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Sauerstoffzuführungsventil für Atem- und Atemschutzgeräte Die Erfindung
betrifft ein Sauerstoffzuführungsventil für Atemgeräte, das durch ein lungengesteuertes
Hil.fsveniti.l betätigt w@iirdi. Es siinid verschiedene Bauarten solcher Sauerstoffzuführungsventile
bekanntgeworden, von denen eine Bauart im Verlaufe der Weitemenitwieklhxng sich
als besonders geeignet für die Verwendung in Atem- und Atemschutzgeräten erwiesen
hat. Diese enthält in der bekannten Ausführung als kennzeichnendes Merkmal eine
Membran, die zwei im allgemeinen mit einem Druckminderventil in Verbindung stehende,
druckerfüllte Kammern voneinander trennt, wobei eine enge Drosselöffnung den Druckausgleich
zwischen beiden Kammern verzögert. Die in offener Verbindung mit dem Druckminderventil
stehende Kammer enthält das Sauerstoffzuführungsventil, dessen Verschlußstück kraftschlüssig
mit den Bewegungen der Membran gekoppelt ist, während die Kammer auf der anderen
Seite der Membran mit der kleinen Ventilöffnung des lungengesteuerten Hilfsventils
abschließt. Jedes Öffnen des Hilfsventils, das lungengesteuert durch im Atembeutel
entstehenden Unterdruck verursacht wird, hat einen Druckabfall über der Membran
zur Folge, der nur mit zeitlicher Verzögerung durch die beide Kammern verbindende,
enge Drosselöffnung ausgeglichen werden kann. Da der Druck unterhalb der Membran
infolge der offenen Verbindung des Raumes mit einem Druckminderer unverändert aufrechterhalten
bleibt, bildet sich im Zeitraum von
I/iooo bis ihoo Sekunde nach
dem Öffnen des Hilfsventils ein kräftiger Druckunterschied beiderseits der Membran
aus. Die Membran weicht aus und öffnet mit dieser Bewegung das Sauerstoffzuführungsventil.
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Mit dieser Bauart ist zum ersten Male versucht worden, bei Atemgeräten
mit ausschließlich lungengesteuerter Sauerstoffzuführung die Druckenergie des in
dem Vorratsbehälter enthaltenen, hochverdichteten Sauerstoffes zur Verringerung
des zum Ansaugen notwendigen Atemwiderstandes und zur Einschränkung des Platzbedarfes
und Gewichtes der Sauerstoffarmatur auszunutzen. Dieses Ziel wird von der bekannten
Bauart nur in beschränktem Umfang erreicht, da sich der Aufbau zu sehr an die damals
bekannten und in Gebrauch befindlichen Ausführungen unmittelbar lungengesteuerter
Sauerstoffzuführungen anlehnt. Die Steuerung des Hilfsventils durch einen Beutel
oder eine Membran in der bekannten Form gestattet keine wesentliche Verringerung
der baulichen Abmessungen, und die Zuführung der aus dem Sauerstoffzuführungsventil
abströmenden großen Sauerstoffmengen in den Steuerraum des Hilfsventils beeinflußt
oder verhindert sogar durch seine unmittelbare Strahlwirkung das rechtzeitige Schließen
des Hilfsventils und als Folge davon auch die Unterbrechung des Hauptstromes.
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Durch die Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden. Sie ist
dadurch gekennzeichnet, daßdas die gesamte Ventilanordnung enthaltende Gehäuse aus
zwei Teilen besteht, in deren flanschartiger Verbindungsstelle die das Sauerstoffzuführungsventil
steuernde Membran angeordnet ist und von denen getrennte Leitungen für die Übertragung
des Unterdruckes der Einatmung auf das Hilfsventil und für die Abströmung aus dem
Sauerstoffzuführungsventil zu den Atemwegen des Gerätes führen.
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Insbesondere ist die Erfindung noch dadurch gekennzeichnet, daß in
dem das Hilfsventil mit seinen Steuerteilen enthaltenden Gehäuseteil als kraftschlüssige
Verbindung zwischen der den Gehäuseteil abschließenden Membran und dem Verschlußstück
des Ventils mehrere radial angeordnete Hebelsysteme mit Übersetzungen von wenigstens
15 : i vorgesehen sind, wobei die festen Drehpunkte der radialen Hebelsysteme in
über den Gehäuseumfang gleichmäßig verteilten Aussparungen von zwei Ringen gelagert
sind und als gemeinsame Drehachsen Drahtringe vorgesehen sind, die in konzentrischen
Ausdrehungen der im Gehäuse fest gelagerten Ringe angeordnet sind.
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Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sauerstoffzuführungsventils
nach der Erfindung im Längsschnitt in vergrößertem Maßstab von etwa 2 : i.
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Die beiden Gehäuseteile z, 2 sind durch quadratisch ausgebildete Flansche
3; 4 miteinander verbunden. Zwischen den Flanschen 3, 4 ist die Membran 5 aus Weichgummi
angeordnet, die gleichzeitig die Abdichtung der Flanschverbindung mittels Schrauben
6 übernimmt. Teil i des Gehäuses 1,:2 besitzt einen Anschlußstutzen7 zur Verbindung
mit einem nicht gezeichneten Druckminderventil. Irn Innern des Gehäuseteiles i ist
das Ventilstück 8 mit der Abströmöffnung 9 und Zuströmkanälen io unter Zwischenschaltung
des Dichtungsringes i i eingesetzt. In dem Ventilstück 8 wird das Verschlußstück
12 geführt, das durch die Schraube 13 mit einem Federteller 14 zusammengefaßt ist.
Eine Feder 15 stützt sich einerseits gegen das Ventilstück 8 und sorgt andererseits
dafür, daß der Federteller 14 und das mit diesem durch die Schraube 13 verbundene
Verschlußstück 12 den Auswölbungen der Membran 5 folgen kann. Das Ventiil,stück
8 und das Verschlußstück 12 bilden zusammen das Sauerstoffzuführungsventil. Durch
den Anschlußstutzen 16 kann der aus der Ventilöffnung 9 abströmende Sauerstoff den
Atemwegen zugeleitet werden. Die Membran 5 besitzt in ihrer Mitte einen Durchlaß,
der durch die gegeneinander verschraubten und durchbohrten Körper 17 und 18 gebildet
.wird. Der Durchlaß verengt sich im Drosselkörper 18 zu einer Drosseldüse
i9. Um den Drosselkörper 18 herum ist eine kräftige Feder 2o angeordnet, die über
die Membran 5 auf den Federteller 14 und das mit diesem fest verbundene Verschlußstück
12 als Schließfeder für die Ventilöffnung 9 des Sauerstoffzuführungsventils wirkt.
Den Abschluß des Raumes über der Membran 5 im Gehäuseteil 2 bildet ein Einsatzstück
2,1, das in der engen Hilfsventilöffnung ä2 endet. Darüber sind in einer Erweiterung
23 des Gehäuseteiles :2 die Steuerteile des Hilfsventils 24 mit der abschließenden
Hilfsventilmembran 25 untergebracht, die in der Mitte mit zwei Versteifungsplättchen
26 versehen ist und auf den oberen Rand 27 des Gehäuseteiles 2 aufgebunden ist.
Eine Verschlußkappe 28 mit einer durch ein Sieb 29 nach außen hin geschützten Öffnung
30 überdeckt die Hilfsventilmembran 25. Auf dier Venti#löffnung22 des Hi@Lfevenstids
z4sntztdas Verschlußstück 3 i mit einer Führungsbohrung in einer in die Erweiterung
23 des Gehäuseteiles 2 vorspringenden Erhöhung 32. Hier sind auch Kanäle
33 für die Ableitung des aus dem Hilfsventil 24 abströmenden Sauerstoffes vorgesehen.
Eine Ausbohrung des Verschlußstückes 31 nimmt die Schließfeder 34 auf, die sich
gegen eine in der Wand des Gehäuseteiles 2 durch Schrauben 35 befestigte Kappe 36
abstützt. Das Verschlußstück 3 1 besitzt einen nach außen vorstehenden Rand
37, unter den die freien Enden von radial angeordneten Hebeln 38 eingreifen. Diese
Hebel 38 (in der Abbildung drei Stück) sind in Schlitzen eines Ringes 39
vorgesehen, der auf einer entsprechend gestalteten Ausdrehung der aus dem Gehäuseteil
2 vorspringenden Erhöhung 32 gelagert ist und gemeinsam mit der Schließfeder 34
von der Kappe 36 gehalten wird, Die gemeinsame Drehachse 4o der Hebel 38 bildet
ein Drahtring, der in einer Ausdrehung des Ringes 39 eingeklemmt ist. Die drei Hebel
38 wirken durch ebenso viele gelenkig mit ihnen verbundene Zwischenstücke
41 auf weitere drei Hebel 42, die in gleicher Weise wie die Hebel 38 in einem Ring
43 mit einem Drahtring als gemeinsamer: Achse angeordnet sind. Die Enden der
Hebel
42 berühren das Versteifungsplättchen 26 der Hilfsv entilmembran 25. Aus der Erweiterung
23 des Gehäuseteiles 2 führt eine Leitung zum Einatemweg des Atemgerätes.
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Die Arbeitsweise des lungengesteuerten Sauerstoffzuführungsventils
ist folgende: Durch den Anschlußstutzen 7 steht das Innere des Gehäuseteiles i in
offener Verbindung mit einem Druckminderventil, das den hohen Druck des Sauerstoffes
in dem Vorratsbehälter auf einen geringen Gebrauchsdruck herabmindert und diesen
Druck während der ganzen Gebrauchsdauer gleichmäßig aufrechterhält. Dieser Druck
besteht also auch im Innern des Gehäuseteiles i. In das Innere des Gehäuseteiles
2 kann der Sauerstoff nur durch die enge Drosseldüse ig gelangen. Der Druckausgleich
zwischen beiden Räumen kann also nur mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung erfolgen.
Es entsteht daher zwischen beiden Seiten der Membran ein am Anfang des Ausgleiches
erheblicher und dann abnehmender Druckunterschied, so daß die Membran 5 entgegen
dem Druck der Schließfeder 2o eine Auswölbung erfährt, die infolge der kraftschlüssigen
Verbindung des Verschlußstückes 12 mit dieser Bewegung durch den Druck der Feder
15 die Öffnung des Sauerstoffzuführungsventils bewirkt. Der Sauerstoff strömt dann
durch die Ventilöffnung g und das Anschlußrohr 16 in die Atemwege des Gerätes.
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Dieser Vorgang erfolgt erstens, wenn am Anfang des Gebrauches des
Atemgerätes das Absperrventil des Sauerstoffvorratsbehälters geöffnet wird und der
Sauerstoff aus dem Inneren des Gehäuseteiles i durch die enge Drosseldüse ig in
das Innere des Gehäuseteiles 2 bis zum Druckausgleich überströmt. Für eine kurze
Zeitspanne, deren Länge von der Größe des freien Raumes über der Membran 5 und von
dem Querschnitt der Düsenöffnung ig abhängig ist und durch Veränderung dieser Größen
geregelt werden kann, wird daher ein kurzer Sauerstoffzuschuß in das Atemgerät gegeben.
Dieser bedeutet insbesondere bei Atemschutzgeräten mit Kreislauf der Atmung eine
Erhöhung des Sauerstoffgehaltes der Kreislaufluft am Anfang des Gebrauches.
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. Dieser Vorgang erfolgt zweitens während des Gebrauches, wenn der
bei der Einatmung entstehende Unterdruck durch die Anschlußleitung 44 auf die Erweiterung
23 im Gehäuseteil :2 übertragen wird und die Hilfsventilmembran 25 durch Druck auf
die Hebelsysteme 42, 41, 38 das Verschlußstück 31 von der Ventilöffnung 22 des Hilfsventils
24 abhebt. Hierdurch wird das Innere des Gehäuseteiles :2 in geringstem Bruchteil
einer Sekunde entleert. Da die Nachströmung aus dem Raum unterhalb der Membran 5
durch die Wirkung der Drosseldüse ig verzögert wird, entsteht so ein kräftiger Druckunterschied
beiderseits der Membran 5, wodurch das Sauerstoffzuführungsventil g geöffnet wird
und geöffnet bleibt, solange der Sauerstoffbedarf der Atmung anhält. Dann wird zuerst
das Hilf sventil24 geschlossen, und es folgt in etwa 1/10o Sekunde der Abschluß
des Sauerstoffzuführungsventils.
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Die exakte Folge dieser Vorgänge wird bei der bekannten Ausführung
dadurch gestört, daß die Abströmung aus dem Sauerstoffzuführungsventil in den Steuerraum
des Hilfsventils eingeleitet wird. Die vorliegende Erfindung sieht daher getrennte
Anschlüsse 16 und 44 für die Übertragung des Unterdruckes auf das Hilfsventil 24
und für die Abströmung aus dem Sauerstoffzuführungsventil g, 12 vor, so daß alle
Vorteile der an sich bekannten Arbeitsweise gewahrt sind.
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Durch die von der Erfindung angegebene Trennung des Ventilgehäuses
in zwei Teile, derart, daß in der flanschartigen Verbindungsstelle die Membran 5
vorgesehen ist, ergibt sich ein einfacher, übersichtlicher Zusammenbau. Die radiale
Anordnung von Hebelsystemen 42, 41, 38 einfachster und leichtester Bauart mit großer
Übersetzung zur Steuerung des Hilfsventils 24 gestattet die bauliche Zusammendrängung
auf kleinstem Raum und die Verwendung einer wirksamen Fläche der Hilf sventilmembran
25 von nicht mehr als 2o cm-.