DE69424994T2

DE69424994T2 - Sauerstoffabgabeeinrichtung mit kontinuierlichem durchlauf an bord eines luftfahrzeugs

Info

Publication number: DE69424994T2
Application number: DE69424994T
Authority: DE
Inventors: J. Contino; L. Landis; F. Mckinnon
Original assignee: Scott Technologies Inc
Current assignee: Avox Systems Inc
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2014-04-09
Also published as: AU6556694A; ATE193979T1; US5408995A; BR9405866A; EP0702581A1; CA2159996A1; EP0702581A4; DE69424994D1; CA2159996C; WO1994023796A1; EP0702581B1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einen Passagier des Typs, der in Flugzeugen mit unter Druck stehenden Kabinen von Passagieren während Notfällen mit Druckabfall zum Bereitstellen von zusätzlichem Sauerstoff verwendet wird. Die vorliegende Erfindung weist einen integral verstärkten Speicherbeutel mit einem leicht verbindbaren und lösbaren Kupplungselement auf und schließt weiter einen Luftkanal ein, der so ausgelegt ist, daß er ein Verkleben während der Lagerung in zusammengefalteten Zustand verhindert.

Hintergrund der Erfindung

Moderne unter Druck stehende Passagierflugzeuge fliegen in Höhen im Bereich von 5.486 bis 12.192 m (18.000-40.000 feet). In diesen Höhen weist die Luft eine verringerte Dichte auf, da der Atmosphärendruck sehr viel geringer als auf Meereshöhe ist. Daher ist der Partialdruck des Luftsauerstoffs nicht ausreichend, um die normale Atmung aufrecht zu erhalten. Entsprechend bestand die Notwendigkeit für ein System zum Bereitstellen von zusätzlichem Sauerstoff für das Überleben der Passagiere im Fall eines unfallbedingten Druckabfalls in der Flugzeugkabine.
Im Stand der Technik, insbesondere in den US-Patenten 4,098,271 und 4,832,017 sind Sauerstoffatemgeräte für den Notfall dargestellt, von denen jedes ein Gesichtsteil mit Ventilen aufweist, wobei das Gesichtsteil ausgelegt ist, um die Nase und den Mund zu verdecken und auch mit einem Schlauch zur Sauerstoffzuführung verbunden ist. Zwischen das Gesichtsteil und den Abgabeschlauch ist ein Beutel eingesetzt, der als Speicher dient und ein effizientes Ausnutzen des begrenzten Sauerstoffvorrats ermöglicht. Um den Sauerstoffstrom zu aktivieren, muß die Kombination von Gesichtsteil und Beutel von dem Passagier heruntergezogen werden. Die gültigen Spezifikationen verlangen, daß die Kombination einer statischen Zugkraft von nicht weniger als 89 N (20 pound) für wenigstens 3 Sekunden widerstehen kann. Gemäß den Anforderung der FAA werden diese Beutel aus einem leichtgewichtigen und elastischen Vinylplastikmaterial hergestellt. Allerdings können diese Beutel gemäß dem Stand der Technik in ihrer jetzigen Form nicht allein der statischen Zugkraft von 89 N (20 pound) ohne Ausfall widerstehen. Die in bekannten Systemen gefundene Lösung ist das Einbringen eines Entlastungsmechanismusses in die Beutel, typischerweise eine straffe Schnur, um der Zugkraft zu widerstehen.
Fig. 1 zeigt ein derartiges System nach dem Stand der Technik. Dieser Stand der Technik (im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet) umfaßt ein Gesichtsteil 11, einen Beutel 12 und einen Abgabeschlauch 13. Die Kombination ist mit einer Schnur 14 versehen, die von dem Gesichtsteil direkt zu dem Abgabeschlauch läuft, in dem die Schnur als Entlastungsmechanismus dient. Dieser Entlastungsmechanismus ist ausgelegt, um der statischen Zugkraft von 89 N (20 pound) zu widerstehen, die sonst auf den Beutel übertragen werden würde. Allerdings sind derartige bekannte Einrichtungen schwierig in der Herstellung und weisen zusätzliche Materialien und Herstellungsschritte auf, was zu einer erhöhten Herstellungszeit der Einrichtung führt und damit die Kosten steigert. Die Verbinder gemäß dem Stand der Technik, die den Beutel und das Gesichtsteil verbinden, sind schwierig zusammenzusetzen und könnten vom Wartungspersonal im Feld nicht leicht zusammengesetzt werden. Weiter können die aus dem Stand der Technik bekannten Verbinder der statischen Zugkraft von 89 N (20 pound) nicht ohne den Entlastungsmechanismus widerstehen. Im Ergebnis wäre es deshalb wünschenswert, die Schnur 14 aus der Kombination zu eliminieren.
Eine Lösung wäre, stärkere Materialien auszuwählen, die einen insgesamt stärkeren Beutel bereitstellen würden. Allerdings können andere Materialien, die verwendet werden könnten, leichter entflammbar sein oder zu einem erhöhten Gewicht und damit erhöhten Kosten führen. Daher müßten derartige Materialien dem langwierigen und kostspieligen Verfahren der Zertifizierung unterzogen werden, um den FAA-Anforderungen zu entsprechen. Es ist daher nicht praktisch, stärkere Materialien für die Beutel als Ersatz für den Entlastungsmechanismus zu verwenden. Weiter ist die Verbindung zwischen dem Beutel und dem Gesichtsteil gemäß dem Stand der Technik nicht ausreichend, um der geforderten Last zu widerstehen.

Zusammenfassung der Erfindung

In den Systemen gemäß dem Stand der Technik ist der Entlastungsmechanismus an dem Abgabeschlauch und dem Verbinder zum Gesichtsteil befestigt, und diese Teile weisen eine zusätzliche Sicherung auf, die es erschwert, einen abgenutzten Beutel einfach auszutauschen. Für gewöhnlich wird daher die gesamte Kombination nach einem bestimmten Benutzungszeitraum weggeworfen, darunter auch Gesichtsteile, die noch verwendbar sind. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Beutel und ein Gesichtsteil mit rascher Verbindung bereitzustellen, die ein einfaches Ersetzen eines alten Beutels ermöglichen, während das Gesichtsteil beibehalten werden kann, so daß ein Austausch des Beutels im Feld erleichtert wird, was zu verringerten Kosten für den Austausch und daher zu größerer Effizienz für die Fluglinie führt.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung besteht ein Bedarf daran, den Entlastungsmechanismus zu eliminieren, während weiterhin der statischen Zugkraft von 89 N (20 pound) standgehalten werden kann. Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Beutel bereitzustellen, der der statischen Zugkraft von 89 N (20 pound) unter Verwendung von zertifizierten Materialien widerstehen kann, aber weniger Bauteile und Herstellungsschritte erfordert und so zu Einsparungen von Zeit und Kosten führt.
Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Kombination ist der Entlastungsmechanismus direkt zwischen dem Gesichtsteil und dem Abgabeschlauch angebracht, so daß die Verbindung zwischen dem Beutel und dem Gesichtsteil der statischen Zugkraft von 89 N (20 pound) nicht widerstehen muß. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung zwischen dem Beutel und dem Gesichtsteil bereitzustellen, die der statischen Zugkraft von 89 N (20 pound) widerstehen kann und gleichzeitig eine Fluiddichtung bereitstellt.
Bei Einrichtungen zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einen Passagier bestand das Risiko, daß sich der Speicherbeutel während der Lagerung verklebt und den Auslaß verschließt und so das Strömen von Sauerstoff während der Benutzung blockiert. Beim Stand der Technik unterstützt der Entlastungsmechanismus das Verhindern derartiger Blockaden. Es ist daher noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Auslaß des Beutels bereitzustellen, der die Gefahr des Verklebens des Halses des Beutels ohne die Verwendung eines Entlastungsmechanismusses minimiert.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einen Passagier, die die oben genannten Aufgaben einschließt und ein Gesichtsteil, einen Speicherbeutel und einen Abgabeschlauch aufweist. Der Speicherbeutel ist mit einem Verstärkungsdesign nach Art eines Musters überzogen, um die statische Zugkraft von 89 N (20 pound) über die Breite des Beutels zu verteilen. Auch die vorliegende Verbindereinheit ist ausgelegt, um dieser Kraft zu widerstehen. Der vorliegende Verbinder besteht aus einem Vorsprung auf dem Beutelauslaß, der in eine Öffnung der Ventilplatte des Gesichtsteils paßt. Diese Verbindung ist ausreichend, um einen raschen und einfachen Zusammenbau zum Erleichtern eines Austausches im Feld bereitzustellen. Der vorliegende Verbinder ist materialeinstückig mit dem Auslaß des Speicherbeutels hergestellt, der mit einer Riffelung auf seiner Innenfläche versehen ist, die das Durchtreten von Sauerstoff unterstützt, falls die Wände des Auslasses während der Lagerung miteinander verkleben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Einrichtung zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einen Passagier gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 zeigt die Ausgestaltung der vorliegenden Einrichtung zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einen Passagier;
Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht der bevorzugten Form des Speicherbeutels gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Auslaß des Beutels entlang der Linie 4-4 in Fig. 3
Fig. 5 zeigt eine Explosionsdarstellung des vorliegenden Gesichtsteils und des Kupplungsmechanismusses;
Fig. 6 einen Schnitt durch das Gesichtsteil und den Kupplungsmechanismus der vorliegenden Erfindung in zusammengebautem Zustand;
Fig. 7 zeigt einen vergrößerten Querschnitt der Rückhalteeinheit, die ein Klappenventil aufweist; '
Fig. 8 zeigt den Rückhalter in perspektivischer Darstellung; und
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch das zusammengesetzte Gesichtsteil entlang einer Linie, um die Ventile zum Einatmen und Ausatmen gegenüber der Umgebung darzustellen

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

In der vorliegenden Erfindung, im allgemeinen in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet, ist das Gesichtsteil 21 mit dem Speicherbeutel 22 verbunden, der seinerseits mit einem Abgabeschlauch 23 verbunden ist. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist der Beutel mit einem Verstärkungsmuster hergestellt, das durch ein direktes Schweißen des Vinylfilms unter Verwendung der Techniken des Radioschweißverfahrens gebildet wird, welche Techniken im Stand der Technik beispielsweise zum Verschweißen von Säumen bekannt sind. Das Muster muß ausreichend sein, um die statische Zugkraft von 89 N (20 pound) über die Breite des Beutels zu verteilen und dadurch das Erfordernis eines getrennten Entlastungsmechanismusses zu eliminieren. Das Muster ist so ausgelegt, daß die in Vertikalrichtung aufgebrachte Kraft in eine Horizontalrichtung entlang des Beutels nach links und rechts verteilt wird. Die genaue Auslegung des Musters ist nicht kritisch, aber es muß bestimmte Faktoren aufweisen: Die Kraft wird von den Schweißnähten 24 übertragen, und diese müssen von einer ausreichenden Breite mit einem ausreichenden Abstand zwischen den einzelnen Schweißnähten sein. Weiter hilft das Anordnen der Schweißnähte 24 in Winkelposition (wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt) bei der Verteilung der Kraft. Am wichtigsten sind allerdings die Schweißnähte dort, wo der Abgabeschlauch 23 mit dem Beutel 22 verbunden ist, und auch dort, wo der Auslaß 25 mit dem Beutel 22 verbunden ist. Diese Nähte tragen eine wesentlichen Teil der Kraft. Als Sicherheitsmittel ist auch der Abgabeschlauch 23 an dem Beutel 22 unter Verwendung von Radioschweißnähten befestigt. Als weiterer Vorteil der Erfindung kann der aus dem Stand der Technik bekannte Vinylfilm weiter verwendet werden, und neue Materialien, die eine erneute Zertifizierung erfordern würden, sind nicht erforderlich.
Wie in den Fig. 2, 3, 4 und 5 dargestellt weist der Beutel einen zylindrischen Auslaß 25 auf, der mit dem Gesichtsteil 21 verbunden ist, wobei der Auslaß 25 eine gezahnte Innenfläche 27 aufweist. Die gezahnte Oberfläche 27 verringert jegliches Verkleben und stellt Strömungskanäle auch dann bereit, wenn der Auslaß 25 des Beutels kollabiert und die Wände während der Lagerung in einem Flugzeugabteil für eine Zeitdauer von bis zu drei Jahren aneinanderkleben. Falls der Auslaß kollabiert, wird die Kontaktfläche zwischen einander gegenüberliegenden Seitenwänden minimal sein. Das Konzept kann auch umgedrehte U-förmige Vorsprünge (nicht dargestellt) aufweisen, die an der Basis des Auslasses 25 angeordnet sind und ein Strömen von Sauerstoff entlang der Seiten der Bögen für den Fall eines Kollabierens des Auslasses erlauben. Im Ergebnis erlaubt dieses Konzept ein Strömen des Sauerstoffs im Fall des Aktivierens während eines Notfalls auf Grund von Dekompression.
Die Fig. 5 und 6 zeigen die Kupplung zwischen dem Gesichtsteil 21 und dem Auslaß 25 des Beutels im Detail. Das Gesichtsteil 21 ist an einer Ventilplatteneinheit befestigt, die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 30 versehen wird und eine innere Platte 31 und eine äußere Platte 32 aufweist, die durch einen Vorsprung 35 getrennt und mit den bekannten Techniken des Ultraschallschweißens miteinander verschweißt sind. Der Beutelauslaß 25 weist einen Vorsprung 26 auf, der in eine Öffnung 33 der äußeren Platte 32 paßt. Die Öffnung 33 hat einen Durchmesser oder eine Abmessung (im Fall einer unrunden Öffnung), die kleiner ist als die äußere Abmessung des Vorsprungs 26, und stellt somit bei der Befestigung einen sicheren Sitz bereit. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist der Vorsprung ein sich über den Umfang erstreckender Flansch, der sich entlang der gesamten 360º des Umfangs des Beutelauslasses 25 erstreckt. Allerdings kann der Vorsprung einen oder mehrere Lappen umfassen, jeder mit einem Kreissegment von weniger als der Gesamtheit von 360º. Wie in Fig. 4 dargestellt kann die Außenkante des Vorsprungs auch eine Protuberanz 28 aufweisen, die als Verriegelung dient, um die richtige Ausrichtung des Beutels mit dem Gesichtsteil sicherzustellen. Die innere Platte 31 weist eine Öffnung 34 auf, die konzentrisch mit der Öffnung 33 der äußeren Platte angeordnet ist. Die Ventilplatteneinheit 30 des Gesichtsteils nimmt einen Halter 40 für ein Inhalationsventil auf, der in die Öffnung 34 paßt. Der Halter 40 umfaßt einen radial abragenden Widerhaken 41, der sich in der bevorzugten Ausführungsform entlang des Umfangs um das untere Ende des Halters erstreckt. Dieser radial abragenden Widerhaken 41 paßt in den inneren Durchmesser des Beutelauslasses 25 und stellt einen Preßsitz bereit und erzeugt eine Fluiddichtung zwischen dem Beutel und der äußeren Platte. Der radial abragende Widerhaken 41 kann alternativ auch einen oder mehrere Lappen aufweisen, jeder mit Bogenabschnitten von weniger als der Gesamtheit von 360º. Der Halter 40 für das Inhalationsventil, im Querschnitt in Fig. 7 dargestellt, ist ausgelegt für das Aufnehmen und Halten eines Inhalationsklappenventils 43. Das Klappenventil 43 erlaubt das Strömen von Sauerstoff aus dem Speicherbeutel 22 nur während des Einatmens durch den Passagier und verhindert ein Ausatmen in den Beutel und erlaubt somit eine maximale Einsparung, während die Sicherheit des Passagiers gewährleistet ist.
Wie in Fig. 9 dargestellt weist die Ventilplatteneinheit des Gesichtsteils Öffnungen auf, die zur Aufnahme eines Ventils 54 zum Einatmen aus der Umgebung und eines Ventils zum Ausatmen 52 geeignet sind, die beide für die Auslegung gemäß dem Stand der Technik typisch sind. Während der Benutzung atmet der Passagier eine Mischung von verdünnter Umgebungsluft und zusätzlichem Sauerstoff ein, die jeweils durch ihre zugehörigen Ventile eintreten. Anschließend atmet der Passagier durch das Ventil zum Ausatmen aus.
Die Verbindereinheit, die die Ventilplatteneinheit 30 des Gesichtsteils, den Vorsprung 26 am Beutelauslaß und den radial abragenden Widerhaken 41 des Halters 40 aufweist, ist ausgelegt zum Bereitstellen einer Schnellverbindung und einer lösbaren Sicherung für die Einheit. Der Preßsitz dieser Sicherstellung ist ausreichend, um der Verbindung das Bereitstellen einer Fluiddichtung und das Widerstehen gegenüber der erforderlichen statischen Zugkraft von 89 N (20 pound), die während des Aktivierens des Sauerstoffströmens durch den Passagier aufgebracht wird, zu ermöglichen. Allerdings erfordert diese Kupplung keine komplizierten Befestigungselemente, wie sie im Stand der Technik gefunden werden. Diese Verbindung kann leicht durch Wartungspersonal in geeigneten Abständen gelöst werden. In der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung leichter in ihre Einzelteile zerlegt werden. Diese Einzelteile, wie die Beuteleinheit 22, die eine relativ kurze Lebensdauer hat, können leicht von den Komponenten mit längerer Le bensdauer wie dem Gesichtsteil 21 entfernt werden. Die vorliegende Kupplung kann eine längere Lebensdauer für die unterschiedlichen Komponenten des Systems als früher im Stand der Technik ermöglicht erlauben.
Die vorhergehende Beschreibung ist die einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung. Verschiedene Änderungen und Modifikationen können vom Fachmann vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung wie in den folgenden Ansprüchen festgelegt abzuweichen.

Claims

1. Einrichtung (20) zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einen Passagier zum Bereitstellen von zusätzlichem Sauerstoff bei Abfall des Kabinendrucks in einem unter Druck stehenden Luftfahrzeug, die ein Gesichtsteil (21) zum Zuführen von Sauerstoff zu Nase und Mund eines Passagiers, einen an diesem Gesichtsteil (21) befestigten Beutel (22), und einen an diesem Beutel (22) befestigten Abgabeschlauch (23) aufweist und für eine Verbindung mit einem System zur Sauerstoffzufuhr geeignet ist, wobei dieser Beutel (22) ein umschlossenes Volumen aufweist, um als Speicher für Sauerstoff für die Atmung eines Passagiers zu dienen, dadurch gekennzeichnet, daß

dieser Beutel (22) einen von sich abragenden Auslaß (25) zur Abgabe von Sauerstoff in dieses Gesichtsteil (21) aufweist und materialeinstückig auf diesem Auslaß (25) dieses Beutels (22) ein Vorsprung (26) angeordnet ist, der durch eine Öffnung (33) in diesem Gesichtsteil (21) aufgenommen wird, die einen kleineren Durchmesser als der Außenumfang des Vorsprungs (26) aufweist; und

in diesem Auslaß (25) in diesen Beutel (22) ein Halter (40) in Form eines getrennten eigenen Elements aufgenommen ist, um diesen Vorsprung (26) dieses Beutelauslasses (25) in einer ein fach herstellbaren Verbindung zwischen diesem Gesichtsteil (21) und diesem Beutel (22) zu halten, wobei diese Verbindung zwischen dieser Beutel (22) und dem Gesichtsteil (21) geeignet ist, eine Fluiddichtung bereitzustellen und einer statischen Zugkraft von wenigstens 89 N (20 pound) zu widerstehen.

2. Einrichtung (20) zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einen Passagier gemäß Anspruch 1, wobei dieser Beutel (22) aus einem leichtgewichtigen Vinylfilm mit einem Verstärkungsmuster (24) gebildet ist, das aus zusammengeschmolzenen Bereichen der Wände dieses Beutels (22) besteht, um eine statische Zugkraft von 89 N (20 pound) über die Breite dieses Beutels zu verteilen.

3. Einrichtung (20) zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einem Passagier gemäß Anspruch 2, wobei dieses Muster (24) in diesem Beutel (22) unter Verwendung eines Radioschweißverfahrens erzeugt wird.

4. Einrichtung (20) zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einem Passagier gemäß Anspruch 1, wobei dieses Gesichtsteil (21) eine Ventilplatteneinheit (30) aufweist, die weiter eine Innenplatte (31) und eine Außenplatte (32) aufweist, die aneinander und mit Seitenwänden des Gesichtsteils (21) verbunden sind, um den Boden des Gesichtsteils zu bilden.

5. Einrichtung (20) zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einem Passagier gemäß Anspruch 4, wobei diese Öffnung (33), die diesen Beutel aufnimmt, in dieser Ventilplatteneinheit (30) angeordnet ist.

6. Einrichtung (20) zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einem Passagier gemäß Anspruch 1, wobei dieser Halter (40) weiter eine Klappenventileinheit (43) aufweist.

7. Einrichtung (20) zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einem Passagier gemäß Anspruch 1, wobei dieser Halter (40) ein Anschlußstück mit einem radial abragenden Widerhaken (41) aufweist, das sich entlang des Umfangs an einer Kante dieser Halters erstreckt, um einen Preßsitz und eine Fluiddichtung zwischen diesem Beutelauslaß (25) und diesem Halter (40) zu erzeugen.

8. Einrichtung (20) zur Sauerstoffabgabe mit kontinuierlicher Durchströmung an einem Passagier gemäß Anspruch 1, wobei dieser Auslaß (25) dieses Beutel (22) einen zylindrischen Auslaß (25) mit einer gezahnten Innenfläche (27) aufweist, um ein Kollabieren und unbemerktes Versiegeln dieses Auslasses (25) während der Lagerung zu verhindern.