DE3539668A1 - Lungengesteuertes membranventil fuer atemschutzmasken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein lungengesteuertes Membranventil für Atemschutzmasken mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Überdruckes im Maskeninnenraum, die einen an dem Außen­ kammergehäuse angelenkten und an seinem einen Ende mit der Membran beweglich verbundenen Kipphebel enthält, welcher durch Federelemente derart eingespannt ist, daß er in einem Kippgelenk aus einer Totlage heraus in eine erste, auf die Membran eine Kraft ausübende Drucklage und in eine zweite, die Membran vom Ventilhebel abhebende Abschaltlage bewegbar ist.

Ein derartiges lungengesteuertes Membranventil ist aus der US-PS 27 90 454 bekanntgeworden.

Bei dem bekannten Membranventil ist ein Kipphebel an der Membran mit seinem einen Ende beweglich befestigt und mit seinem anderen Ende über einen Gelenkblock am Außenkammer­ gehäuse angelenkt. An demselben Gelenkblock sind Schrauben­ federn befestigt, welche in Höhe des mit der Membran ver­ bundenen Kipphebeln des mit diesem über Zapfen verbunden sind. Die Hebelarme von Schraubenfedern und Kipphebel sind so gewählt, daß bei einem Bewegen des Kipphebels aus der Totlage heraus durch den Zug der Schraubenfedern ein ständiger, mit der Auslenkung wachsender Druck auf die Membran ausge­ übt wird. In Schließstellung des Einatemventils befindet sich der Kipphebel im Totpunkt oder vorzugsweise geringfügig jen­ seits desselben. Die Schraubenfedern lenken ihn dann bis zu einem Anschlag in eine Abschaltlage, in der die Membran von dem Einatemventil geringfügig abgehoben und dieses stabil geschlossen ist. Beim Einatmen muß der Maskenträger zunächst einen Unterdruck hervorrufen, der den Kipphebel über den Totpunkt wegbewegt und das Einatemventil öffnet. Im weiteren Verlauf des Einatemzuges wird durch die Auslenkung des Kipphebels und dem damit zusätzlich ausgeübten Druck auf die Membran das Einatemventil weiter geöffnet, als es für die Belieferung des Maskenträgers mit Atemgas notwendig wäre. Dadurch wird ein Überdruck im Maskeninnenraum erzeugt, der mit der Stärke der Einatmung zunimmt und mit Beendigung der Einatmung wieder zum Ausgangswert zurückkehrt. Das Mem­ branventil ist wieder in der Abschaltlage, in der es auch während der Ausatmung verbleibt.

Bei dem bekannten lungengesteuerten Membranventil findet daher ein periodischer Wechsel zwischen Überdruck und Unter­ druck im Maskeninnenraum statt. Während dies für medizini­ sche Anwendung zur Atmungsunterstützung zweckmäßig sein kann, ist ein derartiger Betrieb für Atemschutzgeräte ungeeignet, weil er die Schutzwirkung des Überdrucks gegen das Eindrin­ gen von Schadstoffen periodisch aufhebt. Damit entsteht aber auch keine Erleichterung bei der Ausatmung, weil das Aus­ atemventil auf den höchsten Betriebsdruck abgestimmt sein muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein lungengesteuertes Membranventil der genannten Art so zu verbessern, daß während des gesamten Atemzyklus ständig ein Überdruck im Maskeninnenraum herrscht, wobei gleich­ zeitig verhindert wird, daß durch die Bewegung der Membran der Kipphebel in eine stabile Abschaltlage gebracht wird, und bei Beendigung der Benutzung ein vorsätzliches Ab­ schalten des Überdrucks möglich ist.

Die Lösung der Aufgabe wird dadurch erzielt, daß die Mem­ bran einen in die Außenkammer ragenden Mitnehmer für den Kipphebel aufweist, dessen Resthub bei geschlossenem Ein­ laßventil kleiner ist als die Restkippstrecke des Kipp­ hebels zwischen seiner Drucklage und seiner Totlage, und daß das Außenkammergehäuse ein Betätigungselement auf­ weist, mit welchem der Kipphebel an ein Endstück des Mit­ nehmers bewegbar ist.

Der Vorteil der Erfindung liegt hauptsächlich darin, daß für die Membran eine Hubbegrenzung vorgesehen ist, welche verhindert, daß die Membran den Kipphebel bei Unterbrechung der Gasentnahme oder bei Ausatmung in den Bereich des Tot­ punktes bringen kann. Der Kipphebel bleibt dadurch während der Benutzung ständig in der Drucklage. Somit bleibt der Überdruck im Maskeninnenraum während der Atmung auch bei geschlossenem Einlaßventil erhalten, und der Geräteträger braucht zu Beginn der Einatemphase keinen Unterdruck zu er­ zeugen, um das Einlaßventil zu öffnen. Bei größerem Innen­ raumdruck kann die Membran wohl von dem Ventilhebel abge­ hoben werden, jedoch wird der Kipphebel dadurch nicht in seine stabile Abschaltlage bewegt, sondern er übt seine Druckkraft nach wie vor auf die Membran aus, so daß auch dann noch die für den gewünschten statischen Druck im Maskeninnenraum erforderliche Kraft auf die Membran ausge­ übt wird.

Soll bei angeschlossener Atemgasversorgung die Atemschutz­ maske abgesetzt oder das lungengesteuerte Membranventil von ihr entfernt werden, kann man mit dem Betätigungselement das Membranventil in eine stabile Abschaltlage bringen. Durch die Betätigung wird der Kipphebel aus der Drucklage über seine Totlage hinaus in seine Abschaltlage bewegt, wobei er an dem Endstück des Mitnehmers angreift und diesen um die Wegstrecke des Resthubs gegen die Innenwand des Außenkammergehäuses als Anschlag anhebt. Um denselben Be­ trag wird die Membran von dem Ventilhebel gelöst. Somit ist ein sicheres Abschalten des Membranventils gewährleistet und dann eine Trennung der Atemschutzmaske vom Gesicht bzw. vom Membranventil ohne Verlust an Atemgas möglich. Auch eine Lagerung oder ein Transport des separaten Membranventils bei sicher geschlossenem Einlaßventil ist ohne Einwir­ kung von Druckkräften auf die Membran möglich. Um den Kipphebel aus seiner Abschaltlage in die Drucklage zu be­ wegen, ist es ausreichend, bei angelegtem Atemschutzge­ rät einmalig einen Unterdruck zu Beginn der ersten Ein­ atemphase zu erzeugen, so daß die Membran über den Mit­ nehmer den Kipphebel aus seiner Abschaltlage in die sta­ bile Drucklage bewegt.

Eine besonders günstige Ausgestaltung zur Betätigung des Kipphebels in die Abschaltlage wird dadurch erreicht, daß der Kipphebel als zweiarmiger Hebel in einen Druckarm und einen Abschaltarm unterteilt ist und das Betätigungselement am Abschaltarm angreift. Dadurch wird auf einfache Weise durch Niederdrücken des Betätigungselements ein Kippen des Kipp­ hebels in seine Abschaltlage durch den Benutzer des Mem­ branventils bewirkt.

Eine zweckmäßige und besonders rationelle Ausbildung des Kippgelenks ergibt sich, indem es durch einen im Außen­ kammergehäuse verankerten Bügel gehalten ist.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das Betätigungs­ element eine knopfartige,in das Außenkammergehäuse einge­ lassene, elastisch verformbare Verdickung eines das Außen­ kammergehäuse umgebenden Überzugs. Dabei erfolgen Führung und Rückstellung des Betätigungselements ohne weiteren Aufwand nur durch die Eigenelastizität, während der Überzug gleichzeitig das Eindringen von Schmutz und dadurch hervorgerufenes Blockieren sicher verhindert.

Eine günstige Ausbildung des Mitnehmers besteht darin, daß er als ein Stift ausgestaltet ist, dessen Schaft vom Kipp­ hebel gabelförmig umgriffen wird und dessen Endstück aus einem Stößel besteht. Dieser Stößel befindet sich bei ge­ schlossenem Einlaßventil und an der Membran aufliegendem Kipphebel in räumlichem Abstand zur Innenwand des Außen­ kammergehäuses. Bei Betätigung des Kipphebels in die Ab­ schaltlage wird dessen gabelförmiges Endstück um den Schaft an den Stößel gedrückt und zieht diesen in Richtung der Innenwand des Außenkammergehäuses bis zum Anschlag. Das Einlaßventil ist dann entlastet. Bei Inbetriebnahme nimmt der Stößel den Kipphebel wieder in die Drucklage mit.

Eine besonders einfache Konstruktion der Federelemente kann derart verwirklicht werden, daß sie aus Schraubenfedern be­ stehen, die beidseitig des Kipphebels in einer Ebene liegend angeordnet sind. Dabei ist vorzugsweise der Kipphebel an seinem gabelförmigen Ende so weit aufgeweitet, daß dieses den freien Abstand der Spiralfedern zueinander überdeckt. Dadurch wird erreicht, daß bei Durchschreiten der Totlage des Kipphebels sowohl aus der Drucklage in die Abschaltlage als auch umgekehrt die Schraubenfedern eine Rastung dar­ stellen. Somit wird eine zusätzliche Sicherung der jeweili­ gen stabilen Endlagen des Kipphebels erreicht und verhindert, daß zum Beispiel durch äußere Erschütterungen der Kipphebel ungewollt aus seiner Abschaltlage in die Drucklage bewegt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die teilgeschnittene Seitenansicht eines Membranventils

Fig. 2 die Draufsicht des eingespannten Kipphebels.

Das in Fig. 1 dargestellte Membranventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1, welches durch die Membran 2 in eine mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Außen­ kammer 3 und eine das Atemgas führende Ventilkammer 4 ge­ teilt ist. Die Ventilkammer 4 besitzt einen Anschluß­ stutzen 5, an welchen eine nicht dargestellte Atemschutz­ maske ankoppelbar ist. Die Ventilkammer 4 ist mit dem Einlaßventil 6 verbunden, an welches ein Anschlußstutzen 7 für das Frischgas angeschlossen ist. Von dem Einlaßventil 6 ausgehend ragt ein Ventilhebel 8 in die Ventilkammer 4 und berührt die Membran 2 an zentraler Stelle. Die Membran 2 besitzt an ihrem Mittelpunkt einen als Stift ausgebildeten Mitnehmer 9, dessen Schaft 10 an seiner der Innenwand des Außenkammergehäuses 11 zugewandten Seite einen Stößel 12 besitzt. Quer durch die Außenkammer 3 sind zwei Schrauben­ federn 13 gespannt, deren Enden am Befestigungsstück 14 des Außenkammergehäuses 11 und an den Haltestegen 15 des Kipphebels 16 verankert sind. Ein in das Außenkammerge­ häuse 11 eingelassener Bügel 17 hält den Kipphebel 16 an seinen Kippgelenken 18. Die Kippgelenke 18 sind in nahem räumlichen Abstand zu den Haltestegen 15 des Kipphebels 16 angeordnet. Um das Außenkammergehäuse 11 herum ist ein Überzug 19 angebracht, der in der Nähe des Bügels 17 und in eine dortige Öffnung des Außenkammergehäuses 11 hinein­ ragend eine knopfähnliche Verdickung 20 als Betätigungs­ element enthält.

Das in Fig. 1 dargestellte Membranventil ist in dem Zu­ stand gezeigt, bei welchem das Einlaßventil 6 geschlossen ist und die Membran 2 auf dem Ventilhebel 8 aufliegt. Der Kipphebel 16 liegt mit seinem Druckarm 21 unter Federdruck auf der Membran auf, so daß der Stößel 12 von der Innen­ seite des Außenkammergehäuses 11 im Abstand a, dem Rest­ hub, gehalten ist. Der Auflagepunkt des Kipphebels 16 auf der Membran 2 ist um einen als Doppelpfeil dargestellten Abstand b, die Restkippstrecke, von der als strichpunktierte Linie dargestellten Totlage des Kipphebels 16 entfernt. Im dargestellten Beispiel wird die Totlage des Kipphebels 16 durch die Ebene bestimmt, in welcher die Mittellinien der Schraubenfedern 13 und des Kippgelenks 18 liegen. Durch Herunterdrücken des Knopfes 20 auf den vom Kippgelenk 18 und den Haltestegen 15 begrenzten Abschaltarm 24 wird der Druckarm 21 des Kipphebels 16 zum Stößel 12 des Mit­ nehmers 9 bewegt und schleppt diesen um den Resthub a gegen die Innenwand des Außenkammergehäuses 11. In dieser Position befindet sich der Kipphebel 16 in seiner stabilen Abschaltlage, in welcher die Membran 2 von dem Ventilhebel 8 um denselben Abstand a entfernt ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Draufsicht auf den Kipphebel 16 zeigt die Einspannlage der zwei Schraubenfedern 13. Der Kipphebel 16 umfaßt den Schaft 10 des Mitnehmers 9 gabel­ förmig, wobei das Gabelende 22 Ausweitungen 23 aufweist, welche den lichten Abstand der Schraubenfedern 13 zueinan­ der überdecken.

Beim Hindurchtreten durch die Totlage des Kipphebels müssen die Schraubenfedern 13 um einen kleinen Betrag auseinander­ gedrückt werden, so daß die Schraubenfedern 13 gleichzeitig als Rasten wirken.

Claims (6)

1. Lungengesteuertes Membranventil für Atemschutzmasken mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Überdruckes im Maskeninnenraum, die einen an dem Außenkammerge­ häuse angelenkten und an seinem einen Ende mit der Membran beweglich verbundenen Kipphebel enthält, welcher durch Federelemente derart eingespannt ist, daß er in einem Kippgelenk aus einer Totlage heraus in eine erste, auf die Membran eine Kraft ausübende Drucklage und in eine zweite, die Membran vom Ventilhebel abhebende Ab­ schaltlage bewegbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Membran (2) einen in die Außen­ kammer (3) ragenden Mitnehmer (9) für den Kipphebel (16) aufweist, dessen Resthub (a) bei geschlossenem Einlaß­ ventil (6) kleiner ist als die Restkippstrecke (b) des Kipphebels (16) zwischen seiner Drucklage und seiner Totlage, und daß das Außenkammergehäuse (11) ein Be­ tätigungselement (20) aufweist, mit welchem der Kipp­ hebel (16) an ein Endstück (12) des Mitnehmers (9) be­ wegbar ist.

2. Lungengesteuertes Membranventil nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kipp­ hebel (16) als zweiarmiger Hebel mit einem Druckarm (21) und einem Abschaltarm (24) ausgebildet ist und das Be­ tätigungselement (20) am Abschaltarm (24) angreift.

3. Lungengesteuertes Membranventil nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kipp­ gelenk (18) durch einen im Außenkammergehäuse (11) ver­ ankerten Bügel (17) gehalten ist.

4. Lungengesteuertes Membranventil nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Be­ tätigungselement eine knopfartige, in das Außenkammerge­ häuse (11) eingelassene elastisch verformbare Ver­ dickung (20) eines das Außenkammergehäuse (11) umgebenden Überzugs (19) ist.

5. Lungengesteuertes Membranventil nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mit­ nehmer als Stift (9) ausgebildet ist, dessen Schaft (10) der Kipphebel (16) gabelförmig umgreift und dessen End­ stück ein Stößel (12) ist.

6. Lungengesteuertes Membranventil nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Feder­ elemente als Schraubenfedern (13) gebildet sind, die in der Totlage des Kipphebels (16) beidseitig zu diesem in einer Ebene liegen, und daß das Gabelende (22) des Kipphebels (16) Ausweitungen (23) aufweist, welche über den lichten Abstand der benachbarten Federelemente (13) hinausragen.