DE3015760C2 - Lungengesteuertes Druckgas-Atemschutzgerät mit Überdruck in der Atemschutzmaske - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein lungengesteuertes Druckgas-Atemschutzgerät mit Überdruck in der Atemschutzmaske, entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

In den Druckgas-Atemschutzgeräten mit Überdruck in der Atemschutzmaske ist sichergestellt, daß während der Benutzung sowohl in der Ausatem- als auch in der Einatemphase in der Atemschutzmaske ein Überdruck herrscht. Dieser Überdruck verhindert unter allen Umständen während der Benutzung das Eindringen von Umgebungsatmosphäre, die möglicherweise gefährlich sein kann, in die Atemschutzmaske. Durch mögliche Undichtigkeiten entsteht in diesen immer nur ein Gasstrom von innen nach außen.

Allen bekannten Geräten haftet jedoch der große Nachteil an, daß mit dem Ende der Benutzung und dem Abnehmen der Atemschutzmaske, also dem öffnen des Atemkreises, die Atemgasvorratsbehälter verschlossen oder die Funktion des Lungenautomaten umgeschaltet

ίο werden müssen, da es sonst zu einem Abströmen des Atemgases und damit zu einer Verkürzung der Benutzungszeit kommt

Ein bekanntes lungengesteuertes Preßluftatemgerät mit Überdruck in der Atemschutzmaske besitzt ein lungengesteuertes Ventil, dessen Schließglied über einen Kipphebel durch eine außen von der Umluft und innen von Maskeninnendruck beaufschlagte Steuermembran bewegt wird. Die Bewegung der Steuermembran kann durch einen längsbeweglich aus dem Steuerraum nach außen geführten Abstandsbolzen begrenzt werden. Der durch eine Druckfeder belastete Abstandsbolzen wird dazu durch einen Exzenterhebel derart gegenüber der Steuermembran gehalten, daß er

a) einmal die Steuermembran in einer Verschlußstellung hält, in der das Ventil über den Kipphebel geschlossen ist und

b) in der anderen Überdruckstellung aber die volle Bewegung der Steuermembran erlaubt.

Mit der Verschlußstellung a), in der der Exzenterhebel nach oben zeigt und das Ventil geschlossen ist, fließt auch bei abgenommener Atemschutzmaske oder bei großen Undichtigkeiten kein Atemgas unnötig ab. In der Überdruckstellung b) mit der Exzenterhebelstellung nach unten strömt das Atemgas und baut sich der gewünschte Überdruck in der Atemschutzmaske auf.

Die Überdruckstellung b) schaltet sich aus der Verschlußstellung a) mit aufgesetzter Atemschutzmaske mit einem tiefen Atemzug des Benutzers durch selbsttätiges Drehen des Exzenterhebels nach unten wieder ein.

Nachteilig ist hier trotzdem, daß beim Absetzen der Atemschutzmaske der Exzenterhebel von Hand aus der Überdruckstellung b) in die Verschlußstellung a) gedreht werden muß. Wenn dies versäumt wird, dann kommt es zu Atemgasverlusten (DE-OS 26 20 170).

Eine bekannte Druckbedarfs-Atmungsvorrichtung mit automatischer Luftunterbrechung mit einer Gesichtsmaske ist zwecks Luftzufuhr über eine Leitung mit einer Luftquelle verbunden. Ein Druckbedarfsregulator in der Zufuhrleitung steuert die von der Lunge jeweils benötigte Luftmenge. In der Maske wird dabei ein positiver Druck aufrechterhalten, um durch Undichtigkeiten ein Einströmen aus der Umgebungsatmosphäre zu verhindern. Der Regulator besitzt eine Strömungskapazität, um auch während eines angestrengten Atmens den Überdruck aufrechtzuerhalten. Eine automatische Absperreinrichtung stromaufwärts des Regulators spricht auf abnormale Strömungsbedingungen an, z. B. wenn die Maske abgenommen wird, um die Luftzufuhrleitung zu schließen. Sie kann von Hand zurückgestellt werden oder stellt sich selbst zurück, nachdem die Maske wieder aufgesetzt wurde.

Die Absperreinrichtung weist ein Ventil mit einem Ventilkörper auf, das während des normalen Betriebes geöffnet ist. Mit dem Abnehmen der Maske oder bei einer großen Undichtigkeit versucht die Steuerung, den

Druck aufrechtzuerhalten, und kommt dabei schnei! zu einer großen Strömungsmenge, die dies Ventil zuschlagen läßt Es fließt dann nur weiterhin ein kleiner Luftstrom durch eine Sickerdüse in dem Ventilkörper. Dieser Sickerstrom sorgt nach dem Wiederaufsetzen der Maske automatisch für einen Druckaufbau in dieser, damit das Ventil der Absperreinrichtung wieder öffnet. Das Öffnen kann nach dem Aufsetzen auch durch Hineindrücken eines Griffes und damit das Verstellen einer Luftrteuerung von Hand aus vorgenommen werden. Die automatische Öffnung verlangt jedoch den Sickerstrom.

Falls es sich dabei um einen Sauerstoffstrom handelt, wäre der Sauerstoffverlust doch erheblich. Außerdem ist eine Brandgefahr vorhanden. Der Aufbau der Absperreinrichtung ist durch die zusätzliche Handrückstellvorrichtung kompliziert und verlangt ein zusätzliches Manipulieren (DE-OS 29 29 163).

Auch das folgende bekannte Kreislauf-Atemschutzgerät mit Überdruck in der Atemschutzmaske verlangt einen Willensakt, um unnötige Atemgasverluste zu vermeiden.

In diesem Gerät strömt das Atemgas dem Träger aus einem Atembeutel über einen Einatemschlauch mit einem Einatemventil kurz vor der Atemschutzmaske zu. Das ausgeatmete Gas gelangt über ein Ausatemventil in den Ausatemschlauch und durch diesen und einen CCh-Absorber wieder in den Atembeutel. Zum Aufbau des Überdruckes ist der Atembeutel von außen mit einer Feder belastet.

Zur Deckung des Verbrauches wird Sauerstoff kontinuierlich und zusätzlich durch ein Bedarfsventil über einen Druckminderer aus einer Sauerstoffflasche dem Atembeutel zugeführt. Das Bedarfsventil wird von der Bewegung des Atembeutels, resultierend aus der Atemgasbewegung, gesteuert. Es öffnet sich mit dem Zusammenfallen des Atembeutels und schließt sich wieder mit dem Aufblasen.

Vor jedem Ablegen der Atemschutzmaske muß das Flaschenventil verschlossen werden. Wenn dies veräumt wird, dann kommt es zu einem großen Sauerstoffverlust, denn bei einer öffnung des Atemkreislaufs — dies geschieht mit dem Abnehmen der Atemschutzmaske oder auch mit dem Auftreten einer großen Undichtigkeit — fällt der Überdruck in diesem ab. Dadurch wird der Atembeutel durch die äußere Feder zusammengedrückt und das Bedarfsventil geöffnet. Der Sauerstoff kann ausströmen. (Prospekt BP-0878, BioMarine Industries Inc.)

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Druckgas-Atemschutzgeräten mit Überdruck in der Atemschutzmaske der eingangs genannten Art, ein lungengesteuertes Ventil sowohl für Preßluft- als auch für Kreislauf-Atemschutzgeräte zu finden, mit dem bei nicht angelegter Atemschutzmaske automatisch das Abströmen von Atemgas bei offenem Atemgasvorrats-Behälter-Ventil verhindert wird, das Atemschutzgerät aber trotzdem nach dem Anlegen der Atemschutzmaske beatembar ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 mit bevorzugten Ausbildungen in den Ansprüchen 2 bis 5.

Die Lösung kann in Preßluftatmern und in Kreislaufgeräten, hier entweder direkt parallel zum bekannten Atembeutel oder mit einer Wand des Atembeutels als Steuermembran, eingesetzt werden.

Alle bevorzugten Ausführungen der Lösung erfüllen sicher trotz des einfachen Aufbaues die Forderung aus der Aufgabe, nach der bei nicht angelegter Atemschutzmaske und offenem Ventil am Atemgasvorrat ein unnötiges Abströmen von Atemgas verhindert wird und das Gerät bei Wiederaniegen der Atemschutzmaske trotzdem beatembar ist Mit dem Abnehmen der Atemschutzmaske wird automatisch das lungengesteuerte Ventil hinter dem Einlaß sowohl in der Ausführung mit dem Schließkolben als auch mit dem Doppelkegelkolben verschlossen. Es wird damit da;, Austreten von Atemgas, es kann auch Sauerstoff sein, ausgeschlossen. Im letzteren Falle ist dies sowohl zum Erhalten des wertvollen Bestandes als auch zur Beseitigung einer Brandgefahr von großem Vorteil. Nach dem Aufsetzen der Atemschutzmaske öffnet sich das Ventil mit dem durch das Ausatmen entstehenden Überdruck, um dann gleich in der weiteren Benutzung durch die jeweilige Doppelwirkung des Schließkolbens und des Doppelkegelkolbens zu dem gewünschten Überdruck in der Atemschutzmaske zu führen. Aus dem technischen Aufbau wird deutlich, daß das Gerät gleich beatembar ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Bypass nach dem Anspruch 5. Mit der hier gegebenen zusätzlichen Atemgasmenge werden für den Benutzer auch körperlich schwere Arbeiten möglich und vor allem wenig strapaziös.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein lungengesteuertes Ventil, verbunden mit einer Atemschutzmaske, mit kolbenförmigem Schließglied,

Fig. 2 ein lungengesteuertes Ventil mit Schließglied als Doppelkegelkolben,

Fig. 3 ein lungengesteuertes Ventil mit zusätzlichem Bypass.

Ein mit einer Atemschutzmaske 1 verbundenes lungengesteuertes Ventil 2 ist in Fig. 1 in einem Preßluftatemschutzgerät über eine Zuführungsleitung 3 an den Ausgang eines nicht dargestellten Druckminderers angeschlossen und wird von dort an einem Einlaß 4 mit Atemgas versorgt. Innerhalb des lungengesteuerten Ventils 2 wird eine Steuermembran 5 auf ihrer äußeren Seite von Umgebungsdruck und einer Feder 6 beaufschlagt. Die innere Seite wird vom Druck im Maskeninnenraum 7 belastet. Dieser Seite liegt ein Membranarm 28 eines in einem Lager 8 schwenkbar gehaltenen Kipphebels 9 an, während ein Druckarm 29 über einen Lenker 10 mit dem Schließglied, einem Schließkolben 11 verbunden ist. Der Schließkolben 11 ist mit Dichtungen 12 in seinem Führungszylinder 27 abgedichtet und verbindet bei entsprechender Stellung mit einer öffnung 13 den Einlaß 4 mit dem Inneren des lungengesteuerten Ventils 2. Eine Feder 14 belastet den Schließkolben 11 und hält den Membranarm 28 in Anlage an der Steuermembran 5. Die Atemschutzmaske 1 weist ein Ausatemventil 15 zur Umgebung auf.

Es ergeben sich folgende Betriebszustände:

1. Im Bereitschaftszustand ist das Verschlußventil des Atemgasvorrates des Preßluftatemgerätes geöffnet und die Atemschutzmaske 1 abgelegt, im Maskeninnenraum 7 herrscht Umgebungsdruck. Die Feder 6 ist entlastet und die Steuermembran 5 in ihrer inneren Endlage. Dadurch ist über den Kipphebel 9 der Schließkolben 11 gegen die Feder 14 in seine innere Endstellung verschoben. Der Einlaß 4 ist in dieser inneren Endstellung des Schließkolbens 11 verschlossen, der Atemgasstrom ist unterbrochen.

2. Zum Auslösen des Atemgasstromes wird nach dem

Anlegen der Atemschutzmaske 1 in dieselbe hinein ausgeatmet und dadurch im Maskeninnenraum 7 ein Überdruck aufgebaut. Das Ausatemventil 15 öffnet erst bei einem Überdruck von etwa 7 mbar, bei geringeren Drücken bleibt es geschlossen. Damit wird die Steuermembran 5 nach außen verschoben und die Feder

6 zusammengedrückt. Entsprechend wird der Schließkolben 11 von der Feder 14 aus der inneren Endstellung heraus verschoben. Bei einem Überdruck im Maskeninnenraum 7 von etwa 0,5 mbar erreicht die öffnung 13 den Einlaß 4, und die Freigabe des Atemgasstromes beginnt. Das zuströmende Atemgas erhöht den Überdruck im Maskeninnenraum 7 und bewirkt mit einer weiteren Verschiebung des Schließkolbens 11 zunächst eine wachsende und anschließend wieder abnehmende Überdeckung zwischen öffnung 13 und Einlaß 4. Bei einem Überdruck im Maskeninnenraum 7 von etwa 6,5 mbar ist die öffnung 13 in der äußeren Endstellung des Schließkolbens 11 vom Einlaß 4 getrennt und der Atemgasstrom unterbrochen.

3. Während des weiteren Betriebes tritt bei der Einatmung eine Verminderung des Überdruckes im Maskeninnenraum 7 ein. Durch die zugehörige Bewegung der Steuermembran 5 in Richtung auf ihre innere Endlage wird der Schließkolben 11 aus seiner äußeren Endstellung in Richtung auf die innere Endstellung verschoben und gibt einen Atemgasstrom entsprechend der Einatmung frei. Bei voller Überdeckung zwischen öffnung 13 und Einlaß 4 reicht der Atemgasstrom aus, die größte Einatemmenge und Verluste an üblichen Undichtigkeiten zu decken. Nach Beendigung der Einatmung gelangt der Schließkolben 11 wieder in seine äußere Endstellung. Bei der Ausatmung öffnet bei einem Überdruck im Maskeninnenraum 7 oberhalb etwa

7 mbar das Ausatemventil 15, das ausgeatmete Atemgas entweicht in die Umgebung. Der Schließkolben 11 bleibt währenddessen in der äußeren Endstellung.

4. Beim Ablegen der Maske entweicht der Überdruck aus dem Maskeninnenraum 7. Durch die Bewegung der Steuermembran 5 wird der Schließkolben 11 rasch von der äußeren Endstellung in die innere Endstellung gedrückt, der Atemgasstrom ist unterbrochen. Damit ist der Bereitschaftszustand wieder erreicht.
Die Ausführung nach Fig. 2 entspricht der bisher besprochenen mit der Abwandlung, daß als Schließglied ein Doppelkegelkolben 16 vorhanden ist. Sein innerer Kegel 17 liegt in der inneren Endstellung des Doppelkegelkolbens 16 einer inneren Sitzfläche 18 an.

ίο In der äußeren Endstellung des Doppelkegelkolbens 16 liegt sein äußerer Kegel 19 einer äußeren Sitzfläche 20 an. Der größte Atemgasstrom ergibt sich bei einer symmetrischen Mittelstellung des Doppelkegelkolbens 16, in der das Atemgas vom Einlaß 4 durch einen Ringraum zwischen einem Durchlaß 21 und einem Schaft 22 des Doppelkegelkolbens 16 in den Maskeninnenraum 7 strömt.

Die Ausführung nach F i g. 3 entspricht der F i g. 2, jedoch ist der Doppelkegelkolben 16 nicht über den Lenker 10, sondern über eine Koppelfeder 23 mit dem Kipphebel 9 verbunden. In entgegengesetzter Richtung dazu ist der Kipphebel 9 über eine Ventilfeder 24 mit einem Schließkörper 25 verbunden, der einen von dem Einlaß 4 ausgehenden Bypass 26 verschließt. Diese Ausführung ist für den Atemschutz bei körperlich schwerer Arbeit bestimmt. Bei dieser Ausführung ist der Ringraum um den Doppelkegelkolben 16 für eine Regelung bei normalem Atemgasdurchfluß gewählt. Wenn während der Schwerarbeit einzelne besonders tiefe Einatemzüge vorkommen und dabei der Doppelkegelkolben 16 die innere Endstellung erreicht, fließt bei weiterer Absenkung des Druckes im Maskeninnenraum 7 infolge der Einatmung das zusätzlich benötigte Atemgas über den Bypass 26 und mit Abhebung des Schließkörpers 25 in den Maskeninnenraum 7; unter Rückkehr zu einem normalen Atemgasbedarf ergibt sich automatisch wieder die ursprüngliche Funktion mit dem ständigen Überdruck im Maskeninnenraum 7.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Lungengesteuertes Druckgas-Atemschutzgerät mit einem durch den Öffnungsdruck des Ausatemventils bestimmten Oberdruck in der Atemschutzmaske und einem Einlaß für das Atemgas, dessen lungengesteuertes Ventil ein über eine Kippverbindung mit einer außen von der Umluft und innen vom Maskeninnendruck beaufschlagten federbelasteten Steuermembran verbundenes Schließglied aufweist und bei dem die Zufuhr des Atemgases bei Druckabfall in der Maske automatisch unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechend der Lage der Steuermembran (5) über einen Kipphebel (9) gegen eine Feder (14) in einem Führungszyünder (27) verschobene Schließglied (11, 16) in seiner inneren und äußeren Endstellung jeweils den Einlaß (4) verschließt, während dieser in den ZwischenstelJungen zum Maskeninnenraum entsprechend geöffnet ist.

2. Lungengesteuertes Druckgas-Atemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied ein über einen Lenker (10) mit dem Kipphebel (9) verbundener, mit einer öffnung (13) versehener Schließkolben (11) ist, in dessen Zwischenstellungen der Einlaß (4) für das Atemgas über die Öffnung (13) entsprechend der Überdeckung geöffnet ist.

3. Lungengesteuertes Druckgas-Atemschutzgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (11) durch Dichtungen (12) innerhalb des Führungszylinders (27) abgedichtet ist.

4. Lungengesteuertes Druckgas-Atemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied ein über den Lenker (10) mit dem Kipphebel (9) verbundener Doppelkegelkolben (16) ist, dessen innerer Kegel (17) und äußerer Kegel (19) durch einen in einem Durchlaß (21) für das Atemgas geführten Schaft (22) verbunden sind und der innere Kegel (17) in der inneren Endstellung dichtend einer inneren Sitzfläche (18) sowie der äußere Kegel (19) in der äußeren Endstellung dichtend einer äußeren Sitzfläche (20) anliegen.

5. Lungengesteuertes Druckgas-Atemschutzgerät nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Einlaß (4) ausgehender, mit einem durch eine Ventilfeder (24) betätigten Schließkörper (25) endender Bypass (26) den Doppelkegelkolben (16) sowie die Sitzflächen (18, 20) umgeht und der Kipphebel (9) mit seinem Druckarm (29) in ein Federsystem aus der Ventilfeder (24) und einer Koppelfeder (23), angeordnet statt des Lenkers (10), eingreift.