EP0164505B1 - Lungenautomat für Atemschutzgerät - Google Patents

Lungenautomat für Atemschutzgerät Download PDF

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EP0164505B1
EP0164505B1 EP85103005A EP85103005A EP0164505B1 EP 0164505 B1 EP0164505 B1 EP 0164505B1 EP 85103005 A EP85103005 A EP 85103005A EP 85103005 A EP85103005 A EP 85103005A EP 0164505 B1 EP0164505 B1 EP 0164505B1
Authority
EP
European Patent Office
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valve
pressure
lung
high pressure
piston
Prior art date
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EP85103005A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0164505A2 (de
EP0164505A3 (en
Inventor
Adalbert Dr. Dipl.-Ing. Pasternack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Draegerwerk AG and Co KGaA
Original Assignee
Draegerwerk AG and Co KGaA
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Publication date
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Publication of EP0164505A3 publication Critical patent/EP0164505A3/de
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Expired legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B9/00—Component parts for respiratory or breathing apparatus
    • A62B9/02—Valves
    • A62B9/022—Breathing demand regulators
    • A62B9/025—Breathing demand regulators with tilting opening action
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7781—With separate connected fluid reactor surface

Definitions

  • the invention relates to a regulator for breathing apparatus according to the preamble of claim 1.
  • the regulators for breathing apparatus should in any case secure the breathing air supply for the user of the breathing apparatus, who is then always in a dangerous, in any case exhausting environment. This must also be guaranteed if the important pressure reducer, in which the cylinder pressure is reduced, should fail.
  • a breathing apparatus is known from US Pat. No. 3,957,044, which is supplied with compressed air or oxygen from a bottle.
  • the device works in two pressure stages, the last of which is the regulator, which directs the breathing gas directly to the user.
  • the first stage contains two pressure regulators connected in parallel, the operating pressure regulator and the reserve pressure regulator, in which the pressure of the breathing gas is reduced to match the regulator.
  • the pressures behind the two pressure reducers do not differ significantly.
  • the operating pressure reducer reduces the cylinder pressure to an average pressure of around 6 bar. This is fed via a medium pressure line to a pulmonary valve connected to a mask, the pulmonary valve. A check valve in the medium pressure line only allows flow from the operating pressure reducer to the regulator. The regulator allows the gas to flow to the user in accordance with their breaths.
  • the reserve pressure reducer is arranged parallel to the operating pressure reducer, the reserve medium pressure of which is set to approximately 9 bar.
  • the outlet of the reserve pressure reducer is connected to the medium pressure line behind the check valve via a reserve line that contains an automatic shut-off valve that is normally closed.
  • the automatic shut-off valve is pneumatically operated and has a control piston with different piston surfaces.
  • a pneumatic changeover valve switched directly with the cylinder pressure switches on the reserve line in any case, even if the operating pressure reducer should not have a defect, when the cylinder pressure falls below a minimum, so that a warning signal is given.
  • This residual pressure warning is not part of the present task; it is known in many variations.
  • this known safety circuit with an additional complete pressure reducer and the check valve is not only very complex, but also means considerable weight for the user, which he only has to carry around with him if a failure occurs.
  • the reserve pressure reducer which is a complicated device and is usually only in reserve when not in use, can also easily fail in an emergency.
  • a breathing apparatus has a regulator, which has two tilting valves which can be actuated by the membrane, one of which can be operated by the membrane in normal operation and which connects a low-pressure line to the breathing gas connection.
  • the other tilt valve is located in a high-pressure line and is slidably arranged in a cylinder chamber via a spring-loaded piston.
  • a connecting line from the low pressure line leads into the cylinder chamber and exerts a compressive force against the spring force on the piston. If there is sufficient pressure in the low pressure line, the breathing gas supply is established by actuating the low pressure toggle valve.
  • the high-pressure tilt valve takes over the breathing gas supply.
  • the invention has for its object a lung regulator for respiratory protective devices of the type mentioned, in which there is no risk to the user of the device even if the pressure reducer fails, in which the cylinder pressure is reduced to the mean pressure suitable for the lung regulator simple construction even safer, simpler and easier to operate and maintain.
  • the further valve is provided by a control piston with a larger surface exposed to the medium pressure and with a smaller surface exposed to high pressure, which carries a valve cone thereon, the seat of which forms a connection opening between the interior and the high pressure gas source.
  • a spring can be contained in the valve housing, which exerts a force on the stepped piston in the opening direction of the further valve.
  • the advantages achieved by the invention consist in particular in that a simple, safe, clear device with only one pressure reducer, which does not require an extra check valve in the gas supply line between the already existing pressure reducer and the regulator, is presented.
  • a simple, safe, clear device with only one pressure reducer, which does not require an extra check valve in the gas supply line between the already existing pressure reducer and the regulator, is presented.
  • the simple construction ensures that the device user always has sufficient breathing air in the event of failure of the pressure reducer, which is then directly from the high-pressure breathing gas source, e.g. B. the compressed gas bottle flows, is supplied.
  • the machine housing 1 of the lung machine has the nozzle 2 for breathing connection for the user z. B. a respirator. It is closed off from the outside in a known manner via a membrane 3, which is protected against external influences by a perforated cover 4.
  • the breathing gas is supplied through a connection 5, which is closed off from the inside of the machine housing 1 by a spring-loaded tilt valve 6. Its rocker arm 7 is actuated by the membrane 3.
  • a piston valve 9 is connected via a control line 8 to the connection 5 in front of the toggle valve 6 and, when open, connects a high-pressure connection 15 to the interior 10 of the machine housing 1 the medium pressure P MD applied to the pressure reducer, while with its smaller area 14 it is applied to the bottle pressure P HD supplied through the high pressure connection 15.
  • the stepped piston 11 carries on the smaller surface 14 a valve cone 16, which forms a high-pressure valve 18 with a seat 17 opening to the interior 10.
  • a spring 19 lifts the stepped piston 11 into the open position of the high-pressure valve 18.
  • the medium pressure P MD of the functioning pressure reducer is present at port 5.
  • the Kippven t il 6 is actuated via the membrane 3; the amount of breathing air necessary for breathing flows in and then through the nozzle 2 to the device user.
  • the emergency supply by the piston valve 9 comes into operation.
  • the high pressure valve 18 which is closed in normal operation by the medium pressure P MD over the larger surface 13 of the stepped piston 11 compared to the high pressure valve P HD acting on the smaller surface 14 together with the spring 19 opens.
  • the device user is now supplied with breathing gas bypassing the lung-controlled tilt valve 6 directly via the high-pressure connection 15 via the high-pressure valve 18.

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  • Emergency Management (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Lungenautomaten für Atemschutzgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Lungenautomaten für Atemschutzgerät sollen auf jeden Fall für den Benutzer des Atemschutzgerätes, der sich dann immer in einer gefährlichen, auf jeden Fall für ihn anstrengenden Umgebung befindet, die Atemluftversorgung sichern. Dies muß auch dann gewährleistet sein, wenn es zu einem Ausfall des wichtigen Druckminderers, in dem der Flaschendruck reduziert wird, kommen sollte.
  • Aus der US-PS-3 957 044 ist ein Atemschutzgerät bekannt, das aus einer Flasche mit Druckluft oder Sauerstoff versorgt wird. Das Gerät arbeitet dabei in zwei Druckstufen, in der die letzte der Lungenautomat ist, der das Atemgas direkt zum Benutzer leitet. Die erste Stufe enthält zwei parallel geschaltete Druckminderer, den Betriebsdruckminderer und den Reservedruckminderer, in denen der Druck des Atemgases passend zum Lungenautomaten vermindert wird. Die Drücke hinter den beiden Druckminderern unterscheiden sich dabei unwesentlich.
  • Der Betriebsdruckminderer setzt den Flaschendruck auf einen Mitteldruck von etwa 6 bar herab. Dieser wird über eine Mitteldruckleitung einem an einer Maske angeschlossenen lungenautomatischen Ventil, dem Lungenautomaten, zugeführt. Ein Rückschlagventil in der Mitteldruckleitung erlaubt eine Strömung nur vom Betriebsdruckminderer zum Lungenautomaten. Der Lungenautomat läßt das Gas dem Benutzer in Einklang mit dessen Atemzügen zuströmen. Parallel zu dem Betriebsdruckminderer ist der Reserve-Druckminderer angeordnet, dessen Reservemitteldruck auf etwa 9 bar eingestellt ist. Der Abgang des Reserve-Druckminderers ist über eine Reserveleitung, die ein im Normalfall geschlossenes automatisches Absperrventil enthält, mit der Mitteldruckleitung hinter dem Rückschlagventil verbunden. Das automatische Absperrventil ist pneumatisch betätigt und besitzt dazu einen mit unterschiedlichen Kolbenflächen versehenen Steuerkolben. Dessen größere, im schließenden Sinne wirkende Kolbenfläche wird durch den Mitteldruck, abgeleitet zwischen Druckminderer und Rückschlagventil, beaufschlagt. Die kleinere, im öffenenden Sinne wirkende Kolbenfläche ist durch den Reserve-Mitteldruck beaufschlagt. Die Abstimmung der Flächen bewirkt den Verschluß des Absperrventils unter Normalbedingungen. Bricht jedoch bei einem Versagen des Betriebsdruckminderers der Mitteldruck zusammen, so öffnet der nun überwiegende Reserve-Mitteldruck das Absperrventil, und das über die Reserveleitung zum Lungenautomaten strömende Gas hält die Versorgung aufrecht. Gleichzeitig ertönt mit jedem Atemzug ein Warnsignal. Das Rückschlagventil ist in diesem Zustand erforderlich, damit der Reserve- Mitteldruck nicht im Rückstrom zu der größeren Kolbenfläche gelangen und zu einem erneuten Verschluß des Absperrventils oder dessen Schwingen führen kann.
  • Ein direkt mit dem Flaschendruck geschaltetes pneumatisches Umschaltventil schaltet auf jeden Fall, auch wenn der Betriebsdruckminderer keinen Defekt haben sollte, beim Unterschreiten eines minimalen Flaschendruckes die Reserveleitung ein, so daß es zu einem Warnsignal kommt.
  • Dieser Restdruckwarner ist nicht Inhalt der vorliegenden Aufgabe; er ist in vielen Variationen bekannt.
  • Für die vorliegende Aufgabe ist diese bekannte Sicherheitsschaltung mit einem zusätzlichen vollständigen Druckminderer und dem Rückschlagventil nicht nur sehr aufwendig, sondern bedeutet erhebliches Gewicht für den Benutzer, das er nur für ein vielleicht eintretendes Versagen ständig mit sich herumschleppen muß. Darüber hinaus kann der Reserve-Druckminderer, der ja ein kompliziertes Gerät ist und in der Regel unbenutzt nur in Reserve steht, im Ernstfall leicht ebenfalls versagen.
  • Ein Atemgerät nach der GB-A-1 022 574 besitzt einen Lungenautomaten, welcher zwei von der Membran betätigbare Kippventile besitzt, von denen eines im Normalbetrieb von der Membran betätigbar ist und eine Niederdruckleitung mit dem Atemgasanschluß verbindet. Das andere Kippventil befindet sich in einer Hochdruckleitung und ist über einen federbelasteten Kolben in einer Zylinderkammer verschiebbar angeordnet. Eine Verbindungsleitung von der Niederdruckleitung führt in die Zylinderkammer und übt eine der Federkraft entgegengerichtete Druckkraft auf den Kolben aus. Liegt genügend Druck in der Niederdruckleitung vor, wird die Atemgasversorgung durch Betätigung des Niederdruckkippventils hergestellt. Bricht der Druck in der Niederdruckleitung zusammen, wird auch der Druck in der Zylinderkammer geringer, so daß die die Überhand gewinnende Federkraft das Hochdruckkippventil in die Membrankammer des Lungenautomaten verschiebt. Dadurch tritt ein Wechsel unter den von der Membran betätigbaren Kippventilen ein: das Hochdruckkippventil übernimmt die Atemgasversorgung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lungenautomaten für Atemschutzgeräte der eingangs genannten Art, in denen es auch bei Ausfall des Druckminderers, in dem der Flaschendruck auf den Mitteldruck passend für den Lungenautomaten reduziert wird, nicht zu einer Gefährdung des Gerätebenutzers kommen kann, durch einen einfachen Aufbau noch sicherer, einfacher und leicher im Betrieb und in der Pflege zu machen.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • In einfacher Ausbildung wird das weitere Ventil durch einen Steuerkolben mit einer dem Mitteldruck ausgesetzten größeren Fläche und mit einer dem Hochdruck ausgesetzten kleineren Fläche versehen, der an dieser einen Ventilkegel trägt, dessen Sitz eine Verbindungsöffnung zwischen dem Innenraum und der Hochdruckgasquelle bildet. Außerdem kann im Ventilgehäuse eine Feder enthalten sein, die auf den Stufenkolben eine Kraft in Öffnungsrichtung des weiteren Ventils ausübt.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß hier eine einfache, sichere, übersichtliche Vorrichtung mit nur einem Druckminderer, die kein extra Rückschlagventil in der Gaszuführungsleitung zwischen dem bereits vorhandenen Druckminderer und dem Lungenautomaten benötigt, vorgelegt wird. Sie stellt trotz des einfachen Aufbaus aber sicher, daß der Gerätebenutzer bei Ausfall des Druckminderers immer mit ausreichender Atemluftmenge, die dann direkt aus der Hochdruckatemgasquelle, z. B. der Druckgasflasche zufließt, versorgt wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.
  • Das Automatengehäuse 1 des Lungenautomaten besitzt den Stutzen 2 zum Atemanschluß für den Benutzer z. B. über eine Atemschutzmaske. Gegenüber außen ist es in bekannter Weise über eine Membran 3 abgeschlossen, die durch einen gelochten Deckel 4 gegen äußere Einflüsse geschützt ist. Die Zufuhr des Atemgases erfolgt durch einen Anschluß 5, der zum Innern des Automatengehäuses 1 durch ein federbelastetes Kippventil 6 abgeschlossen ist. Sein Kipphebel 7 wird durch die Membran 3 betätigt.
  • Ein Kolbenventil 9 ist über eine Steuerleitung 8 an den Anschluß 5 vor dem Kippventil 6 angeschlossen und verbindet geöffnet einen Hochdruckanschluß 15 mit dem Innern 10 des Automatengehäuses 1. Der Stufenkolben 11 in einem Ventilgehäuse 12 liegt mit einer größeren Fläche 13 dem über die Steuerleitung 8 aus dem Druckminderer anliegenden Mitteldruck PMD an, während er mit seiner kleineren Fläche 14 dem durch den Hochdruckanschluß 15 zugeführten Flaschendruck PHD anliegt. Der Stufenkolben 11 trägt an der kleineren Fläche 14 einen Ventilkegel 16, der mit einem Sitz 17, öffnend zum Innern 10, ein Hochdruckventil 18 bildet. Eine Feder 19 hebt den Stufenkolben 11 in die geöffnete Stellung des Hochdruckventils 18.
  • Bei Normalbetrieb liegt am Anschluß 5 der Mitteldruck PMD des funktionierenden Druckminderers an. Mit dem beim Atmen durch den Stutzen 2 erzeugten Unterdruck wird über die Membran 3 das Kippventil 6 betätigt; die für die Atmung notwendige Atemluftmenge strömt ein und dann durch den Stutzen 2 zum Gerätebenutzer.
  • Mit dem Ausfall des Druckminderers in der Atemgasversorgung bricht der Mitteldruck PMD am Anschluß 5 zusammen. Die Versorgung des Gerätebenutzers über den Normalweg ist nicht mehr möglich.
  • Die Notversorgung durch das Kolbenventil 9 tritt in Funktion. Das im Normalbetrieb durch den Mitteldruck PMD über die größere Fläche 13 des Stufenkolbens 11 gegenüber dem auf die kleinere Fläche 14 zusammen mit der Feder 19 wirkenden Hochdruck PHD geschlossene Hochdruckventil 18 öffnet sich.
  • Die Versorgung des Gerätebenutzers mit Atemgas erfolgt jetzt unter Umgehung des lungengesteuerten Kippventils 6 direkt über den Hochdruckanschluß 15 über das Hochdruckventil 18.

Claims (3)

1. Lungenautomat für Atemschutzgeräte zur Versorgung eines Benutzers, bei dem aus einer Hochdruckgasquelle über einen Druckminderer das Atemgas mit einem Mitteldruck über ein Kippventil (6), das durch eine Membran (3) im Automatengehäuse mittels eines Kipphebels betätigbar ist, in das Automatengehäuse, das einen Stutzen (2) zum Atemanschluß für den Benutzer aufweist, förderbar ist, wobei über ein weiteres Ventil (9) eine Hochdruckleitung aus einer Hochdruckgasquelle in das Automatengehäuse geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ventil (9) durch einen Steuerkolben (11) betätigbar wird, der einerseits mit der Mitteldruckleitung über eine Steuerleitung (8) derart verbunden ist, daß der Mitteldruck PMD auf den Steuerkolben (11) eine Kraft in Schließrichtung des Ventils (9), und andererseits mit der Hochdruckgasquelle derart in Verbindung steht, daß der Hochdruck PHD eine Kraft in Öffnungsrichtung des Ventils (9) ausübt.
2. Lungenautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (11) als Stufenkolben ausgebildet ist, der eine dem Mitteldruck PMD ausgesetzten größere Stirnfläche (13) und eine dem Hochdruck PHD ausgesetzte kleinere Stirnfläche (14) aufweist, an welcher ein Ventilkegel (16) angeordnet ist, dessen Sitz (17) eine Verbindungsöffnung zwischen dem Innenraum (10) und der Hochdruckgasquelle bildet.
3. Lungenautomat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (19) im Ventilgehäuse (12) enthalten ist, die auf den Stufenkolben (11) eine Kraft in Öffnungsrichtung des Ventils (9) ausübt.
EP85103005A 1984-06-14 1985-03-15 Lungenautomat für Atemschutzgerät Expired EP0164505B1 (de)

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