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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Gasmaske mit abnehmbaren Filtereinsatz gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung betrifft diese eine Gasmaske mit einem
selbstabdichtenden Inhalationsanschlussventil, das teilweise durch
den abnehmbaren Filtereinsatz gesteuert wird. Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf eine Gasmaske
mit mehrstufigen Filtereinsätzen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Gasmaske mit über eine Twist-und-Lock-Verbindung
abnehmbaren Filtereinsätzen.
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Beschreibung des zugehörigen Standes
der Technik
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Die
EP-A-0 310 970 offenbart
eine Gasmaske gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Das
am 26. August 1997 erteilte
US-Patent Nr.
5,660,173 von Newton offenbart einen Filterbehälter, der
drei Filterschichten umfasst. Die erste Schicht ist ein Partikelfilter,
der vorzugsweise aus einem Glasfaserpapier besteht, auf das eine
Kohlenstoffschicht bzw. Kohlenstoffschichten folgen. Die Innenoberfläche der
Behälterwand
ist genoppt, so dass Hohlräume
in den Schichten nahe der Behälterwand ihre
Abmessungen beibehalten.
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Das
US-Patent 4,850,346 von
Michel et al. offenbart ein Beatmungsgerätanschlussteil vom Bayonett-Type
für einen
Beatmungsgerätanschluss
einer Gasmaske. Der Inhalationsanschluss umfasst ein Inhalationsventil,
das aus einer elastischen Membran oder Klappe besteht, und haltert über eine
Halterung vom Bayonetttyp eine chemische Kartusche. An der chemischen
Kartusche kann zudem ein Filterhalter montiert sein, in dem ein
mechanischer Filter, etwa eine Filzfaserscheibe, angeordnet ist.
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Wenn
eine Gasmaske in einer kontaminierten Umgebung eingesetzt wird,
so erschöpft
sich nach und nach die Fähigkeit
des Filterbehälters, schädliche Elemente
effektiv auszufiltern. Zu diesen Elementen können u. a. Flüssigkeitströpfchen,
feste und flüssige
Aerosole, Gase und Schwebstoffe gehören. Der Träger der Maske kann oft das
kontaminierte Gebiet nicht verlassen, so dass der Filter ersetzt
werden muss, während
der Träger
im kontaminierten Gebiet verbleibt. Hierbei besteht das Problem
darin sicherzustellen, dass Kontaminationsstoffe beim Entfernen
des Filters nicht in die Maske gelangen. Dieses lange bestehende
Problem wurde prozesstechnisch durch Ausbildung einer Behälterwechselbohrung
gelöst.
Bei einer typischen Gasmaske mit abnehmbaren Filterbehältern sind
die Filterbehälter
an einer Filterhalterung angebracht, die ein Inhalationsventil umfasst,
welches für
eine Einwegströmung ausgelegt
ist, wobei es sich während
der Inhalation öffnet
und sich während
der Exhalation schließt
und so eine Exhalation von warmer, mit Feuchtigkeit beladener Luft
durch das Filter verhindert. Es ist wichtig, dass das Inhalationsventil
den Luftsströmungspfad nicht
einschränkt
und so keine zusätzliche
Belastung für
den Träger
darstellt. Das Inhalationsventil weist daher einen geringen Öffnungsdruck
auf, wobei allerdings eine unbeabsichtigte Inhalation durch den
Träger
bei entferntem Filterbehälter
verhängnisvoll
sein kann.
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Es
wäre vorteilhaft,
einen selbstabdichtenden Mechanismus im Inhalationsanschluss vorzusehen,
der bei abgenommenem Behälter
eine unbeabsichtigte Inhalation verhindert, bei angebrachtem Behälter keine
zusätzliche
Belastung bei der Inhalation darstellt und die notwendige Funktion
einer Verhinderung einer duch den Filter hindurch erfolgenden Exhalation
nicht beeinträchtigt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Gasmakse gemäß der Erfindung
ist im Anspruch 1 spezifiziert.
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Das
selbstabdichtende Ventil umfasst eine Elastomermembran, die im Einlassanschluss
gehaltert ist, und ein Gelenk und eine Randleiste, wobei die Randleiste eine
Dichtungsoberfläche
umfasst, die in einen Kontakt mit dem Ventilsitz vorgespannt ist. Der
Filterbehältervorsprung
ist so ausgelegt, dass er auf das Gelenk einwirkt, um die Randleiste
von der Dichtungsoberfläche
wegzudrücken,
wenn der Behälter
an der Behälterhalterung
gehaltert wird.
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Zudem
umfasst der Behälter
bei der vorliegenden Erfindung eine geschichtete Radialströmungsanordnung
von Partikel – und
Kohlestofffiltermedien, wobei die Filtermedien durch eine mittige Trennwand
voneinander getrennt sind, die den Luft-strom radial nach außen durch
das Partikelfiltermedium zu einem äußeren ring-förmigen Durchlass leiten,
der mit dem Kohlenstofffiltermedium in Fluidverbindung steht. Die
Luft strömt
dann radial nach innen durch das Kohlenstofffiltermedium zum zentralen Auslass.
Der Behälter
ist so gestaltet, dass er durch eine Schnell-verbindungshalterung
einen zusätzlichen
Radialstrom- oder Axialstromfilter auf-nehmen kann, welcher so gewählt wird,
dass er andere Kontaminationsstoffe ab-fängt, auf die der Benutzer treffen
könnte,
wobei es sich beispielweise um toxische Industriematerialen (TIM)
handeln kann. Die Filter sind so ausgelegt, dass sie Kontaminationsstoffe,
wie etwa Flüssigkeitströpfchen,
feste und flüssige
Aerosole, Gase und Schwebstoffe abfangen können.
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Gemäß der Erfindung
umfasst eine Gasmaskenbaugruppe auch eine Gesichtsmaske, welche eine
innere Kammer für
gefilterte Luft begrenzt und wenigstens eine Inhalationsöffnung für den Durchlass
von gefilterter Luft von der Atmosphäre zur inneren Kammer und einen
Filterbehälter
umfasst, der abnehmbar an der Gesichtsmaske angebracht ist und in
Fluidverbindung mit der wenigstens einen Inhalationsöffnung steht,
um gereinigte Atmosphärenluft
zur inneren Kammer der Gesichtsmaske durchzulassen. Ein Visier umfasst
ein Paar beabstandeter optischer Scheiben, die dem Benutzer eine
Sichtmöglichkeit
durch die Gesichtsmaske bieten, wobei an und zwischen den beabstandeten
optischen Scheiben ein Gelenk gehaltert ist, um eine Relativdrehbewegung
der beiden optischen Scheiben relativ zu einander zu ermöglichen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Die
Ausführungsbeispiele
der 2 bis 7 sind keine erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele;
sie sind jedoch zum Verständnis
der Erfindung von Nutzen.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht einer Gasmasken- und Filterbaugruppe
gemäß der Erfindung;
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2–4 eine
geschnittene Teilansicht der Gasmasken- und Fllterbaugruppe der 1 während aufeinanderfolgender
Stufen des Inhalationszyklus, wobei ein Filterbehälter an
einer Einlassanschlussbaugruppe der Gasmaske gehaltert ist;
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5 eine
geschnittene Teilansicht der Gasmasken- und Filterbaugruppe der 1–4,
wobei der Behälter
der 2 von der Einlassanschlussbaugruppe entfernt wurde;
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6 eine
Querschnittsdarstellen entlang der Linie 6-6 in 5;
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7 eine
geschnittene perspektivische Explosionsansicht der in der Gasmaske
der 1–6 verwendeten
Filterbaugruppe;
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8 eine
geschnittene Teilansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Einlassanschlussbaugruppe
mit einem selbstabdichtenden Ventil und einem Filterbehälter, der
zur Behälterhalterung
beabstandet ist;
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9 eine
geschnittene Teilansicht entsprechend 8 wobei
der Filterbehälter
montiert ist;
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10 eine
geschnittene Teilansicht entsprechend 9 während einer
Inhalationsphase beim Einsatz der Maske;
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11 eine
Perspektivansicht des selbstabdichtenden Mechanismus der
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8 und 9,
wobei die selbstabdichtende Membran zum leichteren Verständnis entfernt wurde;
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12 eine
Perspektivansicht der Filterbehälterverbindungsstelle
des in den 8–10 gezeigten
Ausführungsbeispiels;
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13 eine
geschnittene Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Einlassanschlussbaugruppe
mit einem selbstabdichtenden Ventil und einem Filterbehälter, der
zur Behälterhalterung
beabstandet ist;
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14 eine
geschnittene Teilansicht entsprechend 8, wobei
ein Filterbehälter
montiert ist;
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15 eine
entlang Linie 15-15 in 14 geschnittene Teilansicht;
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16 eine
entlang Linie 16-16 in 13 geschnittene Teilansicht;
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17 eine
geschnittene Teilansicht eines Visiergelenks, das durch vollständige Einkapselung gebildet
wird; und
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18 eine
geschnittene Teilansicht eines Visiergelenks, das durch Laminierung
gebildet wird.
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Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
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In
der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Gasmasken- und Filterbaugruppe 10 dargestellt,
wobei nun zunächst
auf 1 verwiesen wird. Die Baugruppe 10 umfasst
ein Maskengehäuse 12,
das auf das Gesicht eines Benutzers passt und eine innere Kammer
begrenzt, sowie eine Mehrzahl von Filterbehältern 14, 20.
Das Gehäuse 12 weist
ein Paar kreisförmiger
oder elliptischer Behälterhalterungen 13 auf, die
eine Einlassanschlussbaugruppe mit einem selbstabdichtenden Mechanismus 16 und
eine (nicht im einzelnen gezeigte) Twist-und-Lock-Verbindung 18 zur
Anbringung der kreisförmigen
oder elliptischen Filterbehälter 14 an
dem Maskengehäuse 12 umfasst.
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Das
Gehäuse 12 umfasst
zudem eine Gesichtsmaske 330 und ein Visier 332.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht die in verschiedenen Größen erhältliche
Gesichtsmaske 330 aus butylreichem Polymer oder einem anderen
Polymer oder einer Polymermischung, beispeilsweise einem Butyl-Silikonmaterial,
das den gewünschten
Widerstand gegen toxische Chemikalien bietet und sich leicht entkontaminieren
lässt.
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Die
Gesichtsmaske 330 umfasst zudem eine (nicht dargestellte)
Gesichts-Dichtung,
die ebenfalls in einem gesonderten zusätzlichen Formprozess durch
Spritzgießen
unter Verwendung eines silikonreichen Polymers oder eines anderen
Polymers oder einer Polymermischung hergestellt wird, das bzw. die für den Benutzer
angenehm zu tragen ist und eine wirksame Abdichtung mit dem Gesicht
bildet. Bei diesem Konzept wählt
man die außenliegenden
Materialien im Hinblick auf ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien,
ihre Entkontaminierungsfähigkeit,
ihre niedrige Aushärtungstemperatur,
ihre geringe Entflammbarkeit und ihre mechanische Festigkeit und
lange Haltbarkeit aus. Das Dichtungsmaterial wird im Hinblick auf
einen hohen Tragekomfort, geringe Hauttoxizität, hohe Flexibilität bei niedrigen
Temperaturen und die Fähigkeit
ausgewählt,
sich den Gesichtskonturen eng anzupassen. Die Materialien müssen eine
brauchbare Bonding-Festigkeit aufweisen. Theoretisch wäre es möglich, je
nach Notwendigkeit Polymere mit Polymeren, Polymere mit einem Gemisch
oder ein Gemisch mit einem Gemisch durch Bonden zu verbinden.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel können die
Gesichtsmaske und die Dichtung aus demselben Polymer oder derselben
Polymermischung in einer einzigen Spritzgußoperation hergestellt werden.
Die Gesichtsdichtung ist ein nach innen gebogener Umfangsrand 334 der
Gesichtsmaske 330 und umfasst eine (nicht dargestellte)
eingebaute Kinnschale zur korrekten Ausrichtung am Gesicht des Benutzers.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
besteht die Gesichtsmaske 330 aus nur einem Elastomermaterialtyp,
wie etwa Butylgummi oder einer Mischung aus Silikon und Butylgummi.
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Das
Visier 332 umfasst eine Sichtscheibe 336, die
beispielsweise aus Polyurethan besteht und so gestaltet ist, dass
sie dem Benutzer eine maximale Sicht und Flexibilität liefert
und einen geringen Augenabstand bietet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
umfasst das Visier 332 zudem ein zentrales Elastomergelenk 338,
obwohl das Visier 332 auch ohne zentrales Gelenk ausgebildet
werden kann. Das Visier 332 sollte einen Ballistikschutz
bieten und so gestaltet sein, dass es (nicht gezeigte) Outserts
aufnimmt, um einen Schutz gegen Sonnenlicht und Laserstrahlen zu
bieten. Das Visier 332 kann zudem eine kratzsichere Oberfläche aufweisen.
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Die
Sichtscheibe 336 muss für
eine bestimmte Lichtdurchlässigkeit,
Trübung
und Reflexionsfähigkeit
ausgelegt und gegenüber
den Folgen eines Einwirkens chemischer Kontaminationsstoffe und
Dekontaminationsstoffe resistent sein. Die Sichtscheibe 336 muss
zudem einen ausreichenden Widerstand gegenüber einem Aufprall bieten und
gegenüber
anderen Beanspruchungen, etwa Kratzern oder Abreibung, widerstandsfähig sein.
Allgemein sind optische Materialien hoher Güte, wie etwa im Guss- oder Spritzgussverfahren
ausgeformte Polyurethane oder Polykarbonate für die Visierscheibe 336 geeignet.
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Das
Gelenk 338 sollte eine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen
und ausreichend biegbar sein, um einem wiederholten Biegen selbst
bei niedriegen Tempe raturen (–32C)
zu widerstehen. Die Materialien für das Gelenk 338 müssen an
den Materialien für
die Sichtscheibe 336 anbonden können, dürfen während der Lagerung nicht an
Elastizität
verlieren und sollten vorzugsweise durchsichtig sein. Als Gelenkmaterialien
kommen Polyurethan, Styrolbutadienstyrol, Styrolethylenbutadienstyrol
und einige Vulkanisat- oder Thermoplastmaterialien in Frage.
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Das
Gelenk 338 und die Sichtscheibe 336 können durch
ein chemisches Bonden in einem zweiteiligen Verfahren oder durch
eine Klebebondoperation nach dem eigentlichen Herstellungsprozess
miteinander verbunden werden. Das Gelenk 338 kann auch
ein mechanisches Gelenk, ein Formgelenk oder ein sogenanntes "Living Hinge" sein oder durch
eine Verringerung des Querschnittsbereichs des Materials ausgebildet
werden. Das Gelenk 338 kann durch eine vollständige Einkapselung
(siehe 17) oder eine Laminierung (siehe 18)
gebildet werden oder die Verbindung zwischen den Materialien kann durch
eine Schweißtechnik
unter Verwendung von Laser-, Ultraschall-, Infrarot- oder Hochfrequenz-(HF)-Induktion
hergestellt werden.
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Das
Gehäuse 12 umfasst
ein Primärsprechmodul 342,
das Sprechfunktionen, ein Trinksystem und eine Auslassventilbaugruppe
miteinander kombiniert. Das Primärsprechmodul
ist akustisch ausgeformt, so dass keine Sprechmembran benötigt wird. Die
Einlass- und Auslassventile können
gegeneinander ausgetauscht werden, wodurch sich die Anzahl der unterschiedlichen
benötigten
Ersatzteile verringert. Das Gehäuse 12 wird
durch mehrere Niedrigprofil-Gurtzeugriemen 344 am Gesicht
des Benutzers gehalten, die eine flache Brauenabdichtung bilden,
welche Problempunkte eliminiert und sich bequem an einem Helm anpasst.
Die Gurtzeugriemen 344 werden über das Äußere des Gehäuses 12 gefaltet
und helfen so beim schnellen Anlegen der Maske 10. Die
innere Kammer des Gehäuses 12 umfasst zudem
eine (nicht dargestellte) Nasenschale, die aus einem geeigneten
Material wie Silikon oder Polyisopren besteht und in mehreren Größen erhältlich ist, wodurch
sie für
verschiedene Benutzer angenehm zu tragen ist und eine entsprechende
Passform bietet. Die Nasenschale dient auch als Luftführung, so
dass ein Beschlagen des Visiers 332 verhindert wird.
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Wie
sich den 2–6 entnehmen
lässt, umfasst
die Einlassanschlussbaugruppe mit selbstabdichtendem Inhalationsmechanismus 16 eine
erhöhte
Umfangswand 60, einen mittigen Hohlraum 62 mit
einer Wand, die einen kegelstumpfförmigen Sitz 66 umfasst,
einen Zapfen 64 mit einem mittig nach unten vorstehenden
Stab 76 und einer abgeschrägten Stirnseite 65 sowie
eine Feder 28. Der mittige Hohlraum 62 endet an
einem unteren Abschnitt in einer zentralen Nabe 70 und
einer Mehrzahl von Radialspeichen 72. Die Nabe 70 ist
durch die Speichen 72 mit der Wand des Hohlraums 62 verbunden
und umfasst zudem eine mittige Vertiefung 74 zur Aufnahme des
herabstehenden Stabes 76 des Ventilzapfens 64.
Der Stab 76 wird zudem von der Feder 28 aufgenommen,
wobei die Feder 28 zwischen der Nabe 70 und dem
Zapfen 64 eingeschoben wird, um den Zapfen 64 von
der Nabe 70 weg gegen den Sitz 66 vorzuspannen.
Die Nabe 70 umfasst zudem einen herabstehenden Bolzen 82 zur
Aufnahme eines biegsamen Inhalationsventils 68. Das Ventil 68 ist
im wesentlichen schirmförmig
gestaltet und umfasst einen ringförmigen kalottenartigen Abschnitt 80 und
eine Umfangskante 84.
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Die
Einlassanschlussbaugruppe 16 wird von einer Öffnung aufgenommen,
die in dem Maskengehäuse 12 ausgebildet
ist, und umfasst einen Umfangskanal 17 zur abdichtenden
Aufnahme der Kante des Maskengehäuses 12,
welche die Öffnung
umgibt.
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Wie
sich aus 7 ergibt, besitzt der Filterbehälter 14 eine
geschichtete Radialströmungsanordnung.
Der Behälter 14 umfasst
eine hohle unterteilte Scheibe mit einander gegenüberliegenden
Einlass- und Auslassstirnflächen 30, 32,
die durch eine ringförmige
Außenwand 34 miteinander
verbunden sind. Die einander gegenüberliegenden Stirnflächen 30, 32 weisen
jeweils eine mittige Einlass- und Auslassöffnung 36, 38 auf.
Der Behälter 14 umfasst
zudem eine Trennwand 40, die parallel zu den einander gegenüberliegendne
Stirnflächen 30, 32 verläuft und die
Einlass- und Auslassöffnungen 36, 38 gegenüber einem
Fluid voneinander isoliert, wobei allerdings ein nahe der Innenseite
der ringförmigen
Außenwand 34 ausgebildeter
ringförmiger
Durchlass 42 verbleibt, weil die Trennwand 40 einen
kleineren Durchmesser aufweist als die ringförmige Außenwand 34. Ein Einlasshohlraum 23 ist
zwischen der Trennwand 40 und der Einlassöffnung 36 ausgebil det.
Der Einlasshohlraum 23 ist von einer ringförmigen Anordnung
aus einem Partikelfiltermedium umgeben, etwa aus einem in W-förmigen Falten
gelegten Glasfaserpapier 44, das den Raum zwischen der
Einlassstirnfläche 30 des
Einsatzes 14 und der Trennwand 40 mit Ausnahme
des ringförmigen
Durchlasses 42 vollständig
ausfüllt.
Ein Auslasshohlraum 24 ist zwischen der Trennwand 40 und
der Auslassöffnung 38 ausgebildet
und von einem ringförmigen
Kohlenstofffilter 46 umgeben, der ebenfalls den Raum zwischen
der Auslassstirnseite und der Trennwand 40 mit Ausnahme
des ringförmigen
Durchlasses 42 vollständig
ausfüllt.
Ein Vorsprung 22 erstreckt sich senkrecht von der Trennwand 40 in
die Mitte des Auslasshohlraums 24 und erreicht nahezu das
Niveau der Auslassstirnfläche 32.
Das Glasfasaerpapier 44 ist ein hochwirksames Filtermedium
und entfernt Schwebstoffe, Feststoffe und Tröpfchen aus kontiminerter Luft,
wobei es hier als ein W-förmig gefaltetes
Papier offenbart ist; allerdings kommen auch andere Feststofffiltermedien, einschließlich elektrostatisch
aufgeladener Fasern in einer Plissee-, Rosetten oder Blockanordnung
in Frage. Der hier offenbarte Kohlenstofffilter 46 besitzt
im Querschnitt eine Standardoberflächenanordnung und ist als ein
nicht bewegliches Adsorptionsbett dargestellt, wobei allerdings
auch die Verwendung eines Adsorptionsgranulats, eher zylindrische
Anordnungen und einzelne Adsorptionsschichten oder Mehrfachadsorptionsschichten
in Frage kommen. Als Kohlenstofffilter 46 wird zudem ein
Holzkohlenadsorbtionsmittelbett in Betracht gezogen, das mit Metallsalzen
zur chemischen Interaktion mit denjenigen Gasen imprägniert ist,
die, wie Cyanchlorid und Hydrogencyanid, durch physikalische Adsorptionsprozesse
nur schlecht adsorbiert werden.
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Die
zentrale Auslassöffnung 38 der
Auslassstirnfläche 32 wird
durch einen Umfangsrand 39 begrenzt, dessen Innendruchmesser
dem Außendurchmesser
der Umfangswand 60 der Einlassanschlussbaugruppe 16 sehr
nahekommt. Der Filterbehälter 14 und
die Einlassanschlussbaugruppe 16 sind so gestaltet, dass
sie miteinander in eine Twist-und-Lock-Verbindung einrasten, wie
sie normalen Anbietern in der Gasmaksenindustrie wohlvertraut ist.
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Wie
sich ebenfalls 7 entnehmen lässt, umfasst
die Baugruppe 10 einen Erweiterungsfilter 20,
der zum Herausfiltern von toxischen Industriematerialien (TIM) eingesetzt
werden kann. Der Filter 20, der als zusätzlicher Filter dient, kann
je nach Kontaminationsbedingungen ausgewählt werden, wobei der Filter 14 in
vielen lebensfeindlichen Umgebungen auch ohne diesen Zusatz wirksam
eingesetzt werden kann. Der Filter 20 ist als ein Axialströmungsfilter
offenbart, wobei aber auch ein Radialströmungsfilter in Frage kommt.
Der Filter 20 umfasst ein äußeres Gehäuse 47, das eine erste
Feststoffschicht 48 und eine zweite Sorbensschicht 50 enthält, die
durch eine permeable Membran 49 voneinander getrennt sind.
Der Fiter 20 umfasst zudem eine Einlassstirnfläche 51 mit einer
zentralen Einlassöffnung 52 und
eine Auslassstirnfläche 53 mit
einer zentralen Auslassöffnung 54. Die
Einlass- und die Auslassöffnungen 52, 54,
stehen durch die erste und zweite Schicht 48, 50 und
die Membran 49 miteinander in Fluidverbindung. Eine (nicht
dargestellte) zweite Twist-und-Lock-Verbindung wird zur lösbaren Halterung
des Filters 20 am Filter 14 und zur Herstellung
einer fluiddichten Abdichtung zwischen der Auslassöffnung des
Filters 20 und der Einlassöffnung 36 des Filterbehälters 14 eingesetzt.
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Wenn
der Filterbehälter 14 durch
die Twist-und-Lock-Verbindung nach unten zum Maskengehäuse 12 hingezogen
wird, liegt der Vorsprung 22 gegen den Zapfen 64 an,
wobei er die Vorspannkraft der Feder 28 überwindet
und die Dichtung zwischen dem Zapfen 64 und dem Sitz 66 öffnet. Die 2 bis 4 zeigen
den Selbstabdichtungsmechanismus 16 in der offenen Position,
wobei der Behälter 14 an
der Einlassanschlussbaugruppe 16 gehaltert ist und der
Vorsprung 22 den Zapfen 64 gegen die Vorspannkraft
der Feder 28 nach unten gedrückt hat. In 2 atmet
der Benutzer aus, wie sich dies der Tatsache entnehmen lässt, dass
das Ventil 68 gegen die hintere Stirnfläche 78 bündig anliegt.
Der Luftstrom A in 3 ist ein Niedrigniveauluftstrom von
dem Hohlraum 24 durch die Elnlassanschlussbaugruppe 16 und
sodann durch ein teilweise offenes Inhalationsventil 68,
wobei die Umfangskante 84 von der hinteren Stirnfläche 78 wegbewegt
wurde, um einen Luftstrom durchzulassen, wobei allerdings das Ventil 68 im
wesentlichen seine Schirmform relativ zum Mechanismus 16 beibehält. 4 zeigt
einen weiteren Zustand des Ventils 68, wobei ein durch
den Benutzer erhöhter Öffnungsdruck
das Ventil 68 umgestülpt
hat und die Kante 84 weiter von der hinteren Stirnfläche 78 abgerückt ist,
um so einen größeren Kanal
für den
Luftstrom zu bilden. Sein einzi gartiger Querschnitt ermöglicht es
dem Ventil 68, sich unter dem zu erwartenden Öffnungsdruck
umzustülpen, um
einen größeren Luftkanal
zu bilden, während
es seine inneren Vorspannkräfte
beibehält,
welche das Rückschlagventil 68 in
seine ursprüngliche
schirmartige Form zurückführen, um
bei einer Verringerung des Inhalationsluftstroms durch den Benutzer
eine Abdichtung gegen die hintere Stirnfläche 78 herzustellen.
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5 zeigt
den Mechanismus 16, wobei der Behälter 14 entfernt wurde.
Die Feder 28 spannt den Zapfen 64 von der Nabe 70 weg
in einen Dichtungseingriff mit dem Sitz 66 vor. Die Feder 28 wird
dabei so gewählt,
dass sie ein leichtes Anbringen des Behälters 14 ermöglicht,
dabei aber eine ausreichende Festigkeit aufweist, um den Zapfen 64 in
einen Dichtungseingriff mit dem Sitz 66 gegen einen vom
Benutzer erzeugten Öffnungsdruck
zu halten, wenn der Behälter 14 entfernt
wird, wodurch eine ungewollte Inhalation ungefilterter Luft verhindert
wird.
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Die
Baugruppe 10 funktioniert, wenn alleine der Behälter 14 an
der Behälterhalterung 13 befestigt ist,
wodurch der selbstabdichtende Mechanismus 16 geöffnet wird;
allerding wird in solchen Einsatzbedingungen, in denen eine Bedrohung
dies angezeigt erscheinen lässt,
der Behälter 14 durch
den Filter 20 ergänzt.
Der Luftstorm A durch die Kombination aus Filterbaugruppenbehälter 14 und
Filter 20 ist in 7 dargestellt,
wobei kontaminierte Luft durch die Einlassöffnung 52 in den Filter 20 gelangt,
in Achsrichtung die Schichten 48, 50 und die Membran 49 passiert
und durch die Auslassöffnung 54 austritt
und dabei in die entsprechende mittige Einlassöffnung 36 des Behälters 14 gelangt.
Die Luft in der Einlassöffnung 36 strömt dann
radial durch das Glasfaserpapier 44 zum ringförmigen Durchlass 42,
in dem ringförmigen
Durchlass 42 nach unten zur Außenseite des Kohlenstofffilters 46 und
radial durch den Kohlenstoffilter 46 nach innen in den
Hohlraum 24, wobei es sodann den Filter 14 durch
die mittige Auslassöffnung 38 verlässt.
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Der
geschichtete Radialströmungsfilter
bietet relativ zur Gesamtgröße des Filters
einen größeren Oberflächenbereich,
durch den Einlassluft strömen
kann. Die Vergrößerung des
Oberflächenbereichs
der Feststoff- und Holzkohlenelemente dient dazu, den Schutz zu
erhöhen,
während
der Widerstand gegen den Luftstrom in einer möglichst kleinen Raumhülle reduziert
wird. Dieses Konzept schneidet in einem Vergleich mit dem gegenwärtigen Aufbau militärisch genutzter
Axialströmungsfilter
positiv ab. Der geschichtete Radialströmungsfilter weist den zusätzlichen
Vorteil auf, dass er einen mittigen Hohlraum besitzt, der den Vorsprung
der Behälterhalterung
und die Einlassanschlussbaugruppe gemäß der Erfindung aufnahmen kann,
wobei er zudem auch eine kleinere räumliche Hülle für die Masken- und Filterbaugruppe
bietet. Das Konzept beschränkt
sich allerdings nicht auf eine Kompatibilität mit Radialströmungsfiltern,
es lässt
sich vielmehr auch für
den Einsatz mit anderen Filterbehältertypen, einschließlich Axialströmungsfiltern,
und für
andere Verbindungstypen, einschließlich Bayonett- und Schraubgewindehalterungen,
anpassen, wobei eine solche Verwendung ebenfalls ins Auge gefasst
wird.
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Wie
sich den 8 bis 12 entnehmen lässt, umfasst
das selbstabdichtende Ventil 100 einen Ventilkörper 110,
eine elastische selbstabdichtende Membran 150 und eine
elastische selbstabdichtende Membran 170. Zwar ist in den 8 und 9 nur
eine Hälfte
des selbstabdichtenden Ventils 100 gezeigt; die andere
Seite ist jedoch spiegelbildlich zu der in diesen Zeichnungen dargestellten
Hälfte.
Das selbstabdichtende Ventil 100 weist eine äußere Stirnfläche 102 und
eine innere Stirnfläche 104 auf,
wobei die innere Stirnfläche 104 so
ausgelegt ist, dass sie der inneren Kammer der Gasmaske 12 zugewandt
ist.
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Die
selbstabdichtende Membran 150 ist an der äußeren Stirnfläche des
Ventilkörpers 110 angeordnet
und dabei an einem Stift 112 gehaltert. Die Inhalationsmembran 170 is
an einer inneren Stirnfläche
des Ventilkörpers 110 angeordnet
und an einem Stift 114 gehaltert.
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Der
Ventilkörper 110 umfasst
einen ringförmigen
Kanal 116 mit einer Bodenfläche 118, einer Außenwand 120 und
einer Innenwand 122. Der Ventilkörper 110 umfasst zudem
einen Ring 124, der nach außen von einem oberen Ende der
Kanalaußenwand 120 vorsteht.
Das obere Ende der Kanalaußenwand 120 umfasst
eine ringförmige
Auskehlung 126 an einem oberen Ende 138. Der Ventilkörper 110 begrenzt
zudem an seinem inneren Abschnitt eine Nabe 128, welche
einen ebe nen Abschnitt 130, die Stifte 112, 114 und
eine hochstehende ringförmige Rippe 132 zwischen
der Nabe 128 und der Innenwand 122 umfasst. Die
Rippe 132 umfasst eine ringförmige Oberseite 134.
Der ebene Abschnitt 130 umfasst zudem eine Anzahl von Druckentlastungslöchern 136,
die durch ihn hindurchverlaufen. Die Rippe 132 ist durch
mehrere Speichen 140 mit einem oberen Ende 138 der
Innenwand 122 des Kanals 116 verbunden, wobei
zwischen diesen Speichen mehrere offene Durchlässe 142 vorhanden
sind. Die Innenwand 122 umfasst zudem am oberen Ende 138 eine Dichtungsoberfläche 144.
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Die
selbstabdichtende Membran 150 umfasst einen im wesentlichen
zylindrischen Mittelabschnitt 152 und einen schirmförmigen äußeren Abschnitt 156,
der einstückig
mit dem Mittelabschnitt 152 ausgebildet ist. Der Mittelabschnitt 152 umfasst einen
Hohlraum 154 zur Aufnahme eines Stiftes 112 und
zum Anbringen der Membran 150 an der Nabe 128.
Der äußere Abschnitt 156 umfasst
einen konvexen Gelenkabschnitt 158, der zwischen dem Mittelabschnitt 152 und
der Rippe 132 radial nach innen hin positioniert ist. Der äußere Abschnitt 156 umfasst eine
ringförmige
Randleiste 160 mit einer Außenkante 162 zur Bildung
einer Abdichtung zusammen mit der Dichtungsfläche 144. Die Randleiste 160 ist
zudem so angeordnet, dass sie mit der oberen Spitze 134 der
Rippe 132 in Kontakt steht oder dieser nahe kommt.
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Die
Membran 150 und die Nabe 128 begrenzen zwischen
sich einen Hohlraum 164, der mit den Druckentlastungslöchern 136 in
Fluidverbindung steht.
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Die
Inhalationsmembran 170 umfasst einen im wesentlichen zylindrischen
Mittelabschnitt 172 und einen äußern Abschnitt 176.
Der Mittelabschnitt 172 weist einen Hohlraum 174 zur
Aufnahme eines Stiftes 114 zur Verbindung der Inhalationsmembran 170 mit
der Nabe 128 auf. Der äußere Abschnitt 176 umfasst
ein konvexes Gelenk 178 und eine Randleiste 180.
Die Randleiste 180 umfasst einen äußeren Abschnitt 182,
der so angeordnet ist, dass er eine Abdichtung mit dem oberen Ende 138 der
Innenwand 122 herstellt.
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Ein
Filterbehälter 200 besitzt
eine ringförmige
untere Stirnfläche 202,
die eine Verbindungsstelle 210 zur Herstellung einer abgedichteten
Fluidverbindung des Filterelements des Filterbehälters 200 mit dem
selbstabdichtenden Ventil 100 umfasst. Die Verbindungsstelle 210 umfasst
eine erste nach unten weisende ringförmige Rippe 220 und
eine mittige Nabe 240. Die untere Stirnfläche 202 ist
mit einem ringförmigen
Rillenabschnitt 204 versehen, der die äußere Oberfläche 222 der Rippe 220 mit
der unteren Stirnfläche 202 verbindet.
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Die
Rippe 220 umfasst eine Außenseite 222, eine
Innenseite 224 und ein Ende 226. Eine ringförmige elastische
Dichtung 228 umschließt
das Ende 226 der Rippe 220. Die elastische Dichtung 228 besteht
beispielswiese aus einem Elastomermaterial und umfasst einen Ausläufer 230,
der radial nach außen
von der Dichtung 228 vorsteht.
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Die
Nabe 240 ist mit dem Rillenabschnitt 204 durch
eine Vielzahl von Speichen 206 verbunden und innerhalb
der ringförmigen
Rippe 220 zentriert. Ein Luftdurchlass 208 ist
zwischen den Speichen 206 und zwischen einer Außenkante 242 der
Nabe 240 und des Rillenabschnitts 204 vorgesehen.
Der Luftduchlass steht mit dem Filtermedium im Filterbehälter 200 in
Verbindung.
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Die
Nabe 240 wird im wesentlichen durch die Scheibe 244 gebildet,
welche an der Außenkante 242 einen
nach unten herabstehenden ringförmigen Rand 246 aufweist.
Die Nabe 240 umfasst zusätzlich eine nach unten herabstehende
ringförmige
Rippe 248 mit einer Spitze 250. Die ringförmige Rippe 248 begrenzt
einen Hohlraum 252, der durch einen Druckentlastungsdurchlass 254 mit
dem Inneren des Filterbehälters 200 in
Fluidverbindung steht. Ein flacher Hohlraum 260 ist zwischen
dem Rand 246 und der Rippe 248 ausgebildet und
steht durch Druckentlastungslöcher 262 mit
dem Inneren des Filterbehälters 200 in
Fluidverbindung.
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Bei
der Anordnung gemäß 8,
bei der der Filterbehälter 200 von
der selbstabdichtenden Ventilbaugruppe 100 entfernt wurde,
wird jeder Versuch, ein Gas in die eine oder andere Richtung durch
die selbstabdichtende Ventilbaugruppe 100 zu bewegen, durch
die selbstabdichtende Membran 150 oder die Inhalations membran 170 gestoppt.
Wenn die Inhalationsmembran 170 an der Gasmaske 12 montiert
ist, so kann eine Inhalation durch den Träger der Gasmaske 12 diese
Membran verschieben, wobei allerdings die selbstabdichtende Membran 150 nur
in einen engeren Kontakt mit dem Ventilkörper 110 gebracht
wird, was die Inhalation von Außenluft
verhindert. Auch ein Ausatmen durch den Benutzer der Gasmaske 12 drückt die
Inhalationsmembran 170 in einen engeren Kontakt mit dem
Ventilkörper 110 und verhindert
so, dass Luft hindurchströmt.
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Wie
sich 9 entnehmen lässt,
ist der Filterbehälter 200 mit
der selbstabdichtenden Ventilbaugruppe 100 derart verbunden,
dass die Verbindungsstelle 210 in den Ventilkörper 110 eingeschoben
wird und das selbstabdichtende Ventil öffnet, indem es die selbstabdichtende
Membran 150 von der Dichtungsoberfläche 144 wegschiebt.
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Die
Filterbehälterverbindungsstelle 210 wird über die
selbstabdichtende Ventilbaugruppe 100 platziert, wobei
der erste Abschnitt der Verbindungsstelle 210, der mit
der Ventilbaugruppe 100 in Kontakt kommt, der Ausläufer 230 der
Dichtung 228 ist. Wenn der Ausläufer 230 mit der Außenwand 120 des
Kanals 116 in Kontakt kommt, so wird zwischen der Verbindungsstelle 210 und
dem Ventilkörper 110 derart eine
wirksame Abdichtung hergestellt, dass die selbstabdichtende Membran 150 nun
nicht mehr mit der Außenatmosphäre in Fluidverbindung
steht. Die Isolierung gegenüber
einer Fluidverbindung wird dadurch perfektioniert, dass eine elastische
Dichtung 228 gegen die Bodenfläche 118 des Kanals 116 anliegt.
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Der
Filterbehälter 200 wird über die
selbstabdichtende Ventilbaugruppe 100 herabgelassen, bis der
Rillenabschnitt 204 der Filterbehälters 200 gegen die
Auskehlung 126 des Ventilkörpers 110 anliegt. Während der
Abwärtsbewegung
kommt die Spitze 250 der Rippe 248 der Filterverbindungsstelle 210 mit
dem konvexen Gelenk 158 der selbstabdichtenden Membran 150 in
Kontakt. Ein weiteres Abwärtsbewegen
des Filterbehälters 200 bringt
die Rippe 248 dazu, das konvexe Gelenk 158 der
Membran 150 zusammenzudrücken, wodurch der Randleistenabschnitt 160 der
Membran 150 um die obere Spitze 134 der Rippe 132 schwenkt
und so die Außenkante 162 von
der Dichtungsoberfläche 144 weg
nach oben hebt.
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Bei
der Darstellung in 9 wurde die Außenkante 162 der
selbstabdichtenden Membran 150 von der Dichtungsoberfläche 144 wegbewegt
und in den Hohlraum 260 hinter den Rand 246 gehoben, während die
Filterbehälterverbindungsstelle 210 vollständig in
die selbstabdichtende Ventilbaugruppe 100 eingeschoben
ist. Das konvexe Gelenk 158 der selbstabdichtenden Membran 150 wird
nach unten in den Hohlraum 164 gedrückt. Während dieses Vorgangs wurde
die gesamte in dem Hohlraum 164 gefangene Luft durch die
Druckentlastungslöcher 136 abgelassen
und die in dem Hohlraum 260 gefangene Luft wurde durch
die Druckentlastungslöcher 262 abgelassen,
während
die in dem Hohlraum 252 gefangene Luft durch den Druckentlastungsdurchlass 254 abgelassen
wurde.
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Wenn
die Außenkante 162 der
selbstabdichtenden Membran 150 von der Dichtungsfläche 144 wegbewegt
wird und hinter der Kante 246 liegt, stehen die Luftdurchlässe 208, 142 frei
miteinander in Fluidverbindung. 9 zeigt
die Ventilbaugruppe 100 zu einem Zeitpunkt, an dem der
Träger
der Maske nicht inhaliert, wenn also, genauer gesagt, keine Luft
durch den Filterbehälter 200 und
durch die selbst-abdichtende Ventilbaugruppe 100 strömt.
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Wie
sich 10 entnehmen lässt,
wirkt auf die Inhalationsmembran 170 in der Innenkammer
der Maske 12 ein negativer Druckunterschied ein, wenn etwa
der Benutzer der Maske einatmet, wodurch die Inhalationsmembran 170 um
das Gelenk 178 gebogen und die Dichtungsbeziehung zum oberen
Ende 138 aufgehoben wird. Hierdurch wird ein Fluiddurchlass
vom Filterbehälter 200 durch
die Luftdurchlässe 208, 142 zur
Innenkammer der Maske geöffnet,
wie dies durch die Pfeile dargestellt ist.
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Der
Rand 246 bietet eine Abschirmfunktion für das obere Ende 138 der
selbstabdichtenden Membran und leitet die den Durchlass 208 passierende
Luft ab. Somit strömt
die Luft um den Rand 246 herum und fängt sich nicht am obere Enden 138 der selbstabdichtenden
Membran, so dass sie nicht dazu neigt, das Ventil zu schließen. Das
obere Ende 138 ist somit außerhalb des Strömungspfades
der Luft positioniert, die den Durchlass 208 passiert.
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Wie
sich den 11 und 12 entnehmen lässt, ist
der Filterbehälter 14 elliptisch
geformt und weist mehrere Ansatzstücke 264 auf, die nach
innen gereichtete überstehende
Flansche 266 umfassen, welche rund um den Druckentlastungsdurchlass 254 in
radialem Abstand zueinander angeordnet sind. Der Ventilkörper 110 besitzt
eine Kreisform mit Einbuchtungen 268, die um den Außenumfang
mit Abstand zueinander angeordnet sind. Der Ventilkörper 110 weist
nahe jeder der Einbuchtungen 268 Rampen 270 auf.
Der Außenumfang
des Ventilkörpers
ist so geformt, dass er in die Außenwand 276 des Filterbehälters 14 passt.
Die Einbuchtungen 268 werden in den Ansätzstücken 264 aufgenommen
und die vorstehenden Flansche 266 sind so ausgelegt, das
sie unter die Rampen 270 gleiten, wenn der Behälter relativ
zur Gesichtsmaske gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, um den Behälter eng
an die Gesichtsmaskenbehälterhalterung 13 heranzuziehen.
Am Behälter 14 sind
durch einstückig
ausgebildete Flansche 278 Klemmen 280 elastisch
gehaltert, um einen Griff zu bieten, durch den der Benutzer den
Behälter auf
die Gesichtsmaskenbehälterhalterung
aufdrehen oder von dieser abdrehen kann. Zudem ist an dem Außenumfang
des Ventilkörpers 110 eine
Einbuchtung 272 für
eine (nicht gezeigte) Gleitverriegelung vorgesehen, die in einem
radialen Schlitz 274 zu liegen kommt.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
des selbstabdichtenden Mechanismus 400 gemäß der Erfindung
ist in den 13 bis 16 gezeigt.
Der Mechanismus 400 umfasst eine erhöhte Umfangswand 420 mit
einem nach innen vorstehenden Rand 416, welche einen mittigen
Hohlraum 402 begrenzt, der an einem unteren Abschnitt in
einer zentralen Nabe 404 parallel zum Rand 416 endet.
Die Nabe 404 und der kranzförmige Ring 418 sind
in dem Hohlraum 402 durch mehrere radiale Speichen 424 zentriert,
welche die Nabe 404 und den Ring 418 mit dem Rand 416 verbinden,
wobei die Speichen 424 zudem mehrere radiale Öffnungen 426 zwischen
sich begrenzen. Der ringförmige
Zapfen 418 umfasst einen nach oben stehenden Schwenkrand 419,
der senkrecht zum Ring 418 verläuft. Die Nabe 404 umfasst
zusätzlich einander
gegenüberliegende
Stifte 406, 408, die senkrecht zu der Ebe ne verlaufen,
welche den Boden des Hohlraums 402 bildet, und so eine
konische Dichtung 410 bzw. ein elastisches Inhalationsventil 428 aufnehmen.
Das Ventil 428 entspricht im wesentlichen dem oben beschriebenen
Ventil 68 der 2 bis 6.
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Die
Dichtung 410 umfasst einen mittigen Abschnitt 411,
einen ringförmigen
konkaven Gelenkabschnitt 412 und einen konischen Randabschnitt 414, welcher
eine Umfangskante 415 aufweist. Der Durchmesser des Gelenkabschnitts 412 ist
geringer als der Duchmesser des Schwenkrings 418, so dass dann,
wenn die Dichtung 410 auf dem in dem Hohlraum 402 zentrierten
Stift 406 aufgenommen wird, der Gelenkabschnitt 412 innerhalb
des Schwenkrings 418 liegt und der Randabschnitt 414 den Schwenkring 418 überdeckt.
Die Kante 415 ist zudem so gestaltet, dass sie an dem Rand 416 in
einer abdichtenden Anordnung anliegt, und sie wird durch die Materialelastizität der Dichtung 410 an
ihrem Platz gehalten.
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Der
selbstabdichtende Mechanismus 400 umfasst, wie beschrieben,
eine abgedichtete Öffnung,
wobei ein Benutzer, der versucht, durch den Mechanismus 400 auszuatmen,
hieran durch das Ventil 428 gehindert wird. Der Mechanismus 400 ist gegen
einen Inhalationsversuch des Benutzers abgedichtet, da jedes Ansaugen
innerhalb der Maske den Rand 414 nach innen zieht, wodurch
die Abdichtung zwischen der Kante 415 und dem Rand 416 verstärkt wird.
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Der
Mechanismus 400 wird zusammen mit einem Filter eingesetzt,
der eine komplementäre
Anordnung umfasst, welche einen vorstehenden ringförmigen Rand 422 umfasst,
dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Gelenkabschnitts 412 entspricht.
Der Rand 422 ist so gestaltet, dass er sich fluchtend mit
dem Gelenkabschnitt 412 nach unten bewegt, wenn der Filter
in einem Sitz rund um den Mechanismus 400 angeordnet ist.
Während
sich der Rand 422 nach unten bewegt, drückt er den Gelenkabschnitt 412 nach
unten, wodurch der konische Randabschnitt 414 gegen den
nach oben stehenden ringförmigen
Schwenkrand 419 gedrückt wird.
Der konische Randabschnitt 414 schwenkt um den Rand 419,
hebt die Umfangskante 415 nach oben und aus dem Kontakt
mit dem Rand 416 und legt so die radialen Öffnungen 426 frei.
Der Benutzer kann dann einatmen, indem er den Öffnungsdruck des Ventils 428 überwindet.
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Die
Erfindung wurde zwar spezifisch in Verbindung mit bestimmten speziellen
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
beschrieben; natürlich geschah
dies aber nur beispielhaft und stellt keine Einschränkung dar.
Sinnvolle Abwandlungen und Modifikationen sind innerhalb des durch
die Ansprüche
festgelegten Schutzbereichs möglich.