DE2236112B2

DE2236112B2 - Membranventil zum Schutz des Trommelfelles eines Ohres

Info

Publication number: DE2236112B2
Application number: DE19722236112
Authority: DE
Inventors: John J. Malibu Calif. Fling
Original assignee: SIGMA SALES Corp OF CALIFORNIA NORTH HOLLYWOOD CALIF US; Sigma Sales Corp Of California North Hollywood Calif
Current assignee: North Safety Products LLC
Priority date: 1972-07-20
Filing date: 1972-07-20
Publication date: 1981-08-20
Also published as: DE2236112A1; DE2236112C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Membranventil zum Schutz des Trommelfelles eines Ohres, mit einer Membrane, die zwischen zwei Gehäuseteilen so gehalten ist, daß sie sich zwischen deren inneren Oberflächen parallel zu diesem und in einem gewissen Abstand von diesen erstreckt, mit mindestens einer Schalldurchgangsöffnung in jedem Gehäuseteil und mit mindestens einer Schalldurchgangsöffnung in der Membrane, welche nicht mit den Schalldurchgangsöffnungen in den Gehäuseteilen fluchtet, wobei die Membrane einen verdickten Abschnitt aufweist, der mit der einen oder mit der anderen der inneren Oberflächen der Gehäuseteile so zusammenwirkt, daß die Membrane bei übermäßigem Schallwellendruck soweit aus der Mittelstellung ausgelenkt wird, daß der Schalldurchgang verschlossen wird.

Gehörschäden gehören zu den Gefahren, denen der Mensch bei der neuzeitlichen technischen Entwicklung ausgesetzt ist. Düsenflugzeuge, verschiedene laute Herstellungsverfahren und Popmusik bilden nur einige der zahlreichen Quellen für ohrschädigende Schallwellen, die das menschliche Ohr nicht dauernd ertragen kann, ohne daß die Empfindlichkeit des Ohres für hohe und niedrige Frequenzen herabgesetzt wird, wobei die Gefahr eines vollständigen Gehörverlustes besteht.

Ein Membranventil der eingangs umrissenen Art ist bereits in der US-PS 23 61 963 bzw. US-PS 24 76 224 beschrieben. Dort ist die Membrane mit ihren flachen Außenrand zwischen den beiden Gehäuseteilen eingeklemmt Aus dieser Konstruktion ergibt sich jedoch der • Nachteil, daß sich die Membrane bei längerem Gebrauch des Membranventils aus diesem Klemmsitr. lockern kann, woraus sich die Möglichkeit ergibt, daß die Membrane die entsprechende Schalldurchgangsöffnung bereits verschließt, bevor dies überhaupt beabsichtigt ist In diesem Fall werden also auch Schallwellen unterhalb eines bestimmten Pegels nicht weitergeleitet.

Aus der DE-PS 2 98 293 ist eine Vorrichtung zum

Schutz des menschlichen Gehörgangs gegen äußeren

Überdruck bekannt, bei welcher eine flache, den Schall blockierende Ventilplatte aus Zelluloid od. dgl. mit einem C-förmigen Ausschnitt vorgesehen ist, so daß sich diese bekannte Ventilplatte öffnet und schließt, um den Durchgang von hoch intensiven Schallwellen durch die Vorrichtung zu vermeiden. Bei dieser Vorrichtung ist indessem kein Schutz gegen eine starke Sogwirkung gegeben.

Die aus der DE-PS 3 98 521 bekannte Vorrichtung soll zwar das menschliche Trommelfell vor der Einwirkung starker Schallwellen schützen und umfaßt

r. eine zwischen zwei Gehäuseteilen in einem mit dem Schalldurchgang in Verbindung stehenden Raum fest eingeschraubte Membran, die indessen auf^Tund ihrer Ausbildung relativ schwache Schallwellen ohne Behinderung nicht passieren läßt.

κι Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Membranventil der eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß Schallwellen oberhalb eines bestimmten Pegels nicht in das Innenrohr weitergeleitet werden, andererseits normale Schallwellen unterhalb

r> dieses Pegels das Membranventil passieren können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membrane einen ringförmigen Umfangswulst aufweist, daß die inneren Oberflächen der beiden Gehäuseteile mit einander ergänzenden Haltenuten für die Membrane mit einem Durchmesser versehen sind, der in dem Maße größer als der Durchmesser des Umfangswulstes der Membrane ist, daß die Membrane beim Zusammenpressen der Gehäuseteile nach allen Seiten gestreckt wird, und daß der mittlere ringförmige

■Γ) Abschnitt der Membrane gegenüberliegende Dichtungsflächen konkaver Ausbildung umfaßt.

Vorteilhaft verengt sich jede der Schalldurchgangsöffnungen einwärts zu der Membrane hin.

Das erfindungsgemäße Membranventil wird zusam-

V) men mit einem Hörkanalstopfen benutzt, der in den äußeren Gehörgang des menschlichen Ohres eingesetzt wird.

Das Membranventil arbeitet immer zuverlässig und leitet den normalen Schall oder Schallwellen unterhalb

« eines vorherbestimmten Pegels weiter, verhindert jedoch das Eindringen übermäßig starker und das Gehör schädigender Schallwellen in das Ohr, wobei es technisch nicht aufwendig ist und Schutz gegen starke Sogwirkung gibt.

w) Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Membranventil, das in einen Ohrkanalstopfen eingesetzt ist, der seinerseits in den Gehörgang des

M Ohres eingesetzt ist,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht durrh die in F i g. 1 gezeigte Anordnung,

Fig. 3 eine Schnittansicht durch den Innenteil des

Membranventils,

F i g. 4 perspektivisch die einzelnen Teile des in F i g. 3 ingezeigten Membranventils,

F i g. 5 eine Schnittansicht durch eine andere Ausführungsform des Innenteils des Membranventil:;,

F i g. 6 perspektivisch eine weitere Ausführungsform eines Membranventils, das in den Gehörgang eines menschlichen Ohres eingesetzt ist,

F i g. 7 eine vergrößerte Schnittansicht durch die in F i g. 6 dargestellte Anordnung,

Fig.8 einuo Schnitt durch die in Fig.7 gezeigte Anordnung, wobei das Membranventil geschlossen ist,

Fig.9 eine Schnittansicht gemäß der Linie 9-9 in Fig. 7,

Fig. 10 eine andere Ausführungsform der Membran nach F i g. 9.

In Fig. 1 ist ein Membranventil 10 gezeigt, das in einen elastischen Ohrkanalstopfen 12 eingesetzt ist, der seinerseits in den äußeren Gehörgang 14 eines menschlichen Ohres 15 eingesetzt ist.

Der Stopfen 12 ist mit mehreren ringförmigen Flanschen 16 versehen, die im äußeren Gehörgang 14 schallabdichtend wirken, sowie mit einem rückwärtigen ringförmigen Flansch 18, der einen größeren Durchmesser aufweist als die vorderen Flansche 16 und der äußere Gehörgang 14, und der das Einsetzen des Stopfens 12 in das Ohr begrenzt.

In Fig.2 ist das Membranohrventil 10 under Ohrstopfen 12 gezeigt, wobei durch Pfeile der Weg der Schallwellen durch die Anordnung angezeigt ist.

Das Membranventil 10 besteht aus einem inneren glockenförmigen Gehäuseglied 20 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt und aus einem äußeren glockenförmigen Gehäuseglied 22 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt. Diese Gehäuseglieder 20 und 22 sind aus einem verhältnismäßig harten Kunststoff hergestellt. Das in F i g. 6 dargestellte Ventil 10' ist jedoch in den Ohrkanalstopfen 12' so einsetzbar, daß kein Gehäuse benötigt wird.

Die beiden Gehäuseglieder 20 und 22 sind an den ebenen Flächen 24 und ?6 mit Hilfe eines Epoxidharzes oder eines anderen Klebstoffes aneinander befestigt.

Das innere glockenförmige Gehäuseglied 20 ist mit einer ringförmigen Nut 28 und mit einer Ausnehmung 29 versehen. Das äußere Gehäuseglied 22 ist mit einer gleichen ringförmigen Nut 30 und mit einer Ausnehmung 32 versehen.

Die in Fig. 3 dargestellte Ventilanordnung 33 weist zwei einander gleiche und ringförmige Platter 34a und 34b sowie eine elastische und ringförmige Membrane 36 auf.

Die Membrane 36 ist in der Mitte mit einer Schalldurchgangsöffnung 38 versehen, die von einem nach beiden Seiten gleich weit vorstehenden Wulst 40 umgeben ist. Ferner ist am Außenrand der Membrane 36 ein ringförmiger Wulst 42 vorgesehen.

Die Einspannplatten 34a und 346 sind mit je einer oder mit mehreren aufeinander ausgerichteten Schalldurchgangsöffnungen nahe an den Außenkanten versehen. Die Platten 34a und 34b sind ferner mit ringförmigen Sitzen 46a und 46b versehen, deren Umfang gleich dem des Wulstes 40 an der Membrane 36 ist. An denselben Seilen, an denen sieh die Sitze 46a und 46i> befindon, sind die Platten 34a und 34b mit Ringnuten 48;i und 48b versehen. Die Planen 34;) und 34b sind ferner am Auüenrand mit nach entgegengesetzten Richtungen vorstehenden Flanschen 50a und 50b versehen.

Der Umfang der Nuten 48a und 48b ist etwas größer als der Umfang des Außenwulstes 42 der Membrane 36, so daß ein Abstand besteht, wenn die Membrane ihre Ruhelage einnimmt, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist.
• Zum Zusammensetzen der Ventilanordnung 33 wird die Membrane 36 zwischen den Platten 34a und 34b so eingelegt, daß der Wulst 42 in den Nuten 48a und 48b sitzt, wobei die Membrane 36 radial nach außen gespannt gehalten wird

ίο Der Flansch 50a der Platte 34a sitzt in der Nut 30 des Gehäusegliedes 22, und der Flansch 50b der Platte 34b sitzt in der Nut 28 des Gehäusegliedes 20, während die beiden Platten 34a und 34b in den betreffenden Ausnehmungen 32 und 29 sitzen. Auf diese Weise wird

\'i die Ventilanordnung 33 zwischen den beiden glockenförmigen Gehäusegliedern festgehalten.

In eine am inneren Gehäuseglied 20 vorgesehene Gewindebohrung 53 ist ein Anpassungsglied 52 des Ohrstopfens eingeschraubt, das am Umfang mit

jo mehreren ringförmigen Flanschen 56 versehen ist, die in entsprechenden ringförmigen Nuten 58 am verbreiterten Teil 60 der axialen Bohrung 62 des Ohrsiopfens 12 sitzen.
Wenn der Druck der Schallwellen einen bestimmten

-'ϊ Schwellenwert nicht übersteigt, arbeitet das Membranventil nach dem Einsetzen in ein menschliches Ohr in folgender Weise.

Die in F i g. 2 durch Pfeile angedeuteten Schallwellen dringen durch die öffnung 64 am äußeren Gehäusegiied

jo 22 in die Kammer 66 ein und breiten sich durch die verschiedenen Schalldurchgangsöffnungen 44a an der Einspannplatte 34a, durch den Raum zwischen der Platte 34a und der Membrane, durch die öffnung 38 in der Mitte der Membrane 36, durch den Raum zwischen

i"i der Platte 34b und der Membrane und durch die Schalldurchgangsöffnungen 44b der Platte 34b aus und gelangen in die Kammer 68 des inneren Gehäusegüedes 20. Danach wandern die Schallwellen durch die Bohrung 54 und 62 in das Ohr.

4(i Überschreitet der Druck der Schallwellen einen bestimmten Schwellenwert, so schließt sich das Membranventil.

Bei Schallwellenstößen wandern die Schallwellen durch die öffnung 64 und durch die Kammer 66 des

4^r> äußeren Gehäusegliedes 20 und durch die Schalldurchgangsöffnungen 44a der Platte 34a. Der an der Membrane 36 auftretende Druckstau bewirkt, daß die Membrane nach innen ausweicht und sich wölbt, wobei eine Abdichtung zwischen dem Wulst 40 und dem Sitz

■>o 46b der Platte 34b hergestellt w ird, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, so daß ein Eindringen der zu starken Schallwellen in das Ohr verhindert wird.

Beim Rücklauf der Stoßwelle wird in der Kammer 66 ein Teilunterdruck erzeugt. Dieser Druckunterschied in

5¹) den beiden Kammern 66 und 68 bewirkt ein Ausweichen der Membrane in Richtung zur äußeren Platte 34a, wobei eine Abdichtung hergestellt wird zwischen dem Wulst 40 und dem Sitz 46a der Platte, so daß ein schädigender Anstieg des Druckes arn Trommelfell des

μ Ohres verhindert wird.

Unabhängig von der Richtung der Schallwelle weicht die Membrane 36 aus der Ruhestellung aus, d. h. aus einer zur Ventilachse senkrechten Ebene, die von den Platten 34a und 34b den gleichen Abstand aufweist.

hi Dieses Ausweichen in Form eines Kettenlinie.,bogens erfolgt als Folge der gleichmäßigen Spannung der Membrane 36 aufgrund der schwachen Veränderung des Umfanges zwischen dein Wulst 42 und den

Membranlagernuten 48a und 486. Diese Spannung und Elastizität der Membrane und deren geringe Masse sichern ein rasches Ansprechen auf einen Wechsel der Überdruckschallwellen. Weiterhin sichert der Sitz des Wulstes 40 in den Sitzen 46a und 46b eine vollständige Abdichtung zwischen der Membrane 36 und den Platten 34a und 34ö selbst bei heftigem Überdruck.

Die Sperrschwelle des Membranventils, d. h. der Überdruck, bei dem ein Ausweichen der Membrane erfolgt, kann bestimmt und reguliert werden durch Verändern der Weite der Membranöffnung 38, der Dicke der Membrane 36, der Weite der Schalldurchgangsöffnungen 44a und 44b an den Platten 34a und 34b oder des Materials, aus dem die Membrane hergestellt wird.

Die in F i g. 5 gezeigte Ausführungsform gleicht im wesentlichen der Ventileinrichtung 33 mit dem Unterschied, daß der die öffnung 38 an der Membrane 36 umgebende Wulst 40 nicht in den Sitzen 46a und 46b ruht, sondern direkt an der Seite einer der Platten 34a' oder 346'anliegt.

In 1 i g. 6 bis 9 ist eine weitere Ausführungsform des Membranventils 10' und der inneren Ventilanordnung 33' gezeigt. Dort ist das Ventil 33' in einem elastischen Ohranpassungsstück 12' von den Flanschen 16' und 18' entfernt angeordnet. Das Anpassungsstück 12' weist ein eingeschlossenes Gehäuse 70 mit einem ringförmigen Hohlraum 72 auf. Von der Rückseite 74 des Gehäuses 70 aus ragt ein fesler Fingergreifteil 76 ab, so daß das gesamte Membranventil 10' in das Ohr eingesetzt werden kann, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist.

Das Gehäuse 70 ist mit einer Bohrung 78, die sich durch die Vorderwand 80 erstreckt, sowie mit einer Bohrung 82 an der Rückwand 74 versehen, die auf die Bohrung 78 axial ausgerichtet ist. Die Bohrung 78 fluchtet ihrerseits mit der Bohrung 54' des Anpassungsstückes 12'.

Im Hohlraum 72 des Gehäuses 70 sind zwei steife Platten 34a'und 34b'mit entsprechendem Durchmesser parallel zueinander angeordnet, die in der in Fig. 7 gezeigten Weise zusammengesetzt sind. Diese Platten 34j und 346' weisen je eine Schalldurchgangsöffnung 44a' und 44b' auf, die nach innen in Richtung zur Membrane 36' spitz zulaufen und sich verengen und die Schallwellen auf die Mitte der Membrane konzentrieren, wie am besten aus F i g. 7 zu ersehen ist. Diese Schalldurchgangsöffnungen erstrecken sich durch die betreffenden Platten und sind axial aufeinander sowie auf die entsprechenden Bohrungen 82 und 78 ausgerichtet. Die Platten 34a'und 346'sind an den Innenseiten 84 und 86 in der Mitte mit ringförmigen Ausnehmungen 88 und 90 versehen, die zusammen eine in der Mitte gelegene Kammer 91 bilden.

Weiterhin sind an den Innenseiten 84 und 86 einander gegenüberstehende Nuten 48a'und48Z>'vorgesehen.

Die Membrane 36' ist am Außenrand mit einem Wulst 42' versehen, der von den Nuten 48a' und 486' erfaßt wird und die Membrane 36' in einer Ruhelage in der Kammer 91 gespannt hält. Der Durchmesser der Nuten 48a'und 4Sb'ist etwas größer als der Durchmesser des Wulstes, so daß die Membrane gereckt ist, wenn sie die in F i g. 7 dargestellte Lage einnimmt.

Die Membrane 36' unterscheidet sich von der Membrane 36 insofern, als der in der Mitte gelegene Teil 92 der Membrane 36' dicker bemessen ist als der normale biegsame Membranteil 93. Der in der Mitte gelegene Teil ist konkav ausgestaltet, wobei die Teile 94 und 96 die Schalldurchgangsöffnungen 44a' und 44b' verschließen, wenn Überdruckschallwellen in Richtung der Pfeile auftreten, wie dies in F i g. 8 dargestellt ist.

Damit Schallwellen von außen bis zum Trommelfell vordringen können, ist die Membran mit zwei diametral gegenüberstehenden Schalldurchgangsöffnungen 98 versehen, die mit den öffnungen 44a' und 446' nicht fluchten, so daß für den Schall eine in das Ohr führende gewundene Fortpflanzungsbahn besteht.

Besteht die Schallwelle aus einer übermäßig starken Stoßwelle oder aus einer Saugweiie, so wird die Membran in die in F i g. 8 gezeigte Lage oder gegen die Ausnehmung 88 bewegt, wobei die konkaven Flächen 94 und 96 die Schalldurchgangsöffnungen 44a'und 44£>' vollständig verschließen. Wird auf den Mittelteil 92 ein noch stärkerer Druck ausgeübt, dann werden die konkaven Flächen noch weiter verformt, so daß eine noch wirksamere Abdichtung hergestellt wird.

In Fig. 10 ist eine Membrane 36" gezeigt, die der in F i g. 8 dargestellten Membrane gleicht mit der Ausnahme, daß mehrere Schalldurchgänge 98 vorgesehen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Membranventil zum Schutz des Trommelfells eines Ohres, mit einer Membrane, die zwischen zwei Gehäuseteilen so gehalten ist, daß sie sich zwischen deren inneren Oberflächen parallel zu diesen und in einem gewissen Abstand von diesen erstreckt, mit mindestens einer Schalldurchgangsöffnung in jedem Gehäuseteil und mit mindestens einer Schalldurchgangsöffnung in der Membrane, welche nicht mit den Schalldurchgangsöffnungen in den Gehäuseteilen fluchtet, wobei die Membrane einen verdickten Abschnitt aufweist der mit der einen oder mit der anderen der inneren Oberflächen der Gehäuseteile so zusammenwirkt, daß die Membrane bei übermäßigem Schallwellendruck so weit aus der Mittelstellung ausgeienkt wird, daß der Schaildurchgang verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (36, 36') einen ringförmigen Umfangswulst (42,42') aufweist, daß die inneren Oberflächen der beiden Gehäuseteile mit einander ergänzenden Haltenuten (48a, 4&b) für die Membrane (36, 36') mit einem Durchmesser versehen sind, der in dem Maße größer als der Durchmesser des Umfangswulstes (42,42') der Membrane (36,36') ist, daß die Membrane beim Zusammenpressen der Gehäiiscteiie (34a, 34b, 34a', 34b') nach allen Seiten gestreckt wird, und dab der mittlere ringförmige Abschnitt der Membrane (36, 36') gegenüberliegende Dichtungsflächen (94, 96) konkaver Ausbildung umfaßt.

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede der Schalldurchgangsöffnungen (44a', 44b') einwärts zu der Membrane (36') hin verengt.