Респиратор с циркуляцией дыхательного воздуха

 

РЕСПИРАТОР С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ДЫХАТЕЛЬНОГО ВОЗЛУХА, содержащий дыхательную маску, баллон с компенсационным газом - сжатым воздухом, сообщенный магистралью через регулировочный клапан с дыхательным контуром респиратора, кислородный блллон, на магистрали которого установлен электрический измерительный датчик содержания кислорода, а также регенеративный патрон, установленный на линии выдоха и сообщенный с дьтхательньм мешком, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем предотвращения утечки кислорода и упрощения конструкции магистрали подачи: компенсационного газа сжатого воздуха, регулировочный клапан выполнен в виде легочного мембранного автомата, магистраль кислородного баллона подключена к подмембранной полости автомата, а магистраль сжатого воздуха подсоединена к напорной камере автомата, при этом магистраль сжатого воздуха соединительной магистралью с переключающим клапаном сообщена с кислоСУ ) родной магистралью, клапаны баллонов сжатого воздуха и кислорода соединены общим приводным устройством, а дыхательный мешок снабжен пружиной .избыточного давления, при этом в соединительной магистрали установлен обратный клапан, сообщающий маСП гистраль кислородного баллона с магистралью сжатого воздуха. (;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТМЧЕСНИХ .

РЕСПУБЛИН

А (19) (11) 4(51) А 62 В 7 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !:.

H ПАТЕНТЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3520653/40-23 (22) 10. 12. 82 (31) Р 3202638. 2 (32) 28.0!.82 (33) ФРГ (46) 15.04.85. Вюл. Р 14 (72) Эрнст Варнке (ФРГ) (71) Дрегерверк АГ (ФРГ) (53) 614. 894. 24 (088. 8) (56)j.Ëàòåíò ФРГ ).1104828, кл. 61 а 29/О1, 1961.

2. Патент ФРГ )(- 1434935, кл. 61.в 29/01, 1968. (54) (57) РЕСПИРАТОР С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

ДЫХАТЕЛЬНОГО ВОЗДУХА, содержащий дыхательную маску, баллон с компенсационным газом — сжатым воздухом, сообщенный магистралью через регулировочный клапан с дыхательным контуром респиратора, кислородный баллон, на магистрали которого установлен электрический измерительный датчик

1 содержания кислорода, а также регенеративный патрон, установленный на линии выдоха и сообщенный с дыхательным мешком, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем предотвращения утечки кислорода и упрощения конструкции магистрали подачи: компенсационного газа— сжатого воздуха, регулировочный клапан выполнен в виде легочного мембранного автомата, магистраль кислородного баллона подключена к подмембранной полости автомата, а магистраль сжатого воздуха подсоединена к напорной камере автомата, при этом магистраль сжатого воздуха соединительной магистралью с переключающим клапаном сообщена с кислородной магистралью, клапаны баллонов сжатого воздуха и кислорода соединены общим приводным устройством, а дыхательный мешок снабжен пружиной .избыточного давления, при этом в соединительной магистрали установлен обратный клапан, сообщающий магистраль кислородного баллона с магистралью сжатого воздуха.

1151194

Изобретение относится к средст4 вам защиты органов дыхания, а именно к аппаратам как с открытым, так и с закрытым контуром,. обеспечивающим s каждой фазе дыхательного процесса небольшое избыточное давление относительно окружающей среды.

Известен респиратор, в котором контур дыхательного воздуха образован дыхательным мешком, патроном с

1поглотителем углекислоты, а также шлангами вдоха и выдоха, подключен.— ными к защитной маске или водолазному шлему. В таком замкнутом контуре из компенсационного газового баллоч на через автоматически регулируемый давлением клапан подается инертный газ, если разница давлений между ды1О

15 хательным мешком и окружающей средой при повышении окружающего давления, например при погружении, возрастает

20 ном мешке вследствие возрастающего окружающего давления уменьшается и недостаточен для заполнения легких °

Из кислородного баллона через редуктор и регулировочный клапан по трубопроводу в дыхательный мешок поступает кислород. Управление кислородной линией производится с помощью чувствительного элемента, который расположен в дыхательном мешке или в магистрали вдыхаемого воздуха. Подача кислорода все время производится в зависимости от его потребления С1) .

35

В известном устройстве отсутствует регулирование подачи компенсационного газа, а также величины избыточного давления относительно наружного давления. Кроме того, компенсационный газ (в данном случае инертный) будет снижать концентрацию кислорода для дыхания в зависимости от глубины погружения. Для компенсации необходимо сложное регулирование, ° Наиболее близким к предлагаемому .является респиратор, содержащий ды.хательную маску, баллон с компенсационным газом — сжатым воздухом сообщенный магистралью через регулировочный клапан с дыхательным конту-. ром респиратора, кислородный баллон, на магистрали которого установлен электрический измерительный датчик содержания кислорода,.а также регенеративный патрон, установленный на линии вьдоха и сообщенный с дыхательным мешком С21. и объем дыхательного газа в дыхательВ известной конструкции также отсутствует регулирование подачи компенсационного газа (нейтрального газа, например азота или гелия) на стадии вдоха. Компенсационный газ подается в дыхательный мешок в зависимости от глубины погружения в таком количестве, чтобы мешок оставался надутым. Кроме того, не исключена возможность избыточной подачи кислорода, что может быть опасным, например, при тушении пожара.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик путем предотвращения утечки кислорода и упрощения конструкции магистрали подачи компенсационного газа - сжатого воздуха.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем дыхательную маску, баллон с компенсационным газом — сжатым воздухом, сообщенный магистралью через регулировочный клапан с дыхательным контуром респиратора, кислородный баллон, на магистрали которого установлен электрический измерительный датчик содер-! жания кислорода, а также регенератив-: ный патрон, установленный на линии выхода и сообщенный с дыхательным мешком, регулировочный клапан выполнен в виде легочного мембранного автомата, магистраль кислородного баллона подключена к подмембранной полости автомата, а магистраль сжатого воздуха подсоедннена к напорной камере автомата, при этом магистраль сжатого воздуха соединительной магистралью с переключающим клапаном сообщена с кислородной магистралью, клапаны баллонов сжатого воздуха и кислорода соединены. общим приводным устройством, а дыхательный мешок снабжен пружиной избыточного давления, при этом в соединительной магистрали установлен обратный клапан, сообщающий магистраль кислородного баллона с магистралью сжатого воздуха.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема респиратора; на фиг. 2— соединение между системами питания кислородом и воздухом.

Респиратор содержит дыхательную маску 1, соединенную шлангом 2 выдоха через обратный клапан 3 с регенеративным патроном 4 и далее соединительной магистралью 5 с дыхательным

В соединительной магистрали 30 установлен обратный клапан 32, сооб-. щающий магистраль 15 кислородного баллона с магистралью 23 сжатого 4> воздуха и препятствующий попаданию сжатого воздуха в магистраль кислородного баллона.

Циркуляциоккый контур аппарата может быть снабжен предохранительным 5О клапаном 33, установленным на шлакге 2 выдоха.

Устройство работает следующим образом.

Из дыхательной маски 1 выдыхаемый . 55 воздух по шлангу 2 выдоха через обратный клапан 3 поступает в регенератквяый патрон 4.и далее по соеди3 11511 мешком 6, На выходе из дыхательного мешка 6 установлен электрический измерительный датчик 7 содержания кислорода. За дыхательным мешком 6 установлек легочный автомат 8, при этом дыхательный мешок 6 через подмембранную полость 9 легочного авто.— мата и обратный клапан 10 шлангом 11 вдоха сообщен с дыхательной маской 1.

Кислородный баллон 12 через клапан 13, редуктор 14 подключен магистралью 15 кислородного баллона к подмембранной полости 9 легочного автомата 8. При этом на магистрали 15 установлен дозатор 16, который расположен перед отключающим клапаном 17.

Электрический измерительный датчик 7 содержания кислорода соединен с электронным прибором 18 предельных значений, который через устройство 19 управления связан с отключающим клапаном 17.

Баллон 20 компенсирующего газа— сжатого воздуха через клапан 21 25 и редуктор 22 магистралью 23 сжато— го воздуха подсоединен к напорной ,камере 24 легочного автомата 8, сообщенный с подмембранной полостью 9 через клапан 25.

Дыхательный мешок 6 снабжен пружиной 26 избыточного давления. Мембрана 27 легочного автомата 8 подпружкнена пружиной 28.

Клапаны баллонов с кислородом 12 и .сжатым воздухом 20 соедикены общим приводным устройством 29.

Магистраль 23 сжатого воздуха соединительной магистралью 30 с переключающим клапаном 31 соединена с магистралью 15 кислородного баллона.

94 4 нительной магистрали 5 в дыхательный мешок 6. Вдыхаемый воздух забирается иэ дыхательного мешка 6, прохо— дит мимо электрического измерительного датчика 7 содержания кислорода через подмембранную полость 9 легочного автомата 8, обратный клапан 10 и шланг 11 вдоха в дыхательную мас1 °

Снабжение кислородом производится из кислородного баллона 12, откуда кислород через клапан 13, редуктор 14 и магистраль 15 поступает к дозатору 16.

Кислород может дозироваться периодически, например в пределах между 3, 5 и 4 л/мин, что при постоянном включении обеспечивает любую возможную потребность в кислороде.

От электрического измерительного датчика 7 поступает сигнал на электронный прибор 18 предельных значений и устройство 19 управления, вследствие чего отключающий клапан 17 с дозатором 16 при малой потребности в кислороде время от времени отключается. Дозированный кислород по магистрали 15 кислородного баллона поступает в циркуляционный контур аппарата. Иэ баллона 20 сжатого воздуха производится питание сжатым воздухом, который через клапан 21 и редуктор 22 по магистрали 23 сжатого воздуха поступает в напорную камеру 24 легочного автомата 8 и при открытии клапана 25 поступает в дыхательный контур.

При плотном прилегании дыхательной маски 1 и герметизации контура относительно окружающего воздуха в контуре возникает давление, которое определяется силой пружины 26 избыточного давления и пружиной 28, кото.Е рая воздействует на мембрану 27 легочного автомата 8. Это давление выше давления окружающей среды, тем самым гарантируется, что при утечках движение воздуха происходит только изнутри наружу. Когда достигается такое давление, мембрана 27 возвращается в исходное положение, преодолевая усилие пружины 28, а результате чего клапан 25 легочного автомата 8 возвращается в исходное положение и поступление воздуха из напорной камеры 24 прерывается.

Если дыхательный воздух выходит иэ циркуляционного контура и это не может больше быть компенсировано

Э 1151194 из объема дыхательного мешка 6, то давление s контуре снижается и под действием усилия пружины 28 клапан 25 открывается настолько, чтобы покрыть объем вдоха, Выдыхаемый воздух проходит в этом случае по шлангу 2 выдоха через регенеративный патрон 4 и по соединительной магист рали 5 попадает в дыхательный мешок 6, который растягивается, преодо- 10 левая сопротивление пружины 26. Вследствие этого в контуре возникает более высокое избыточное давление, которое действует также на мембрану 27, поэ тому клапан 25 легочного автомата 8 снова закрыт. Во вдыхаемом воздухе первоначальное содержание кислорода составляет 21Х, из-за потребления кислорода во время дыхания оно падает до значения ниже 207., в резуль- щ тате чего электронно-измерительный датчик 7, чувствительный к кислороду, выдает сигнал на электронный прибор 18 предельных значений. Благодаря этому приводится в действие 25 устройство 19 управления и отключающий клапан 17 открывает дозатор 16.

Таким образом, по магистрали 15 кислородного баллона в контур поступает постоянная доза кислорода до тех пор, пбка не будет достигнуто макси-, мальное значение 24 или 257.

Так как такое дозирование кисло-рода в нормальйом случае покрывает потребность путем более или менее долгого открытия дозатора, то для следующих вдохов в дыхательном мешке всегда содержится достаточно газа, чтобы покрыть объем вдоха. В этом случае, следовательно, клапан 25 легочного автомата 8 в действие не вступает. новится непрерывным.

Однако, если происходят потери вследствие утечек через дыхательную маску f при одновременном высоком потреблении кислорода, то при известных условиях объема, содержащегося в дыхательном мешке 6, может йе хватить для заполнения легких при следующих вдохах., Вследствие 50 этого дыхательный мешок 6 опорожняется, пружина 26 сильно растягивается и избыточное давление в контуре падает. Так как вследствие этого давление на мембрану 27 в подмембранной 55 полости 9 легочного автомата 8 также падает, то пружина 28 перемещает клапан 25 в направлении открытия, благодаря чему сжатый воздух ло магистрали 23 сжатого воздуха поступает в контур до полного восстановления объема, необходимого для дыхания.

Такое срабатывание клапана 25 легоч-. ного автомата 8 является, следовательно, слышимым признаком того, что имеют место потери вследствие иесльппимых утечек через дыхательную маску 1.

В этом случае можно подтянуть ремки маски.

Если по каким-либо причинам отказало электронное регулирование дозирования 7, 18, 19 и 17, работчий может включить переключающий клапан 31 с ручным приводом. Благодаря открьг тию соединительной магистрали 30 путем включения переключающего клапана 31 производится снабжение дыхательным газом через клапан 25 легочного автомата 8 теперь из кислородного баллона 12, при этом одновременно перекрывается магистраль 23 сжатого воздуха. и

Отключающий клапан 17 с электронным управлением может быть выполнен так, чтобы при выходе из строя электроники сохранялось открытое положение. дозирование в этом случае стаТаким образом, работающий имеет в своем распоряжении достаточно времени для выхода из опасной зоны, однако в контуре при этом устанавливается повышенное содержание кислорода, поэтому работа по тушению пожара должна быть прекращена.

Предохранительный клапан 33 обеспечивает коррекцию давления циркулирующего воздуха при случайном слишком большом повышении давления в контуре, которое может возникнуть, например, в том случае если при отказе электроники не отключается дозатор или если клапан 25 .легочного автомата 8 застопорился в открытом положении.

Целесообразно для описанного устройства выбирать емкости для сжатого газа и кислорода соответственно с соотношением объемов газов приблизительно 1:4. Для аппарата, рассчитанного на 2 ч, можно в этом случае для сжатого кислорода иметь 1,2-литровый баллон, заполненный под давлением 200 бар, т.е. запас кислорода составляет 240 л, а для воздуха— баллон 0,3 л, заполненный под давлеt153194

Л

Ю

22

f5

ВНЖ4НИ Заказ 2 f 80/46 Тираж 425 Подписное

Фйлиал ПНИ "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 кием 200 бар, т.е. запас воздуха

60 л. Общий запас газа для дыхания составляет в этом случае 300 л, что достаточно для 2 ч рабочего времени.

Использование в качестве компенсационного газа сжатого воздуха позволяет состав воздуха за дыхательным меаком привести к нормальному.

Избыточное давление в контуре поддерживается постоянным благодаря комбинации регулируемого легкщчи ко личества сжатого воздуха и количества кислорода, регулируемого в зависжости от содержания кислорода в выдыхаемом воздухе. Компенсация утечек в каждом случае производится в соответствии с дыханием. Благодаря тому, что количество компенсационного воздуха — сжатого газа — регулируется легкими, ие происходитогнеопасных утечек.

Кроме того, комбинация управляемой легкими подачи воздуха с управЮ ляемой датчиком подачей кислорода имеет то преимущество, что при выходе иэ строя электроники дыхание работающего легко поддерживается с помощью управляемого легкими клапана.