DE69526121T2

DE69526121T2 - Atemgerät das eine filterpatrone mit schnappverbindung aufweist

Info

Publication number: DE69526121T2
Application number: DE69526121T
Authority: DE
Inventors: W. Holmquist-Brown; O. Rekow; Gregory Yuschak
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1995-01-20
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2015-12-23
Also published as: KR100414326B1; BR9510148A; KR19980701523A; US5579761A; CN1173137A; AU4608596A; CN1054778C; WO1996022127A1; DE69526121D1; USRE39493E1; JPH10512471A; CA2209857A1; EP0804263A1; MX9705351A; EP0804263B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Atmungsgerät bzw. eine Gasmaske, die eine Filterpatrone mit einer Schnappverbindung aufweist.
Auf dem Gebiet der Atmungsgeräte wurden viele Techniken verwendet, um Filterelemente an Atmungsgeräten anzubringen. Bei einer üblichen Technik ist das Filterelement in einer mit einem Gewinde versehenen Patrone angeordnet, die an einem entsprechenden mit einem Gewinde versehenen Anschlußstück am Hauptteil des Atmungsgerätes angebracht ist, wobei beispielsweise auf US-A-5 222 488, US-A-5 063 926, US-A-5 036 844, US-A-5 022 901, US-A-4 548 626 und US-A-4 422 861 verwiesen sei. Bekannte Filterpatronen haben typischerweise schraubenförmige oder fortschreitend spiralförmige Gewinde, die zu einem mit einem Gewinde versehenen Mantel oder einer mit einem Gewinde versehenen Buchse passen, der oder die den mit einem Gewinde versehenen Abschnitt der Filterpatrone aufnimmt. Die Filterpatrone kann durch Drehen in einer geeigneten Richtung an dem Atmungsgerät angebracht oder von diesem entfernt werden. Häufig wird ein elastischer, verformbarer Dichtungsring verwendet, um einen luftdichten Sitz am Hauptteil des Atmungsgerätes zu gewährleisten.
Anstelle von Gewinden wurde ein Bajonettverschluß verwendet, um eine Filterpatrone an einem Atmungsgerät anzubringen, wobei beispielsweise auf US-A-4 934 361 und US-A-4 850 346 verwiesen sei. In den Patenten mit den Endnummern 361 und 346 wird eine hörbare Vorrichtung verwendet, um anzugeben, daß die Filterpatrone richtig mit dem Gesichtsstück eines Atmungsgerätes gekoppelt ist. Eine Nase am Gesichtsstück ist mit einer Halterampe oder einem Halteansatz versehen, die oder der eine geneigte Fläche aufweist, die so angeordnet ist, daß eine Rippe an der Patrone allmählich abgelenkt oder verformt wird. Wenn die Patrone und das Gesichtsstück zueinander in eine Verriegelungsposition gedreht werden, greift der Ansatz in die Rippe ein und bewirkt, daß die Rippe und die Nase abgelenkt werden, bis die Rippe abrupt vom Ende des Ansatzes abfällt. Der abrupte Vorgang erzeugt das hörbare Klicken.
Alternativ wurde eine permanente Schnappverbindung verwendet, wobei beispielsweise auf US-A-5 062 421 verwiesen sei. Der im Patent mit der Endnummer 421 offenbarte Verschluß hat Verriegelungsansätze und -kerben, um die Bestandteile aneinander zu befestigen. Die Verriegelungsansätze stehen von der Filterpatrone vor und greifen in die Kerben in einer Öffnung am Hauptteil des Atmungsgerätes ein. Jede Kerbe nimmt einen Verriegelungszapfen auf und ermöglicht es, daß die Patrone an ihren Ort schnappt und daß verhindert wird, daß sie sich dreht.
Bei einer weiteren in US-A-5 148 803 offenbarten Technik wird ein Balg zum Befestigen eines Filters an der Gasmaske verwendet. Der Balg bildet zusammen mit einem starren Band eine starre Manschette, die den Filter aufnimmt. Die Manschette setzt sich in einem elastischen Mantel fort, der den Filter gasdicht umgibt. Zum Wechseln des Filters wird der Mantel zuerst auf das Niveau der Manschette zurückgefaltet, wird das Filterelement in die Manschette eingeführt und wird der Mantel über das Filterelement zurückgefaltet.
In US-A-5 033 465 und US-A-5 078 132 ist ein Atmungsgerät offenbart, bei dem Randdichtungen zum Befestigen eines Filterelements am elastomeren Gesichtsstück des Atmungsgerätes verwendet werden. Das Filterelement weist verklebte Aktivkohle-Kügelchen auf, und die Randdichtungen sind zwischen dem Filterelement und dem elastomeren Gesichtsstück angeordnet. Die Randdichtungen bestehen aus einem geeigneten klebenden Material, wie einem warmschmelzenden Klebstoff, einem warmschmelzenden Schaumklebstoff oder einem Latexklebstoff.
Ein Schaumaskengehäuse zum Aufnehmen einer Filterpatrone ist in US-A-4 856 508 offenbart. Das Schaumaskengehäuse weist einen Mantel auf, der eine Öffnung zum Aufnehmen der Filterpatrone definiert. Die Filterpatrone hat einen Vorsprung, dessen Außenabmessung in etwa der Innenabmessung des zylindrischen Durchgangs durch den Mantel gleicht. Zum Anbringen der Filterpatrone wird ihr Vorsprung dort in die Öffnung eingeführt, wo ein verhältnismäßig enger Reibungssitz gebildet wird. Das Maskengehäuse besteht aus einem flexiblen Schaumstoffmaterial, das sich ausdehnt, wenn der Vorsprung in die Öffnung eingeführt wird. Zum Ersetzen eines Filterelements wird es erfaßt und vor und zurück gedreht, während es vom Maskengehäuse fortgezogen wird.
In US-A-4 790 306 ist ein Atmungsgerät beschrieben, bei dem ein Einpreßformen zum permanenten Befestigen eines verklebten Absorptionsfilterelements an dem Gesichtsstück eines Atmungsgerätes verwendet wird.
In US-A-4 771 771 ist ein Einsteckrahmen zum Festhalten einer Filterpatrone in einer Kammer des Atmungsgerätes beschrieben. Die Filterpatrone ist in der Kammer über Dichtungen angeordnet, die fest gegen die Patrone drücken, um sie an ihrem Ort zu halten. Die Filterpatrone kann an dem Atmungsgerät angebracht werden, indem sie durch eine Öffnung im Einsteckrahmen geschoben wird.
In US-A-4 630 604 werden Verriegelungszungen an einem Filterhalter verwendet, um ein austauschbares Filterelement an den Atmungsgerätrahmen angrenzend zu halten. Das Filterelement kann ausgetauscht werden, indem das Filteraufnahmeelement schnappend vom Rahmen entfernt wird.
Eine weitere Technik ist in US-A-4 562 837 offenbart, wo das Atmungsgerät mit einem Führungsring zum Eingreifen in ein Filtergehäuse versehen ist. Der Führungsring wird von einem Mantelabschnitt getragen, der eine Öffnung festlegt, durch die die Gase hindurchtreten. Das Filtergehäuse gleitet in dem Führungsring von einer zurückgezogenen Bereitschaftsposition zu einer vorgeschobenen Verwendungsposition. Ein zwischen dem Filtergehäuse und dem Atmungsgerät angeordneter Balg ermöglicht die Bewegung des Filtergehäuses zwischen ihrer zurückgezogenen Bereitschaftsposition und ihrer vorgeschobenen Verwendungsposition.
Sundström Safety AB aus Lidingö, Schweden, vertreibt in Europa und Australien unter der Bezeichnung SR-62 ein Atmungsgerät, bei dem eine Filteraufnahme aus elastomerem Gummi zum Aufnehmen einer Filterpatrone verwendet wird. Die Filterpatrone enthält ein Gas und einen Dampf oder einen Teilchenfilter in einer starren spritzgegossenen Kunststoffpatrone. Zum Einführen der Filterpatrone in die Aufnahme wird die Aufnahme über den Rand des Filterelements gestreckt. Wenn zwei verschiedene Filter in Reihe verwendet werden, können sie schnappend miteinander verbunden werden und als einzelne Einheit in die Aufnahme eingeführt werden. Zum Trennen der Filter ist am Gurtzeug bzw. Geschirrsystem ein Werkzeug bereitgestellt, das dazu dient, sie auseinanderzubringen.
Wenngleich bei den oben erörterten Atmungsgeräten verschiedene Techniken zum Befestigen eines Filters und von Filterpatronen an Atmungsgeräten verwendet werden, haben diese Techniken eine Anzahl von Nachteilen. Beispielsweise weisen die Filterpatronen, die an das Atmungsgerät angeschraubt sind, typischerweise ein Gehäuse oder einen Kanister auf, worin das Filtermaterial aufgenommen ist. Es ist wegen der zylindrischen Geometrie der Patrone typischerweise erforderlich, die Filterpatrone als einen äußeren Anhang zu verwenden, der die Sicht des Trägers stören kann. Weiterhin werden bei den mit einem Gewinde versehen Patronen viele Teile verwendet, die zum Gesamtvolumen des Filterelements und zum Gesamtgewicht des Atmungsgerätes beitragen. Bei anderen Konstruktionen, wie sie in US-A-5 078 132, US-A-5 033 465 und US-A-4 790 306 offenbart sind, können die Filter nicht einfach ausgetauscht werden, und wenn die Nutzungsdauer des Filterelements dementsprechend ihre Grenze erreicht hat, wird das ganze Atmungsgerät als Abfall weggeworfen. Bei dem von Sundström verkauften Atmungsgerät des Modells SR-62 ist die Filterpatrone austauschbar, es fehlt der Aufnahme jedoch an physikalischer Festigkeit bezüglich des Filterelements, und es sind dementsprechend wie beim Anordnen eines Gummireifens auf einem Rad zahlreiche Handgriffe erforderlich, um das Filterelement in der Aufnahme aus elastomerem Gummi anzuordnen. Weiterhin können elastomere Materialien verhältnismäßig kostspielig und schwieriger zu verarbeiten sein. Einige der anderen oben erörterten Atmungsgeräte weisen den Nachteil auf, daß Dichtungsringe oder O-Ringe verwendet werden, um eine hermetische Dichtung zu erhalten, oder daß recht komplizierte Systeme zum Anbringen der Filterelemente an den Atmungsgeräten verwendet werden.
Das Atmungsgerät gemäß dieser Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und überwindet viele der Nachteile von Atmungsgeräten aus dem Stand der Technik. Bei den Atmungsgeräten werden nicht viele Teile verwendet, um die Filterpatrone am Gesichtsstück des Atmungsgerätes zu halten, und es sind kein Dichtungsring, kein O-Ring und kein Permanentklebstoff erforderlich, um zwischen der Patrone und dem Gesichtsstück einen hermetischen Sitz zu erhalten. Weiterhin ist die Filterpatrone verhältnismäßig leichtgewichtig, und sie kann mit einer einzigen Bewegung, ohne daß sehr viele Handgriffe erforderlich wären, am Gesichtsstück angebracht und von diesem entfernt werden. Das Atmungsgerät ist verhältnismäßig einfach herzustellen, wodurch das Minimieren der Produktionskosten ermöglicht wird.
Kurz gesagt weist das Atmungsgerät gemäß der Erfindung auf:
(a) ein Gesichtsstück, das eine solche Größe aufweist, daß es mindestens über die Nase und den Mund einer Person paßt,
(b) eine Patronenaufnahmeanordnung (22), die sich auf dem Gesichtsstück befindet, und
(c) eine Filterpatrone, die ein Gehäuse aufweist, in dem ein Filterelement enthalten ist, wobei die Filterpatrone manuell schnappend in Eingriff mit der Patronenaufnahmeanordnung gebracht werden kann, wobei ein hörbares Geräusch erzeugt wird, wobei das Eingreifen unmittelbar durch Drücken der Filterpatrone gegen die Aufnahmeanordnung ohne eine Drehbewegung erhalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Filterpatrone vor, die zum Filtern von Verunreinigungen nützlich ist, die in der Luft vorhanden sind, die durch ein von einer Person getragenes Atmungsgerät eingeatmet wird. Die Filterpatrone ermöglicht das sofortige Anbringen an einem Gesichtsstück des Atmungsgerätes und das Entfernen von diesem, und sie weist ein Gehäuse und ein Filterelement auf. Das Filterelement ist in dem Gehäuse aufgenommen, und das Gehäuse weist eine Einrichtung auf, die es ermöglicht, daß die Filterpatrone durch Drücken der Filterpatrone gegen die Patronenaufnahmeanordnung ohne Verwendung einer Drehbewegung manuell schnappend in Eingriff mit einer Patronenaufnahmeanordnung gebracht wird.
Die Erfindung unterscheidet sich in der Hinsicht von bekannten Atmungsgeräten, daß die Filterpatrone ohne eine Drehbewegung sofort schnappend in Eingriff mit dem Gesichtsstück des Atmungsgerätes gebracht werden kann. Dies wird durch einfaches Drücken der Filterpatrone gegen die entsprechende Aufnahmeanordnung am Gesichtsstück erreicht. Die Erfindung sieht dementsprechend ein außerordentlich einfaches Mittel zum Anbringen einer Filterpatrone am Gesichtsstück eines Atmungsgerätes vor. Ein hörbares Geräusch wird bereitgestellt, um ein sicheres Anbringen anzuzeigen. Die Erfindung kann auch ermöglichen, daß die Filterpatrone schnell vom Gesichtsstück eines Atmungsgerätes entfernt wird. Dies kann durch einfaches Ziehen an der Patrone entgegengesetzt zur Richtung, in der sie auf das Gesichtsstück gedrückt wurde, erreicht werden. Eine Drehbewegung ist auch nicht erforderlich, um die Filterpatrone vom Gesichtsstück des Atmungsgerätes zu trennen.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Atmungsgerätes 10 gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Vorderansicht des Atmungsgerätes 10 gemäß der Erfindung, ohne daß ein Filterelement 16 in der Patrone 12 angeordnet ist,
Fig. 3 eine Teilschnittansicht des Atmungsgerätes 10 entlang Linien 3-3 aus Fig. 2,
Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht zum Veranschaulichen des Eingreifens der Filterpatrone 12 in das Gesichtsstück 14 gemäß der Erfindung und
Fig. 5 eine Schnittansicht einer Filterpatrone 12 gemäß der Erfindung.
Bei der Anwendung dieser Erfindung ist ein Atmungsgerät vorgesehen, das eine Filterpatrone aufweist, welche von Hand an dem Gesichtsstück eines Atmungsgerätes angebracht und von diesem abgenommen werden kann, ohne daß das Risiko eines Lecks auftritt. Die Dichtung zwischen der Patrone und dem Gesichtsstück ist hermetisch, und das Anbringen und Abnehmen kann sofort erfolgen.
In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein Atmungsgerät 10 dargestellt, das eine Filterpatrone 12 und ein Gesichtsstück 14 aufweist. Die Filterpatrone 12 weist ein zylindrisches Gehäuse 13 auf, das ein zylindrisches Filterelement 16 enthält. Das Filterelement 16 kann wie dargestellt einen Gasfilter 18 und einen Teilchenfilter 20 aufweisen. Das Filterelement 16 wird weiter unten detaillierter beschrieben. Das Gehäuse 13 der Filterpatrone umgibt die Außenfläche des Filterelements und bedeckt seine Einströmungsfläche im Außenbereich.
Die Filterpatrone 12 kann durch die Schritte, die im wesentlichen aus dem Drücken der Filterpatrone gegen das Gesichtsstück im wesentlichen senkrecht zu diesem (oder parallel zur Filterpatronenachse) bestehen, schnappend in Eingriff mit dem Gesichtsstück 14 gebracht werden. Die Patrone kann ohne eine Drehbewegung der Patrone oder des Gesichtsstücks am Gesichtsstück befestigt werden, wenngleich die Erfindung eine solche Bewegung nicht unbedingt ausschließt. Die Patrone 12 kann durch die Schritte, die im wesentlichen aus dem Greifen der Filterpatrone 12 (einschließlich eines Anhangs von dieser) und dem axial vom Gesichtsstück 14 fort und senkrecht zu diesem erfolgenden Ziehen bestehen, schnell vom Gesichtsstück entfernt werden. Eine Drehbewegung ist zum Entfernen der Patrone vom Gesichtsstück auch nicht erforderlich.
Das Gesichtsstück 14 weist eine solche Größe auf, daß es mindestens über die Nase und den Mund einer Person paßt. Es ist vorstellbar, daß ein Gesichtsstück bereitgestellt wird, das über andere Teile des Gesichts einer Person paßt (insbesondere die Augen), wie es bei einer Vollgesichtskonfiguration der Fall ist, das Gesichtsstück ist jedoch, wie hier dargestellt ist, typischerweise als eine Halbmaskenkonfiguration ausgebildet, also als eine Konfiguration, die nur über die Nase und den Mund paßt. Wie dargestellt ist, kann das Gesichtsstück 14 einen weichen, nachgiebigeren Abschnitt 15 aufweisen, der dichtend um einen starren Mittelabschnitt 17 geformt ist. Der starre Mittelabschnitt 17 weist eine Öffnung 19 auf, durch die gefilterte Luft hindurchtritt und in das Innere des Atmungsgerätes eintritt. Ein Einatmungsventil kann wünschenswerterweise bei 21 angebracht sein. Auf dem Fachgebiet sind, wie in US-A-5 062 421 dargestellt ist, Gasmasken bekannt, die weiche, nachgiebige Gesichtsabschnitte und starre Mittelabschnitte, auf denen die Filterpatrone (die Filterpatronen) angebracht ist (sind), bekannt.
Wie dargestellt ist das Atmungsgerät 10 eine "Unterdruck"-Gasmaske. Das heißt, daß das Atmungsgerät auf den Lungen des Trägers als Mittel zum Ziehen von Luft durch das Atmungsgerät beruht. Diese Atmungsgeräte werden als "Unterdruck"-Atmungsgeräte bezeichnet, weil der Druck innerhalb des Atmungsgerätes kleiner ist als der Umgebungsdruck während des Einatmens. Dagegen beruhen "Überdruck"-Atmungsgeräte auf eingetriebener Luft (beispielsweise von einem Druckbehälter oder einem Gebläse, das von der Person getragen wird), um dem Träger Sauerstoff zuzuführen, und der Druck in dem Atmungsgerät ist größer als der Atmosphärendruck. Die vorliegende Erfindung kann auch für eine Verwendung mit Überdruck-Atmungsgeräten geeignet sein.
Wenn Atmungsgerät 10 verwendet wird, bewirkt der durch das Ausdehnen der Lungen des Trägers erzeugte Unterdruck, daß Luft aus einer Ausströmungsöffnung (23, Fig. 3 und 4) in der Filterpatrone 12 und durch eine Einströmungsöffnung (19, Fig. 3 und 4) im Gesichtsstück 14 des Atmungsgerätes durch das Filterelement 16 in der Patrone 12 gezogen wird, um in das Innere des Gesichtsstücks einzutreten, wo die Luft vom Träger eingeatmet werden kann. Demgemäß steht die Filterpatrone in Fluidverbindung mit dem Inneren des Gesichtsstücks des Atmungsgerätes.
In den Fig. 3 und 4 ist anhand des Aufbaus dargestellt, wie die Filterpatrone 12 durch eine Schnappverbindung mit dem Gesichtsstück 14 verbunden werden kann. Das Gesichtsstück 14 weist kein Filterelement auf, sondern es weist eine Patronenaufnahmeanordnung in Form eines vorstehenden Flansches 22 auf, der dazu dient, das Befestigen eines Filterelements am Gesichtsstück zu ermöglichen. Wie dargestellt greift der vorstehende Flansch 22 in einen Rand 24 an der Filterpatrone 12 ein. Der vorstehende Flansch 22 hat vorzugsweise eine radial nach außen vorstehende Fläche 26, die an eine radial nach innen vorstehende Fläche 28 am Rand 24 angreift. Wenn die Filterpatrone 12 axial zum Gesichtsstück 14 hin gedrückt wird, dehnt sich der Rand 24 aus seinem Ruhezustand radial nach außen aus, während der vorstehende Flansch 22 radial nach innen gedrückt wird. Während die Filterpatrone 12 weiterhin zum Gesichtsstück 14 gedrückt wird, passiert die nach innen vorstehende Fläche 28 den maximal radial äußeren Punkt 29 der radial nach außen vorstehenden Fläche 26, wodurch ermöglicht wird, daß sich der Rand 24 nach innen zusammenzieht und sich der Flansch 22 nach außen ausdehnt. Die Filterpatrone 12 schnappt dann in direkten Eingriff mit dem Gesichtsstück 14. Im angebrachten Zustand entspannt sich der Rand 24 im wesentlichen bis zu der Position, die er vor dem Eingreifen aufwies, er übt jedoch noch einen gewissen Druck auf den vorstehenden Flansch 22 aus, so daß eine Wechselwirkung mit diesem erzeugt ist, wodurch zwischen den Bestandteilen ein im wesentlichen luftdichter Abschluß bereitgestellt wird. Zum Erhalten einer solchen Wechselwirkung hat die radial nach innen vorstehende Fläche 28 einen Umfang oder in ihrer kreisförmigen Konfiguration einen Durchmesser, der nominell kleiner ist als der Umfang oder der Durchmesser der radial nach außen vorstehenden Fläche 26. Die Dichtung kann ohne Verwendung eines Dichtungsrings oder eines anderen geeigneten Dichtungsmechanismus erreicht werden. Wenn die Gasmaske demgemäß von einer Person getragen wird, tritt eingeatmete Luft in das Innere des Gesichtsstücks 14 ein, wobei sie im wesentlichen ausschließlich von der Ausströmungsöffnung 23 an der Filterpatrone 12 durch die Einströmungsöffnung 19 am Gesichtsstück 14 hindurchtritt. Ein Kanal 25 liegt hinter dem Filterelement, um das Strömen von Luft vom Filterelement durch die Ausströmungsöffnung 23 zu erleichtern. Die Ausströmungsöffnung und die Einströmungsöffnung umfassen vorzugsweise einen erheblich kleineren Bereich (sie haben also einen erheblich kleineren Umfang) als der Bereich des Umfangs des Filterelements. Die durch den Schnappverschluß hergestellte hermetische Dichtung kann im wesentlichen aus dem vorstehenden Flansch 22 und dem Rand 24 bestehen. Ausgeatmete Luft kann durch eine Ausatmungsöffnung 31 aus dem Inneren 27 des Gesichtsstücks austreten.
Die radial nach innen vorstehende Fläche 21 auf der Innenseite des Rands 24 kann eine Vielzahl von Formen aufweisen. Beispielsweise kann die radial nach innen vorstehende Fläche wie dargestellt eine leicht nach innen (unter weniger als 90º) geneigte Fläche sein, oder sie kann die Form einer Rippe, einer Abschrägung, eines Ansatzes oder eines anderen nach innen weisenden Vorsprungs aufweisen. Wenn der Rand 24 kreisförmig angeordnet ist, nimmt sein Innendurchmesser vorzugsweise in Richtung des Endes 30 axial ab. Die radial nach außen vorstehende Fläche 26 am vorstehenden Flansch 22 kann auch eine Vielzahl von Formen einschließlich der oben für den Rand 24 angeführten aufweisen. Es ist vorstellbar, daß der vorstehende Flansch 22 auch eine Rille (nicht dargestellt) aufweist, in die eine entsprechende Rippe vom Rand 24 eingreift.
Demgemäß weist das Atmungsgerät gemäß der Erfindung eine Schnappverbindungs-Eingriffseinrichtung auf, die ein männliches Element oder einen vorstehenden Flansch 22 und ein weibliches Element oder einen Rand 24 aufweist, wobei sich der vorstehende Flansch 22 während des Eingreifens der Filterpatrone 12 in die Patronenaufnahmeanordnung 22 zuerst zusammenzieht und dann radial nach außen ausdehnt und wobei sich der Rand 24 zuerst ausdehnt und dann radial nach innen zusammenzieht. Das Zusammenziehen des Flansches 22 und das Ausdehnen des Rands 24 treten vorzugsweise im wesentlichen gleichzeitig auf, und das nachfolgende Ausdehnen des Flansches 22 und das Zusammenziehen des Rands 24 treten auch gleichzeitig auf. Es könnte auch eine Schnappverbindung erreicht werden, indem veranlaßt wird, daß sich nur entweder der Flansch oder der Rand ausdehnt und zusammenzieht, und indem veranlaßt wird, daß das andere Teil im wesentlichen statisch bleibt.
Die radial nach außen vorstehende Fläche 26 und die radial nach innen vorstehende Fläche 28 können die Einfachheit oder umgekehrt die Schwierigkeit des Anbringens und Entfernens der Filterpatrone beeinflussen. Durch Erhöhen der Größe der radial nach außen vorstehenden Fläche 26 und der radial nach innen vorstehenden Fläche 28 wird der Grad erhöht, bis zu dem der Rand 24 radial nach außen gestreckt wird, wodurch das Anbringen oder Entfernen wiederum schwieriger gemacht werden kann. Weiterhin kann die Geometrie der Flächen 26 und 28 beeinflussen, wie allmählich oder plötzlich die Filterpatrone 12 in ihre Position schnappt. Die Materialeigenschaften der Bestandteile sind auch ein Faktor, der zum Gewährleisten angemessener Kräfte zum manuellen Anbringen und manuellen Trennen der Teile relevant ist. Mit "manuell" ist gemeint, daß die Filterpatrone unter Verwendung der Hände einer Person leicht am Gesichtsstück angebracht und von diesem entfernt werden kann, ohne daß eine von dem Atmungsgerät getrennte mechanische Quelle zur Unterstützung verwendet werden müßte. Es ist kein äußeres Werkzeug oder Instrument erforderlich, und es besteht kein Bedarf zum Zerstören oder Auseinandernehmen des Atmungsgerätes, um die Filterpatrone am Gesichtsstück anzubringen oder davon zu entfernen. Die Materialeigenschaften und andere Parameter können so eingestellt werden, daß ein gewünschter Ausgleich zwischen einem engen und sicheren Anbringen und einer leichten Entfernbarkeit erzielt wird. Es wurde herausgefunden, daß eine Kraft von 10 bis 60 Newton eine leichte Entfernbarkeit und dennoch ein sicheres Anbringen bieten kann und daß eine Entfernungskraft von 15 bis 25 Newton bevorzugt ist.
Der Rand 24 besteht vorzugsweise aus einem zähen Polymerharz, das elastisch verformt werden kann, um zu gestatten, daß der Rand 24 über den vorstehenden Flansch 22 schnappt und in etwa zu seiner früheren Abmessung zurückkehrt. Für diesen Zweck können Materialien mit einem Biegemodul von 2 · 10&sup8; bis 30 · 10&sup8; Pascal (~ 30 000 bis 400 000 psi) bei 22ºC (73ºF) geeignet sein. Wenn das Biegemodul kleiner als dieser Bereich ist, kann eine erhebliche Verformung oder ein erhebliches Strecken erforderlich sein, um zu gewährleisten, daß zwischen der Patrone und dem Gesichtsstück eine gute Dichtung hergestellt wird, wodurch es beschwerlich wird, die erstgenannte am letztgenannten zu befestigen. Wenn das Biegemodul größer ist als dieser Bereich, kann das Material schwierig zu verformen sein, wodurch die zum Entfernen erforderliche Kraft unerwünscht groß gemacht wird und die Herstellungstoleranzen unerwünscht eng gemacht werden. Das Randmaterial ist vorzugsweise auch thermoplastisch, um das Herstellen zu erleichtern. Einige zum Herstellen eines Rands 24 geeignete Materialien sind Polyethylen, Polypropylen und thermoplastische Gummis. Polyethylen geringer Dichte, wie DowlexTM 2553 Polyethylen (Dow Chemical Company, Midland, Michigan) mit einem Biegemodul von 6,6 · 10&sup8; Pascal (~ 95 000 psi) ist ein besonders geeignetes Material. Polyethylen hoher Dichte, wie Dow 8454, das ein Biegemodul von 9,5 · 10&sup8; Pascal hat, ist auch besonders geeignet. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung besteht eine spritzgegossene Filterpatrone aus Polyethylen geringer Dichte, einem geklebten Filterelement, das unter Druck in das Patronengehäuse gepaßt ist, und wahlweise einem stapelförmig auf dem geklebten Filterelement angeordneten Teilchenfilter. Das geklebte Filterelement kann nach den Lehren aus US-A-5 033 465 und US-A-5 078 132 von Braun und Rekow hergestellt werden. Das Teilchenfilterelement kann aus einem elektrisch geladenen Fasergewebe bestehen, wobei beispielsweise auf das US-Patent Re. 32 171 oder das US-Patent Re. 30 782 von Van Turnhout verwiesen sei.
Der vorstehende Flansch 22 besteht vorzugsweise aus einem Material, das etwas steifer als das Randmaterial ist. Materialien mit einem Biegemodul, das bei 22ºC (73ºF) größer als 6 · 10&sup8; Pascal (~ 95 000 psi) ist, werden vorzugsweise zum Herstellen des Flansches 22 verwendet. Typischerweise hat der Flansch 22 ein Biegemodul, das kleiner als 70 · 108 Pascal (~ 1 000 000 psi) ist. Beispiele geeigneter Materialien sind Acrylnitril-Butadien-Styren-Copolymere (ABS), Acetale, Polycarbonate, Polyethylen, Polypropylen, Polystyren usw. Polypropylen in der Art von AmocoTM 3234 Polypropylen (Amoco Chemical Company, Chicago, Illinois), von dem angenommen wird, daß es ein Biegemodul von 17 · 10&sup8; Pascal (245 000 psi) aufweist, ist ein zum Herstellen des vorstehenden Flansches 22 besonders geeignetes Material.
Wie oben angegeben wurde, gibt es ein hörbares Geräusch in der Art eines Klickens, wenn der Rand 24 schnappend in Eingriff mit dem Flansch 22 gebracht wird. Ein hörbares Geräusch teilt dem Benutzer mit, daß sich die Patrone an ihrer Position befindet und verwendungsbereit ist. Ein Klicken kann ausgegeben werden, wenn der Rand über eine bestimmte Grenze hinaus gestreckt wird und dann plötzlich entspannt wird.
Es kann in manchen Fällen erforderlich sein, über die Schnappverbindung hinaus eine zusätzliche Befestigungseinrichtung bereitzustellen. Die zusätzliche Befestigungseinrichtung kann bereitgestellt werden, um dabei zu helfen, ein versehentliches Abreißen der Filterpatrone vom Gesichtsstück beispielsweise durch eine unerwartete seitliche Kraft zu verhindern. Die zusätzliche Befestigungseinrichtung könnte die Form eines in den Fig. 3 und 5 dargestellten Hakens 34 annehmen, der seitlich vom Rand 24 und von der Patronenaufnahmeanordnung 22 angeordnet ist. Der Haken 34 kann in einen entsprechenden Schlitz 36 im Gesichtsstück 14 eingeführt werden. Beim Anbringen der Filterpatrone 12 am Gesichtsstück 14 wird zuerst der Haken 34 in Eingriff mit dem Schlitz 36 gebracht. Der Haken 34 wirkt dann als ein Gelenk, um das die Patrone 12 geschwenkt wird, wenn sie im wesentlichen axial zum Gesichtsstück 14 hin oder von diesem fort gedrückt wird. Ein Zapfen 38 kann an der Patrone 12 bereitgestellt sein, um das Abnehmen der Patrone vom Gesichtsstück 14 zu erleichtern.
Wenn der Haken 34 und der Schlitz 36 nicht an der Filterpatrone 12 verwendet werden, kann die Patrone um ihren Umfang herum gegriffen werden, um zu bewirken, daß sie vom Gesichtsstück 14 getrennt wird. Eine Hebelwirkung ist ein weiterer Faktor, der die Leichtigkeit oder die Schwierigkeit des Anbringens oder Entfernens der Filterpatrone beeinflußt. Weil der Rand 24 solche Abmessungen aufweist, daß er einen kleineren Bereich als der Filter 16 umschließt und nicht konzentrisch zur Mitte der Filterpatrone 16 oder axial gegenüber dieser versetzt ist, ist eine Hebelwirkung zum Trennen der Patrone 12 vom Gesichtsstück 14 verfügbar. Wie dargestellt ist, wird der vorstehende Bereich des Rands nicht vom vorstehenden Bereich des Filterelements umschlossen, so daß der Radius des Filterelements kleiner ist als die Summe aus dem Versatz und dem Radius der Ausströmungsöffnung. Wie dargestellt wird der vorstehende Bereich des Rands nicht vom vorstehenden Bereich des Filterelements umschlossen, so daß der Radius des Filterelements kleiner ist als die Summe aus dem Versatz und dem Radius der Ausströmungsöffnung. Falls der Haken 34 nicht in Eingriff ist oder nicht verwendet wird, kann eine die Filterpatrone 12 greifende Person einfach von einem dem Rand 24 entgegengesetzten Ende 32 ziehen, um die Patrone 12 vom Gesichtsstück 14 zu trennen.
Wenngleich die vorliegende Erfindung so dargestellt wurde, daß das Gesichtsstück 14 einen vorstehenden Flansch 22 aufweist und daß die Filterpatrone 12 einen Rand 24 aufweist, ist es gemäß dieser Erfindung möglich, daß diese umgekehrt sind. Das heißt, daß die Filterpatrone alternativ mit einem vorstehenden Flansch versehen sein könnte und daß das Gesichtsstück einen Rand aufweisen könnte. Anstelle eines vorstehenden Flansches und eines Rands kann an andere geeignete Mechanismen zum Bereitstellen einer Schnappverbindung gemäß dieser Erfindung gedacht werden. Es sei daher bemerkt, daß die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern daß sie durch die in den Ansprüchen und äquivalenten Ausgestaltungen dargelegten Beschränkungen definiert ist. Es sei auch bemerkt, daß diese Erfindung auch in Abwesenheit einer oben nicht explizit dargelegten Beschränkung oder eines oben nicht explizit dargelegten Gegenstands verwirklicht werden kann.

Claims

1. Atmungsgerät, aufweisend:

(a) ein Gesichtsstück (14), das eine solche Größe aufweist, daß es mindestens über die Nase und den Mund einer Person paßt,

(b) eine Patronenaufnahmeanordnung (22), die sich am Gesichtsstück befindet, und

(c) eine Filterpatrone (12), die ein Gehäuse (13) aufweist, in dem ein Filterelement (16) enthalten ist, wobei die Filterpatrone manuell schnappend in Eingriff mit der Patronenaufnahmeanordnung gebracht werden kann, wobei ein hörbares Geräusch erzeugt wird, wobei das Eingreifen sofort durch Drücken der Filterpatrone gegen die Aufnahmeanordnung ohne eine Drehbewegung erhalten werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone ferner durch manuelles Ziehen leicht von der Patronenaufnahmeanordnung getrennt werden kann.

2. Atmungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Filterpatrone (12) ein zylindrisches Gehäuse (13) aufweist, das ein zylindrisches Filterelement (16) enthält, wobei das zylindrische Filterelement gegenüber der Patronenaufnahmeanordnung (22) axial versetzt ist und wobei die Patronenaufnahmeanordnung eine Öffnung (19) umschließt, deren Umfang erheblich kleiner ist als der Umfang des zylindrischen Filterelements.

3. Atmungsgerät nach den Ansprüchen 1-2, wobei die Filterpatrone (12) durch die Schritte, die im wesentlichen aus dem Drücken der Filterpatrone gegen das Gesichtsstück in einer Richtung senkrecht zum Gesichtsstück bestehen, schnappend in Eingriff mit dem Gesichtsstück (14) gebracht werden kann, und wobei die Filterpatrone durch die Schritte, die im wesentlichen aus dem Greifen der Filterpatrone und dem Ziehen daran axial in einer Richtung senkrecht zum Gesichtsstück bestehen, vom Gesichtsstück entfernt werden kann.

4. Atmungsgerät nach den Ansprüchen 1-3, das ein Unterdruck-Atmungsgerät ist.

5. Atmungsgerät nach den Ansprüchen 1-4, wobei die Patronenaufnahmeanordnung die Form eines vorstehenden Flansches (22) aufweist, wobei die Filterpatrone (12) einen Rand (24) aufweist, der in den vorstehenden Flansch eingreift, und wobei der vorstehende Flansch eine radial nach außen vorstehende Fläche aufweist, die in eine radial nach innen vorstehende Fläche am Rand eingreift.

6. Atmungsgerät nach Anspruch 5, wobei sich der Rand (24) aus einem Ruhezustand radial nach außen ausdehnt und wobei der vorstehende Flansch radial nach innen gedrückt wird, wenn die Filterpatrone zum Gesichtsstück hin gedrückt wird.

7. Atmungsgerät nach den Ansprüchen 5-6, wobei der Rand (24) während des Eingreifens einen Druck auf den vorstehenden Flansch (22) ausübt, um zwischen dem Rand und dem Flansch einen im wesentlichen luftdichten Abschluß zu erzeugen.

8. Atmungsgerät nach den Ansprüchen 1-7, wobei die Filterpatrone (12) so zur Patronenaufnahmeanordnung (22) paßt, daß eine Kraft von 10 bis 60 Newton erforderlich ist, um die Filterpatrone von der Patronenaufnahmeanordnung zu entfernen.

9. Atmungsgerät nach den Ansprüchen 5-7, wobei der Rand (24) aus einem Polymerharz besteht, das ein Biegemodul von 2 · 10&sup8; bis 30 · 10&sup8; Pascal aufweist, und wobei der vorstehende Flansch (22) aus einem starreren Polymermaterial besteht, das ein Biegemodul von 6 · 10&sup8; Pascal bis 70 · 10&sup8; Pascal aufweist.

10. Atmungsgerät nach den Ansprüchen 1-9 mit einem Schnappverbindungs-Eingriffsmechanismus, der ein männliches Element (22) und ein weibliches Element (24) aufweist, wobei sich während des Eingreifens der Filterpatrone (12) in die Patronenaufnahmeanordnung (22) (i) das männliche Element zuerst zusammenzieht und dann radial nach außen ausdehnt oder (ii) das weibliche Element zuerst ausdehnt und dann radial nach innen zusammenzieht, oder wobei eine Kombination von (i) und (ii) im wesentlichen gleichzeitig auftritt.

11. Atmungsgerät nach den Ansprüchen 1-10, welche ferner einen zweiten Eingriffsmechanismus (34, 36) aufweist, der seitlich vom Schnappverbindungs-Eingriffsmechanismus angeordnet ist.

12. Filterpatrone, die zum Filtern von Verunreinigungen nützlich ist, die durch ein von einer Person getragenes Atmungsgerät eingeatmet werden, und die ein sofortiges Anbringen und Entfernen von einem Gesichtsstück des Atmungsgerätes ermöglicht, wobei die Filterpatrone (12) ein Gehäuse (13) und ein Filterelement (16) aufweist, wobei das Filterelement in dem Gehäuse angeordnet ist und wobei das Gehäuse eine Einrichtung (24) aufweist, die es ermöglicht, daß die Filterpatrone durch Drücken der Filterpatrone gegen eine Patronenaufnahmeanordnung am Gesichtsstück ohne Verwendung einer Drehbewegung manuell schnappend in Eingriff mit einer Patronenaufnahmeanordnung (22) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (24) es ermöglicht, daß die Filterpatrone durch manuelles Ziehen an der Filterpatrone leicht von einer Patronenaufnahmeanordnung getrennt werden kann.