EP0267428A1 - Atemmaske - Google Patents

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EP0267428A1
EP0267428A1 EP87114646A EP87114646A EP0267428A1 EP 0267428 A1 EP0267428 A1 EP 0267428A1 EP 87114646 A EP87114646 A EP 87114646A EP 87114646 A EP87114646 A EP 87114646A EP 0267428 A1 EP0267428 A1 EP 0267428A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
breathing mask
curvature
membrane
mask according
opening
Prior art date
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Granted
Application number
EP87114646A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0267428B1 (de
Inventor
Heinz Wandel
Martin Skov
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.)
Moldex-Metric AG & Cokg
Moldex Metric AG and Co KG
Moldex Metric Inc
Original Assignee
Moldex-Metric AG & Cokg
Moldex Metric AG and Co KG
Moldex Metric Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Moldex-Metric AG & Cokg, Moldex Metric AG and Co KG, Moldex Metric Inc filed Critical Moldex-Metric AG & Cokg
Priority to AT87114646T priority Critical patent/ATE60241T1/de
Publication of EP0267428A1 publication Critical patent/EP0267428A1/de
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Publication of EP0267428B1 publication Critical patent/EP0267428B1/de
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/05—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
    • A41D13/11—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres
    • A41D13/1107—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres characterised by their shape
    • A41D13/1138—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres characterised by their shape with a cup configuration
    • A41D13/1146—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres characterised by their shape with a cup configuration obtained by moulding
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/08—Component parts for gas-masks or gas-helmets, e.g. windows, straps, speech transmitters, signal-devices
    • A62B18/10—Valves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
    • A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators

Definitions

  • the invention relates to a breathing mask with an exhalation valve arranged in an opening of its wall, which has an outlet opening for breathing air arranged on the circumference of a thin membrane, the membrane being pulled onto a sealing seat when inhaling to close the outlet opening and exhaling to open the Outlet opening is lifted from it.
  • Such a breathing mask is known from GB-A-2 072 516.
  • the known breathing mask has an exhalation valve that was inserted in the form of a capsule into an opening in its wall.
  • the capsule has two annular flanges, between which the wall is clamped.
  • the inner opening of the annular flanges is crossed by reinforcing ribs arranged in a star shape, on the center of which a circular membrane sheet is fastened to the outside of the mask.
  • the membrane sheet is made of a thin, flexible material and has a diameter which is slightly larger than the inner diameter of the annular flanges, so that the outer periphery of the membrane sheet still rests on the outwardly facing surface of the outer flange.
  • a sealing seat in the form of an annular web is arranged, the cross section of which is tapered in a cutting shape in the direction of the membrane leaflet.
  • the exhaled air presses from the inside onto the membrane sheet in the areas between the reinforcing struts and lifts the circumference of the membrane sheet out of its contact with the sealing seat, so that the exhaled air can escape on the outer periphery of the membrane leaflet.
  • the resulting negative pressure pulls the membrane sheet into contact with the sealing seat.
  • the known exhalation valve is relatively complicated due to the large number of parts that have to be manufactured and assembled separately. Exhalation valves generally have to open at a relatively low breathing pressure, since their arrangement would otherwise be useless.
  • the membrane sheet of the known breathing mask must therefore be made relatively thin and light, in order to actually provide the wearer of the breathing mask with breathing relief.
  • the membrane sheet which is freely accessible to the outside, can be pinched by some unintentional mishandling, so that it can no longer be pulled flat onto the sealing seat.
  • the membrane sheet lies only on the relatively narrow, cutting-shaped surface of the sealing seat. If a speck of dust has settled on this surface, there remains a gap through which unfiltered air can enter the interior of the breathing mask.
  • the invention is therefore based on the object of creating a breathing mask with an exhalation valve which opens at a sufficiently low breathing pressure and nevertheless closes safely and reliably when inhaled and which is also inexpensive to manufacture and assemble.
  • the object is achieved in that the membrane is provided with a curvature and that the outlet opening extends over part of the periphery of the membrane, while the periphery outside the outlet opening is connected to a base part such that the direction of curvature is at least partially reversible by the respiratory pressure.
  • the outlet opening By reducing the size of the outlet opening, it can be protected much better against the ingress of dust. Nevertheless, the outlet opening can still open with a sufficient cross section, since the opening movement of the outlet opening during exhalation is supported by the curvature of the curvature of the membrane. When inhaling, however, the curvature is drawn into the opening of the wall of the breathing mask, so that a reliable seal is achieved.
  • curvature can also, if desired, be directed outwards in the rest position.
  • the configuration according to the invention further makes it possible, according to claim 4, to provide sealing surfaces which abut one another when inhaled.
  • one of the sealing surfaces can be arranged on a bead-like thickening, so that the membrane drawn into the interior of the opening during inhalation abuts the sealing seat without a sharp bend.
  • the configuration according to claim 6 is particularly expedient, since as a result at least the circumference of the curvature is available as a sealing surface.
  • Claim 8 describes a further possibility of facilitating the opening movement for the outlet opening during exhalation, without sealing problems occurring during inhalation, an additional sealing surface being able to be accommodated according to Claim 9.
  • the curvature can be produced in a particularly simple and cost-effective manner by embossing the material of the membrane, which also has the advantage that the curvature can be made to size, so that the seal is further improved.
  • the exhalation valve of the breathing mask according to the invention is particularly simple and inexpensive to manufacture if the relevant parts are made in one piece from a thin, flexible material.
  • the lip valve is advantageously also made in one piece with the other parts of the exhalation valve.
  • the opening and closing resistance of the lip valve can be reduced to make breathing easier.
  • the measure according to claim 15 is the exhalation valve to connect to the breathing mask in a particularly simple and cost-effective manner.
  • the exhaled air can be collected and directed into the exhalation valve, so that the opening of the valve is facilitated.
  • the invention can be used for any type of breathing mask.
  • the breathing mask is designed as a half mask with a filtering wall.
  • This type of mask is used in dusty air, whereby the wearing time of the mask is limited (to about eight hours). Then the mask is thrown away.
  • Disposable masks must be relatively inexpensive. In addition, such a mask should hinder or irritate the wearer as little as possible, even if the wearer has to do physical work. Exhalation valves are a good help, provided that the pressure required to open the exhalation valve is low enough so that most of the exhaled air can escape through the valve and does not have to be pressed through the filter wall. Another problem arises from the moisture in the exhaled air. It must be ensured that as much of the moist air as possible is passed through the valve so that moistening of the filter wall is largely avoided. These requirements are met by the exhalation valve used according to the invention.
  • the half mask 1 shows a perspective illustration of a breathing mask which is designed as a filtering half mask 1.
  • the half mask 1 has a shape adapted to the face shape of a normal wearer and consists of a filter wall 2 which is permeable to the breathing air but filters out pollutants.
  • the strapping 3 is arranged with tabs 4 on the half mask.
  • An exhalation valve V which is only schematically indicated in FIG. 1, is arranged in the opening of the filter wall 2 in the region of the mouth of the wearer.
  • a first exemplary embodiment 5 of this exhalation valve V is shown in more detail in FIG. 2.
  • the exhalation valve 5 is made in one piece from a thin, flexible material, for example from a rubber, a plastic or the like.
  • the exhalation vent 5 extends through an opening 6 which is recessed in the filter wall 2.
  • On the inside 2a of the filter wall 2 facing the carrier, the exhalation valve has an annular flange 7 which is connected to the inside of the filter wall 2, that is to say welded or glued.
  • An intermediate piece 8 adjoins the annular flange 7 and engages over the circumference of the opening 6.
  • the intermediate piece 8 is adjoined by a base part 9, which extends essentially parallel to the flange 7 on the outside 2b of the filter wall 2 and bears against it unconnected.
  • the base part 9 is adjoined by an annular region 10a of a membrane 10 opposite the base part 9.
  • the membrane 10 is provided in the area opposite the opening 6 with a curvature 11 projecting into the opening 6.
  • the curvature 11 is created by embossing the membrane 10, so that an annular, relatively dimensionally stable edge 11a results which separates a cover area 11b from a peripheral area 11c of the curvature 11.
  • the diameter of the annular edge and thus the diameter of the cover area 11b is adapted to the diameter of the opening 6 reduced by the thickness of the intermediate pieces 8, so that the opening 6 is essentially spanned by the cover area 11.
  • the length of the peripheral region 11c is dimensioned such that the cover region 11b essentially closes with the inside 2a of the filter wall 2.
  • the connection between the annular region 10a of the membrane 10 and the base part 9 is interrupted at a point pointing downwards when the half mask 1 is worn, in order to form an outlet opening 12 (FIG. 4).
  • the outlet opening 12 extends approximately over a quarter of the circumference of the base part and the annular region 10a, while three quarters of this circumference are connected in an airtight manner.
  • a lip valve 13 connects to the outlet opening 12.
  • the lip valve 13 is formed in one piece with the parts of the exhalation valve 5 described above.
  • the lip valve 13 consists, in a known manner, of a tubular piece of material which has been flattened in such a way that the wall areas of the tubular piece lie flat against one another.
  • the lip valve 13 opens when it is blown in and closes when it is sucked in.
  • the wall thickness of the lip valve 13 can decrease between the outlet opening 12 and an outlet opening 13a of the lip valve 13, so that the required opening and closing pressures can be reduced further.
  • the curvature 11 of the exhalation valve 5 is designed so that the curvature 11 is in the rest position, ie without an inhalation or exhalation pressure, after the valve 5 has been inserted into the opening 6 of the filter wall 2 protrudes into the opening 6. If inhalation is then carried out in the direction of arrow A, the cover region 11b is drawn even further into the opening 6 by the resulting negative pressure, the surface 14 of the peripheral region 11c of the curvature 11 (for reasons of clarity only visible in FIG. 3) against the surface 15 of the intermediate piece 8 forming a sealing seat. Furthermore, the surface 16 of the annular region 10a of the membrane 10 lies against the surface 17 of the base part 9.
  • first sealing surfaces 15 and 17 are thus available for the sealing seat, which are equally large second sealing surfaces 14, 16 opposite. If, as a result, the outlet opening 12 is not yet sealed and negative pressure is also present in the area of the lip valve 13, its wall areas are also compressed, so that the exhalation valve does not allow air to pass through in the direction of arrow A when inhaled.
  • the exhalation valve 18 is in turn made in one piece from a thin, flexible material, such as rubber or plastic or the like.
  • the Exhalation valve 18 has a funnel-shaped collecting space 19 protruding on the inside 2a of the filter wall 2, which is arranged in the region of the mouth and nose of the wearer and collects and directs the exhaled air.
  • the funnel-shaped collecting space 19 lies with an annular flange region 20 on the inside 2a of the filter wall 2.
  • the filter wall 2 is in turn provided with an opening 6 through which an intermediate piece 21 extends.
  • a base part 22 lying opposite the annular flange 20 bears on the outside 2b.
  • a membrane 23 is connected to the base part 22 and has a curvature 24 which essentially encompasses the entire membrane 23.
  • the curvature 24 is arched outward in the rest position, ie without breathing pressure, and forms a dome-shaped collecting space 25.
  • base parts 22 and membrane 23 are not connected and form an outlet opening 26 which is designed and dimensioned analogously to outlet opening 12.
  • a lip valve 27 with its own outlet opening 27a connects to the outlet opening 26 and is designed analogously to the lip valve 13.
  • a bead-shaped thickening 28 protruding in the direction of the membrane 23 is provided on the base part 22, the surface 28a of which forms the sealing seat for the surface 23a of the membrane 23 opposite the bead-shaped thickening 28.
  • the curvature 24 of the membrane 23 is drawn into the opening 6 when inhaled in the direction of the arrow A by reversing the curvature direction of the curvature 24.
  • the sealing surface 23a of the membrane 23 lies over the sealing surface 28a of the bead-shaped thickening 28, so that the outlet opening 26 is closed. Due to the resulting negative pressure, the outlet opening 27a of the lip valve 27 is closed at the same time, so that the valve is tight.
  • the exhaled air collects in the collecting funnel 19 and is conducted into the dome-shaped collecting space 25.
  • the concentration of the exhalation pressure thereby achieved pushes the membrane 23 outwards, as a result of which the outlet opening 26 and then the lip valve 27 open.
  • Fig. 7 shows how the exhalation valve 18 is buttoned into the opening 6 of the filter wall 2.
  • An annular constriction 29 is formed by the annular flange 20, the intermediate part 21 and the base part 22, the outer diameter of which corresponds to the inner diameter of the opening 6 in the filter wall 2 and the width of which corresponds to the thickness of the filter wall 2.
  • the exhalation valve 18 is held securely in the opening 6.
  • the breathing pressure is applied to the wall of the funnel-shaped collecting space 19, which expands and introduces radial tensile forces into the annular flange 20, which tend to pull the intermediate part 21 against the circumference of the opening 6.
  • the breathing pressure is also present on the inward-facing side of the annular flange 20, so that it is pressed against the inside 2a of the filter wall 2.
  • the arched membrane 23 pulls the base part 22 against the outside 2b of the filter wall 2. In this way, the opening 6 is sealed against the ingress of polluted air.
  • the exhalation valve can also be glued on.
  • the lip valve 13 can also be bent.
  • the exhalation valves V are manufactured in one piece by dipping a corresponding positive mold into a bath of the material used.
  • a two-stage or multi-stage immersion process has proven to be expedient, in which those parts for which a larger wall thickness is desired are accordingly often in the bath can be immersed.
  • the wall thickness can be adjusted according to the material parameters to the required opening and closing pressure, which results from the required sealing effect.
  • wall thicknesses of 0.3 mm in the vicinity of the outlet opening of the lip valve have proven themselves, while the other parts had a wall thickness of approximately 0.8 mm.
  • the lip valve can be omitted entirely or its length can be reduced. It is also possible, particularly in the embodiment according to FIGS. 2 and 3, to provide a plurality of outlet openings distributed around the circumference of the membrane instead of a single outlet opening, but the connection area to the base part must be designed in such a way that the direction of curvature can be reversed.
  • the details shown on the basis of the individual exemplary embodiments can be interchanged, so that, for example, the exhalation valve according to FIGS. 2 and 3 is also designed with a funnel-shaped collecting space and the exemplary embodiment according to FIGS. 5 and 6 without a collecting space.
  • the exhalation valves can still be used in any type of mask where a separate exhalation valve is required or desired.

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Abstract

Es wird eine Atemmaske (1) beschrieben, die ein Ausatemventil (18) enthält, das in einer Öffnung (6) der Wandung (2) der Atemmaske (1) angeordnet ist. Das Ausatemventil (18) weist eine dünne Membran (23) auf, die durch den Atemdruck beim beim Ein- und Ausatmen auf einen Dichtsitz (28) und von ihm wegbewegt werden kann. Um eine kostengünstige Atemmaske zu schaffen, deren Ausatemventil insbesondere bei staubpartikelhaltiger Luft zuverlässig schließt und das trotzdem einen niedrigen Öffnungs- und Schließdruck aufweist, wird die Membran (23) mit einer Wölbung (24) versehen. Dabei kann die Luft nur über einen Teil des Umfangs der Membran entweichen, während der verbleibende Teil des Umfangs (22) der Membran (23) derart mit einem Basisteil (27) verbunden ist, daß die Wölbungsrichtung der Wölbung (24) durch den Atemdruck zumindest teilweise umkehrbar ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Atemmaske mit einem in einer Öffnung ihrer Wandung angeordneten Ausatemventil, das eine am Umfang einer dünnen Membran angeordnete Austrittsöffnung für die Atemluft aufweist, wobei die Membran beim Einatmen zum Verschließen der Austrittsöffnung auf einen Dichtsitz gezogen und beim Ausatmen zum Öffnen der Austrittsöffnung von ihm abgehoben wird.
  • Eine derartige Atemmaske ist aus der GB-A-2 072 516 bekannt. Die bekannte Atemmaske weist ein Ausatemventil auf, das in Form einer Kapsel in eine Öffnung ihrer Wandung eingesetzt wurde. Die Kapsel weist zwei ringförmige Flansche auf, zwischen denen die Wandung eingeklemmt wird. Die innere Öffnung der ringförmigen Flansche ist in einem Ausführungsbeispiel von sternförmig angeordneten Verstärkungsrippen durchzogen, auf deren Mitte an der Außenseite der Maske ein kreisförmiges Membranblättchen befestigt ist. Das Membranblättchen ist aus einem dünnen, flexiblen Material und weist einem Durchmesser auf, der etwas größer ist als der Innendurchmesser der ringförmigen Flansche, so daß der äußere Umfang des Membranblättchens noch auf der nach außen weisenden Oberfläche des äußeren Flansches aufliegt. An derjenigen Stelle, an der das Membranblättchen auf dem Flansch aufliegt, ist ein Dichtsitz in Form eines ringförmigen Steges angeordnet, dessen Querschnitt in Richtung auf das Membranblättchen schneidenförmig zugespitzt ist. Beim Ausatmen drückt die Ausatemluft von innen her auf das Membranblättchen in den Bereichen zwischen den Verstärkungsstreben und hebt den Umfang des Membranblättchens aus seiner Anlage am Dichtsitz ab, so daß die Ausatemluft am äußeren Umfang des Membranblättchens austreten kann. Beim Einatmen hingegen wird durch den entstehenden Unterdruck das Membranblättchen in Anlage an den Dichtsitz gezogen.
  • Das bekannte Ausatemventil ist jedoch durch die Vielzahl der Teile, die gesondert hergestellt und zusammengesetzt werden müssen, relativ kompliziert. Ausatemventile müssen sich generell bei einem relativ geringen Atemdruck öffnen, da ihre Anordnung ansonsten nutzlos wäre. Das Membranblättchen der bekannten Atemmaske muß somit relativ dünn und leicht ausgebildet sein, um dem Träger der Atemmaske tatsächlich eine Atemerleichterung zu verschaffen. Dies bedeutet jedoch, daß auch die Gefahr einer Fehlfunktion durch nicht genau ebene Membranblättchen gegeben ist. Beispielsweise kann das nach außen hin frei zugängliche Membranblättchen durch irgendeine unbeabsichtigte Fehlbehandlung geknifft werden, so daß es nicht mehr plan auf den Dichtsitz gezogen werden kann. Weiterhin liegt das Membranblättchen nur auf der relativ schmalen, schneidenförmigen Fläche des Dichtsitzes auf. Hat sich auf dieser Fläche ein Staubkorn abgesetzt, so verbleibt dort ein Spalt, durch den ungefilterte Luft in das Innere der Atemmaske eintreten kann.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Atemmaske mit einem Ausatemventil zu schaffen, das bei einem ausreichend geringen Atemdruck öffnet und trotzdem sicher und zuverlässig beim Einatmen schließt und das darüber hinaus kostengünstig herstellbar und montierbar ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran mit einer Wölbung versehen ist, und daß sich die Austrittsöffnung über einen Teil des Umfangs der Membran erstreckt, während der Umfang außerhalb der Austrittsöffnung derart mit einem Basisteil verbunden ist, daß die Wölbungsrichtung durch den Atemdruck zumindest teilweise umkehrbar ist.
  • Durch die Verringerung der Größe der Austrittsöffnung kann diese wesentlich besser gegen das Eindringen von Staub geschützt werden. Trotzdem kann sich die Austrittsöffnung noch mit einem ausreichenden Querschnitt öffnen, da die Öffnungsbewegung der Austrittsöffnung beim Ausatmen durch das Umspringen der Wölbung der Membran unterstützt wird. Beim Einatmen hingegen wird die Wölbung in di e Öffnung der Wandung der Atemmaske hineingezogen, so daß eine zuverlässige Abdichtung erreicht wird.
  • Ist die Wölbung gemäß Anspruch 2 von vornherein, d. h. auch in Ruhestellung ohne Atemdruck, nach innen gerichtet, so wird eine optimale Abdichtung beim Einatmen erzielt.
  • Die Wölbung kann jedoch auch gemäß Anspruch 3, falls gewünscht, in Ruhestellung nach außen gerichtet sein.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es gemäß Anspruch 4 weiterhin möglich, Dichtflächen vorzusehen, die beim Einatmen aneinander anliegen.
  • Dabei kann, gemäß Anspruch 5, eine der Dichtflächen auf einer wulstartigen Verdickung angeordnet werden, so daß die beim Einatmen in das Innere der Öffnung hineingezogene Membran ohne scharfen Knick am Dichtsitz anliegt.
  • Besonders zweckmäßig ist die Ausgestaltung nach Anspruch 6, da dadurch gemäß Anspruch 7 zumindest der Umfang der Wölbung als Dichtfläche zur Verfügung steht.
  • Anspruch 8 beschreibt eine weitere Möglichkeit, die Öffnungsbewegung für die Austrittsöffnung beim Ausatmen zu erleichtern, ohne daß beim Einatmen Dichtprobleme auftreten, wobei gemäß Anspruch 9 eine zusätzliche Dichtfläche untergebracht werden kann.
  • Die Wölbung kann gemäß Anspruch 10 besonders einfach und kostengünstig durch eine Einprägung des Materials der Membran hergestellt werden, was darüber hinaus den Vorteil hat, daß die Wölbung maßgenau gefertigt werden kann, so daß die Abdichtung noch weiter verbessert wird.
  • Besonders einfach und kostengünstig ist das Ausatemventil der erfindungsgemäßen Atemmaske gemäß Anspruch 11 herzustellen, wenn die relevanten Teile einstückig aus einem dünnen, flexiblen Werkstoff gefertigt werden.
  • Die zusätzlich Verwendung eines Lippenventils nach Anspruch 12 verbessert die Abdichtwirkung weiter, obwohl es sich in praktischen Versuchen herausgestellt hat, daß die erforderlichen gesetzlichen Grenzwerte auch ohne das Lippenventil erreicht werden können.
  • Das Lippenventil ist gemäß Anspruch 13 zweckmäßigerweise ebenfalls einstückig mit den übrigen Teilen des Ausatemventils hergestellt.
  • Durch die Maßnahme nach Anspruch 14 kann der Öffnungs-und Schließwiderstand des Lippenventils zum Erleichtern der Atmung reduziert werden.
  • Durch die Maßnahme nach Anspruch 15 ist das Ausatemventil auf besonders einfache und kostengünstige Weise mit der Atemmaske zu verbinden.
  • Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 16 kann die Ausatemluft gesammelt und gezielt in das Ausatemventil gerichtet werden, so daß das Öffnen des Ventils erleichtert wird.
  • Die Erfindung kann für jede Art Atemmasken eingesetzt werden. Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn die Atemmaske als Halbmaske mit filtrierender Wandung ausgebildet ist. Dieser Maskentyp wird in staubhaltiger Luft eingesetzt, wobei die Tragdauer der Maske beschränkt ist ( auf ca. acht Stunden). Danach wird die Maske weggeworfen. Wegwerf-Masken müssen jedoch naturgemäß relativ kostengünstig sein. Darüber hinaus sollte eine derartige Maske den Träger so wenig wie möglich behindern oder irritieren, auch wenn vom Träger körperliche Arbeit geleistet werden muß. Ausatemventile sind dabei eine gute Hilfe, vorausgesetzt, der zum Öffnen des Ausatemventiles erforderliche Druck ist niedrig genug, damit der Großteil der ausgeatmeten Luft durch das Ventil entweichen kann und nicht durch die Filterwandung gepreßt werden muß. Ein weiteres Problem ergibt sich aus der Feuchtigkeit der Ausatemluft. Es muß sichergestellt werden, daß soviel wie möglich der feuchten Luft durch das Ventil geleitet wird, damit ein Befeuchten der Filterwandung weitgehend vermieden wird. Diese Anforderungen werden durch das gemäß der Erfindung verwendete Ausatemventil erfüllt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Atemmaske,
    • Fig. 2 den Schnitt II-II aus Fig. 1 für ein erstes Ausführungsbeispiel,
    • Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 2 beim Ausatmen,
    • Fig. 4 eine Seitenansicht der Fig. 2 und 3,
    • Fig. 5 den Schnitt V-V durch ein zweites Ausführungsbeispiel in Fig. 1,
    • Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 5 beim Einatmen, und
    • Fig. 7 eine Darstellung der Verbindung Ausatemventil-Atemmaske.
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Atemmaske, die als filtrierende Halbmaske 1 ausgebildet ist. Die Halbmaske 1 weist eine an die Gesichtsform eines Normalträgers angepaßte Form auf und besteht aus einer in beiden Richtungen für die Atemluft durchlässigen aber Schadstoffe ausfilternden Filterwandung 2. Die Halbmaske 1 ist mit Hilfe einer um den Hinterkopf laufenden Bebänderung 3 vor Mund und Nase zu tragen. Die Bebänderung 3 ist mit Laschen 4 an der Halbmaske angeordnet. Im Bereich des Mundes des Trägers ist in einer weiter unten näher erläuterten Öffnung der Filterwandung 2 ein in Fig. 1 nur schematisch angedeutetes Ausatemventil V angeordnet.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel 5 dieses Ausatemventils V ist in Fig. 2 näher dargestellt. Das Ausatemventil 5 ist einstückig aus einem dünnen, flexiblen Material, beispielsweise aus einem Gummi, einem Kunststoff oder dergleichen, gefertigt. Das Ausatemventis 5 durchragt eine Öffnung 6, die in der Filterwandung 2 ausgespart ist. Auf der dem Träger zugewandten Innenseite 2a der Filterwandung 2 weist das Ausatemventil einen ringförmigen Flansch 7 auf, der mit der Innenseite der Filterwandung 2 verbunden, d. h. verschweißt oder verklebt, ist. An den ringförmigen Flansch 7 schließt sich ein Zwischenstück 8 an, das den Umfang der Öffnung 6 übergreift. An das Zwischenstück 8 schließt sich ein Basisteil 9 an, das sich im wesentlichen parallel zum Flansch 7 auf der Außenseite 2b der Filterwandung 2 erstreckt und an dieser unverbunden anliegt. An das Basisteil 9 schließt sich ein dem Basisteil 9 gegenüberliegender, ringförmiger Bereich 10a einer Membran 10 an. Die Membran 10 ist in dem der Öffnung 6 gegenüberliegenden Bereich mit einer in die Öffnung 6 hineinragenden Wölbung 11 versehen. Die Wölbung 11 ist durch Einprägen der Membran 10 entstanden, so daß sich eine ringförmige, relativ formstabile Kante 11a ergibt, die einen Deckbereich 11b von einem Umfangsbereich 11c der Wölbung 11 trennt. Der Durchmesser der ringförmigen Kante und somit der Durchmesser des Deckbereiches 11b ist an den durch die Dicke der Zwischenstücke 8 reduzierten Durchmesser der Öffnung 6 angepaßt, so daß die Öffnung 6 durch den Deckbereich 11 im wesentlichen überspannt ist. Die Länge des Umfangsbereiches 11c ist derart bemessen, daß der Deckbereich 11b im wesentlichen mit der Innenseite 2a der Filterwandung 2 abschließt.
  • Die Verbindung zwischen dem ringförmigen Bereich 10a der Membran 10 und dem Basisteil 9 ist an einer beim Tragen der Halbmaske 1 nach unten weisenden Stelle unterbrochen, um eine Austrittsöffnung 12 (Fig. 4) zu bilden. Die Austrittsöffnung 12 erstreckt sich etwa über ein Viertel des Umfangs von Basisteil und ringförmigen Bereich 10a, während drei Viertel dieses Umfangs luftdicht verbunden sind.
  • An die Austrittsöffnung 12 schließt sich ein Lippenventil 13 an. Das Lippenventil 13 ist einstückig mit den oben beschriebenen Teilen des Ausatemventils 5 ausgebildet. Das Lippenventil 13 besteht in bekannter Weise aus einem schlauchförmigen Materialstück, das derart flachgedrückt wurde, daß die Wandungsbereiche des Schlauchstückes plan aneinander anliegen. Das Lippenventil 13 öffnet sich beim Einblasen und schließt sich beim Ansaugen. Die Wandstärke des Lippenventiles 13 kann sich zwischen der Austrittsöffnung 12 und einer Austrittsöffnung 13a des Lippenventiles 13 verringern, so daß die erforderlichen Öffnungs- und Schließdrücke weiter reduziert werden können.
  • Wie Fig. 2 zeigt, wird die Wölbung 11 des Ausatemventiles 5 bei der Herstellung so ausgelegt, daß d ie Wölbung 11 in Ruhestellung, d. h. ohne daß ein Ein- oder Ausatemdruck anliegt, nach dem Einsetzen des Ventiles 5 in die Öffnung 6 der Filterwandung 2 in die Öffnung 6 hineinragt. Wird dann in Richtung des Pfeiles A eingeatmet, so wird der Deckbereich 11b durch den entstehenden Unterdruck noch weiter in die Öffnung 6 hineingezogen, wobei sich die Oberfläche 14 des Umfangsbereiches 11c der Wölbung 11 (aus Gründen der Deutlichkeit nur in Fig. 3 ersichtlich) fest gegen die einen Dichtsitz bildende Oberfläche 15 des Zwischenstückes 8 legt. Weiterhin legt sich die Oberfläche 16 des ringförmigen Bereiches 10a der Membran 10 an die Oberfläche 17 des Basisteiles 9. Für den Dichtsitz stehen somit relativ große erste Dichtflächen 15 und 17 zur Verfügung, denen ebenso große zweite Dichtflächen 14, 16 gegenüberliegen. Falls dadurch die Austrittsöffnung 12 noch nicht abgedichtet ist und Unterdruck auch im Bereich des Lippenventils 13 anliegt, so werden auch dessen Wandungsbereiche zusammengedrückt, so daß das Ausatemventil beim Einatmen in Richtung des Pfeiles A keine Luft durchtreten läßt.
  • Beim Ausatmen in Richtung des Pfeiles B in Fig. 3 liegt der Ausatemdruck wiederum im Bereich 11b der Wölbung 11 an und hebt die Membran 10 vom Dichtsitz 15, 17 ab. Dadurch wird bereits eine gewisse Öffnung der Austrittsöffnung 12 und des Lippenventiles 13 erreicht. Je nach Stärke des Ausatemdruckes springt darüber hinaus die Wölbungsrichtung der Wölbung 11 mehr oder weniger um, so daß ein Teil oder der gesamte Umfangsbereich 11c der Wölbung 11 nunmehr von der Öffnung 6 wegweist.Da die Membran und das Basisteil jedoch über einen überwiegenden Teil ihres Umfanges miteinander verbunden sind, wird durch dieses Umspringen eine gewisse Formstabilität erreicht, die das Öffnen und Offenhalten der Austrittsöffnung während des Ausatmens erleichtert. Wird hingegen in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2 wieder eingeatmet, springt die Wölbung 11 wiederum nach innen, so daß ein äußerst schneller und wirksamer Verschluß der Austrittsöffnung 12 erreicht wird.
  • In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel 18 eines Ausatemventils V ersichtlich, das anstelle des Ausatemventiles 5 in der Maske nach Fig. 1 verwendet werden kann. Das Ausatemventil 18 ist wiederum einstückig aus einem dünnen, flexiblen Material, wie beispielsweise Gummi oder Kunststoff oder dergleichen, gefertigt. Das Ausatemventil 18 weist einen an der Innenseite 2a der Filterwandung 2 vorstehenden, trichterförmigen Sammelraum 19 auf, der im Bereich von Mund und Nase des Trägers angeordnet ist und die ausgeatmete Luft sammelt und leitet. Der trichterförmige Sammelraum 19 liegt mit einem ringförmigen Flanschbereich 20 an der Innenseite 2a der Filterwandung 2 an. Die Filterwandung 2 ist wiederum mit einer Öffnung 6 versehen, durch die sich ein Zwischenstück 21 erstreckt. An der Außenseite 2b liegt ein dem ringförmigen Flansch 20 gegenüberliegendes Basisteil 22 an. Mit dem Basisteil 22 ist eine Membran 23 verbunden, die eine im wesentlichen die gesamte Membran 23 umfassende Wölbung 24 aufweist. Die Wölbung 24 ist in Ruhestellung, d. h. ohne daß ein Atemdruck anliegt, nach außen gewölbt und bildet einen kuppelförmigen Sammelraum 25 . An der beim Tragen der Maske nach unten weisenden Seite sind Basisteile 22 und Membran 23 unverbunden und bilden eine Austrittsöffnung 26, die analog der Austrittsöffnung 12 ausgestaltet und bemessen ist. An die Austrittsöffnung 26 schließt sich ein Lippenventil 27 mit einer eigenen Austrittsöffnung 27a an, das analog dem Lippenventil 13 ausgebildet ist. Im Bereich der Austrittsöffnung 26 ist am Basisteil 22 eine in Richtung der Membran 23 vorstehende, wulstförmige Verdickung 28 vorgesehen, deren Oberfläche 28a den Dichtsitz für die der wulstförmigen Verdickung 28 gegenüberliegende Oberfläche 23a der Membran 23 bildet.
  • Wie Fig. 6 zeigt, wird die Wölbung 24 der Membran 23 beim Einatmen in Richtung des Pfeiles A in die Öffnung 6 hineingezogen, indem die Wölbungsrichtung der Wölbung 24 umgekehrt wird. Dadurch le gt sich die Dichtfläche 23a der Membran 23 über die Dichtfläche 28a der wulstförmigen Verdickung 28, so daß die Austritts öffnung 26 geschlossen wird. Durch den entstehenden Unterdruck wird gleichzeitig auch die Austrittsöffnung 27a des Lippenventiles 27 geschlossen, so daß das Ventil dicht ist.
  • Beim nicht dargestellten Ausatmen sammelt sich die Ausatemluft im Sammeltrichter 19 und wird in den kuppelförmigen Sammelraum 25 geleitet. Durch die dadurch erzielte Konzentration des Ausatemdruckes wird die Membran 23 nach außen gedrückt, wodurch sich die Austrittsöffnung 26 und danach das Lippenventil 27 öffnet.
  • Fig. 7 zeigt, wie das Ausatemventil 18 in die Öffnung 6 der Filterwandung 2 eingeknöpft ist. Durch den ringförmigen Flansch 20, das Zwischenteil 21 und das Basisteil 22 wird eine ringförmige Einschnürung 29 gebildet, deren äußerer Durchmesser dem inneren Durchmesser der Öffnung 6 in der Filterwandung 2 und deren Breite der Dicke der Filterwandung 2 entspricht. Dadurch wird das Ausatemventil 18 sicher in der Öffnung 6 gehalten. Beim Ausatmen liegt der Atemdruck an der Wand des trichterförmigen Sammelraumes 19 an, die sich at dehnt und radiale Zugkräfte in den ringförmigen Flansch 20 einleitet, die bestrebt sind, das Zwischenteil 21 gegen den Umfang der Öffnung 6 zu ziehen. Gleichzeitig liegt der Atemdruck jedoch auch auf der nach innen weisenden Seite des ringförmigen Flansches 20 an, so daß dieser gegen die Innenseite 2a der Filterwandung 2 gepreßt wird. Beim Einatmen zieht die eingewölbte Membran 23 das Basisteil 22 gegen die Außenseite 2b der Filterwandung 2. Auf diese Weise wird die Öffnung 6 gegen eindringende schadstoffbelastete Luft abgedichtet. Das Ausatemventil kann jedoch auch festgeklebt werden.
  • Wie Fig. 7 weiterhin zeigt, ist es zweckmäßig, das Lippenventil 27 derart abzubiegen, daß es der Kontur der Filterwandung 2 im wesentlichen folgt, so daß die Austrittsöffnung 27a des Lippenventiles 27 nicht direkt nach unten gerichtet ist. Dadurch wird vermieden, daß die Ausatemluft direkt auf einen eventuellen Arbeitsplatz geblasen wird.
  • In analoger Weise kann auch das Lippenventil 13 abgebogen sein. Darüber hinaus ist es nicht unbedingt erforderlich, die Austrittsöffnungen 12, 26 und die Lippenventile 13 bzw. 27 nach unten weisen zu lassen. Vielmehr können diese auch seitlich bzw. nach oben gerichtet sein, so daß die Ausatemluft in jede gewünschte Richtung dirigiert werden kann.
  • Die Ausatemventile V werden einstückig durch Tauchen einer entsprechenden Positivform in ein Bad des verwendeten Werkstoffes hergestellt. Für den Fall, daß im Bereich außerhalb des Lippenventils eine etwas größere Wandstärke gewünscht wird als die Wandstärke im Lippenbereich, hat sich ein zwei- oder mehrstufiges Tauchverfahren als zweckmäßig erwiesen, bei dem diejenigen Teile, bei denen eine größere Wandstärke gewünscht wird, entsprechend öfters in das Bad eingetaucht werden. Die Wandstärke kann entsprechend der Werkstoffparameter auf den erforderlichen Öffnungs- und Schließdruck abgestimmt werden, der sich aus der erforderlichen Dichtwirkung ergibt. Für ein Ausatemventil nach den Fig. 5 und 6 haben sich Wandstärken von 0,3 mm in der Nähe der Austrittsöffnung des Lippenventils bewährt, während die übrigen Teile eine Wandstärke von etwa 0,8 mm aufwiesen.
  • In Abwandlung der beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiele kann beispielsweise, insbesondere beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3, das Lippenventil gänzlich weggelassen oder aber in seiner Länge reduziert werden. Es ist weiterhin möglich, insbesondere bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3, statt einer einzigen Austrittsöffnung mehrere um den Umfang der Membran verteilt angeordnete Austrittsöffnungen vorzusehen, wobei jedoch der Verbindungsbereich zum Basisteil derart ausgestaltet werden muß, daß sich die Wölbungsrichtung umkehren kann.
  • Weiterhin können die anhand der einzelnen Ausführungsbeispiele dargestellten Einzelheiten untereinander ausgetauscht werden, so daß bespielsweise auch das Ausatemventil nach den Fig. 2 und 3 mit einem trichterförmigen Sammelraum und das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 ohne Sammelraum ausgebildet werden. Die Ausatemventile können weiterhin in jeder Art Maske eingesetzt werden, wo ein gesondertes Ausatemventil erforderlich oder gewünscht ist.

Claims (17)

1. Atemmaske (1), mit einem in einer Öffnung (6) ihrer Wandung (2) angeordneten Ausatemventil (5, 18), das eine am Umfang einer dünnen Membran (10, 23) angeordnete Austrittsöffnung (12, 26) für die Atemluft aufweist, wobei die Membran (10, 23) beim Einatmen zum Verschließen der Austrittsöffnung (12, 26) auf einen Dichtsitz (15, 17; 28a) gezogen und beim Ausatmen zum Öffnen der Austrittsöffnung (12, 26) von ihm abgehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10, 23) mit einer Wölbung (11, 24) versehen ist, und daß sich die Austrittsöffnung (12, 26) über einen Teil des Umfangs der Membran (10, 23) erstreckt, während der Umfang außerhalb der Austrittsöffnung (12, 26) derart mit einem Basisteil (9, 22) verbunden ist, daß die Wölbungsrichtung durch den Atemdruck zu mindest teilweise umkehrbar ist.
2. Atemmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung (11) in einer Ruhestellung nach innen gerichtet ist.
3. Atemmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung (23) in einer Ruhestellung nach außen gerichtet ist.
4. Atemmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz eine erste, in der Nähe der Öffnung (6) angeordnete Dichtfläche (15, 17; 28a) enthält, der eine zweite, an der Membran (10, 23) angeordnete Dichtfläche (14, 16; 23a) gegenüberliegt.
5. Atemmaske nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Dichtflächen (28a) an einer in Richtung auf die andere Dichtfläche (23a) vorstehenden, wulstartigen Verdickung (28) angeordnet ist.
6. Atemmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Wölbung (11, 24) im wesentlichen dem Umfang der Öffnung (6) entspricht.
7. Atemmaske nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dichtfläche (14, 16; 23a) in der Nähe und/oder am Umfang der Wölbung (11, 24) angeordnet ist.
8. Atemmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung (11) im wesentlichen mittig in der Membran (10) angeordnet und kleiner als diese ist.
9. Atemmaske nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der sich um die Wölbung (10) erstreckende Bereich (10a) der Membran (10) beim Einatmen an dem die Öffnung (6) umgebenden Basisteil (9) anliegt.
10. Atemmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung (11, 24) als Einprägung in die Membran (10, 23) ausgebildet ist.
11. Atemmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10, 23) mit ihrer Wölbung (11, 24) und das Basisteil (9, 22) des Ausatemventils (5, 18) einstückig aus einem dünnen, flexiblen Werkstoff gefertigt sind.
12. Atemmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Austrittsöffnung (12, 26) ein Lippenventil (13, 27) anschließt.
13. Atemmaske nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Lippenventil (13, 27) einstückig mit der Membran (10, 23) mit ihrer Wölbung (11, 24) und dem Basisteil (9, 22) ausgebildet ist.
14. Atemmaske nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Lippenventil (13, 27) eine gegenüber der übrigen Wandstärke des Ausatemventiles (5, 18) verringerte Wandstärke aufweist.
15. Atemmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 14 , dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wandung des Ausatemventils (5, 18) durch die Öffnung (6) in der Wandung (2) der Atemmaske (1) hindurcherstreckt und eine Einschnürung enthält, die in die Öffnung (6) einknöpfbar ist.
16. Atemmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in Inneren der Maske (1) ein trichterförmiger Sammelraum (19) für die Ausatemluft vorgesehen ist.
17. Atemmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 16, ausgebildet als Halbmaske (1) mit einer filtrierenden Wandung (2).
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