DE60018584T2

DE60018584T2 - Einrichtung zur pumpverhütung

Info

Publication number: DE60018584T2
Application number: DE60018584T
Authority: DE
Inventors: S. Gabriel KOHN; D. Kevin KROUPA; L. David BOGER
Original assignee: Allied Healthcare Products Inc
Current assignee: Allied Healthcare Products Inc
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2020-08-08
Also published as: KR100874534B1; US20020056479A1; EP1214539A1; DE60018584D1; ES2242628T3; EP1214539B1; EP1214539A4; US6622743B1; IL147928A0; HK1047784A1; JP2003506650A; AU6521900A; HK1047784B; JP5008238B2; IL147928A; ATE290667T1; KR20020042638A; WO2001011277A1; US6901962B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung zur Handhabung eines Gases wie Sauerstoff, der unter Hochdruck steht. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Ventil zum Steuern der Sauerstoffströmung und ein System zur Hochdruckstoßreduzierung oder -verhinderung.
Bekannte Hochdruck-Sauerstofffördersysteme werden mit einem Sauerstoffzylinder, einem Zylinderventil und einem Druckregler bereitgestellt. Der Sauerstoffzylinder kann in den Vereinigten Staaten bei einem Druck von zweitausendzweihundert Pound per Square Inch (psi: Maßeinheit des Druckes) oder mehr und in anderen Ländern bei einem Druck von über dreitausend psi mit reinem Sauerstoff beladen werden. Das Ventil ist an dem Zylinder befestigt, um die Sauerstoffströmung zum Regler zu stoppen. Der Druckregler ist ausgelegt, um den Behälterdruck auf unter zweihundert psi zu reduzieren. In den Vereinigten Staaten reduzieren die meisten Druckregler den Behälterdruck auf etwa fünfzig psi. Typische, europäische Druckregler reduzieren den Behälterdruck auf etwa sechzig psi.
Wenn die Ventile in den bekannten Sauerstoffsystemen schnell geöffnet werden, können unerwünschte Hochdruckstöße auf den Druckregler angewendet werden. Auf dem Fachgebiet besteht ein Bedarf an der Verhinderung solcher Hochdruckstöße sowie der Erhöhungen der Temperatur des Gases, die zu dessen Entzündung führen können.
Das Risiko, dass der Sauerstoffregler versagt, kann für tragbare Sauerstoffsysteme, die in widrigen Umgebungen und/oder von ungeübtem Personal benutzt werden, höher sein. Tragbare Sauerstoffsysteme werden zur Notfallsauerstoffversorgung an Unfallorten benutzt; für andere medizinische Notfälle wie Herzattacken; und zum Patiententransport. Hauspflegepatienten, die zur Sauerstofftherapie als Haupt sauerstoffquelle Sauerstoffkonzentratoren benutzen, müssen im Falle von Stromausfällen Notstromsauerstoffzylinder besitzen. Sauerstoffzylinder werden auch benutzt, um für Hauspflegepatienten die Beweglichkeit außerhalb des Hauses bereitzustellen. Auf dem Fachgebiet besteht ein Bedarf an einem Ventil, das in solchen tragbaren Systemen einfach benutzt werden kann und das das Auftreten von Hochdruckstößen reduziert oder beseitigt. Andere Verwendungen umfassen Krankenhäuser, in denen Sauerstoffzylinder zum Patiententransport benutzt werden. Sie werden auch als Notfallbereitschaftssysteme benutzt.
Bekannte Stoßunterdrückungsvorrichtungen sind in US-Patentschriften Nr. 3,841,353 (Acomb), 2,367,662 (Baxter et al.) und 4,172,468 (Ruus) dargelegt. Diese Vorrichtungen weisen alle einen oder mehrere der folgenden Nachteile auf: relativ massive Kolben, die zu einer langsameren Reaktionszeit führen, relativ längliche Körper, komplizierte Konstruktionen, die zu erhöhten Kosten führen, oder Konstruktionen, die das Anordnen der Vorrichtungen an verschiedenen Stellen in existierenden Systemen verhindern.
Acomb offenbart ein Anti-Druckstoß-Sauerstoffzylinderventil, in dem die Druckstoßunterdrückungsvorrichtung mit dem Zylinderventil integriert ist. Die Vorrichtung von Acomb erfordert zum Funktionieren eine Kraft, die einer Federkraft entgegensteht. In der Acomb-Vorrichtung wir die entgegengesetzte Kraft durch einen Schaft bereitgestellt, der mit dem Ventilgriffstück verbunden ist. Wenn die Entlüftungsöffnung verstopft wird, ermöglicht das Ventil außerdem keine Strömung und die Gaszufuhr ist nicht zur Benutzung verfügbar. In diesem Fall könnte der Benutzer denken, dass der Behälter leer ist, obwohl er voll ist, mit der Gefahr, die solch ein Missverständnis mit sich bringt.
Baxter offenbart einen Druckstoßdämpfer für ein Schweißsystem. Baxter bezieht sich auf einen Kolben, der länglich ist und durch die Mitte eine Bohrung aufweist. Der längliche Kolben führt zu einem erhöhten Trägheitsmoment, das die Zeit erhöht, in der der Kolben auf einen Druckstoß reagiert. Die lange Bohrung führt zu notwendigerweise engeren Toleranzen zur Steuerung der Gasströmungsrate durch die Bohrung. Darüber hinaus führt die Anordnung der Feder, die an den länglichen Kolben angrenzt, zu einer relativ großen Vorrichtung.
Ruus offenbart einen Druckstoßdämpfer für ein Sauerstoffregler-Versorgungssystem mit einem länglichen, zweiteiligen Kolben. Die längliche Konstruktion des Kolbens führt zu einem erhöhten Trägheitsmoment, das die Zeit erhöht, die der Kolben benötigt, um auf einen Druckstoß zu reagieren. Der zweiteilige Kolben führt zu erhöhter Komplexität und erhöhten Herstellungskosten. Außerdem wird, wenn der beschränkte Durchgang verstopft wird, keine Strömung ermöglicht und die Vorrichtung weist das gleiche Potential für Benutzerfehlinterpretationen auf wie die Acomb-Vorrichtung.
Die britische Patentanmeldung Nr. GB 973914 A offenbart ein manuell betriebsfähiges Flüssigkeitssteuerungsventil, insbesondere ein Ventil, das ein Ventilelement aufweist, das von seinem Sitz durch den Schub einer Spindel gegen den von der Flüssigkeit, gewöhnlich ein Gas, ausgeübten Druck getrennt werden kann.
US-Patentschrift Nr. 4,615,354 betrifft eine Ventilsystem-Zeitsteuerungsvorrichtung für Rohre, die Flüssigkeit tragen und unter Druck betriebsfähig sind, um die Flüssigkeit zu steuern, und um so ein stromabwärts gerichtetes und ein stromaufwärts gerichtetes Flüssigkeitsrohr zu definieren. Das System umfasst einen ersten Verschluss oder Umleitverschluss, der mit einer Vorrichtung bereitgestellt wird, die die regulierende Strömungsrate einschränkt, um auf das stromabwärts gerichtete Flüssigkeitsrohr langsam Druck auszuüben, und einen zweiten Verschluss oder Betätigungs verschluss, der sich selbst betätigt, und ein Stellglied, das von der unter Druck stehenden Flüssigkeit betätigt wird und den Betätigungsverschluss öffnet, wenn ein Differenzialdruck zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gerichteten Rohren verringert wird.
DE 3537413 beschreibt eine Sicherheitssteuereinheit für Gasströmungen mit einem Element, das mit einem ersten und einem zweiten Sitz, mit einem Sicherheitsventil, das mit dem zweiten Ventilsitz verbunden ist, und mit einem Rohrelement konstruiert ist, das zwei Öffnungen aufweist, deren Mittelachse sich an einem Punkt mit einer Kugel überschneidet, die in dem Rohrelement angeordnet ist. Die Steuereinheit weist ferner einen Abluft- oder Auslassmechanismus auf, der mit dem ersten Sitz verbunden ist, mit einer Druck- oder Stößelstange, die sich nach unten durch den Auslassmechanismus erstreckt, mit einem Drehknopf, der auf der oberen Seite des Auslassmechanismus angeordnet ist, und mit einer Kappe, die durch ein Gewinde mit einem Hals des Drehknopfes an dem oberen Ende der Druckstange oder Stößelstange verbunden ist.
US-Patentschrift Nr. 1,833,653 offenbart ein Ventil, das einen Einlass und einen Auslass aufweist, in dem die Strömung zwischen dem Einlass und dem Auslass durch das Drehen eines Griffstücks gesteuert werden kann. Wenn andererseits gewünscht wird, die Strömung zwischen dem Einlass und dem Auslass für einen kurzen Zeitraum zu ermöglichen, kann das Ventil durch einfaches Herunterdrücken des Griffstücks betätigt werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung überwindet in hohem Maße die Unzulänglichkeiten des Standes der Technik durch Bereitstellen einer Vorrichtung, die einen ersten Strömungsweg aufweist, um Gas mit einer ersten Strömungsrate strömen zu lassen, einen zweiten Strömungsweg, um Gas mit einer höheren Strömungsrate strömen zu lassen, und ein Griffstück, das sich in eine erste Richtung bewegt, um einen ersten Strömungsweg zu öffnen und ein Öffnen des zweiten Strömungsweges zu ermöglichen, und sich in eine zweite Richtung bewegt, um den zweiten Strömungsweg zu öffnen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung ein Druckstoßverhinderungsventil sein.
Gemäß eines Aspekts der Erfindung wird eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Druckstoßverhinderungsventil wie ein Ventil zur Benutzung mit einem Hochdrucksauerstoffzylinder. Das Druckstoßverhinderungsventil kann ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass aufweisen. Eine Dichtungseinheit kann benutzt werden, um den Strömungsweg von dem Einlass zu dem Auslass zu verschließen, und ein Entlüftungsdurchgang kann in der Dichtungseinheit bereitgestellt werden. Das Ventil kann ebenfalls ein Stellglied zum Öffnen des Entlüftungsdurchgangs und zum Bewegen der Dichtungseinheit aufweisen, um den Hauptströmungsweg zu öffnen.
Falls gewünscht, kann die Dichtungseinheit in das Gehäuse geschraubt werden. Bei dieser Konstruktion kann das Stellglied benutzt werden, um die Dichtungseinheit zum Ventilsitz hin- und vom Ventilsitz wegzuschrauben, um den Hauptströmungsweg zu verschließen und zu öffnen. Außerdem kann eine Ventilstange bereitgestellt werden, um das Verschließen des Entlüftungsdurchgangs bereitzustellen. Die Ventilstange kann verschiebbar in der Dichtungseinheit angeordnet sein.
Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 15 bereitgestellt.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Öffnen des Ventils die Schritte: (1) Bewegen eines Griffstückknopfes innerhalb des Griffstücks in eine freigebende Richtung, um zu bewirken, dass Gas durch einen ersten Weg mit einer ersten Strömungsrate strömt; und dann (2) Bewegen des gesamten Griffstücks in eine zweite Richtung, um zu bewirken, dass Gas durch einen zweiten Weg mit einer viel höheren Strömungsrate strömt. Gemäß eines Aspekts der Erfindung kann die freigebende Richtung eine Axialrichtung und die zweite Richtung eine Drehrichtung sein.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung können am besten mit Bezug auf die folgende, detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die beigefügten Ansprüche und die hieran beigefügten Zeichnungen verstanden werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht eines Sauerstoffversorgungssystems, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist.
2 ist eine Querschnittssicht eines Druckstoßverhinderungsventils für das System aus 1, die entlang der Linie 2-2 von 1 vorgenommen wurde.
3 ist eine andere Querschnittssicht des Druckstoßverhinderungsventils aus 2, in einer nachfolgenden Betätigungsstufe.
4 ist noch eine andere Querschnittssicht des Druckstoßverhinderungsventils aus 2, in einer noch anderen Betätigungsstufe.
5 ist eine Querschnittssicht eines Druckstoßverhinderungsventils, das gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist.
6 ist eine erweiterte Sicht eines unteren Abschnitts des Druckstoßverhinderungsventils aus 5.
7 ist eine andere Querschnittssicht des Druckstoßverhinderungsventils aus 5, in einer nachfolgenden Betätigungsstufe.
8 ist eine noch andere Querschnittssicht des Druckstoßverhinderungsventils aus 5, in einer noch anderen Betätigungsstufe.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezüglich der Zeichnungen, in denen ähnliche Elemente durch ähnliche Bezugsnummern gekennzeichnet sind, wird in 1 ein Sauerstoffversorgungssystem 10 dargestellt, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Eine detaillierte Beschreibung des dargestellten Systems 10 wird unten bereitgestellt.
Bezüglich 1 umfasst das Sauerstoffversorgungssystem 10 einen Druckregler 12, eine Leitung 14, um den Sauerstoff von dem Druckregler 12 zu einem Patienten (nicht dargestellt) strömen zu lassen, eine Sauerstoffquelle 16 und ein Ventil 20, um zu verhindern, dass Sauerstoff aus der Quelle 16 strömt. Die Quelle 16 kann zum Beispiel ein Sauerstoffzylinder sein. Wie unten noch detaillierter beschrieben werden wird, kann das Ventil 20 angeordnet sein, um zu verhindern, dass ein Hochdruckstoß in dem Druckregler 12 auftritt, wenn das Ventil 20 geöffnet wird. Außer für Sauerstoff kann die vorliegende Erfindung benutzt werden, um Lachgas und andere konzentrierte, oxidierende Mittel zu handhaben. Die vorliegende Erfindung kann auch in einem System benutzt werden, das kein medizinisches System ist. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung für Sauerstoffschweißgeräte verwendet werden.
Bezüglich 2 umfasst das Ventil 20 ein Gehäuse 22, das einen Einlass 24 und einen Auslass 26 aufweist. Der Einlass 24 kann mit einer Sauerstoffquelle 16 verbunden sein. Der Auslass 26 kann mit einem Druckregler 12 verbunden sein. Darüber hinaus umfasst das Ventil 20 eine Dichtungseinheit 28, eine Ventilstange 30 und eine Stellgliedeinheit 32. Die Dichtungseinheit 28 kann zum Dichten gegen einen Ventilsitz 36 ein ringförmiges, elastomeres Dichtungspad 34 aufweisen. Ein Durchgang kann bereitgestellt werden, um Sauerstoff zu ermöglichen, durch das Pad 34 und in einen ersten Umleitraum 38 innerhalb der Dichtungseinheit 28 zu strömen. Die Dichtungseinheit 28 kann auch einen zweiten Umleitraum 40 und einen Entlüftungsdurchgang 42 aufweisen.
Das obere Ende 44 der Ventilstange 30 ist innerhalb der Stellgliedeinheit 32 befestigt. Der untere Abschnitt der Ventilstange 30 ist verschiebbar in dem zweiten Umleitraum 40 angeordnet. Die Ventilstange 30 kann einen Abschnitt 46 mit reduziertem Durchmesser und ein kegelförmiges, unteres Ende 48 aufweisen. Abgesehen von dem Abschnitt 46 mit reduziertem Durchmesser und dem unteren Ende 48 kann der Rest der Ventilstange 30 einen runden Querschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweisen. Die Querschnittskonfiguration der Ventilstange 30 ist so, dass eine obere Öffnung 50 des ersten Umleitraums 38 von dem unteren Ende 48 der Stange 30 in der in 2 dargestellten Stellung abgedichtet wird.
Wie weiter unten detailliert beschrieben werden wird, kann die Ventilstange 30 nach unten und durch die Dichtungseinheit 28 in die in 3 dargestellte Stellung bewegt werden. Die Querschnittsfläche des Abschnitts 46 mit reduziertem Durchmesser ist kleiner als die der oberen Öffnung 50. Folglich kann Sauerstoff durch die obere Öffnung 50 strömen, wenn sich die Ventilstange 30 in der Stellung aus 3 befindet.
Die Dichtungseinheit 28 ist mit dem Gehäuse 22 durch ein geeignetes Gewinde 62 verbunden. Das Gewinde 62 ist so angeordnet, dass das Drehen der Dichtungseinheit 28 bezüglich des Gehäuses 22 in eine erste Richtung das Dichtungspad 34 in einen Dichtungseingriff mit dem Ventilsitz 36 bewegt. Das Drehen der Dichtungseinheit 28 in die entgegengesetzte Richtung bewirkt, dass sich das Dichtungspad 34 von dem Ventilsitz 36 weg in die in 4 dargestellte Stellung bewegt. In der Offenstellung kann der Sauerstoff durch den Ventilsitz 36 um die Dichtungseinheit 28 herum in die Richtung des Pfeils 64 und in den Auslass 26 strömen. Ein O-Ring 66 oder eine andere geeignete Dichtung kann zwischen der Dichtungseinheit 28 und dem Gehäuse 22 bereitgestellt werden, um zu verhindern, dass Sauerstoff um die Dichtungseinheit 28 herum über den Auslass 26 strömt.
Die Stellgliedeinheit 32 weist eine Kolbeneinheit 70, ein Griffstück 72, das an der Kolbeneinheit 70 fixiert ist, und eine Abdeckung 74 auf. Die Kolbeneinheit 70 kann sich in der Abdeckung 74 drehen, wie weiter unten beschrieben werden wird. Die Kolbeneinheit 70 wird durch eine Schraubenfeder 76 nach oben vorgespannt (weg von der Dichtungseinheit 28). Die Abdeckung 74 kann, falls gewünscht, in das Gehäuse 22 geschraubt werden.
Eine Drehmomenteinheit wird durch die Öffnungen 78, 80 gebildet, die in der Kolbeneinheit 70 gebildet sind, und durch die Stifte 82, 84, die bezüglich der Dichtungseinheit 28 befestigt sind. Wie in 3 dargestellt können die Stifte 82, 84 innerhalb der Öffnungen 78, 80 aufgenommen werden, wenn die Kolbeneinheit 70 gegen die Vorspannung der Feder 76 nach unten gedrückt wird. Wenn die Stifte 82, 84 in die Öffnungen 78, 80 aufgenommen werden, kann eine Drehmoment, das auf das Griffstück 72 angewendet wird, auf die Dichtungseinheit 28 übertragen werden. Folglich kann ein Drehmoment manuell auf das Griffstück 72 in eine erste Richtung angewendet werden, um zu bewirken, dass sich die Dichtungseinheit 28 weiter herunter in das Gehäuse 22 bewegt, um das Dichtungspad 34 in die abgedichtete Stellung zu drücken, die in 2 dargestellt ist. Außerdem kann ein Drehmoment in die entgegengesetzte Richtung angewendet werden, um das Dichtungspad 34 von dem Ventilsitz 36 in die Offenstellung, die in 4 dargestellt ist, wegzuschrauben.
Die vorliegende Erfindung ist auf die spezifischen Merkmale und Geräteausstattungen des Druckstoßverhinderungsventils 20 beschränkt, die hierin beschrieben und dargestellt werden. Die Drehmomenteinheit wird durch Öffnungen in der Dichtungseinheit 28 und durch Stifte gebildet, die an der Kolbeneinheit 70 fixiert sind.
Folglich wird das Ventil 20 in der Stellung, die in 2 dargestellt ist, geschlossen. In der Schließstellung kann Sauerstoff nicht zwischen dem Dichtungspad 34 und dem Ventilsitz 36 strömen. Außerdem dichtet die Ventilstange 30 die obere Öffnung 50 des ersten Umleitraums 38 in der geschlossenen Stellung ab, so dass Sauerstoff nicht in den zweiten Umleitraum 40 strömen kann. Ein geeigneter O-Ring 88 kann bereitgestellt werden, um, falls gewünscht, eine gasdichte Dichtung gegen die Ventilstange 30 in der oberen Öffnung 50 zu bilden.
Das Ventil 20 ist in der Stellung offen, die in 4 dargestellt ist. Wie oben erwähnt, kann Sauerstoff in der Offenstellung durch den Ventilsitz 36, um die Dichtungseinheit 28 herum in die Richtung des Pfeils 64 und durch den Ventilauslass 26 strömen. Um das Ventil 20 von der Schließstellung in die Offenstellung zu bewegen, drückt der Benutzer zunächst manuell das Griffstück 72 gegen die Vor spannung der Feder 76 herunter, bis die Stifte 82, 84 in den Öffnungen 78, 80 angeordnet sind. Das Herunterdrücken des Griffstücks 72 bewirkt, dass sich die Kolbeneinheit 70 axial zur Dichtungseinheit 28 bewegt. Dann wendet der Benutzer ein Drehmoment auf das Griffstück 72 in einer öffnenden Drehrichtung an, um die Dichtungseinheit 28 von dem Ventilsitz 36 wegzuschrauben. Das Drehmoment wird durch die Kolbeneinheit 70 und durch die Drehmomenteinheit 78–84 übertragen, um die geschraubte Dichtungseinheit 28 zu drehen. In der dargestellten Anordnung kann die Dichtungseinheit 28 nicht von dem Griffstück 72 gedreht werden, außer wenn die Drehmomenteinheit 78–84 in Eingriff steht, wobei sich die. Feder 76 in der zusammengedrückten Stellung befindet, die in 3 dargestellt ist. Die Drehmomenteinheit 78–84 wird in Eingriff gebracht, um die Drehung der Dichtungseinheit 28 zu ermöglichen.
Das Herunterdrücken des Griffstücks 72, um die Drehmomenteinheit 78–84 in Eingriff zu bringen, bewirkt, dass sich der Abschnitt 46 mit reduziertem Durchmesser der Ventilstange 30 in die obere Öffnung 50 des ersten Umleitraums 38 bewegt. Wenn sich der Abschnitt 46 mit reduziertem Durchmesser in der oberen Öffnung 50 befindet, kann Sauerstoff in den zweiten Umleitraum 40 und durch den Entlüftungsdurchgang 42 strömen. Sauerstoff kann beginnen, durch die obere Öffnung 50 zu strömen, während sich das Griffstück 72 nach unten bewegt, bevor die Drehmomenteinheit 78–84 voll in Eingriff gebracht wird. In der dargestellten Anordnung muss das Griffstück 72 in die mittlere Stellung aus 3 bewegt werden, bevor die Dichtungseinheit 28 von dem Ventilsitz 36 hochgeschraubt werden kann. Das Öffnen des Ventils 20 erfordert einen zweistufigen, aufeinander folgenden Drück- und dann Drehvorgang, der sehr dem zweistufigen Vorgang ähnelt, der erforderlich ist, um Sicherheitskappen auf Medizinflaschen zu öffnen. Wenn der Benutzer nicht auf das Griffstück 72 herunterdrückt, dreht sich die Kolbeneinheit 70 lediglich in der Abdeckung 74, ohne die Dichtungseinheit 28 in Eingriff zu bringen.
Folglich ermöglicht das dargestellte Ventil 20, dass Sauerstoff in den Auslass 26 durch den Entlüftungsdurchgang 42 entlüftet wird, bevor das Dichtungspad 34 von dem Ventilsitz 36 wegbewegt wird. Die geringe Sauerstoffmenge, die während des kurzen Zeitraums, der nötig ist, um die Drehmomenteinheit 78–84 in Eingriff zu bringen, durch den beschränkten Durchgang 42 entlüftet wird, ist ausreichend, um zu verhindern, dass sich ein Hochdruckstoß in dem System 10 entwickelt, wenn das Ventil 20 nachfolgend geöffnet wird. Auf diese Weise kann der Regler 12 (1) mit einer relativ langsamen, gesteuerten Rate gefüllt werden, bevor eine volle Strömung von Hochdrucksauerstoff durch das Ventil 20 strömen kann. Die Sauerstoffströmungsrate durch den Ventilsitz 36 in der Ventiloffenstellung (4) kann viel größer sein als die Strömungsrate durch den Entlüftungsdurchgang 42 in der mittleren Stellung, die in 3 dargestellt ist.
In dem bevorzugten Betriebsverfahren drückt der Benutzer zunächst auf das Griffstück 72, bis sich der Druck in dem Ventil 20 stabilisiert. Dies öffnet den ersten Strömungsweg 38 und ermöglicht, dass Sauerstoff mit einer reduzierten Rate strömt. Die Zeit, die vergeht, um das Griffstück 72 herunterzudrücken, um das Öffnen des Ventils 20 zu ermöglichen, kann für die gewünschte, stufenweise Druckbeaufschlagung des Reglers 12 ausreichend sein. Die Fähigkeit des Ventils 20, in der verfügbaren Zeit genügend Sauerstoff in den Auslass 26 zu entlüften, kann zum Beispiel durch Auswählen einer geeigneten Querschnittsfläche für den Entlüftungsdurchgang 42 gesteuert werden. Der Entlüftungsdurchgang 42 kann, falls gewünscht, durch Bohren der gewünschten Öffnung in die Dichtungseinheit 28 gebildet werden. Größere und kleinere Bohrungen können größere und kleinere Entlüftungsdurchgänge bilden.
Wenn der Benutzer beabsichtigt, das bevorzugte Betriebsverfahren zu umgehen, oder wenn der erste Umleitraum 38 oder Entlüftungsdurchgang 42 verstopfen sollten, gibt es immer noch einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor, so lange der Benutzer das Griffstück 72 langsam dreht. Folglich kann der Benutzer unterwiesen werden, das Griffstück 72 langsam zu. drehen. Wenn solche Unterweisungen bezüglich des Drehens des Griffstücks 72 angemessen befolgt werden, kann das Ventil 20 immer noch einen Hochdruckstoß in dem Regler 12 verhindern, sogar ohne die Hilfe des Umleitraums 38 oder des Entlüftungsdurchgangs 42.
In der Offenstellung, die in 4 dargestellt ist, bewegt sich im Wesentlichen der gesamte Sauerstoff, der durch das Ventil 20 strömt, in die Richtung des Pfeils 64 und nicht durch den Entlüftungsdurchgang 42. Folglich neigt der Entlüftungsdurchgang 42 nicht dazu, von kleinen, verschmutzenden Partikeln verstopft zu werden, die in der Gasströmung schweben. Wenn der Entlüftungsdurchgang 42 verstopft wird, kann das Ventil 20 noch immer betätigt werden, so dass Sauerstoff immer noch zu der beabsichtigten Betriebsvorrichtung geliefert wird.
Um das Ventil 20 zu verschließen, drückt der Benutzer das Griffstück 72 gegen die Vorspannung der Feder 76 herunter, um die Drehmomenteinheit 78–84 in Eingriff zu bringen. Während dann die Feder 76 zusammengedrückt wird, dreht der Benutzer das Griffstück 72 manuell, um die Dichtungseinheit 28 zurück in den Dichtungskontakt mit dem Ventilsitz 36 zu schrauben. Dann wird der Druck nach unten auf das Griffstück 72 freigegeben, so dass die Feder 76 das Ende 48 der Ventilstange 30 zurück in eine abgedichtete Stellung in der oberen Öffnung 50 des ersten Umleitraums 38 zieht.
5 veranschaulicht ein Ventil 100, das gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kon struiert worden ist und das ein Gehäuse 130 umfasst, das einen Einlass 140 und einen Auslass 114 aufweist. Der Einlass 140 kann mit der Sauerstoffquelle 16 verbunden sein. Der Auslass 114 kann mit einem Druckregler 12 verbunden sein. Darüber hinaus umfasst das Ventil 100 eine Dichtungseinheit 124, eine Ventilstange 106 und eine Stellgliedeinheit 142. Die Dichtungseinheit 124 kann ein ringförmiges, elastomeres Dichtungspad 144 aufweisen, um gegen einen Ventilsitz 146 abzudichten. Ein erster Umleitraum 138 wird bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass Sauerstoff durch das Pad 144 zur Dichtungseinheit 124 strömt. Die Dichtungseinheit 124 weist ebenfalls einen Entlüftungsdurchgang 118 auf.
Das obere Ende 160 der Ventilstange 106 ist in einem Griffstückknopf 104 fixiert. Der untere Abschnitt der Ventilstange 106 ist in dem zweiten Umleitraum 116 und einem Ventilraum 162 verschiebbar angeordnet. Die Ventilstange 106 kann einen Abschnitt 110 mit reduziertem Durchmesser und ein kegelförmiges, unteres Ende 132 aufweisen. Abgesehen. von dem Abschnitt 110 mit reduziertem Durchmesser und dem unteren Ende 132 kann der Rest der Ventilstange 106 einen runden Querschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweisen. Die Querschnittskonfiguration der Ventilstange 106 ist so, dass der O-Ring 136 des ersten Umleitraums 138 den zweiten Umleitraum 116 von dem ersten Umleitraum 138 durch das untere Ende 132 der Stange 136 in der Stellung, die in 5 dargestellt ist, abdichtet. Wie in 6 dargestellt, können der O-Ring 136 und das untere Ende 132 der Ventilstange 106 die einzigen Komponenten sein, die die Dichtung 204 zwischen dem ersten Umleitraum 138 und dem zweiten Umleitraum 116 bilden. Darüber hinaus wird ein kontinuierlicher Durchgang 202 zwischen dem ersten Umleitraum 138 und der freiliegenden, unteren Fläche des O-Rings 136 bereitgestellt, ungeachtet der Anordnung der Ventilstange 106. Auf diese Weise kann Gas durch die obere Öffnung 164 strömen. In dem veranschaulichten System dient die obere Öffnung 164 als eine Sicherungsplatte, die verhindert, dass der O-Ring 136 in die Öffnung 128 geblasen wird, falls jemand versucht, die Gasquelle 16 zu füllen, ohne zuerst das Ventil 100 zu öffnen.
Wie unten detaillierter beschrieben werden wird, kann die Ventilstange 106 nach unten und durch die Dichtungseinheit 124 in die Stellung bewegt werden, die in 7 dargestellt ist. In der Stellung aus 7 wird der Abschnitt 110 mit reduziertem Durchmesser in dem ersten und dem zweiten Umleitraum 138, 116 angeordnet. Die Querschnittsfläche des Abschnitts 110 mit reduziertem Durchmesser ist kleiner als die des ersten und des zweiten Umleitraums 138, 116. Folglich kann Sauerstoff durch den ersten und den zweiten Umleitraum 138, 116 strömen, wenn sich die Ventilstange 106 in der Stellung aus 7 befindet.
Die Dichtungseinheit 124 ist mit dem Gehäuse 130 durch ein geeignetes Gewinde 126 verbunden. Das Gewinde 126 ist so angeordnet, dass das Drehen der Dichtungseinheit 124 bezüglich des Gehäuses 130 in eine erste Richtung das Dichtungspad 144 in einen Dichtungseingriff mit dem Ventilsitz 146 bewegt. Das Drehen der Dichtungseinheit 124 in die entgegengesetzte Richtung bewirkt, dass sich das Dichtungspad 144 von dem Ventilsitz 146 in die Offenstellung wegbewegt, die in 8 dargestellt ist. In der Offenstellung kann Sauerstoff durch den Ventilsitz 146 um die Dichtungseinheit 124 herum in die Richtung des Pfeils 170 und in den Auslass 114 strömen.
Die Stellgliedeinheit 142 weist einen Griffstückknopf 104, ein Griffstück 102, das den Griffstückknopf 104 umgibt, eine Buchsenstruktur 112 und eine Griffstückabdeckung 154 auf. Der Griffstückknopf 104 und die Buchsenstruktur 112 sind nach oben (weg von der Dichtungseinheit 124) durch eine Schraubenfeder 108 vorgespannt. Die Abdeckung 154 kann, falls gewünscht, in das Gehäuse 130 geschraubt werden.
Eine Drehmomenteinheit wird durch Stifte 120, 156 gebildet, die in dem Griffstück 152 gebildet sind, und durch Stifte 122, 158, die bezüglich der Dichtungseinheit zusammen mit der Buchsenstruktur 112 fixiert sind. Wie in 7 dargestellt, können die vier Stifte 122, 158, 120, 156 von der Buchsenstruktur 112 aufgenommen werden, wenn der Griffstückknopf 104 gegen die Vorspannung der Feder 108 heruntergedrückt wird. In der Stellung aus 7 bewirkt die Buchsenstruktur 112, dass sich die Stifte 122, 158, 120, 156 als eine Einheit bewegen. Aus diesem Grund kann ein Drehmoment, das auf das Griffstück 102 angewendet wird, auf die Dichtungseinheit 124 übertragen werden. Auf diese Weise kann das Drehmoment manuell auf das Griffstück 102 in eine erste Richtung angewendet werden, um zu bewirken, dass sich die Dichtungseinheit 129 weiter nach unten in das Gehäuse 130 bewegt, um das Dichtungspad 144 in die abgedichtete Stellung zu drücken, die in 7 dargestellt ist. Darüber hinaus kann ein Drehmoment in die entgegengesetzte Richtung angewendet werden, um das Dichtungspad 144 von dem Ventilsitz 146 in die Offenstellung wegzuschrauben, die in 8 dargestellt ist.
Das Ventil 100 ist in der Stellung, die in 5 dargestellt ist, verschlossen. In der Schließstellung kann kein Sauerstoff zwischen dem Dichtungspad 144 und dem Ventilsitz 146 strömen. Außerdem dichten in der Schließstellung der O-Ring 136 und die Ventilstange 106 den ersten Umleitraum 138 ab, so dass kein Sauerstoff in den zweiten Umleitraum 116 strömen kann. Wie oben erwähnt, kann ein geeigneter O-Ring 136 bereitgestellt werden, um, falls gewünscht, eine gasdichte Dichtung gegen die Ventilstange 106 in der oberen Öffnung 164 zu bilden.
Das Ventil 100 ist in der Stellung geöffnet, die in 8 dargestellt ist. Wie oben erwähnt, kann Sauerstoff in der Offenstellung durch den Ventilsitz 146 um die Dichtungseinheit 124 herum in die Richtung des Pfeils 170 und durch den Ventilauslass 114 strömen. Um das Ventil 100 aus der Schließstellung in die Offenstellung zu bewegen, drückt der Benutzer zunächst manuell den Griffstückknopf 104 gegen die Vorspannung der Feder 108 herunter. Da die Buchsenstruktur 112 mit der Ventilstange 106 integriert ist, bewegt sich auch die Buchsenstruktur 112 gegen die Vorspannung der Feder 108 in die umschließende Stellung herunter. Die Buchsenstruktur 112 kann bezüglich der Ventilstange 106 zum Beispiel durch eine Presspassung oder einen Klebstoff fixiert werden.
Das Herunterdrücken des Griffstückknopfes 104 bewirkt, dass sich die Ventilstange 106 axial zu der Dichtungseinheit 124 bewegt, und bewirkt, dass die Stifte 122, 158, 120, 156 in der Buchsenstruktur 112 in Eingriff gebracht werden. Dann wendet der Benutzer in einer öffnenden Drehrichtung ein Drehmoment auf das Griffstück 102 an, um die Dichtungseinheit 124 von dem Ventilsitz 146 wegzuschrauben. Das Drehmoment wird durch das Griffstück 102 und durch die Drehmomenteinheit 112, 120, 122, 156, 158 übertragen, um die geschraubte Dichtungseinheit 124 zu drehen. In der dargestellten Anordnung kann die Dichtungseinheit 124 nicht durch das Griffstück gedreht werden, es sei denn, dass die Drehmomenteinheit 112, 120, 122, 156, 158 mit der Feder in der zusammengedrückten Stellung, die in 7 dargestellt ist, in Eingriff steht. Die Drehmomenteinheit 112, 120, 122, 156, 158 wird in Eingriff gebracht, um die Drehung der Dichtungseinheit 124 zu ermöglichen. Wie in den Zeichnungen dargestellt, kann der Griffstückknopf 104 als Teil des Griffstücks 102 ausgebildet sein, und der Knopf 104 kann zweckdienlich angeordnet sein, um von dem Daumen der Hand, die das Griffstück 102 umfasst, betätigt zu werden.
Das Herunterdrücken des Griffstückknopfes 104, um die Drehmomenteinheit 112, 120, 122, 156, 158 in Eingriff zu bringen, bewirkt, dass sich der Abschnitt 110 mit reduziertem Durchmesser der Ventilstange 106 in die obere Öffnung 164 des ersten Umleitraums 138 bewegt. Wenn sich der Abschnitt 110 mit reduziertem Durchmesser in der oberen Öffnung 164 befindet, kann Sauerstoff in den zweiten Umleitraum 116 und durch den Entlüftungsdurchgang 118 strömen. Sauerstoff kann beginnen, durch die obere Öffnung 64 zu strömen, während sich der Griffstückknopf 104 nach unten bewegt, bevor die Drehmomenteinheit 112, 120, 122, 156, 158 voll in Eingriff gebracht. wird. In der dargestellten Anordnung muss der Griffstückknopf 104 in die mittlere Stellung aus 7 bewegt werden, bevor die Dichtungseinheit 124 von dem Ventilsitz 138 hochgeschraubt werden kann. Das Öffnen des Ventils 100 erfordert einen zweistufigen, aufeinander folgenden Drück- und dann Drehvorgang. Wenn der Benutzer den Griffstückknopf 104 nicht herunterdrückt, dreht sich das Griffstück 102 lediglich in der Abdeckung 154, ohne die Dichtungseinheit 124 in Eingriff zu bringen.
Folglich ermöglicht das dargestellte Ventil 100, dass Sauerstoff in den Auslass 114 durch den Entlüftungsdurchgang 118 entlüftet wird, bevor das Dichtungspad 144 von dem Ventilsitz 146 wegbewegt wird. Die geringe Sauerstoffmenge, die während des kurzen Zeitraums, der nötig ist, um die Drehmomenteinheit 112, 120, 122, 156, 158 in Eingriff zu bringen, durch den beschränkten Durchgang 118 entlüftet wird, kann ausreichend sein, um zu verhindern, dass sich ein Hochdruckstoß in dem System 10 entwickelt, wenn das Ventil 100 nachfolgend geöffnet wird. Auf diese Weise kann der Regler 12 (1) mit einer relativ langsamen, gesteuerten Rate gefüllt werden, bevor eine volle Strömung von Hochdrucksauerstoff durch das Ventil 100 ermöglicht wird. Die Sauerstoffströmungsrate durch den Ventilsitz 146 in der Ventiloffenstellung (8) kann viel größer sein als die Strömungsrate durch den Entlüftungsdurchgang 118 in der mittleren Stellung, die in 7 dargestellt ist.
In dem bevorzugten Vorgangsverfahren drückt der Benutzer den Griffstückknopf 104, bis sich der Druck in dem Ventil 100 stabilisiert. Die Zeit, die nötig ist, um den Griffstückknopf 104 herunterzudrücken, um das Öffnen des Ventils 100 zu ermöglichen, kann für den gewünschten, schrittweisen Druckaufbau des Reglers 12 ausreichen. Die Fähigkeit des Ventils 100, in der verfügbaren Zeit genügend Sauerstoff in den Auslass 114 zu entlüften, kann zum Beispiel durch Auswählen einer geeigneten Querschnittsfläche für den Entlüftungsdurchgang 118 gesteuert werden.
In der Offenstellung, die in 8 dargestellt ist, strömt im Wesentlichen der ganze Sauerstoff, der durch das Ventil 100 strömt, in die Richtung des Pfeils 170 und nicht durch den Entlüftungsdurchgang 118. Folglich neigt der Entlüftungsdurchgang 118 nicht dazu, durch kleine, verschmutzende Partikel verstopft zu werden, die in der Gasströmung schweben. Wenn der Entlüftungsdurchgang 118 verstopft ist, kann das Ventil 100 immer noch betätigt werden, so dass Sauerstoff immer noch zu der beabsichtigten Betriebsvorrichtung geliefert wird.
Um das Ventil 100 zu verschließen, kann der Benutzer das Griffstück 102 umfassen und gleichzeitig den Griffstückknopf 104 gegen die Vorspannung der Feder 108 herunterdrücken, um die Drehmomenteinheit 112, 120, 122, 156, 158 in Eingriff zu bringen. Während dann die Feder 108 zusammengedrückt wird, dreht der Benutzer das Griffstück 102 manuell, um die Dichtungseinheit 124 zurück in den Dichtungskontakt mit dem Ventilsitz 146 zu bewegen. Dann wird eine Druck nach unten auf den Griffstückknopf 104 freigegeben, so dass die Feder 108 das Ende 132 der Ventilstange 106 zurück in eine abgedichtete Stellung mit dem O-Ring 136 in der oberen Öffnung 164 des ersten Umleitraums 138 zieht.

Claims

Vorrichtung (10) zur Handhabung von unter Druck stehendem Sauerstoff, wobei die Vorrichtung umfasst: – einen ersten Strömungsweg (38), um Gas mit einer ersten Strömungsrate durch die Vorrichtung strömen zu lassen, – einen zweiten Strömungsweg (40), um Gas mit einer zweiten Strömungsrate durch die Vorrichtung strömen zu lassen, wobei die zweite Strömungsrate höher als die erste Strömungsrate ist, und – ein Griffstück (72), das dafür ausgelegt ist, sich in eine erste Richtung, um den ersten Strömungsweg zu öffnen und ein Öffnen des zweiten Strömungsweges zu ermöglichen, und in eine zweite Richtung zu bewegen, was nur nach der Bewegung in die erste Richtung möglich ist, um den zweiten Strömungsweg zu öffnen, wobei sich die zweite Richtung von der ersten Richtung unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Griffstückes in die zweite Richtung auch eine Bewegung des Griffstückes in eine dritte Richtung bewirkt, wobei die dritte Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Richtung eine Axialrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zweite Richtung eine Drehrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner eine Feder (76) zum Vorspannen des Griffstückes in die dritte Richtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner eine in Eingriff bringbare Drehmomenteinheit (78–84) zum Übertragen eines Drehmoments vom Griffstück umfasst, um den zweiten Strömungsweg zu öffnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Griffstück einen Knopf (104), der sich in die erste Richtung bewegt, und ein Griffelement (112) umfasst, das sich in die zweite Richtung bewegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner ein Druckstoßverhinderungsventil (20) umfasst, mit: – einem Gehäuse (22), das einen Einlass (24) und einen Auslass (26) aufweist, wobei sich der zweite Strömungsweg (40) vom Einlass zum Auslass erstreckt, – einer Dichtungseinheit (28) zum Verschließen des zweiten Strömungsweges, wobei die Dichtungseinheit den ersten Strömungsweg (38) umfasst, – dem Griffstück (72), das ein Stellglied zum Öffnen des ersten Strömungswegs und zum anschließenden Bewegen der Dichtungseinheit bildet, um den zweiten Strömungsweg zu öffnen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, die ferner ein Gewinde (62) zum Verbinden der Dichtungseinheit mit dem Gehäuse umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse einen Ventilsitz (36) umfasst und wobei das Stellglied dafür ausgelegt ist, die Dichtungseinheit vom Ventilsitz wegzuschrauben, um den zweiten Strömungsweg zu öffnen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, die ferner eine Ventilstange. (30) zum Verschließen des ersten Strömungsweges umfasst, wobei die Ventilstange verschiebbar in der Dichtungseinheit angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die in Eingriff bringbare Drehmomenteinheit (78–84) vom Stellglied zur Dichtungseinheit ein Drehmoment überträgt, um die Dichtungseinheit in Bezug auf das Gehäuse zu drehen, wobei sich die Drehmomenteinheit im Gehäuse befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die in Eingriff bringbare Drehmomenteinheit Stifte (82, 84) und Öffnungen (78, 80) zum Aufnehmen der Stifte umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Feder (76) die Drehmomenteinheit in eine Außereingriffsstellung vorspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Stellglied eine Abdeckung (154) umfasst und wobei das Griffstück verschiebbar und drehbar in der Abdeckung gehalten wird und die Abdeckung in Bezug auf das Gehäuse fixiert ist.
Verfahren zum Betätigen eines Druckstoßverhinderungsventils (20), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Bewegen wenigstens eines Abschnitts eines Griffstückes (72) linear durch das Ventil hindurch, wobei bewirkt wird, dass sich ein Ventilelement in eine erste Richtung bewegt, um zu bewirken, dass Sauerstoff mit einer ersten Strömungsrate durch einen ersten Weg (38) strömt, und – anschließendes Bewegen des Griffstückes, wenn die lineare Bewegung durchgeführt worden ist, um einen Drehmomenteingriff zu bewirken, der es dem Griffstück ermöglicht, sich in eine zweite nicht-lineare Richtung zu bewegen, wobei die zweite Richtung außerdem die Bewegung des Griffstückes in eine dritte Richtung bewirkt, wobei die dritte Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist, und dadurch zu bewirken, dass Sauerstoff mit einer zweiten Strömungsrate durch einen zweiten Weg (40) strömt, wobei die zweite Strömungsrate höher als die erste Strömungsrate ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Bewegens des Griffstückes den Schritt des Drehens des Griffstückes in eine Offenstellung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner den Schritt des Drückens wenigstens eines Abschnitts des Griffstückes in Axialrichtung aus einer ersten Axialstellung in eine zweite Axialstellung gegen die Vorspannung einer Feder (76) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Drehens des Griffstückes in eine Offenstellung durch Bringen des Griffstückes in die zweite Axialstellung ermöglicht wird.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner den Schritt des Drehens einer mit einem Gewinde versehenen Dichtungseinheit (28) in eine Schließstellung umfasst, um den zweiten Weg zu verschließen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei sich der erste Weg in der Dichtungseinheit befindet und wobei der Schritt des Drückens des Griffstückes in Axialrichtung bewirkt, dass sich eine Ventilstange (30) in der Dichtungseinheit verschiebt, um den ersten Weg zu öffnen.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner den Schritt des Bewirkens umfasst, dass Sauerstoff mit einer zweiten Strömungsrate durch einen Druckregler (12) und dann zu einer Betriebseinrichtung strömt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Betriebseinrichtung eine Gesichtsmaske für einen Patienten ist und die Gesichtsmaske wirkmäßig mit dem Druckregler verbunden ist.