Дыхательный аппарат на химически связанном кислороде

 

Изобретение относится к изолирующим средствам защиты органов дыхания на основе химически связанного кислорода. Цель изобретения - повышение безопасности эксплуатации аппарата при использовании в качестве генератора кислорода твердого источника кислорода за счет снижения выброса кислорода. Дыхательный аппарат содержит лицевую часть 1, генератор кислорода 3, поглотитель двуокиси углерода 2, дыхательный мешок 4 и буферную емкость 5, одна из стенок которой выполнена жесткой. Буферная емкость 5 сообщена с дыхательным мешком 4 через калиброванное отверстие 8, а на ее жесткой стенке закреплен регулятор в виде двухпозиционной заслонки 9. Генератор кислорода 3 снабжен дополнительным выходом 19, размещенным противоположно основному, при этом основной 16 и дополнительный 19 выходы сообщены с буферной емкостью 5 через взаимодействующие с заслонкой сопла 14, 15. В аппарате объемная скорость подачи кислорода из генератора соответствует фактическому потреблению, что исключает нерациональное использование кислорода: 3 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ни А 62 В 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4749113/23 (22) 16.10.89 (46) 23.06.92. Бюл. М 23 (71) Тамбовский научно-исследовательский химический институт (72) А.С.Болтоносов, Н.Ф.Гладышев, А.П,Куприянов, ГЛ.Платенкина и В.Д.Самарин (53) 622.867.3:614.894.32(088.8) (56) Аппарат SCRAM фирмы Scott Aviation

Corp., США. — National Safety News, ч, 123, М 3, 1981, р.77, ч.123, М 5, 1981, р 125.

Заявка Ф РГ М 2733601, кл, А 62 В 7/08, 1977. (54) ДЫХАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ НА ХИМИЧЕСКИ СВЯЗАННОМ КИСЛОРОДЕ (57) Изобретение относится к изолирующим средствам защиты органов дыхания на основе химически связанного кислорода. Цель изобретения — повышение безопасности эксплуатации аппарата при использовании ан .Ж пи 1 74 1 8 1 4 А 1 в качестве генератора кислорода твердого источника кислорода за счет снижения выброса кислорода. Дыхательный аппарат содержит лицевую часть 1, генератор кислорода 3, поглотитель двуокиси углерода

2, дыхательный мешок 4 .и буферную емкость 5. одна из стенок которой выполнена жесткой. Буферная емкость 5 сообщена с дыхательным мешком 4 через калиброванное отверстие 8, а на ее жесткой стенке закреплен регулятор в виде двухпозиционной заслонки 9. Генератор кислорода 3 снабжен дополнительным выходом 19. размещенным противоположно основному. при этом основной 16 и дополнительный 19 выходы сообщены с буферной емкостью 5 через взаимодействующие с заслонкой сопла 14, 15. В аппарате объемная скорость подачи кислорода иэ генератора соответствует фактическому потреблению, что исключает нерациональное использование кислорода: 3 ил.

1741814

Изобретение относится к средствам защиты органов дыхания и может быть использовано в производстве изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде.

Известны изолирующие дыхательные аппараты на химически связанном кислороде, содержащие генератор кислорода, поглотитель двуокиси углерода. дыхательный мешок и лицевую часть.

Данные аппараты работают по принципу подачи кислорода на дыхание из генератора кислорода и связывания двуокиси углерода поглотителем и могут обеспечивать высокие эргономические характеристики, в частности низкое сопротивление дыханию при принудительной вентиляции дыхательной атмосферы, малое механическое воздействие лицевой части на голову потребителя в случае совмещения дыхательного мешка с лицевой частью, выполненной в виде колпака.

Подача кислорода генератором в таких аппаратах не зависит от нагрузки потребителя. Рассчитанный на максимально возможную нагрузку, да еще с некоторым эксплуатационным запасом генератор выделяет в дыхательный контур существенно большее .количество кислорода в единицу времени, чем это физиологически необходимо. Избыток кислорода стравливается из дыхательного контура в окружающую атмосферу в большом количестве, что ухудшает безопасность эксплуатации известных аппаратов, особенно в пожароопасной атмосфере, Наиболее близким к предлагаемому является дыхательный аппарат, в котором рациональное использование запаса кислорода возможно за счет попеременного пропускания газовоздушной смеси, находящейся в дыхательном контуре аппарата, либо через регенеративный, либо через поглотительный патрон, При этом пропускание смеси через регенеративный патрон обеспечивает дополнительное поступление в дыхательный контур кислорода в случае

его недостатка, а пропускание смеси через поглотительный патрон — постепенное уменьшение запаса кислорода в дыхательном контуре в случае его избытка, Пропускание газового потока то через один, то через другой патрон в известном аппарате обеспечивается с помощью регулирующего устройства, размещенного в дыхательном мешке и изменяющего положение клапанов, связанных C поглотительным и регенеративным патронами, в зависимости от степени заполнения дыхательного мешка газом, 5

Основным недостатком регулирующего устройства является его размещение в дыхательном мешке. Такое размещение обусловливает черезмерно быстрое. переключение газового потока с регенеративного патрона на поглотительный и нао-. борот при достижении в известном аппарате такой степени заполнения дыхательного мешка, которая характеризуется ,либо недостатком, либо избытком газовой смеси в дыхательном контуре. Переключение потоков через патрон осуществляется практически мгновенно при изменении объема дыхательного мешка. т.е. происходит в такт с дыханием человека, Развивающиеся в химических продуктах обоих патронов процессы связывания двуокиси углерода, а в регенеративном патроне — еще и выделения кислорода, практически не изменяют своей скорости, что имело бы место при полном перекрытии потока через патроны хотя бы на время, соответствующее 5-10 моноциклам дыхания ("вдох" + "выдох"), т.е. на 20 — 50 с, В известном аппарате время перекрытия практически соответствует одному моноциклу дыхания, и, с учетом некоторой инерционности в ускорении или замедлении химических процессов в патронах, явно недостаточно для эффективной регулировки скорости протекания химических процессов в патронах и для обеспечения рационального выделения кислорода регенеративным продуктом в соответствии с физиологической потребностью в нем. Это приводит (особенно при тяжелой физической нагрузке) к невозможности быстрого реагирования аппарата на наличие избытка или недостатка газовой смеси в дыхательном контуре, к увеличению колебаний концентрации кислорода в дыхательном мешке и может иметь следствием либо постепенное переполнение дыхательного мешка со сбросом газовой смеси из него через клапан избыточного давления, либо, что более опасно, уменьшение объема дыхательного мешка с нехваткой газовой смеси на вдох, Целью изобретения является повышение безопасности эксплуатации аппарата при использовании в качестве генератора кислорода твердого источника кислорода за счет снижения выброса кислорода.

Цель достигается тем, что дыхательный аппарат на химически связанном кислороде, содержащий лицевую часть, генератор кислорода, поглотитель двуокиси углерода, дыхательный мешок и регулятор в виде двухпоэиционной заслонки, дополнительно содержит буферную емкость, одна из сторон которой выполнена жесткой. Буферная емкость сообщена с дыхательным мешком

1741814 через калиброванное отверстие, регулятор бенности, К лицевой части 1 присоединена закреплен в буферной емкости на жесткой клапанная коробка 22 с клапанами выдоха стенке, а генератор кислорода выполнен с 23 и вдоха 24. Клапан вдоха 24 соединен дополнительным выходом, при этом основ- патрубком 25 с дыхательным мешком 4. Кланой и дополнительный выходы расположе- пан выдоха 23 соединен с поглотителем 2 ны на противоположных торцах генератора 5 двуокиси углерода патрубком 26 выдоха. а и сообщены с буферной емкостью через два дыхательный мешок 4 соединен с поглотивзаимодействующих с заслонкой сопла. телем 2 патрубком 7. Остальные элементы

На фиг.1 представлен вариант предла-. обоих вариантов аппарата соответствуют гаемого аппарата с маятниковой схемой ды- друг другу. хания; на фиг,2 — то же, с круговой схемой 10 Отличие в работеаппаратов обоих варидыхания; на фиг.3 — зависимость коэффици- . антов связано только со схемой оргэнизаента использования кислорода от величины ции дыхания. Так, в аппарате с маятниковой легочной вентиляции (нагрузки) потребите- схемой дыхания вдох и выдох реализуются ля на примере известных и предлагаемого по одной и той же цепи элементов лицевая аппаратов. 15 часть 1 — патрубок 6 — поглотитель 2 — патДыхательный аппарат (фиг.1 и 2) состо- рубок 7 — дыхательный мешок 4 — отверстие ит из лицевой части 1, поглотителя 2 двуоки- 8 — буферная емкость 5, но в разных направси углерода, генератора 3 кислорода, лениях. В вариантеаппаратаскруговойсхедыхательного мешка 4 и буферной емкости мой дыхания выдох реализуется по цепи

5. Лицевая часть 1 связана с поглотителем 20 элементов лицевая часть 1 — клапанная ко2 патрубком 6 (фиг.1), а поглотитель 2 — c робка 22 — клапан 23 выдоха — патрубок 26 дыхательным мешком 4 патрубком 7. Дыха- выдоха — поглотитель 2 — патрубок 7 — дыхательный мешок4 и буферная емкость соеди- тельный мешок 4 — отверстие 8 — буферная нены калиброванным отверстием 8. Внутри емкость 5. Вдох в данном варианте предпобуферной емкости 5 размещено регулирую- 25 лагает прохождение вдыхаемого воздуха из щее устройство, состоящее из двухпозици- буферной емкости 5 через отверстие 8 в онной заслонки 9 и пружин 10 и 11. дыхательный мешок 4 и далее по патрубку

Последние обеспечивают при своем сжатии 25 вдоха через клапан 24 вдоха клапанной (растяжении) вращение заслонки 9 вокруг коробки 22 в лицевую часть 1. оси, жестко закрепленной на одной из сто- 30 Аппарат работает следующим образам. .рон буферной емкости 5, и перекрытие пла- В исходном состоя нии, когда дыхател ьстинками 12 и 13 сопел 14 и 15, при этом ный мешок 4 и буферная емкость 5 еще не растянутому состоянию пружины 10 соот- наполнены газом, регулятор занимает половетствует сжатое состояние пружины 11, и жение, при котором пружина 10 сжата, прунаоборот. 35 жина 11 растянута, сопло 14 закрыто

При растяжении пружины 10 и сжатии пластинкой12,añoïëo15oòêðûòoèñâÿçàío пружины 11 двухпозиционная заслонка 9 с внутренней полостью буферной емкости 5. принимает такое положение, при котором При запуске аппарата в работу приводится пластинка 13 плотно прилегает к соплу 15, в действие пусковое устройство 21 генерасвязанному с основным выходом 16 генера- 40 тора 3 кислорода, при этом выделяемый потора 3 кислорода патрубком 17. При сжатом следним кислород через основной выход 16 состоянии пружины 10 и растянутом поло- по патрубку 17 через сопла 15 поступает в жении пружины 11 пластинка 12 перекрыва- буферную емкость 5 и далее в дыхательный ет сопло 14, связанное патрубком 18 с мешок 4 и наполняет их. При включении дополнительным выходом 19 генератора 3 45 потребителя в аппарат он с той или иной кислорода. Конструкция регулирующего ус- объемной скоростью расходует поступаютройства буферной емкости 5 обеспечивает щий в дыхательный контур кислород, что одновременное перекрытие только одного соответствует физиологической потребноиэ сопел 14 и 15, что дает возможность по- сти в кислороде при данной нагрузке. давать постоянно в буферную емкость кис- 50 Если последняя соответствует обьемлород из генератора 3 либо через основной ной скорости выделения кислорода из гене16, либо через дополнительный 19 выход, ратора 3, положение регулятора не

Дыхательный мешок 4 снабжен клапа- изменяется, и генератор 3 кислорода рабоном 20 избыточного давления, а генератор тает в первоначально установленном режи3 — пусковым устройством 21. 55 ме. Если потребление кислорода несколько

В отличие от представленного на фиг.1 меньше того количества, которое в единицу варианта аппарата с маятниковой схемой времени поступает в буферную емкость 5 и дыхания, вариант аппарата с круговой схе- дыхательный мешок 4 иэ генератора 3, то мой дыхания (фиг.2) имеет следующие осо- буферная емкость 5 и дыхательный мешок 4

1741814

20

45 увеличиваются в объеме, что приводит к растяжению пружины 10, сжатию пружины 11, перекрытию сопла 15 пластинкой 13 и открытию сопла 14, связанного с дополнительным выходом 19 генератора 3. Кислород с этого момента выходит из генератора 3 уже не через основной 16. а через дополнительной 19 выход, при этом скорость выделения кислорода из генератора 3 постепенно уменьшается, достигая через некоторое время физиологической потребности при данной нагрузке. Таким образом, избытка кислорода в дыхательный контур не поступает и, следовательно, кислород в атмосферу не стравливается.

Если нагрузки вновь возрастает и потребление кислорода увеличивается, дыхательный мешок 4 и буферная емкость 5 обжимаются. Последнее приводит к сжатию пружины 10, растяжению пружины 11, открытию сопла 15 и подаче кислорода из генератора 3 через основной выход 16 в буферную емкость 5 с более высокой скоростью. вплоть до удовлетворительного наполнения дыхательного мешка 4 и буферной емкости 5 газом.

Таким образом, наличие в конструкции аппарата буферной емкости с расположенным в ней регулятором, связанным двухпозиционной заслонкой с парой рабочих сопел, соединяющихся с основным и дополнительным выходами генератора кислорода, позволяет приводить в соответствие с фактически имеющим место потреблением кислорода обьемную скорость его подачи из генератора и практически исключить нерациональное использование (выброс в атмосферу) кислорода и тем самым увеличить безопасность эксплуатации аппарата, что особенно важно при применении аппарата в очагах пожара или в условиях пожаро- и взрывоопасных атмосфер.

На фиг,3 представлены экспериментально полученные зависимости коэффициента использования кислорода Кисп.(;4) от величины легочной вентиляции (нагрузки) потребителя V (л/мин), при этом под коэффициентом использования понимается отношение потребляемого кислорода к фактически имеющемуся его запасу в генераторе.

Соответственно, остаток приходится на тот кислород, который стравливается в атмосферу. Анализ кривых на фиг.3 показывает, что предлагаемый аппарат практически во всем диапазоне величин легочной вентиляции имеет более высокий коэффициент использования кислорода в сравнении с известными.

Предлагаемый аппарат может в зависимости от условий эксплуатации (нагрузки на потребителя) обеспечивать разное время защитного действия, Если известные аппараты и при легких, и при тяжелых нагрузках имеют время защитного действия, соответствующее тяжелой нагрузке, т.е, минимальное, то предлагаемый аппарат как бы адаптируется к нагрузке и позволяет максимально полно использовать защитные свойства как при легкой, так и при самой тяжелой нагрузках.

Формула изобретения

Дыхательный аппарат на химически связанном кислороде, содержащий лицевую часть, генератор кислорода, поглотитель двуокиси углерода, дыхательный мешок и регулятор в виде двухпозиционной заслонки, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности эксплуатации аппарата при использовании в качестве генератора кислорода твердого источника кислорода за счет снижения выброса кислорода, аппарат дополнительно содержит буферную емкость, одна из сторон которой выполнена жесткой, при этом буферная емкость сообщена с дыхательным мешком через калиброванное отверстие, регулятор закреплен в буферной емкости на жесткой стенке, а генератор кислорода выполнен с дополнительным выходом, причем основной и дополнительный выходы расположены на противоположных торцах генератора кислорода и сообщены с буферной емкостью через два. взаимодействующих с заслонкой сопла.

1741814

Т0

C:.ã.2

Составитель Ю.Смирнов

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор И.Горная

Заказ 2236 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101