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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein nach Bedarf einstellbare
Regulatoren und mit Verdünnung
durch Umgebungsluft, die dazu bestimmt sind, Atemgas zu liefern,
um den Anforderungen eines mit einer Maske ausgerüsteten Trägers zu
entsprechen, wobei eine Versorgung durch eine Quelle reinen Sauerstoffs
(Sauerstoffflasche, chemischer Generator oder Umwandler flüssigen Sauerstoffs) oder
stark mit Sauerstoff angereichertes Gas wie ein an Bord befindlicher
Generator, ebenso wie individuelle Beatmungsgeräte, die solche Regulatoren
umfassen, verwendet werden.
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Sie
betrifft insbesondere Regulierungsverfahren und -vorrichtungen,
die für
Atmungsgeräte
für die
Besatzungen von Zivil- oder Militärflugzeugen bestimmt sind,
die oberhalb einer bestimmten Kabinenhöhe Atemgas brauchen, das eine
Mindestsauerstoffmenge darstellt, die höhenabhängig ist, oder bei jedem Einatmen
eine Sauerstoffmenge, die einem Mindestsauerstoffgehalt des eingeatmeten
Gemischs entspricht. Das Gesetz bezüglich dem Mindestsauerstoffgehalt
wird durch Normen festgelegt, die derzeit im zivilen Bereich Gegenstand
einer FAR-Bestimmung sind.
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Die
heutzutage bekannten Regulierungseinrichtungen, die bedarfsabhängig arbeiten,
können von
der Maske getragen werden; dies ist der häufigste Fall in der zivilen
Luftfahrt, im Gegensatz zum Einsatz in Kampfflugzeugen, bei denen
sich die Regulierungseinrichtung häufig am Sitz des Trägers befindet.
Diese Regulierungseinrichtungen haben eine Sauerstoffzufuhrleitung,
die einen Einlass für
Drucksauerstoff mit einer Zuleitung zur Maske verbindet und ein
Hauptventil, das im allgemeinen pneumatisch durch ein Vorsteuerventil
gesteuert wird, sowie eine Zuleitung für Verdünnungsluft aus der Umgebungsluft
umfasst. Öffnen
und Schließen
der Sauerstoffzufuhr erfolgen als Reaktion auf das Ein- und Ausatmen
des Trägers
der Maske, die Kabinenhöhe und
eventuell die Lage von manuell bedienbaren Auswahlvorrichtungen,
die einen normalen Betrieb mit Verdünnung, einen Betrieb mit Versorgung
ohne Verdünnung
und einen Betrieb mit Überdruck
ermöglichen.
Regulierungseinrichtungen dieser Art sind insbesondere in dem Dokument
FR-A-2 778 575 beschrieben, auf das sich berufen werden kann.
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Diese
bekannten Regulierungseinrichtungen sind robust, arbeiten zuverlässig und
ihre Herstellung ist verhältnismäßig einfach,
sogar für
hohe Einatmungsmengen. Sie haben den Nachteil, dass sie, um die
Mindest-Sauerstoffmengen
(von der Versorgung mit reinem Sauerstoff und der Verdünnungsluft
aus) in jedem Betriebszustand zu erfüllen, so vorgesehen sein müssen, dass
sie im größten Teil
des Funktionsbereichs eine Menge an reinem Sauerstoff abrufen, der
weit über
dem Notwendigen liegt. Dies erfordert die Mitnahme einer Sauerstoffmenge,
die über
dem tatsächlichen
physiologischen Bedarf liegt, oder das Vorhandensein eines bordinternen
Generators, der eine größere Leistung
als erforderlich hat.
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Ferner
wurde eine Regulierungseinrichtung mit elektronischer Zufuhr-Steuerung/-Regelung
für Atemmasken
von Piloten von Kampfflugzeugen vorgeschlagen (Patente
FR 79 11 072 und US-A-4 336 590).
Diese Regulierungseinrichtung verwendet Druckmessfühler und
eine Steuerungs-/-Regelungselektronik
für ein
Regelventil für
die zugeführte
Sauerstoffmenge. Die Verdünnungsluft
wird durch eine Venturidüse
angesaugt. Diese Regulierungseinrichtung mit elektronischer Steuerung/Regelung
hat den Vorteil, dass sie eine bessere Anpassung der an den physiologischen
Bedarf angepassten Menge reinen Sauerstoffs ermöglicht. Allerdings weist sie
gewisse Beschränkungen
auf. Insbesondere die Verdünnung hängt vom
Funktionieren einer Strahldüse
ab. Die Art der Steuerung/Regelung der Menge reinen Sauerstoffs
und der Verdünnungsluftmenge
bewirkt, dass der mit der Verdünnungsluft
zugeführte
Sauerstoff, dessen Durchsatz abhängig
ist von der Sauerstoffmenge und anderen Zustandsparametern (insbesondere
dem Bedarf an Atemluft des Trägers),
bei der Steuerung/Regelung des Durchsatzes an reinem Sauerstoff
nur schwer berücksichtigt
werden kann. In der meisten Zahl der Fälle sorgt die Steuerung/Regelung
für einen
Durchsatz an reinem Sauerstoff, der zu einem Überschuss der an den Träger gelieferten Sauerstoffmenge,
und ein Einsatz der Steuerung/Regelung ist nicht für einen
Betrieb vorgesehen, der die Zufuhr einer Sauerstoffmenge ermöglicht,
die unter allen Umständen
der in den Bestimmungen vorgesehenen Mindestmenge am nächsten ist.
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Die
vorliegende Erfindung will insbesondere ein Regulierungsverfahren
und eine Regulierungseinrichtung an die Hand geben, die besser als
die bisher bekannten an die Bedürfnisse
der Praxis angepasst sind; sie zielt insbesondere darauf ab, eine
Regulierungseinrichtung zur Verfügung
zu stellen, welche die benötigte
Sauerstoffmenge der Quelle der tatsächlich benötigten annähert.
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Hierzu
wird insbesondere eine andere Herangehensweise als die bisher angewandten
vorgeschlagen; sie impliziert eine Echtzeit-Schätzung oder -Messung der wesentlichen
Parameter, die den Sauerstoffbedarf bestimmen (Kabinenhöhe, volumen- und
momentbezogene, auf die Kabinenbedingungen bezogene Einatmungsmenge,
Sauerstoffanteil in dem eingeatmeten Gemisch, wie er von den Bestimmungen
dort, wo sie existieren, und den den physiologischen Gegebenheiten
vorgegeben wird, ...), und das Ableiten der momentbezogenen zusätzlichen Menge
reinen Sauerstoffs daraus, die zum jeweiligen Zeitpunkt zur Verfügung zu
stellen ist.
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Nach
einem Aspekt der Erfindung wird somit ein Verfahren zur Regulierung
der zusätzlichen
Sauerstoffmenge, die von einem Einlass für Drucksauerstoff von einer
Quelle aus zu einer Einströmöffnung in einer
Atemmaske geleitet wird, die mit einem Einlass für Verdünnungs-Umgebungsluft versehen ist, nach dem:
- – die
volumenbezogene, eingeatmete, momentbezogene und (direkt oder auf
der Grundlage der Messung der in die Maske eingeatmeten Verdünnungsluftmenge,
unter Berücksichtigung
des zusätzlichen
Sauerstoffs) auf die Umgebungsbedingungen abgestimmte Atemluftmenge
in Echtzeit sowie der Umgebungsdruck gemessen werden,
- – ausgehend
vom Umgebungsdruck der Mindestsauerstoffgehalt bestimmt wird, der
für die
Einatmungseinheit zur Einhaltung der Atemnorm erforderlich ist,
und
- – die
momentbezogene Zusatzmenge an reinem Sauerstoff so veranschlagt
und gesteuert/geregelt wird, dass die Bestimmungen der Norm mit
einer Sicherheitsmarge von im Allgemeinen einigen Prozent eingehalten
werden.
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Es
kann eine Regulierung der Verdünnungsluft
durch Einstellung des Durchgangsquerschnitts mittels einer Höhen messenden
Kapsel, ohne Einsatz einer Venturidüse, vorgesehen werden; genauso
gut kann sie durch ein Vorsteuerventil erfolgen, ebenso ohne Strahldüse, indem
die vorteilhaften Merkmale der rein pneumatisch arbeitenden Regulierungseinrichtungen
mit denen einer bekannten, elektronisch gesteuerten/geregelten Regulierungseinrichtung
kombiniert werden.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
wird die Ermittlung der Menge an zusätzlichem Sauerstoff während des
ganzen Einatmungsvorgangs fortgesetzt. Dies bedeutet letztlich,
dass die gesamte Menge zusätzlichen
Sauerstoffs geregelt wird, die während
des gesamten Einatmungsvorgangs geliefert wird. Bei einer anderen
Ausführungsform,
die im Prinzip ein noch größeres Einsparen
von Sauerstoff ermöglicht,
wird dem Rechnung getragen, dass die Atemwege ein Volumen aufweisen,
das am Gasaustausch nicht beteiligt ist. Genauer gesagt gelangt
der Teil des Atemgemischs, der zuletzt eingeatmet wird, nicht bis
zu den Lungenbläschen.
Er dringt lediglich in die oberen Luftwege ein, aus denen er beim
Ausatmen wieder in die Atmosphäre
ausgestoßen
wird. Das Verfahren nach der anderen Ausführungsform macht sich diesen
Sachverhalt zunutze, beispielsweise, indem es den Moment erfasst,
von dem an die eingeatmete momentbezogene Menge unter einen vorbestimmten
Schwellenwert fällt,
der den Beginn der abschließenden
Einatmungsphase anzeigt, während
derer der Sauerstoff nicht genutzt wird, und durch anschließende Unterbrechung
der Versorgung mit zusätzlichem
Sauerstoff.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform,
bei der der o.g. Sachverhalt genutzt werden kann, dass der am besten
genutzte zusätzliche
Sauerstoff derjenige ist, der während
einer Anfangsphase des Atemzugs zugeführt wird,
- – erfolgt
am Ende jedes Atemzugs eine Schätzung
der gesamten Sauerstoffmenge, die während des nächsten Einatmungsvorgangs erforderlich
sein wird (beispielsweise durch Berechnung eines Mittelwerts mehrerer
aufeinanderfolgender Atemzüge)
und
- – wird
der insgesamt benötigte
zusätzliche
Sauerstoff während
einer Anfangsphase des Einatmungsvorgangs zugeführt.
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Während der
folgenden Phase des Atemzugs wird zwischen dem ermittelten durchschnittlichen
Atemzug und dem Ablauf des tatsächlichen Atemzugs
verglichen; bei einer Abweichung, die zu einem Sauerstoffbedarf
führt,
der höher
als der vorgesehene ist, wird eine zusätzliche Sauerstoffmenge zugeführt, die
entsprechend der Abweichung bestimmt wird.
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In
jedem Fall wird ausgehend von der Bestimmung der für die physiologischen
Bedürfnisse
erforderlichen Sauerstoffmenge die Menge reinen Sauerstoffs berechnet,
mit der der in der Luft zu 21% (oder mehr im Falle klimatisierter
Luft) enthaltene Sauerstoff zwangsangereichert werden muss, der
direkt aus der Umgebungsluft eingeatmet wird und dessen Menge im
Allgemeinen nicht gesteuert/geregelt wird.
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Die
Erfindung schlägt
des weiteren eine Regulierungseinrichtung vor, die umfasst:
- – eine
Sauerstoffzufuhrleitung, die einen Einlass für Drucksauerstoff, der von
einer Quelle kommt, zu einer Einströmöffnung in einer Atemmaske mittels
eines ersten Ventils zur direkten Durchsatzregelung verbindet,
- – wobei
eine Verdünnungsleitung
aus der Atmosphäre
stammende Luft direkt zur Maske leitet, die mit einem Ventil ausgestattet
werden kann, dessen Öffnung
durch den Umgebungsdruck gesteuert/geregelt wird,
- – eine
Ausatmungsleitung, die ein Ausatmungs-Rücklaufsperrventil umfasst,
das die Maske mit der Atmosphäre
verbindet, und
- – eine
elektronische Schaltung zum Steuern/Regeln der Öffnung des Ventils zur direkten
Steuerung/Regelung des Durchsatzes in Abhängigkeit von Signalen, die
von mindestens einem Messfühler
für den
atmosphärischen
Umgebungsdruck und einem Messfühler,
der die eingeatmete Luftmenge oder die gesamte eingeatmete Menge misst,
geliefert werden.
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Der
Luftdurchsatzfühler
kann unterschiedlicher Bauart sein. Er kann beispielsweise unterdruckgesteuert
sein, wie solche im Handel verfügbar
sind. Ein solcher Messfühler
bestimmt den Druckverlust beim Passieren einer Drosselklappe und
erzeugt ein Signal, das den Durchsatz repräsentiert. Er kann ebenso ein
Messfühler
der Art mit Heizdraht sein.
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Ein
solcher Aufbau ist ein "hybrider", in dem Sinne, dass
er die Merkmale einer pneumatisch gesteuerten/geregelten Regulationseinrichtung
hinsichtlich der Luftmenge mit einer elektronischen Steuerung/Regelung
der zusätzlichen
Menge reinen Sauerstoffs kombiniert, was eine flexible Regelung ermöglicht.
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Der
Begriff "Drucksauerstoff" oder "reiner Sauerstoff" ist so zu verstehen,
dass er sowohl den Fall des reinen Sauerstoffs, der beispielsweise
aus einer Flasche bezogen wird, als auch den einer stark sauerstoffangereicherten
Luft, mit in der Regel über 90%,
einschließt.
In diesem letzteren Fall ist der tatsächliche Sauerstoffgehalt der
angereicherten Luft ein zusätzlicher
zu berücksichtigender
Parameter und muss gemessen werden.
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Das
Durchsatz-Steuerungs-/Regelungsventil kann ein solches mit allmählicher Öffnung oder
eines der Alles-oder-Nichts-Art sein; in diesem letzteren Fall wird
es von einem impulsbreitenmodulierten Elektrosignal mit regulierbarem Öffnungsverhältnis (duty
ratio) und einer Impulsfrequenz von über 10 Hz gesteuert.
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Das
in der Elektronikschaltung gespeicherte Steuerungs-/Regelungsgesetz
sieht vor, dass die Regulierungseinrichtung bei "normalem" Betrieb eine Gesamtsauerstoffmenge
liefert, die mindestens gleich derjenigen ist, die für die Einhaltung
des Sauerstoffgehalts für
jede Kabinenhöhe
gesetzlich vorgeschrieben ist und die und von der Quelle und der Verdünnungsluft
her kommt.
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Im
Allgemeinen sollen die Regulierungseinrichtungen nicht nur einen
Normalbetrieb mit Verdünnung
ermöglichen,
sondern ebenso einen Betrieb mit Zufuhr reinen, drucklosen Sauerstoffs
(sog. «100%-Betrieb») oder
mit reinem Sauerstoff, der einen bestimmten Unterdruck bezüglich der
Umgebungsluft aufweist (sog. «Not-Betrieb»). Diese
Betriebsweisen sind insbesondere dann erforderlich, wenn die Gefahr
von Rauch- oder Schadgasentwicklung in der Umgebung berücksichtigt
wird. Die Elektronikschaltung kann so vorgesehen sein, dass sie das
Schließen
des Verdünnungsventils
auf eine manuelle oder automatische Betätigung hin bewirkt. Es kann
ein zusätzliches
Magnetventil mit manueller und/oder automatischer Steuerung/Regelung
zur Aufrechterhaltung eines Überdrucks
in der Maske durch Beaufschlagung des Ausatmungsventils mit einem Überdruck
vorgesehen sein, das dieses zu schließen sucht.
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Das
Schließen
des Verdünnungsventils
wird vorteilhafterweise mittels eines Zwei-Stellungs-Magnetventils
gesteuert, das in einem Zustand das Schließen des Ventils durch Bewegen
des Ventilsitzes gegen ein Verschlussventil bewirkt, das von einem
auf den Umgebungsluftdruck reagierenden Element getragen wird, und
in dem anderen Zustand einen Ventilsitz in eine bestimmte Position
bringt, welche die Regelung der Verdünnungsluftmenge durch Bewegen
oder Verformen des Elements erlaubt.
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Die
Erfindung kann zahlreiche Ausführungsformen
aufweisen. Insbesondere können
die einzelnen Bauteile der Regulierungseinrichtung unterschiedlich
verteilt sein zwischen einem von der Maske getragenen Gehäuse und
einem Lagerungskasten für
die Maske für
den Zeitraum, in der sie nicht benutzt wird, oder jedem anderen
Außengehäuse, auch nacheinander,
sodass es von dem Träger
der Maske direkt erreichbar bleibt. Beispielsweise:
- – kann
die Zuleitung für
reinen Sauerstoff komplett in einem an der Maske befestigten Gehäuse untergebracht
sein, oder
- – kann
ein Teil dieser Leitung und insbesondere das erste Magnetventil
in einen Lagerungskasten der Maske im Wartezustand integriert sein.
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Vorstehende
Merkmale, wie auch andere, die vorteilhafterweise kombiniert mit
den vorstehenden verwendbar sind, aber auch unabhängig von
diesen verwendet werden können,
gehen besser aus der Lektüre
der nachfolgenden Beschreibung besonderer Ausführungsformen hervor, die beispielhaft
und nicht erschöpfend
gegeben sind. Die Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden
Zeichnungen, in denen:
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1 ein
Pneumatik- und Elektroschema ist, das die von der Erfindung betroffenen
Bauteile einer Regulierungseinrichtung zeigt, die als eine solche
mit "integrierter
Betätigungseinrichtung" bezeichnet werden
kann;
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2 ähnlich wie 1 eine
Ausführungsvariante
darstellt;
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3 ein
Diagramm ist, das eine Musterkurve der Schwankungen des von den
gültigen
Bestimmungen geforderten Sauerstoffdurchsatzes entsprechend der
Kabinenhöhe
zeigt;
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4 ein
Bündel
von Schwankungskurven der Sauerstoffdurchsätze des Atembedarfs bei unterschiedlichen
Kabinenhöhen
zeigt.
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Die
in 1 dargestellte Regulierungseinrichtung besteht
aus zwei Teilen, von denen einer 10 in ein von einer Maske
getragenes, nicht dargestelltes Gehäuse integriert und der andere 12 von
einem Maskenlagerungskasten getragen wird. Dieser Kasten kann im
Wesentlichen einen herkömmlichen
Aufbau und einen Rahmen aufweisen, der einen Aufnahmeraum begrenzt,
der durch Türen
verschlossen ist und aus dem die Maske heraussteht. Die Öffnung der Türen durch
Herausziehen der Maske bewirkt das Öffnen eines Sauerstoffzufuhrventils.
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Der
von der Maske getragene Teil besteht aus einem Gehäuse aus
mehreren verbundenen Teilen, in dem Aufnahmeräume und Durchlässe vorgesehen
sind, die die Bildung mehrerer Strömungswege ermöglichen.
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Ein
erster Strömungsweg
verbindet einen Drucksauerstoffeinlass 14 mit einem Auslass 16 zur Maske.
Ein zweiter Strömungsweg
verbindet einen Verdünnungslufteinlass 20 mit
einem Auslass 22 zur Maske. Die Sauerstoffmenge auf dem
ersten Weg wird mittels eines elektrisch gesteuerten/geregelten Ventils
geregelt. Im dargestellten Fall ist dieses Ventil ein spannungsgesteuertes/-geregeltes
Proportionalventil 24, das den Einlass 14 und
den Auslass 16 miteinander verbindet, der über eine
Leitung 26 versorgt wird; es verbindet den Einlass mit
dem Auslass. Ebenso kann ein Ventil der Art "Alles-oder-Nichts" eingesetzt werden, das impulsbreitenmoduliert
ist und ein variables Öffnungsverhältnis (duty
cycle) aufweist.
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Auf
dem direkten Verdünnungsluft-Zufuhnnreg
zur Maske ist eine Einheit zwischengeschaltet, die als "Bedarf" bezeichnet werden
kann und die die Funktionen des Einatmens von Umgebungsluft und der
Messung des geforderten Momentdurchsatzes sicherstellt. Diese Einheit
umfasst einen Messfühler 26 zum
Messen des Drucks in der Maske. Im dargestellten Fall wird der Durchtrittsquerschnitt
für die Verdünnungsluftmenge
von einer Höhen
messenden Kapsel 30, die sich verlängert, wenn der Umgebungsdruck
fällt,
sowie durch den Endbereich eines ringförmigen Kolbens 32 begrenzt.
Dieser Kolben ist dem Unterschied zwischen dem atmosphärischen und
dem in einer Kammer 34 herrschenden Druck unterworfen.
Ein zusätzliches
Magnetventil 36 erlaubt das Verbinden der Kammer 34 entweder
mit der Atmosphäre
oder der Drucksauerstoffversorgung. Auf diese Weise ermöglicht das
Magnetventil 36 das Umschalten von einem Normalbetrieb
mit Verdünnung
auf einen Betrieb mit Zufuhr reinen Sauerstoffs (sog. 100%-Betrieb).
Wenn die Kammer 34 Verbindung zur Atmosphäre hat,
hält eine
Feder 36 den Kolben in einer Stellung, die die Regelung
des Durchtrittsquerschnitts durch die Höhen messende Kapsel 30 erlaubt.
Wenn die Kammer an die Versorgung angeschlossen ist, drückt der
Kolben gegen die Kapsel. Der Kolben 32 kann auch das bewegliche
Element eines gesteuerten Regelventils sein.
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Das
Gehäuse
des Teils 10 begrenzt ferner einen Ausatmungsweg, der ein
Ausatmungsventil 40 umfasst. Das Verschlussventil des dargestellten
Ventils ist eines der heutzutage gängigen Art zur Erfüllung einer
doppelten Funktion als Steuereinlassventil und Auslassventil. In
der Ausführungsform
der 1 hat es lediglich die Funktion eines Ausatmungsventils,
das die Möglichkeit
bietet, das Innere der Maske unter Unterdruck bezogen auf die Umgebungsluft
zu halten, durch Erhöhung
des in einer von dem Element 40 begrenzten Kammer 42 herrschenden Drucks
auf einen Druck über
dem Umgebungsdruck.
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In
einem ersten Zustand verbindet ein Magnetventil 48 die
Kammer 42 mit der Atmosphäre und in diesem Fall erfolgt
das Ausatmen, sobald der Druck in der Maske den Umgebungsdruck übersteigt. In
einem zweiten Zustand verbindet das Magnetventil 48 die
Kammer mit der Drucksauerstoffversorgung, mittels einer Drosselklappe 50 zur
Durchflussbegrenzung. In diesem Fall baut sich der Druck in der
Kammer 42 bei dem von einem Ventil 46 mit tarierter
Verschlussfeder bestimmten Wert auf.
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Das
Gehäuse
des Teils 10 trägt
in der dargestellten Ausführungsform
Mittel, die ein Aufblasen und Entleeren eines pneumatischen Masken-Gurtzeugs
erlauben. Diese Mittel weisen einen herkömmlichen Aufbau auf und sind
hier daher nicht näher
beschrieben. Sie umfassen einen Kolben 52, der mittels einer
von dem Benutzer der Maske betätigten
Lasche 54 zeitweise aus der Position, in der er dargestellt
ist und in der er das Gurtzeug mit der Atmosphäre verbindet, in eine Position
gebracht werden kann, in der das Gurtzeug an die Sauerstoffversorgung 14 angeschlossen
ist. Diese Mittel umfassen aber auch einen Schalter 56,
der durch Bewegung der Lasche 54 aus ihrer Ruheposition
heraus gesteuert ist und dessen Funktion später noch erläutert wird.
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Der
Teil 12 der Regulierungseinrichtung, der von dem Lagerungskasten
der Maske getragen wird, umfasst einen Auswahlschalter 58,
der in Richtung der Pfeile "f" bewegt werden und
vom Benutzer in drei Stellungen gebracht werden kann.
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In
der in 1 dargestellten Position schließt der Auswahlschalter 58 einen
Schalter 60 für
den Normalbetrieb M. In den beiden anderen Positionen schließt er jeweils
Schalter, die sich im sog. 100%- und "Not" oder
E-Betriebsmodus
befinden.
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Die
Schalter sind an eine Elektronikschaltung 62 gelegt, die
je nach der gewählten
Betriebsart, der von einem Messfühler 64 angegebenen
Kabinenhöhe
und dem von dem Messfühler 28 angegebenen Momentbedarfsdurchsatz
die Sauerstoffmenge festlegt, die dem Träger der Maske zuzuführen ist.
Die Schaltung liefert die geeigneten elektrischen Signale an das
erste Magnetventil 24.
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Im
Normalbetriebsmodus liefert der Messfühler 28 den Momentbedarfsdruck
an den Ausgang der Verdünnungsluftleitung
in der Maske. Die von einer Elektronikschaltung getragene Schaltung
empfängt
dieses Signal sowie die Information zu der zu berücksichtigenden
Kabinenhöhe,
die vom Messfühler 64 kommt.
Die Elektronikschaltung bestimmt dann den Durchsatz oder die Menge
des abzugebenden Sauerstoffs, indem sie auf eine Reihe gespeicherter Referenzkurven,
die den Momentbedarfsdurchsatz und die Kabinenhöhe berücksichtigen, zurückgreift, oder
auf eine Tabelle mit mehreren Einträgen oder sogar eine Echtzeitberechnung
auf der Grundlage eines eingespeicherten Algorithmus'.
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Die
Referenzkurven basieren auf Bestimmungen, welche die für den Piloten
in Abhängigkeit von
der Kabinenhöhe
erforderliche Atemgemisch-Konzentration
festlegen.
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In 3 zeigt
die Kurve im Vollstrich den Mindestwert des entsprechend der Höhe erforderlichen
Sauerstoffgehalts. Die strichpunktierte Kurve gibt den Höchstwert
an. Die Referenzkurven werden so gewählt, dass sie niemals unter
der Mindestkurve liegen. Durch die Flexibilität der elektronischen Steuerung/Regelung
ist es jedoch möglich,
sich dieser sehr stark anzunähern.
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4 zeigt
beispielhaft zwei Kurven, die jeweils die Sauerstoff- und Verdünnungsluftdurchsatzschwankungen
zeigen, die vom Magnetventil 24 und dem Ventil mit höhengesteuerter Öffnung gesteuert/geregelt
werden, bei einem gegebenen Wert des von dem Messfühler 28 gelieferten
Signals.
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Im
100%-Betriebsmodus, d.h. wenn der Träger der Maske die Auswahlvorrichtung
aus der in 1 gezeigten Stellung um eine
Kerbe nach rechts bewegt, sendet die Schaltung 62 einen
elektrischen Befehl an das Magnetventil 36.
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Dieser
bewirkt das Unterdrucksetzen der Kammer 34, drückt den
Kolben 32 gegen die Höhen messende
Kapsel 30 und schließt
die Verdünnungsluftzuleitung.
Der Druckmesser 28 misst den Unterdruck in der Umgebungsluft-Einlassleitung
und sendet eine entsprechende Information an die Schaltung 62.
Die Schaltung bestimmt dann die abzugebende Sauerstoffmenge. Das
erste Magnetventil 24 versorgt dann den Träger der
Maske mit der errechneten Sauerstoffmenge.
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Wenn
der Träger
die Betriebsart "Notfall" wählt, indem
er die Auswahleinrichtung 28 noch weiter nach rechts bewegt,
sendet die Schaltung 62 einen elektrischen Befehl an das
Ventil 48. Das Magnetventil lässt dann in der Kammer 42 einen
Druck zu, der durch das Ventil 46 begrenzt wird. In der
Regel liegt dieser Druck bei 5 mbar. Gleichzeitig wird wie im vorstehenden
Fall die Verdünnungsluftzufuhr unterbrochen.
Der Druckmessfühler 28 sendet
noch ein Signal an die Schaltung 62, die die abzugebende Sauerstoffmenge
bestimmt, um den Druck in der Luftzufuhrleitung auf einen Wert zu
senken, der dem der Regulierung des Ventils 46 entspricht.
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Bei
der in 2 gezeigten Variante sind die Elemente, die denen
der 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet,
wobei sich das erste Ventil 24a in dem Gehäuse des
Lagerungskastens der Maske befindet. Die Regulierungseinrichtung
kann somit als eine solche angesehen werden, die einen Steuer-/Regelteil
umfasst, der gänzlich
von dem Kasten 12 getragen wird und die Auswahl der Betriebsart
erlaubt. Ein Teil "Bedarf", der sich in dem an
die Maske montierten Gehäuse
befindet und die Funktionen des Einatmens von Umgebungsluft und des
Messens des Rufdrucks sicherstellt. Der dritte Teil, der den zusätzlichen
Sauerstoff bereitstellt, der je nach Höhe und Atembedarf des Piloten
erforderlich ist, befindet sich in diesem Fall in dem Gehäuse des
Lagerungskastens der Maske.
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Bei
der in 2 gezeigten Vorrichtung wird die Steuerung der
Abgabe zusätzlichen
Sauerstoffs durch das Ventil 24a durch ein Pneumatikventil 68 bekannter
Bauart ergänzt,
das dem Ventil 24a nachgeschaltet ist. Das gesteuerte Pneumatikventil 68 ist in
herkömmlicher
Weise durch den Druck in einer Steuerkammer 70 gesteuert/geregelt.
Die Membrane 40, die in diesem Fall die doppelte Funktion
des Hauptventils und Ausatmungsventils hat, steuert/regelt den Druck
in der Steuerkammer 70.
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Das
Vorhandensein des gesteuerten Ventils bei der Ausführungsform
der 2 ermöglicht
es, ein mechanisch gesteuertes/geregeltes Ventil 72 vorzusehen,
das von der Auswahlvorrichtung 58 gesteuert wird, um den
vorderen mit dem hinteren Teil des Magnetventils 24(a) zu
verbinden. So kann der Träger der
Maske bei einem Stromausfall unmittelbar von einem regulierten,
Sauerstoff sparenden Modus auf einen herkömmlichen, rein pneumatischen
Modus umschalten.