelöst wird, so tritt bis zur nächsten Abschaltung wieder ein größerer Gasverlust ein, der sich bei jedem Atemzug wiederholt, solange der Geräteträger die Leckage nicht beheben kann. Außerdem erhöht die Sauerstoffanreicherung !aufgrund der Eeckage bei entsprechender Umgebungsatmosphäre die Explosionsgefahr.

Durch die erfindungsgemäße Lösung würden diese Nachteile beseitigt. Denn bei Leckage wird automatisch von Oberdruckbetrieb auf Normalbetrieb umgeschaltet. Es kann somit nicht passieren, daß die Nutzungsdauer des Gerätes aufgrund einer Leckage drastisch reduziert wird und der Geräteträger nicht mehr genügend Zeit hat, aus der verseuchten Atmosphäre herauszukommen. Nach Beseitigung der Leckstelle kann der überdruck manuell oder automatisch wieder eingeschaltet werden.

- ίο -

Für die Ausbildung der Zylinder-Kolben-Einheit empfiehlt es sich, daß die Druckmittelzufuhr zu ihr über ein Einlaßventil erfolgt, das von dem im Zylinder herrschenden Druck im Öffnungssinn, von dem in der Zuführleitung herrschenden Druck im Schließsinn beaufschlagt ist. Dadurch führt abfallender Zylinderdruck aufgrund einer Leckage automatisch zum schließen des Einlaßventiles.

Zweckmäßig weist die Zylinder-Kolben-Einheit zwei Druckräume auf, wobei im einen Druckraum der Kolben und das Auslaßventil, im anderen Druckraum das Einlaßventil angeordnet ist, derart, daß es eine zentrale Ventilöffnung in der Trennwand zwischen beiden Druckräumen öffnet oder schließt. Zur automatischen Einschaltung des Überdruckes kann das Einlaßventil eine die Trennwand-Öffnung durchquerende Verlängerung aufweisen.

Um das Einlaßventil in der Offenstellung zu halten, bestehen verschiedene Konstruktionsmöglichkeiten. Auf mechanischem Weg kann das Einlaßventil durch einen Riegel in der Offenstellung gehalten werden, der seinerseits zur automatischen Abschaltung des Überdruckes durch die Kolbenstange bei überschreiten einer bestimmten Hubposition aus der Blockierstellung gelöst-wird, etwa indem die Kolbenstange bei einer bestimmten Hubposition gegen den Riegel läuft und ihn aus der Blockierstellung herausdrückt. Stattdessen kann das Einlaßventil durch entsprechende Bemessung der wirksamen Druckflächen pneumatisch in der Offenstellung gehalten werden bzw. aus ihr

■·* "· "* ■■· '32792AO

freigegeben werden.

Damit bei einer Leckage die Umschaltung von Uberdruckbetrieb auf Normalbetrieb möglichst rasch vonstatten geht, empfiehlt es sich, daß das Auslaßventil als in dem hohl ausgebildeten Kolben axialverschiebare Schubstange ausgebildet ist, die mit einem in der Kolbenbohrung angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt, daß die Schubstange umströmbar ist und diese ümströmung auf eine an der Schubstange angebrachte, sich im wesentlichen radial erstreckende Prallplatte gerichtet ist, die mit dem äußeren Ende des Kolbens einen schmalen Ringspalt bildet, wenn die Schubstange am Ventilsitz anliegt.

Die oben beschriebenen Vorteile lassen sich gleichermaßen auch bei Preßluft-Atemschutzgeräten anwenden, indem man die für die Druckerhöhung maßgebliche Kraft nicht auf das vorher erwähnte Gasausgleichs-Behältnis, sondern auf den Balg bzw. die Membran des Preßluft-Atemschutzgerätes einwirken läßt. Dabei eröffnet sich die vorteilhafte Möglichkeit, bei solchen Preßluft-Atemschutzgeräten, die ein mit dem Vordruck schließendes Einatemventil aufweisen, das in an sich bekannter Weise über einen Steuerhebel mit dem Balg oder der Membran in Wirkverbindung steht, sowohl das Einatemventil als auch die Zylinder-Kolben-Einheit unmittelbar an den Flaschendruck anzuschließen. Denn durch die pneumatische Überdrucksteuerung in der Zylinder-Kolben-Einheit gleichen sich die Kräfte am Balg bzw. an der Membran automatisch aus. Das bedeutet, daß man auf den bis-

'■·'···' " ". '32292AO

her notwendigen Druckminderer verzichten kann.

Schließlich liegt es im Rahmen der Erfindung, bei Atemschutzgeräten, wo die atemphysiologischen Gesichtspunkte im Vordergrund stehen und es weniger auf die automatische Umschaltung von überdruckbetrieb auf Unterdruckbetrieb ankommt, anstelle der Zylinder-Kolben-Einheit an sich bekannte Federelemente zur Erzeugung der für die Druckerhöhung maß-» geblichen Kraft zu verwenden, in der Weise, daß das Federelement über einen schwenkbar gelagerten Hebel auf das Gasausgleichs**Behältnis oder auf den Balg bzw. die Membran einwirkt und daß die Hebelgeometrie hinsichtlich der wirksamen Hebelarme und ihrer Angriffswinkel so gewählt ist, daß die Kraft bei Entleerung des Gasausgleichs-Beh^ältnisses bzw. bei der Membranverschiebung während der Einatemphase zunimmt oder zumindest konstant bleibt, wogegen sie bei Füllung des Gasausgleichs-Behältnisses bzw, bei der Membranverschiebung während der Ausatemphase abnimmt oder zumindest gleichbleibt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; dabei zeigt:

Fig. 1: eine schematische Darstellung des Atemkreislaufes, wobei die auf das Gasausgleichs-Behältnis wirkende Kraft über einen Hebel eingeleitet wird;

- 13 -

Fig. 2: eine schematische Darstellung des Atemkreislaufes, wobei das Gasausgleichs-Behältnis an eine Zylinder-Kolben-Einheit angeschlossen ist;

Fig. 3: eine Zylinder-Kolben-Einheit in

vergrößerter Darstellung bei Uberdruckbetrieb;

Fig. 4: einen Ausschnitt der Zylinder-Kolben-Einheit von Fig. 3 bei Unterdruckbetrieb;

Fig. 5: eine Zylinder-Kolben-Einheit ähnlich Fig. 3, jedoch mit mechanischer Abschaltung des Uberdruckbetriebes;

Fig. 6: einen Ausschnitt der Zylinder-Kolben-Einheit von Fig. 5 bei Unterdruckbetrieb.

An eine Druckgasflasche 1, die mit nahezu reinem Sauerstoff gefüllt ist, schließt sich über ein Absperrventil 2 ein Druckreduzierventil 3 und ein Manometer 4 an. Das Druckreduzierventil 3 reduziert den in der Gasflasche 1 herrschenden Hochdruck auf den üblichen Mitteldruck und hält diesen unabhängig vom Flaschendruck annähernd konstant.

Vom Druckreduzierventxl 3 strömt der Sauerstoff beständig über eine Leitung 5 und eine Drosseldüse

in den Atemkreislauf. Im Ausführungsbeispiel ist die Drosseldüse 6 im Verbindungsstück zwischen dem CO₀-Absorber 7 und dem Gasausgleichs-Behältnis 8 angeordnet .

Der COg-Absorber ist in der üblichen Weise mit einem Alkali-Pulver oder einer ähnlichen CO₂-affinen Verbindung gefüllt, die der Ausatemluft, welche über die Leitung 9 dem C0₂-Absorber zugeführt wird, das CO₂ entzieht. Ein überdruckventil 10 spricht an, sobald im Atemkreislauf der zulässige Druck überschritten wird. Zugleich dient es auch zum Ablassen des aus der Atemluft ausfallenden Kondensates.

Das Gasausgleichs-Behältnis 8 ist als Faltenbalg ausgebildet, dessen untere Stirnwand 8a ortsfest ist, während seine obere Stirnwand 8b zwar hinreichend starr, jedoch axial verschiebbar ist, so daß sie die Ausgleichsbewegungen während des Ein- und Ausatmens durchführen kann. Sie steht unter der Wirkung eines Hebels 11, der an seinem einen Ende ortsfest gelagert ist und durch eine Zugfeder 12 mit seinem freien, eine Rolle tragenden Ende gegen das Gasausgleichs-Behältnis 8 gedrückt wird. Durch das zum Schwenklager hin abgebogene Ende des Hebels 11 wird die beim Nachuntenschwenken nachlassende Federkraft aufgrund des zunehmenden wirksamen Hebelarmes so kompensiert, daß die Anpreßkraft der Feder 12 praktisch immer denselben Oberdruck im Gasausgleichs-Behältnis 8 erzeugt.

- 15 -

In strichpunktierten Linien ist außerdem angedeutet, daß die Anpreßkraft des Hebels 11 nicht nur durch die Feder 12, sondern stattdessen oder zusätzlich auch durch eine Zylinder-Kolben-Einheit 13 erzeugt werden kann, die von dem hinter dem Druckreduzierventil 3 herrschenden Mitteldruck gespeist wird. Auch hier ist durch entsprechende Hebelgeometrie sichergestellt, daß der im Gasausgleichs-Behältnis sich einstellende Überdruck unabhängig von der Hebelstellung, also von dem jeweiligen Fassungsvolumen des Behältnisses 8 ist.

Während der Eintritt des regenerierten Atemgases in das Gasausgleichs-Behältnis 8 durch dessen Öffnung erfolgt, ist für den Austritt eine separate Öffnung vorgesehen. Diese Öffnung 15 steht über die Einatemleitung 16 und das übliche Rückschlagventil 17 mit der Maske oder dem Mundstück 18 des Benutzers in Verbindung. Von dort strömt die ausgeatmete Luft über das Rückschlagventil 19 in die Ausatemleitung 9 und von dort in den CO^-Absorber 7 weiter, so daß der Kreislauf geschlossen ist.

Die Funktion ist folgende: Unter normalen Betriebsbedingungen reicht der über die Leitung 5 und die Drosseldüse 6 in den Kreislauf eingespeiste Sauerstoff aus, um den Sauerstoffverbrauch des Benutzers und den Gasverlust durch die C0₂-Absorbtion auszugleichen. Der erwünschte überdruck im Kreislauf wird durch die Anpreßkraft der Feder 12 bzw. der Zylinder-Kolben-Einheit 13 aufrecht erhalten. Denn diese Elemente drücken den Hebel 11 und damit die

32292A0

obere Stirnwand 8b des Gasausgleichs-Behältnisses 8 nach unten und bewirken somit eine bestimmte Druckerhöhung, die sich dem gesamten Kreislauf mitteilt.

Während des Ein- und Äusatmens führt die obere Stirnwand 8b des Gasausgleichs-Behälters eine hin- und hergehende Hubbewegung aus. Der überdruck im Behältnis 8b bleibt dabei jedoch konstant.

Bei überdurchschnittlich hohem Sauerstoffbedarf des Benutzers reicht die über die Drosseldüse 6 nachgelieferte Sauerstoffmenge nicht mehr aus, das Speichervolumen im Gasausgleichs-Behältnis 8 wird also kleiner, d. h., daß die obere Stirnwand 8b während ihrer Hubbewegungen immer weiter nach unten wandert, bis sie in Anlage mit einem Betätigungshebel 20 eines Einatemventils 21 kommt. Dieses Einatemventil 21 ist ebenfalls an der Leitung 5 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist es in das Gasausgleichs-Behältnis 8 eingebaut, es kann jedoch auch außerhalb desselben angeordnet sein. Denn es genügt, wenn sein Betätigungshebel 20 in Anlage mit der Stirnwand 8b oder eines sich entsprechend bewegenden Teiles des Gasausgleichs-Behältnisses kommt. Es muß lediglich sichergestellt sein, daß ab einem vorgegebenen minimalen Restvolumen des Gasausgleichs-Behältnisses 8 das Einatemventil 21 geöffnet wird, damit die Sauerstoffzufuhr an den erhöhten Bedarf des Benutzers angepaßt wird. Sobald genügend Sauerstoff über das Einatemventil 21 nachgeströmt ist, daß sich die obere Stirnwand 8b wieder nach oben bewegt und den Betätigungshebel 20 freigibt, schließt das Einlaß-

«I ♦ «

- 17 -

ventil wieder. Die Aufrechterhaltung des erwünschten Überdruckes im Gasausgleichs-Behältnis 8 wird hiervon nicht tangiert.

Selbstverständlich muß auch das Überdruckventil 10, nicht jedoch die beiden Rückschlagventile 17 und 19 an die erhöhten Druckverhältnisse im Kreislauf angepaßt sein.

Ferner zeigt Fig. 1, daß die konstante Sauerstoffzufuhr über die Drosseldüse 6 axial in eine Venturi-Düse 22 mündet. Dadurch reißt der einströmende Sauerstoff die vom CO₂-Absorber kommende, regenerierte Ausatemluft mit sich in das Gasausgleichs-Behältnis, d. h., der Ausatemwiderstand wird verringert.

Schließlich zeigt Fig. 1 noch einige an sich bekannte Details, nämlich eine Warneinrichtung 23, die bei nicht geöffneter Sauerstoffflasche oder nachlassendem Flaschenvorrat den Ausatemwiderstand erhöht und einen Pfeifton erzeugt. Eine weitere Verbindungsleitung 24 zwischen dem Druckreduzierventil 3 und der Einatemleitung 16 gestattet über ein Handventil 25 das Durchspülen des gesamten Kreislaufes mit Sauerstoff, was vor allem bei der Inbetriebnahme in Betracht kommt.

Fig. 2 zeigt einen im Prinzip gleichartigen Kreislauf. Einander entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Im Unterschied zu Fig. 1 wird hier das Gasausgleichs-Behältnis 8 nicht über einen schwenkbaren Hebel, sondern unmittelbar durch eine Zylinder-Kolben-Einheit mit der gewünschten Druckkraft beaufschlagt. Die Zylinder-Kolben-Einheit ist im Zentrum der oberen Stirnwand 8b angeordnet und stützt sich gegen ein ortsfestes Teil ab. Der pneumatische Anschluß der Zylinder-Kolben-Einheit erfolgt über eine Verbindungsleitung 27, die an den Mitteldruck des Systemes angeschlossen ist. Der vom Druck in der Sauerstoffflasche unabhängig konstante Mitteldruck hinter dem Druckreduzierventil 3 sorgt hier also für die amplitudenunabhängige Kraft auf das Ausgleichs-Behältnis 8 im Sinne seiner Volumen-Verkleinerung.

Aus Ubersichtlichkeitsgründen ist die Zylinder-Kolben-Einheit 26 in Fig. 2 verkleinert dargestellt. In Wirklichkeit muß sie einen Hub gestatten, der der Amplitude der oberen Stirnwand 8b entspricht.

Ferner ist im Unterschied zu Fig. 1 das Einatemventil 28 für erhöhten Sauerstoffbedarf nicht abhängig vom Hub des Ausgleichs-Behältnisses 8 angeordnet, sondern druckabhängig ausgebildet. Hierzu stützt sich der Ventilschaft 29 gegen eine Membran 30 ab, deren Fläche in Relation zu den übrigen auf das Ventil einwirkenden Kräften so bemessen ist, daß bei Unterschreiten eines bestimmten vorgegebenen Überdruckes im Kreislauf die Membran 30 durch die Feder 31 nach oben gedrückt wird und das Ventil öffnet.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist sichergestellt, daß beim Einatmen der überdruck im System nicht abnimmt und beim Ausatmen nicht zunimmt. Zusätzlich kann in Fig. 1 durch entsprechende Bemessung der wirksamen Hebelarme und'seiner Angriffswinkel bei der Einatemphase eine Druckerhöhung, bei der Ausatemphase eine Druckerniedrigung erzeugt werden. Dieses Prinzip ist gleichermaßen bei Preßluft-Atemschutzgeräten realisierbar. Der Hebel 11 bzw. die Zylinder-Kolben-Einheit 26 wirkt dann auf die bei solchen Geräten üblicherweise verwendete Membran ein, derart, daß sie im Sinne einer öffnung des mit ihr in Wirkverbindung stehenden Einatemventils belastet wird.

Die Figuren 3-6 zeigen Zylinder-Kolben-Einheiten, die sich durch eine automatische Abschaltung des Überdruckes bei Leckage, also bei unzulässig hoben Gasverlusten auszeichnen.

Die Zylinder-Kolben-Einheit gemäß den Figuren 3 und besteht aus einem Zylinder 40, der zwei Druckkammern 41 und 42 enthält, beide Druckkammern stehen durch eine zentrale Bohrung 43 in der Zwischenwand 44 miteinander in Verbindung. In der rechten Druckkammer 41 befindet sich ein als Hohlkolben ausgebildeter Kolben 45. Seine im Durchmesser etwas reduzierte Kolbenstange läuft in einem Dichtring 46. In seinem Zentrum ist eine Schubstange 47 axial verschiebbar geführt, die mit ihrem einen Ende an einem Dichtring im Kolben anliegt, während ihr anderes, nach außen laufendes Ende eine Prallplatte 49 trägt. Die Prallplatte 49 bildet in der in Fig. 5 dargestellten Po-

sition mit der ihr benachbarten radialen Erweiterung 50 des Kolbens 45 einen schmalen, nach außen offenen Ringspalt. An ihrem freien Ende weist die Schubstange 47 eine justierbare Druckplatte 51 auf, die mit dem einen Ende eines Schwenkhebels 52 in Wirkverbindung steht. Das andere Ende dieses Hebels rollt auf dem Gausausgleichsbehältnis 8 oder, sofern es sich um ein Preßluft-Atemschutzgerät handelt auf einer entsprechenden Membran ab, die mit dem Einatemventil in Verbindung steht.

In dem anderen Druckraum 42 ist der Anschluß 53 für die Druckgaszuführung und das dazugehörige Einlaßventil 54 untergebracht. Das Einlaßventil 54 ist mitsamt seiner im Kern untergebrachten Verlängerung verschiebbar in dem Druckraum 42 gelagert und weist an der der Zwischenwand 44 zugewandten Stirnseite einen Dichtungsring 56 auf. Durch eine Druckfeder wird es in Richtung seiner Geschlossenteilung gedrückt .

Die Funktion ist folgende:

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ventilposition teilt sich der Druck in der Zuführung 53 der Druckkammer 41 mit. Da der Dichtring 46 einen größeren Durchmesser als der Dichtring 48 aufweist, bleibt die Schubstange 47 in Anlage am Dichtungsring 48, wie in der Zeichnung dargestellt, und der Kolben 45 übt über den Hebel 52 eine Anpreßkraft auf den Gasausgleichs-Behalter bzw. die Membran 8 aus, so daß das Gerät im Oberdruckbetrieb arbeitet. Bei jedem Atemzug macht der Kolben 45 die Hubbewe-

- "* 3Ζ29240

- 21 -.

gung entsprechend der Übersetzung am Hebel 52 mit.

Im Druckraum 42 hält der überdruck das Einlaßventil 54 in der zeichnerisch dargestellten linken Anschlagposition. Die Kraft der Feder 57 ist so bemessen, daß sie etwas unterhalb derjenigen Kraft liegt, die sich aus dem Druck und der Fläche an der Abdichtung 58 ergibt, wo die Verlängerung 55 die Zylinderwand durchquert.

Wird das im folgenden als Atembalg bezeichnete Teil 8 aufgrund einer größeren Leckage über ein gewisses Maß hinaus zusammengedrückt, so kommt der Kolben 45 in Anlage an der rechten Innenwand des Druckraumes 41 und die Schubstange 47 hebt von der Dichtung 48 ab. Dieser Zustand ist in Fig. 44 dargestellt. Da die Schubstange an ihrer Außenseite umströmbar ist, werden die Druckräume 41 und 42 entlüftet und die Feder 57 verschiebt das Einlaßventil 54 nach rechts in die Geschlossenstellung (vgl. Fig. 4). über die in der Druckgaszuführung 53 angebrachte Drossel kann nicht soviel Luft bzw. Sauerstoff nachströmen, wie über die am Dichtring 48 freigewordene Öffnung abströmt. Dadurch wird der Raum 41 drucklos, das bedeutet, daß das Atemschutzgerät ohne Überdruck beatmet werden kann.

Erst wenn z. B. durch Betätigung des Spülventils der Atembalg 8 prall gefüllt wird, so daß er die Schubstange 47 mit dem Hohlkolben 45 so weit nach links schiebt, daß er an der Verlängerung 55 anstößt und das Einlaßventil 54 nach rechts schiebt. Das Gerät

' 3 2292 AO

— 99 — ^:

arbeitet dann wieder im Oberdruckbetrieb.

Um die Wiedereinschaltung des Überdruckes exakt zu justieren ist die Verlängerung 5 innerhalb des Einlaßventils 54 verstellbar. Eine Zapfenschraube oder andere Axialführungen verhindern bei dieser Justierung ein Mitdrehen.des Einlaßventils 54.

Die Prallplatte 49 hat die Aufgabe, die Entlüftung des Druckraumes 41 so rasch wie möglich herbeizuführen, wenn der Kolben 45 in Anlage an der rechten Zylinderwand kommt. Dadurch wirkt das ausströmende Gas auf eine größere Fläche und sorgt für ein verstärktes Abheben der Schubstange 47 vom Dichtring

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine ähnliche Zylinder-Kolben-Einheit. Zum besseren Verständnis sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Zylinder 40 ist wie im vorbeschriebenen Beispiel in zwei Druckräume 41 und 42 unterteilt, wobei im Druckraum 41 der Kolben und das Auslaßventil, im Druckraum 42 das Einlaßventil angeordnet ist. Zum Unterschied zu dem vorangegangenen Beispiel ist hier jedoch das Auslaßventil 60 nicht innerhalb des Kolbens, sondern separat in der Zylinderwand angeordnet und der Kolben 61 einteilig auegeführt. Ausserdem ist das Einlaßventil 54 mit einem Zugknopf 62 verbunden.

Der Zugknopf 62 weist eine Anschlagfläche 62a auf,

■■■

23 -

die mit einem Schwenkhebel 63 korrespondiert, wenn sich dieser Schwenkhebel in der in Fig. 5 dargestellten Position befindet. In diesem Fall wird das Auslaßventil 60 durch den im Druckraum 41 herrschenden überdruck in der Geschlossenstellung gehalten. An seinem freien Ende weist der Hebel 63 eine Druckplatte 64 auf, die relativ zum Hebel 63 verstellbar ist. Diese Druckplatte 64 ist so positioniert, daß sie bei den normalen Hubbewegungen des Atembalges 8 und demzufolge des Kolbens 61 nicht berührt wird. Tritt jedoch ein abnorm hoher Gasverlust auf, so daß der Atembalg stark nach unten sinkt, so stößt der Kolben 61 gegen die Druckplatte 64 und hebt sie etwas an. Dadurch wird das gegenüberliegende Ende des Schwenkhebels 63 nach unten bewegt. Dabei wird einerseits der Anschlag an der Fläche 62a des Zugknopfes 62 aufgehoben und zugleich das Auslaßventil 60 geöffnet. Der im Druckraum 41 herrschende Druck baut sich rasch ab und das Einlaßventil 54 geht wie in dem zuvor beschriebenen Beispiel in die Geschlossenstellung. Dieser Zustand ist in Fig. 6 dargestellt.

Ist die Leckage beseitigt, so nimmt der Atembalg 8 wieder seine normalen Hubpositionen ein. Dadurch wird der Kolben 61 wieder so weit in den Druckraum hineingeschoben, daß er gegen die Verlängerung des Einlaßventiles 54 läuft und dieses öffnet. Der Druckraum 41 füllt sich dann wieder mit überdruck und der Kolben 61 übt auf den Atembalg 8 die für den überdruckbetrieb notwendige Kraft aus. Beim öffnen des Einlaßventils 54 schnappt der Schwenkhebel 63 durch die an ihm einwirkende Feder 65 automatisch in die

Blockierposition an der Fläche 62a.

Dadurch, daß das Einlaßventil 54 mit dem Zugknopf 62 verbunden ist, kann auch eine manuelle Einschaltung des Uberdruckbetriebes erfolgen.

Schließlich ist in Figur 5 die Anwendung der Zylinder-Kolben-Einheit bei einem Preßluft-Atemschutzgerät gezeigt, dessen Einatemventil 66 so in die Druckgasleitung 67 eingebaut ist, daß es mit dem Vordruck schließt. In ansich bekannter Weise steht es mit dem Atembalg 8 in Wirkverbindung, bei spielsweise durch den in der Zeichnung angedeuteten Kipphebel 68. Bei dieser Anordnung bietet sich die Möglichkeit, das Atemschutzgerät und die Zylinder-Kolben-Einheit direkt an Hochdruck anzuschließen, also auf einen Druckminderer zu verzichten. Denn an dem Balg 8 gleichen sich automatisch die Kärfte aus.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 8 bis 6 zeichnen sich dadurch aus, daß bei größerer Leckage automatisch auf Unterdruckbetrieb umgeschaltet wird und daß sich bei vollständiger Füllung des Atembalges 8 automatisch der Uberdruckbetrieb wieder einschaltet. Zugleich ist durch die Geometrie des Schwenkhebels 52 sichergestellt, daß der überdruck beim Einatmen leicht zunimmt, beim Ausatmen leicht abnimmt. Die Zylinder-Kolben-Einheit gemäß Fig. 3 bis 6 eignet sich auch zum Ersatz der in Fig. 2 dargestellten einfachen Zylinder-Kolben-Einheit, damit auch dort die Uberdruckregelung bei einer einstellbaren, unteren Hubgrenze des Atembalges automatisch abgeschaltet wird, das Gerät aber weiterhin im

322'92AO

- 25 -

Normalbetrieb beatmungsfähig bleibt, der Überdruck sich jedoch bei Erreichen einer einstellbaren, oberen Hubgrenze automatisch wieder zuschaltet.

Claims

Klaus Lehmann. Lindenweg 1. 7521 Karlsdorf-Neuthard 2 Patentansprüche

1. Für überdruckbetrieb geeignetes Atemschutzgerät, insbesondere Kreislauf-Atemschutzgerät, dessen Ausatemleitung über einen CO--Absorber und ein Gasausgleichs-Behältnis veränderlichen Volumens an die Einatemleitung angeschlossen ist, wobei das Gasausgleichs-Behältnis unter einer im Sinne seiner Volumenverkleinerung wirkenden Kraft steht und diese Kraft so bemessen ist, daß sie im Gasausgleichs-Behältnis eine für den gewünschten überdruck im Atemkreislauf ausreichende Druckerhöhung erzeugt und wobei eine überwiegend Sauerstoff enthaltende Druckgasflasche über zumindest eine Leitung mit der Einatemleitung in Verbindung steht,
dadu rch gekennze i chne t,

daß die Kraft durch eine an den Flaschendruck oder an Mitteldruck angeschlossene Zylinder-Kolben-Einheit (13, 26, 40, 45, 61) erzeugt wird.

2. Atemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder-Kolben-Einheit (13, 26, 40, 45, 61)

über einen schwenkbar gelagerten Hebel (11, 52) auf das Gasausgleichsbehältnis (8) einwirkt, dessen Hebelgeometrie hinsichtlich der wirksamen Hebelarme und ihrer Angriffswinkel so gewählt ist, daß die am Gasausgleichs-Behältnis (8) wirksame Kraft bei seiner Entleerung zunimmt und bei seiner Füllung abnimmt.

3. Atemschutzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder-Kolben-Einheit (40, 45, 61) ein Auslaßventil (47, 60) aufweist, das bei überschreiten einer bestimmten Hubposition des Kolbens (45, 61) öffnet, so daß sich der überdruck über dem Kolben (45, 61) abbaut und daß die weitere Druckmittelzufuhr blockiert wird.

4. Atemschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzufuhr (53) zu der Zylinder-Kolben-Einheit über ein Einlaßventil (54) erfolgt, das von dem über dem Kolben (45, 61) herrschenden Druck im Öffnungssinn, von dem in der Zuführleitung (53) herrschenden Druck im Schließsinn beaufschlagt ist.

5. Atemschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder-Kolben-Einheit zwei Druckräume (41, 42) aufweist, wobei im einen Druckraum (41) der Kolben (45, 61) und das Auslaßventil (47, 60), im anderen Druckraum (42) das Einlaßventil (54) angeordnet ist, derart, daß es eine zentrale Ventilöffnung (43) in der Trennwand (44) zwischen beiden Druckräumen (41, 42) öffnet oder schließt.

6. Atemschutzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (54) eine die Trennwand-Öffnung (43) durchquerende Verlängerung (55) zur automatischen Einschaltung des Überdruckes aufweist.

7. Atemschutzgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (54) in der Offenstellung durch einen Riegel (63) blockierbar ist, der seinerseits zur automatischen Abschaltung des Überdruckes durch die Kolbenstange (61) bei überschreiten einer bestimmten Hubposition aus der Blockierstellung gelöst wird.

8. Atemschutzgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (63) beim Lösen aus der Blockierstellung das Auslaßventil (60) öffnet.

9. Atemschutzgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (54) durch entsprechende Bemessung der wirksamen Druckflächen in der Offenstellung gehalten wird.

10. Atemschutzgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil als in dem hohl ausgebildeten Kolben (45) axial verschiebbare Schubstange (47) ausgebildet ist, die mit einem in der Kolbenbohrung angeordneten Ventilsitz (48) zusammenwirkt, daß die Schubstange (47) umströmbar ist und diese Umströmung auf eine an der Schubstange angebrachte, sich im wesentlichen radial erstreckende Prallplatte (49)

gerichtet ist, die mit dem äußeren Ende (50) des Kolbens einen schmalen Ringspalt bildet, wenn die Schubstange (47) am Ventilsitz (48) anliegt.

11. Atemschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich um ein Preßluftatemschutzgerät handelt, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Gasausgleichs-Behältnisses (8) ein Balg oder eine Membran in an sich bekannter Weise vorgesehen ist und daß dieser Balg oder diese Membran von der für die Druckerhöhung im Atemkreislauf notwendigen Kraft beaufschlagt ist.

12. Atemschutzgerät nach Anspruch 11, wobei der Balg oder die Membran mit einem mit dem Vordruck schließenden Einatemventil in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Einatemventil (66) als auch die Zylinder-Kolben-Einbeit (40, 61) zur Steuerung des Überdruckes an den Flaschendruck angeschlossen sind.

13. Atemschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei anstelle der Zylinder-Kolben-Einheit eine Feder zur Erzeugung der Kraft dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder über einen schwenkbar gelagerten Hebel (11) auf das Gasausgleichs-Behältnis, den Balg oder die Membran (8) wirkt und daß die Hebelgeometrie hinsichtlich der wirksamen Hebelarme und ihrer Angriffswinkel so gewählt ist, daß die Kraft bei Entleerung des Gasausgleichs-Beh&ltnisses bzw. bei Verschiebung des Balges oder der Membran bei der Einateraphase zunimmt oder zumindest konstant bleibt, wogegen sie bei Füllung des Gasausgleichs-Behältnisses (8) bzw. bei der Verschiebung des Balges oder der Mem-

bran bei der Ausatemphase abnimmt oder zumindest gleich bleibt.