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Sauerstoffatemschutzgerät mit Kreislauf der Atemluft und lungengesteuerter
Sauerstoffzufuhr Die Erfindung betrifft. ein Sauerstoffatemschutzgerät mit Kreislauf
der Atemluft und lungengesteuerter Sauerstoffzufuhr durch ein von einem Hilfsventil
gesteuertes Sawerstoffzufüihrungsyentil. Bei solchen Geräten diente bisher das Hilfsventil
ausschließlich dazu, die Ergänzung des vom Gerätträger in Abhängigkeit von der Größe
und Zahl der Atemzüge verbrauchten. Sauerstoffs, aus dem Sauerstoffzuführungs.ventil
zu regeln. Für die Beseitigung des. als Verunreinigung im Sauerstoffvorrat enthaltenen
Stickstoffes wurde eine besondere Spülvorrichtung in Form eines Spülventils oder
einer gleichbleibenden Sauerstoffzufuhr neben der lungengesteuerten vorgesehen,
und für die Beseitigung eines etwa auftretenden Überdruckes im Gerät wurde ein besonderes.
Überdruckentlüftungsv entil angeordnet. Dadurch wurde eine rationelle Ausnutzung
des mitgeführten Sauerstoffvorrates verhindert und die Übersichtlichkeit und des
Gerätes erschwert.
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Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß
die Steuerkammer des Membrangehäuses des Hilfsventils. über ein Rückschlagventil
mit der Ausatemleitung und über ein zweites Ventil mit der Außenluft verbunden ist,
so daß die Steuervorrichtung des Hilfsventils zugleich aIs Spü lmernbranpumpe dient,
deren Membran die bei der Ausatmung in, die Steuerkammer eingeströmte
Ausabemluft,
sobald der Atembeutel durch die Ausatemluft oder den eingesitrömten Sauerstoff gefüllt
worden ist, unter der Wirkung einer Feder über das zweite Ventil als Spülluft ins
Freie drückt.
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Vorzugsweise ist :die Steuerkammer des Membra,ngeh.änases desi Hilfsventils
über das Rückschlagv entil mit der Kammer des Ausatemventids und über das von der
versteiften Wand des, Atembeutels betätigte Überdruckentlüftungsventil mit der Außenluft
verbunden, während,dieGegendruckkammer des Membrangehäuses des Hilfsventils mit
der von der Alkalipatrone zum Atembeutel führenden Atemleitung in offener Verbindung
steht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel des Sauerstoffatemschutzgerätes nach
der Erfindung wird das von dem Hilfsventil gesteuerte Sauerstoftzuführungsventil
von einer Membran betätigt, die nach Öffnen des Hilfsventils durch den Druck des:
über das, Hilfsventil in die Steuerkammer des Mem:brangehäuses ,des Sauers@toffzufwhrungsventi.le:
eins:trömenden Saaersto:ffs in die Offenstell@ung bewegt wird. Vorzugsweise ist
bei diesem Atemschutzgerät die Steuerkammer des Membrangehäuses des Sauersto.ffzutihrungsventils
über eine Staudüse mit der zum Atembeutel führenden Sauerstoffzuführungs:leitung
verbunden.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel dies neuen Sauerstoffatemschutzgerätes.
wird das vom dem Hilfsventil gesteuerte Sauerstoffz.uführungsventil von einer Membran
betätigt, die nach Öffnen des Hilfsventils dadurch in die Offenstellung bewegt wird,
daß aus: der Gegendruckkammer des Membrangehäuses des Sauerstoffzuführungsventils
über das Hilfsventil Sauerstoff in die Atemleitung abströmt. Die das. Sauerstoffzufü'hrungsventil
betätigende Membran ist vorzugsweise mit einer engen Drosselöffnung versehen, über
die ein Ausgleich der Drücke in der Steuerkammer und in der Gegendruckkammer nur
mit kurzzeitiger Verzögerung erfolgt.
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Die Abb. i zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Mit der Öffnung i wird das: Sauerstoffatemschutzgerät an die Maske
oder dass Mundstück des Gerätträgers, angeschlossen. Die Ausatemluft nimmt ihren
Weg durch den Ausatemschl:auch 2,, das: Ausatemventil 3 und die Rohrleitung 4 in
die Alkalipatrone 5, in der die Kohlensäure der Ausatemluft gebunden wird. Durch
die Atemleitung 6 strömt die gereinigte Luft in den Atembeutel 7 und kann aus diesem
-durch die Leitung 8, das Einatemventi:l g, den, Einatemschlauch 1o und die Öffnung
i eingeatmet werden.
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Im Anschluß an die Sauerstoffvorrats lasche ii ist hinter dem Absperrventil
12 in dem Schema ein Druckminderventil 13 angedeutet, dass für die Ausführung der
Erfindung nicht wesentlich ist und daher auch fehlen kann.
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Als: Beispiel eines :durch ein lungengesteuertes Hilfsventil geregelten
Sauerstoffzufu'hrung:sventi:ls zeigt das Schema ein Hilfsventil 14, das: durch eine
Membran: r5 betätigt .wird. Die Steuerkammer 16 und -die Gegendruckkammer 17 oberhalb
bzw. unterhalb der Membran 15 isind nach außen abgeschlossen. Die Steuerkammer 16
ist über ein Rückschlagventil 18 und eine Leitung 1g mit der Kammer 2o des Ausatemventils
3 verbunden und ist mit einer zweiten Leitung z1 an ein Überdruckentlüftungsventil
22 angeschlossen, das an einem festen Bauteil 23 des Gerätes angebracht ist und
dessen Bedienungsknopf 2:4 einem durch eine Platte versteiften Wandteil 25 des Atembeutels
7 gegenübersteht. Die Gegendruckkammer 17 unterhalb der Membran 15 verbindet eine
Leitung 26 mit der zwischen der Alkalipatrone 5 und dem Atembeutel 7 angeordneten
Atemleitung 6.
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Die Übertragung der Bewegung der Membran 15 auf das Hilfsventil 14
erfolgt durch eine Stange 27. Im allgemeinen wird zwischen der Stange 27 und der
Membran 15 noch eine Hebelübersetzung eingeschaltet werden müssen. 28 ist die Schließfeder
des Hilfsventils i4. Die Stange 27 ist mit einer enge, Führung 2g durch dien Boden
der Gegendruckkammer 17 in eine Kammer 3o hindurchgeführt, in die der durch das
Hilfsventil 14 abströmende Sauerstoff einströmt. Von der Kammer 3 0 führt
eine Leitung 31 @in :die links von der Membran 33 befindliche Steuerkammer 32 des
eigentlichen Sauerstoffzuführungsventil9 34 und aus dieser eine: weitere Leitung
35 mit einer engen Staudüse 36 zu der an den Atembeutel 7 angesichlossienen Sauerstoffleitung
37. Diese nimmt auch den aus dem Hauptventil 34 abströmenden Sauerstoff auf. Das
Schema deutet an, daß an der Austrittsstelle :des. Sauerstoffes aus dem Hauptventil
34 noch eine Drosselöffnung 38 angeordnet kein kann.
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Die Arbeitsweise des Sauers.toffatemschutzgerätes nach Abb. i ist
folgende: Nach Öffnen des Absperrventils 12 der Sauerstoffvorratsflasche 1i gelangt
der Sauerstoff über das Druckminderventül 13 oder, falls dieses, fehlt, unmittelbar
bis zu dem geschlossenen Hauptventil 34 und zu dem ebenfalls geschlossenen Hilfsventil
14. Wird von dem Gerätträger ausgeatmet, so entsteht in der Kammer 2o vor dem Ausatemventil
3 ein Überdruck, der durch die Widerstände des Ausatemventiis 3, der Alkalipatrone
5 und der Atemleitungen 4 und 6 bedingt ist und dessen Stärke und Dauer sich aus
der Größe und Dauer der einzelnen Ausatemzüge ergibt. Dieser Druck wird durch die
Leitung 1g und das nur geringen Widerstand aufweisende Rückschlaggventi118 in die
nach außen abgeschlossene Steuerkammer 16 des Hilfsventils 14 Übertragen. Da die
Gegendruckkammer 17 unter der Membran 15 durch die Leitung 26 mit der Atemleistung
6 in offener Verbindung steht, kann die Membran 15 der Überdruckwirkung folgen und
durch die Stange 27 das Hilfsventil 14 öffnen.. Der austretende Sauerstoff, dessen
Menge wegen des engen Durchlaßquenschnittes des Hilfsventils gering ist und nur
einen Bruchteil der als Ersatz für den Verbrauch notwendigen Menge beträgt, strömt
in die Kammer 30 und durch die Verbindungsleitung 31 in die Steuerkammer
32 links von der Membran 33 .des Hauptventils 34 und trifft in der Abströmteitung
35 vor seinem Austritt in
die zum Atembeutel 7 führende Sauerstoffleitung
37 auf die Staudüse 36. Da die Kammern 30 und 3:2 einschließlich der Rohre 31 und
35 nur einen Inhalt von wenigen Kubikzentimetern haben, steigt der Druck hier im
geringen Bruchteil einer Sekunde kräftig an und öffnet durch seine Wirkung auf die
Membran 33 das Hauptv entil 34, das geöffnet bleibt, solange der das Hilfsventil
14 auslösendeÜberdruck bestehenbleibt, d. h. während des größten Teiles der Ausatemperiode.
Da während dieser Zeitspanne nur der etwa 4% betragende Sauerstoffverbrauch des
Gerätträgers ersetzt werden soll, ist zweckmäßig in der Abströmleitung des Hauptventils:
34 eine gegebenenfalls einstellbare Drosselöffnung 38 angordnet. An Stelle der Drosselöifntuig
38 kann. auch ein federbelastetes Drosselventil angeordnet werden.
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Das Hilfsventil 14 regelt so die Sauerstoffzufuhr in Abhängigkeit
von der Zahl und Größe der Atemzüge des Gerätträgers. Die Erfindung weist jedoch
der Steuermembran 15 des Hilfsventils 14 eine weitere wichtige Aufgabe zu, nämlich
die Aufgabe der Ausspülung des als Verunreinigung im Sauerstoffvorrat enthaltenen
Sticksitoffes. Durch Anordnung des Rückschlagventils 18 in der Verbindungsleitung
i9 zwischen der Kammer 2o des. Aus:atemventils 3 und der nach außen abgeischlossenen
Steuerkammer 16 oberhalb der Membran 15 wird erreicht, daß .die bei jedem Membranhub
durch die Leitung i9 angesaugte Ausatemluft nicht wieder in das Gerät zurückströmen
kann. Die Menge der angesaugten Ausatemluft ist von der Größe des Membranhubes und
somit auch von der Stärke der einzelnen Atemzüge abhängig. Sie bleibt als Spülluft
in der Steuerkammer 16 liegen, bis durch Beendigung der Ausatmung oder, falls die
Atmung mit ganz ader teilweisse leerem Atembeutel 7 begonnen wurde, durch Nachströmen
aus dem so lange offen gehaltenen Hauptventil 34 der Atembeutel so weit gefüllt
ist, daß der durch eine Platte versteifte Wandteil 25 des Atembeutels 7 den Druckknopf
24 des Überdruckentlüftungsventils 22 betätigt. Dann kann die in dem Raum 16 enthaltene
Spülluft nach außen entweichen.
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Die Anordnung eines Hilfsventils. nach der Erfindung ermöglicht also
auch eine zwangsläufige Stickstoffspülung in Abhängigkeit von der Zahl und Größe
der Atemzüge, wobei noch der besondere Vorteil entsteht, da,ß die Spülluft der kohlensäurehaltigen
Ausatemluft und nicht dem gereinigten Inhalt des Atembeutels entnommen wird.
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Schließlich sind nach der Erfindung keine zusätzlichen Teile notwendig,
um einen etwa durch Bedienung eines besonderen Sausto:ffzuschußventils entstandenen
Überdruck aus dem Kreislauf des Gerätes zu entfernen. Ein Überschuß an Kreislaufluft
kann ohne Schwierigkeit aus dem Raum 20 vor dem Ausatemventil 3 durch die Leitung
ig, das Rückschlagventil 18, die Kammer 16, die Leitung 2.1 und das Überdruckentlüftungsventil
22, das dann von der Wand 25 des Atembeutels 7 geöffnet wird, abblasen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Abb. z. Bei
diesem ist die Anordnung des Hilfsventil:sl 14 in seiner Beziehung zum Kreislauf
des Gerätes .die gleiche wie bei der Ansführungsform nach Ab@b. i, das Hilfsventil
14 sperrt hier jedoch eine Gegendruckkammer 39 ab, die durch eine Membran 4o begrenzt
wird. Zwischen dieser Membran 4o und dem Verschlußkörper des Sauerstoffzuführungsventils
41 besteht eine kraftschlüssige Verbindung. Außerdem ist, in der Membran 4o eine
Drosselöffnung 42 angeordnet, welche einen Ausgleich der Drücke in der Steuerkammer
43 und in der Gegendruckkammer 39 beiderseits der Membran 4o verzögern soll. Die
Steuerkammer 43 unterhalb der Membran 4o steht in offener Verbindung mit der Sauerstoffvorratsflasche
i i bzw. mit dem Druckminderventil 13. Aus: dem Sauerstoffzuführungsventil 41 strömt
der Sauerstoff durch eine Leitung 37 ab-, welche unter Einschaltung einer Drosselöffnung
38 oder eines Drosselventils in die Atemleitung oder auch unmittelbar in den Atembeutel
7 führt.
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Bei dem Ausführungbeispiel näch Abb. 2: ist die Wirkung der Membran
15 des Hilfsventils 14 die gleiche wie bei dem Sauerstoffabemschutzgerät nach Abb.
i. Der aus: der sehr kleinen Öffnung des, Hilf sve:ntits@ 14 austretende Sauerstoff
strömt jedoch durch die Kammer 17 und die Leitung 26 unmittelbar ohne Drosselung
in die Atemleitung 6. Dabei sinkt in der sehr klein gehaltenen Gegendruckkammer
39 der Druck sehr schnell, weil .die Drosselöffnung 42 in der Membran 4o den Ausgleich
der Drücke in den Kammern 43 und 39 verzögert. Die beiderseits der Membran entstehendeDruckdifferenz
hat einen entsprechenden Hub der- Membran 40 und somit das Öffnen des: Sauerstoffzuführungsventils
41 zur Folge. Sobald die Ausatmung beendet ist, kehrt die Membran 15 des Hilfsventrils
14, wie oben bei dem Gerät nach Abb. i beschrieben wurde, in ihre Ausgangsistellung
zurück, und die Feder 2'8 schließt das Hilfsventil 14. In den Kammern 39 und 43
erfolgt nunmehr durch die Drosselöffnung 42 der Druckausgleich, und das Hauptventil
41 wird ebenfalls geschlossen.
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Diese an sich bekannte Art der Sauerstoffzufuhr ergibt in Verbindung
mit der vorliegenden Erfindung, bei der das Hilfsventil 14 nicht nur die Sauerstoffzufuhr
steuert, sondern auch die Stickstoffaus!spü Jung bewirkt und die Anordnung eines
besonderen Überdruckentlüftungsventils überflüssig macht, besondere Vorteile.
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Wird dem Sauerstoff durch Öffnen des Absperrventils 12 der Sauerstoffflasche
i i der Weg freigegeben, so erfüllt er in kürzester Zeit die Steuerkammer 43. Die,
Drosselöffnung 42 verhindert einen sofortigen Druckausgleich mit der Gegendruckkammer
39, so daß die hierdurch bedingte Druckdifferenz beiderseits der Membran 4o das
Öffnen des. Sauerstoffzuführungsventils 41 bewirkt. Erst wenn der Druckausgleich
hergestellt ist, wird das Ventil 41 geschlossen und hat dann die Gebrauchsstellung
eingenommen. Es strömen also zwangsläufig mit dein Öffnen des Absperrventils 12
der Sauerstoffflasche i i einige Liter Sauerstoff in den Gerätkreislauf und sorgen
dafür, daß die
Atemluft bereits, am Anfang des Gebrauches einem
hohen Gehalt an Sauerstoff besitzt. Es erübrigen sich also Vorschriften, wie sie
selbst für Geräte mit reichlicher Sauerstoffzufuhr bestehen,, nach denen ein Anfang
des Gebrauches durch Leersauger oder durch Betätigen eines Zuschußventils möglichst
viel Stickstoff aufs den Atemwegen des Gerätes entrfeirnt werden soll. Hierdurch
kann der Sauerstoffvorrat noch besser zugunsten des. Atemverbrauches ausgenutzt
werden, d. h., daß ein bestimmter Vorrat für eine längere Arbeitszeit ausreicht
oder :daß. man bei festgelegter. Gebrauchsdauer mit einem kleinen Sauerstoffvorrat
atlskommen und so an Gewicht füm die Sauerstoffflasche sparen kann.
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Die Ausspäl.ung von Iirems.laufluft kann daher auf sehr geringe Mengen
von etwa 5 °/o desi bei der Atmung verbrauchten Sauerstofffes, d. h. auf Mengen
von höchstens io cm3 pro Hub der Membran 15 beschränkt wenden. Da, auch das Hilfsventil
14 wegen seines sehr kleinen Öffnungsquerschnittes von einer Membran. mit sehr geringem
Durchmesser gesteuert werden kann, läßt sich die gesamte aus einem Hilfsventil und
einem Hauptventil bestehende Vorrichtung für Sauerstoffzufuhr, Stickstoffausspffung
und ÜberdruckentInftung, die in den schematischen Abb. i und 2 zwecks deutlicher
Damstellung stark auseinandergezogen ist, auf kleinstem Raum zusammendrängen, so
daß ein einfacher und übexs:ichtlicher Aufbau des- Atemschutzgeräbes erreicht würd.