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Diese Erfindung betrifft Atmungsgerätesysteme
und insbesondere Verbindungsstücke
bzw. Verbinder zum Befestigen eines Luftversorgungsschlauches an
einem Atmungsgerät.
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Atmungsgeräte werden häufig von Leuten getragen, die
in Bereichen arbeiten, wo die Luft durch toxische oder schädliche Substanzen,
wie zum Beispiel Teilchen, Gase und Dämpfe, verunreinigt sein kann.
Zum Beispiel kann die Luft in einem Schmirgel- oder Schleifbereich
schwebende Teilchen enthalten, die Luft in einem Malbereich kann
Tröpfchen
von Farbe oder Lösungsmitteldämpfe enthalten
und die Luft in einem Schweißbereich
kann schädigende
Teilchen oder Rauchgase enthalten.
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Das Atmungsgerät kann die Luft filtern oder es
kann eine Zufuhr von nicht verschmutzter Luft liefern. Bei einem
Atmungsgerät
mit positivem Druck bzw. Überdruck
wird eine Quelle von sauberer Luft unter positivem Druck in die
Maske eingebracht, wobei ein höherer
Druck innerhalb der Maske des Atmungsgeräts vorgesehen wird als in der
umgebenden Luft. Die Quelle von sauberer Luft kann das Blasen oder
Ziehen von umgebender Luft durch ein Filter umfassen, oder es kann
das Einbringen von sauberer Luft aus einer externen Quelle umfassen.
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Bei einem Atmungsgerät mit positivem
Druck wird normalerweise ein Atmungsschlauch verwendet, um die saubere
Luft in die Atmungszone des Atmungsgeräts zu lenken. Da der Atmungsschlauch eine
Quelle von sauberer Luft ist, ist die Sicherheit der Befestigung
des Atmungsschlauchs an der Kopfbedeckung wichtig. Zu möglichen
Gefahren gehören Gegenstände, die
sich an der Klinke oder Verbindung verfangen können und dadurch zu dem Risiko
führen können, dass
der Schlauch von dem Atmungsgerät abgetrennt
wird.
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Verschiedene Regierungsbehörden und
gewerbliche Organisationen haben Regelungen erstellt, die Normen
spezifizieren, die diese Verbindung unter bestimmten Verwendungsbedingungen
einhalten muss. Zum Beispiel erfordert der Europäische Normungsausschuss, dass
die Verbindung einer Zugkraft von 25 Kilogramm oder ungefähr 56 lbs.
Druck widerstehen muss (CEN Typ 3).
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Ein übliches Befestigungsverfahren,
das derzeit bei Atmungsvorrichtungen verwendet wird, umfasst ein
starres, zylindrisches Anschlussstück, das von der Kopfbedeckung
vorsteht, an dem der Atmungsschlauch befestigt wird. Bei dieser
Befestigung wird typischerweise ein starres, zylindrisches Anschlussstück auf dem
Ende des Atmungsschlauchs verwendet. Zum Beispiel beschreibt das US-Patent
Nr. 4 996 981 eine Atmungsvorrichtung, bei der die Vorrichtung einen
Schlitz oder eine Öffnung
umfasst, in den/die ein Schlauch dichtend eingepasst wird. Andere ähnliche
Beispiele sind in den US-Patenten Nr. 3 736 927; 3 963 021 und 4
676 236 beschrieben. Entsprechend beschreibt das US-Patent 3 921
223 einen sich nach hinten erstreckenden Nippel, der so gestaltet
ist, dass er in das Ende eines Schlauchs eingreift, der aus einem
flexiblen Kunststoff- oder Gummimaterial gefertigt ist. Das Anschlussstück oder
der Nippel zur Befestigung können auch
gerippt oder kegelförmig
sein.
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Die
EP 0 521 800 A offenbart ein Verbindungsstück bzw.
einen Verbinder, der elastisch dehnbare Backen aufweist, die durch
axiale Kerben (
26) getrennt sind. Die Oberbegriffe der
unabhängigen Ansprüche beziehen
sich auf dieses Dokument.
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Verschiedene Spannvorrichtungen wurden verwendet,
um eine sicherere Befestigung des Atmungsschlauchs an dem Atmungsgerät zur Verfügung zu
stellen. Zum Beispiel wird in dem US-Patent 5 549 104 ein Atmungsschlauch
mittels einer Klammer in einer Hülse
gesichert, wobei die Klammer die Hülse umgibt, die einen Endabschnitt
des Schlauchs überlagert.
Es sind auch andere Klammern verwendet worden, einschließlich Quetschklammern,
Klammern, die mit einem Schraubendreher angezogen werden, und Klammern,
die mit einer Schraubzwinge angezogen werden. Es wurden auch Rohrverschraubungen
verwendet, die von einer Haltefeder mit Gewinde angezogen werden.
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Es besteht in der Technik ein Bedarf
an einem Verbindungsstück
bzw. einen Verbinder für
ein Atmungsgerät,
das gegen eine unbeabsichtigte Abtrennung geschützt ist. Es ist wünschenswert,
dass das Verbindungsstück
zur Verwendung in verschiedenen Arten von Atmungsgeräten geeignet
ist und es doch für
den Träger
des Atmungsgeräts
relativ leicht ist, es mit dem Atmungsgerät zu verbinden und von diesem
zu trennen. Während
es die vorgenannten Vorteile zur Verfügung stellt, sollte das Verbindungsstück in der
Lage sein, einem relativ wesentlichen Abziehdruck zu widerstehen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
umfasst ein Atmungsgerät-Verbindungsstück für einen
Atmungsschlauch einen ersten Kanal, einen Zwischenkanal und eine
freitragende Einschnappklinke, die sich von diesem erstreckt. Die Einschnappklinke
hat ein Verschlusselement zum Eingriff in eine Aufnahmestruktur
auf einem Atmungsgerät.
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In einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Verbindungsstückanordnung
zum Verbinden eines Atmungsschlauchs mit einem Atmungsgerät ein Atmungsgerät mit einer ausgesparten
Aufnahmestruktur, wobei die ausgesparte Aufnahmestruktur zur Aufnahme
eines Verbindungsstücks
geeignet ist. Die Aufnahmestruktur umfasst ein überhängendes bzw. vorstehendes Element zum
Eingriff in ein Verschlusselement auf dem Verbindungsstück. Das
Verbindungsstück
umfasst einen ersten Luftkanal und einen Zwischenkanal zwischen dem
Luftkanal und dem Atmungsschlauch. Der erste Kanal, der Zwischenka nal
und der Atmungsschlauch umfassen einen Luftkanal. Eine freitragende
Einschnappklinke, umfassend ein Verschlusselement, erstreckt sich
von dem Verbindungsstück.
Vorzugsweise ist das Verbindungsstück in der Lage, einer Abziehkraft
von etwa 25 Kilogramm oder 56 lbs zu widerstehen.
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Die ausgesparte Aufnahmestruktur
der vorliegenden Erfindung ist innerhalb eines Atmungsgeräts, wie
zum Beispiel eines Helms oder eines Atmungsgeräts für das ganze Gesicht, gebildet
oder angeordnet. Die ausgesparte Aufnahmestruktur umfasst einen
Lufteinlass zum Zuführen
von Luft aus dem Atmungsschlauch zur Atmungszone des Atmungsgeräts. Das überhängende bzw.
vorstehende Element der ausgesparten Aufnahmestruktur greift in das
auf der freitragenden Einschnappklinke angeordnete Verschlusselement
ein.
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Der erste Kanal ist derart geformt,
dass er in den Lufteinlassbehälter
in dem Atmungsgerät
passt. Der erste Kanal ist im Wesentlichen in dem Behälter angeordnet,
wenn er angebracht ist. Vorzugsweise ist der erste Kanal ein flacher
Kanal.
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Der Zwischenkanal des Verbindungsstücks kann
eine Basis und einen Körper
umfassen. Vorzugsweise steht der Körper von der Basis derart in
einem Winkel vor, dass die durch den Luftkanal, aufweisend den ersten
Kanal, den Zwischenkanal und den Atmungsschlauch, gebildete Achse
nicht linear ist.
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Die freitragende Einschnappklinke
umfasst eine Klinkenbasis und einen Klinkenkörper. Der Klinkenkörper umfasst
ferner ein Verschlusselement. Vorzugsweise ist die Einschnappklinke
an dem ersten Kanal oder dem Zwischenkanal angebracht oder mit diesem
geformt. Der Klinkenkörper
hängt von
diesem ab und bildet einen Winkel mit dem ersten Kanal. Verstärkungselemente
können
mit der Einschnappklinke gebildet werden, um die Sicherung der Klinke
an dem Atmungsgerät
zu unterstützen. Vorzugsweise
ist die Einschnappklinke, wenn sie an dem At mungsgerät befestigt
ist, im Wesentlichen innerhalb der Aufnahmestruktur angeordnet.
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Die ausgesparte Aufnahmestruktur,
das abgeflachte Profil und der nicht-lineare Verbindungswinkel schaffen
ein niedriges Profil für
den Helm und eine ansprechende Erscheinung. Durch das niedrigere
Helmprofil kann der Helm kleiner sein, wodurch sowohl die Größe als auch
das Gewicht verringert werden. Die freitragende Einschnappklinke
liegt in einem ausgesparten Bereich des Helms, um ein Verhaken oder
ein unbeabsichtigtes Hängenbleiben
zu vermeiden, wenn er auf engem Raum getragen wird. Die freitragende
Klinke kann die Normen CEN Typ 3 erfüllen. Die Einschnappklinke
kann jedoch von dem Träger
leicht ausgeklinkt werden, ohne dass Werkzeuge verwendet werden
müssen
oder ein anderes kompliziertes Vorgehen erfolgen muss.
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Während
das Profil des Verbindungsstücks abgeflacht
wird, bleibt ein Bereich des Luftkanals mit großem Querschnitt erhalten, wodurch
ein minimaler Druckabfall oder Strömungswiderstand der Luft erhalten
bleibt. Diese Struktur schafft daher einen größeren Luftstrom zum erhöhten Komfort
des Trägers sowie
eine längere
Lebensdauer der Batterien bei denjenigen Systemen, die Batterie
betriebene Ventilatoren verwenden, um die gefilterte Atmungsluft
zuzuführen.
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1 ist
eine perspektivische Vorderansicht eines Verbindungsstücks der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Draufsicht von vorne einer ausgesparten Aufnahmestruktur, an
der ein Verbindungsstück
der vorliegenden Erfindung befestigt ist.
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3a ist
eine Draufsicht von vorne einer ausgesparten Aufnahmestruktur.
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3b ist
eine perspektivische Vorderansicht der ausgesparten Aufnahmestruktur
aus 3a.
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4 ist
eine Draufsicht von der Seite eines Verbindungsstücks der
vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine Draufsicht von unten eines Verbindungsstücks der vorliegenden Erfindung.
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Bei der Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung wird aus Gründen
der Klarheit spezifische Terminologie verwendet. Die Erfindung soll
jedoch nicht auf die so ausgewählten spezifischen
Begriffe begrenzt werden und es ist zu verstehen, dass jeder so
ausgewählte
Begriff alle technischen Äquivalente,
die ähnlich
arbeiten, einschließt.
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Bezugnehmend auf die 1 und 2 umfasst die
vorliegende Erfindung ein Verbindungsstück bzw. einen Verbinder 12 zur
Verwendung bei der Befestigung eines Atmungsschlauchs 14 an
einem Atmungsgerät 16.
Das Verbindungsstück 12 ist
zur Verwendung mit Atmungsgeräten
mit positivem Druck bzw. Überdruck
geeignet, in denen eine Luftzufuhr durch eine externe Quelle vorgesehen
ist. Das Verbindungsstück 12 kann
sowohl mit Atmungsgeräten mit
Helmen als auch mit Atmungsgeräten
für das ganze
Gesicht verwendet werden.
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Das Verbindungsstück 12 umfasst einen
ersten Kanal 18, einen Zwischenkanal 20 und eine
freitragende Einschnappklinke 22, die daran befestigt ist. Der
erste Kanal 18 und der Zwischenkanal 20 bilden einen
Verbindungsstückkörper. Der
erste Kanal 18, der Zwischenkanal 20 und der Atmungsschlauch 14 bilden
einen Luftkanal.
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Immer noch bezugnehmend auf 1 kann die vorliegende Erfindung
ferner eine ausgesparte bzw. ausgenommene Aufnahmestruktur 24 auf
dem Atmungsgerät 16 umfassen.
In 2 ist ein Helm-Atmungsgerät dargestellt.
Viele dieser Arten von At mungsgeräten sind auf dem Fachgebiet
bekannt, wie zum Beispiel Whitecap ITM und
Whitecap IITM, erhältlich von 3 M aus St. Paul,
MN. Das Verbindungsstück kann
auch zur Verwendung mit Atmungsgeräten für das ganze Gesicht angepasst
werden.
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Bezugnehmend auf die 2, 3a und 3b befindet sich die Aufnahmestruktur 24 vorzugsweise auf
der Rückseite
des Atmungsgeräts 16.
Die ausgesparte Struktur 24 umfasst einen Lufteinlass 26,
ein überhängendes
bzw. vorstehendes Element 28, eine Wand 30 und
einen Boden 32.
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Der Lufteinlass 26 liefert
eine Quelle von sauberer Luft für
die Atmungszone des Atmungsgeräts
mittels eines Kanals (nicht dargestellt). Der Lufteinlass 26 mündet typischerweise
unten auf der Rückseite
des Atmungsgeräts 16.
Der Lufteinlass 26 kann durch das Atmungsgerät 16 oder
durch an dem Atmungsgerät 16 befestigte
Strukturen geschützt werden.
Die Luftquelle (nicht dargestellt) befindet sich außerhalb
des Atmungsgeräts 16.
Die Luftquelle kann Batterie betrieben und innerhalb eines tragbaren
Systems enthalten sein.
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Die Wand 30 hat vorzugsweise
eine U-Form mit einem oberen Teil 31 und zwei Seiten 33, 35,
wobei jede Seite ein Ende 37, 39 aufweist. Der
obere Teil 31 der Wand 30 kann tiefer sein als
die Enden 37, 39 der Wand 30. Die Breite
zwischen den Seiten 33, 35 kann variieren. Vorzugsweise
hat die Wand 30 eine Breite, die dafür ausreicht, dass ein durchschnittlicher
Mann drei Finger zwischen die Seiten 33, 35 schieben
kann.
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Das überhängende Element 28 ist
innerhalb der Aufnahmestruktur 24 vorgesehen. Das überhängende Element 28 ist
dazu angepasst, in das Verschlusselement 29 auf der freitragenden
Einschnappklinke 22 einzugreifen und dieses zu halten, wie
unten weiter beschrieben wird. Demnach kann das überhängende Element 28 eine
Vielfalt von Formen haben. Zum Beispiel kann sich das überhängende Element 28 von
der Wand 30 erstrecken, ohne den Boden 32 zu berühren. Das überhängende Element 28 kann
sich auch über
den Boden 32 erstrecken, ohne die Wand 30 zu berühren. In
einer bevorzugten Ausführungsform
erstreckt sich jedoch das überhängende Element 28 über den
Boden 32 und berührt
die Seiten 33, 35. Ein Fachmann wird erkennen,
dass andere Verschlusssysteme zur Verwendung hier geeignet sein
können,
wie zum Beispiel Schnappverbindungsstücke, ohne dass vom Geist und
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
bildet ein Rand 38 des überhängenden
Elements 28 mit dem Boden 32 einen Winkel von
weniger als 90°.
Der Rand 38 ist mit der Verschlussfläche 41 des Verschlusselements 29 auf
der freitragenden Einschnappklinke 22 im Eingriff, um das
Verbindungsstück 12 auf
der ausgesparten Aufnahmestruktur 24 zu verriegeln, wie
unten genauer besprochen wird.
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Bezugnehmend auf die 4 und 5 ist
ein erster Kanal 18 so geformt, dass er in den Lufteinlass 26 eingefügt werden
kann. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der erste Kanal 18 flach. Ein Fachmann wird jedoch
erkennen, dass andere Kanalformen zur Verwendung hier geeignet sein
können, ohne
dass vom Geist und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen
wird.
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Der Zwischenkanal 20 ist
an dem ersten Kanal 18 und dem Atmungsschlauch 14 befestigt.
Vorzugsweise umfasst der Zwischenkanal 20 eine Basis 40 und
einen Körper 42.
Die Basis 40 ist entweder dauerhaft oder lösbar an
dem Atmungsschlauch 14 befestigt. Vorzugsweise hat die
Basis 40 eine ovale Form. Die Basis 40 ist auch
vorzugsweise derart geformt, dass sich der Körper 42 in einem Winkel
von der Basis 40 erstreckt, wie in 4 dargestellt. Demnach ist die von dem
den ersten Kanal 18, den Zwischenkanal 20 und
den Atmungsschlauch 14 aufweisenden Luftkanal gebildete
Achse nicht linear. Diese Nichtlinearität kann optimiert werden, um
den Faltenwurf des At mungsschlauchs 14 vom Atmungsgerät 16 zu
verbessern, wenn das Atmungsgerät 16 in
Gebrauch ist.
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Der Zwischenkanal 20 hat
vorzugsweise eine im Allgemeinen rechteckige Form. Der Querschnittsbereich
des Zwischenkanals wird derart optimiert, dass er nicht wesentlich
kleiner ist als der Querschnittsbereich des Atmungsschlauchs. Durch eine
solche Optimierung des Querschnittsbereiches wird auch der Druckabfall
oder Strömungswiderstand der
Luft durch den Luftkanal minimiert. Ferner wird durch die rechteckige
Form das Profil der Anordnung abgeflacht. In einer bevorzugten Ausführungsform und
wie in 2 dargestellt,
greift der Zwischenkanal 20 nicht in die ausgesparte Aufnahmestruktur 24 ein.
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Die freitragende Einschnappklinke 22 ist
an dem Verbindungsstück
befestigt. Vorzugsweise ist die Klinke 22 zwischen dem
ersten Kanal 18 und dem Zwischenkanal 20 angeordnet.
Die freitragende Einschnappklinke 22 umfasst eine Klinkenbasis 44 und einen
Klinkenkörper 46.
Die Klinkenbasis 44 erstreckt sich entweder von dem ersten
Kanal 18 oder dem Zwischenkanal 20. In einer bevorzugten
Ausführungsform
erstreckt sich die Klinkenbasis 44 von dem Zwischenkanal 20.
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Der Klinkenkörper 46 erstreckt
sich zu dem ersten Kanal 18 in einem Winkel von der Klinkenbasis 44.
Der Klinkenkörper 46 hat
vorzugsweise abgerundete Kanten.
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Bezugnehmend auf die 1 und 5 umfasst die
freitragende Klinke das Verschlusselement 29, das auf dieser
angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Verschlusselement 29 unterhalb
des Klinkenkörpers 46 angeordnet
und erstreckt sich über
die Breite des Klinkenkörpers 46.
Das Verschlusselement 29 hat eine Verschlussfläche 41,
die einen Winkel von weniger als 90° mit der unteren Fläche des
Klinkenkörpers 46 bildet.
Vorzugsweise wird der Winkel der Verschlussfläche 41 optimiert,
um in den Rand 38 des überhängenden
Elements 28 einzugreifen.
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Im Eingriff ist eine wesentliche
Abziehkraft auf das Verbindungsstück 12 notwendig, um
den Rand 38 außer
Eingriff mit der Verschlussfläche 41 zu
bringen. Vorzugsweise kann das Verbindungsstück 12 einer Abziehkraft
von etwa 25 Kilogramm widerstehen. Die freitragende Einschnappklinke 22 und das
ausgesparte Aufnahmeelement 24 ermöglichen es dem Träger eines
Atmungsgeräts 16 jedoch,
das Verbindungsstück
relativ leicht zu entfernen, indem er seine oder sie ihre Finger
unter die Klinke 22 einführt und die Klinke 22 weg
von dem ausgesparten Aufnahmeelement 24 hebt, wodurch die
Verschlussfläche 41 außer Eingriff
mit dem Rand 38 kommt. Folglich ist eine Trennung kein
komplizierter Vorgang und erfordert nicht die Verwendung von zwei
Händen.
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Wenn sie verbunden ist, ist die Einschnappklinke 22 im
Wesentlichen innerhalb des ausgesparten Aufnahmeelements 24 angeordnet
und bietet daher nicht viele freiliegende Kanten über dem
oder außerhalb
des ausgesparten Aufnahmeelements 24, die sich versehentlich
verhaken können.
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Die Klinke 22 kann aus einer
Vielfalt von Materialien aufgebaut sein, die ausreichende Festigkeitseigenschaften
bereitstellen, wie zum Beispiel Polycarbonat/Polyester-Mischungen.
Ein bevorzugtes Material wird unter dem Warenzeichen XenoyTM von der General Electric Company vertrieben.
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Verstärkungselemente 50 können an
der Einschnappklinke 22 vorgesehen werden, um der Klinke 22 eine
Starrheit zu verleihen.
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Das folgende Beispiel veranschaulicht
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, soll diese jedoch nicht einschränken.
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Beispiel
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Eine Verbindungsstückanordnung
wie oben beschrieben wurde auf ihre Abziehkraft getestet. Das Verbindungsstück bzw.
der Verbinder hat einen ersten Kanal und einen Zwischenkanal. Eine
freitragende Einschnappklinke wurde an dem Zwischenkanal befestigt.
An der Unterseite der freitragenden Einschnappklinke war ein Verschlusselement
angeordnet. Das Verbindungsstück
war über
ein ausgespartes Aufnahmeelement an einem unabhängig getragenen Helm-Atmungsgerät befestigt.
Das ausgesparte Aufnahmeelement hatte ein überhängendes bzw. vorstehendes Element,
das dem Verschlusselement entsprach. Ein Kübel wurde durch einen Riemen
mit einer Schraube durch den Zwischenkanal an diesem befestigt.
Der Kübel
wurde mit Schrott mit einem Gewicht von 25 Kilogramm (56 lbs) und
anschließend
39 Kilogramm (86 lbs) gefüllt.
Die Befestigungen des Verbindungsstücks an die Atmungsgeräte wurden
auf eine Zeit von zehn Sekunden eingestellt. Die Befestigungen entsprachen
der Norm CEN Typ 3, da sich keines der Verbindungsstücke während der
10-Sekunden-Zeiträume
ablöste.
Die Norm CEN Typ 3 erfordert, dass ein Verbindungsstück zehn
Sekunden lang bei einem Gewicht von 25 Kilogramm (56 lbs) befestigt
bleibt.
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Obwohl verschiedene Ausführungsformen der
Erfindung vorstehend für
Zwecke der Veranschaulichung genau beschrieben wurden, ist zu verstehen,
dass derartige Einzelheiten nur diesem Zweck dienen und dass hier
von Fachleuten Abänderungen
vorgenommen werden können,
ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie sie
in den folgenden Ansprüchen
beschrieben ist.