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Verfahren und Apparat zur Regenerierung der Atmungsluft.
Die gegenwärtig vorhandenen Apparate, die dem Menschen das Atmen in einem mit unatombaren oder giftigen Gasen erfüllten Raum bezw. seine Rettung oder die Rettung anderer aus solchen Räumen ermöglichen sollen, weisen mancherlei Mangel auf, welche teils in der unzuverlassHchen Funktionsweise, teils in dem zu grossen Gewichte oder den zu hohen Anschaffungskosten der Apparate liegen.
Unsere Erfindung betrifft nun ein Verfahren, welches einer Anzahl von Konstruktionstypen zugrunde liegt und geeignet ist, diesen genannten Übelständen abzuhelfen, indem die auf unserem Verfahren basierenden Atmungs-und Rettungsapparate sich in erster Linie durch ihre Handlichkeit, ihr geringes Gewicht sowie die Gewähr jederzeit sicheren Funktionieren und billige Herstellungsweise auszeichnen, Eigenschaften, welche es beispielsweise bei Grubengewerkschaften gestatten werden, jedem einzelnen Arbeiter einen solchen Apparat einzuhändigen, so dass derselbe imstande ist, ohne besondere Vorn (kenntnisse in der Handhabung z.
D. nach einer Schlagwetterexplosion dem Bereiche der verderbenbringenden Verbrennungsgase (Naehschwaden) zu entrinnen oder die Ankunft der mit ähnlichen Apparaten ausgestatteten Rettungsmannschaft abzuwarten.
Unser Verfahren beruht darauf, dass das Atmungsgas in einem geschlossenen, mit Mund und Nase des Atmenden verbundenen Apparat von Kohlensäure und Wasser befreit und überdies Sauerstoff entwickelt wird, so dass das vorhandene Gasgemenge eine bestimmte Zeit hindurch zum Atmen geeignet erhalten bleibt. Zur Absorption der Ausatmungsprodukte und gleichzeitigen Entwicklung von Sauerstoff dient Natriumsuperoxyd oder ähnlich wirkende Substanzen (Bariumsuperoxyd oder dgl.), welches mit Kohlensäure und Wasser
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gehalten wird, sondern auf neue Mengen Natrinmsuperoxyd unter Sauerstoffentwicklung einwirkt.
Es sind deshalb nur die beiden ersten Gleichungen in Betracht zu ziehen, aus welchen hervorgeht, dass zwar der gesamte im ausgeatmetem Wasserdampf gebundene Sauerstoff regeneriert wird, jedoch der der Kohlensäure nur zur Hälfte. Es wird sonach, wenn die im Apparat befindliche Gasmenge dauernd abwechselnd zur Einatmung gelangt und dann wieder mit Natriumsuperoxyd zur Reaktion gebracht wird, dieselbe eine Verminderung erfahren und schliesslich im Apparat ein die weitere Atmung hinderndes Vakuum eintreten,
Um diese Volumskontraktion der Atmungsgase nun auszugleichen, wird bei unserem Verfahren auf irgendeinem Wege im Moment der Benützung des Apparates eine von der vorgesehenen Atmungszeit abhängige Sauerstoffmenge rasch entwickelt.
Vorzugsweise findet
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Verwendung oder, ein anderes Verfahren, um auf chemischem Wege Sauerstoff, zu erzeugen, oder es kann dieser Sauerstoff auch in komprimiertem Zustand mitgofuhrt und unter An. wendung eines Reduzierventils auf normalen ; Druck gebracht werden.
Eine quantitative Berechnung der genannten Reaktionen unter Berücksiel) tigung der beim Atmen durchschnittlich auftretenden Kohlonsäure :'ûnd'W'asserdampfmengen sowie des gegenseitigen Verhältnisses der beiden ergibt, dass, gleichzeitig mit der Absorption der Exhalationsprodukte durch das Natriumsuperoxyd etwa 2/8 des für die vorgesehene Gebrauchszeit notwendigen Sauerstoffquantums allmählich erzeugt wird, so dass also nur 1/13 als Restoder Reservesauorstoff auf anderem Wege auf einmal oder in beliebigem Tempo geliefert werden muss.
Eine diesem Verfahren entsprechende Ausführungsform eines Apparates zeigt die beifolgende Abbildung : Der dargestellte Apparat besteht aus einem Mantel A, welcher im wesentlichen drei voneinander getrennte Räume B, C und D umschliesst. Das ringförmige Gefäss B dient zur Entwicklung von Sauerstoff aus dem in ihm lagernden Natriumsuperoxyd und der in dem Zentralrohre D untergebrachten Wassermenge, während der ebenfalls ringförmige Raum C zur Einlagerung des zur Absorption der Ausatmungsprodukte unter gleichzeitiger Sauerstoffentwicklung dienenden, geeignet geformten Natriumsuperoxydes verwendet wird.
Ei und E2 sind Filterräume, gefüllt mit einem unverbrennlichen Filtermaterial (Glaswolle, Asbest etc.), deren Zweck es ist, zu bewirken, dass feine Superoxydstäubchen oder feinste Ätzlaugentröpfchen, welche bei der anfänglichen Sauerstoffentwicklung in B den Gasstrom in Nebelform begleiten, zurückgehalten werden.
An das am oberen Ende des Apparates befindliche Rohr F ist durch ein bewegliches Zwischenstück die Maske oder das Mundstück für den Atmenden angeschlossen, während an der Bodenöffnung G ein Beutel 7/ aus luftdichtem Gewebe (Kautschuk, Taffet etc.) befestigt ist, welcher teils als Vorrats- gefäss für den entwickelten Sauerstoff, teils als in seinem Volumen veränderlicher Rezipient für die ausgeatmete Luft dient und seinerseits durch eine Schutzdecke aus Drahtnetz, Asbestgewebe oder nammensicher imprägnierten Stoffen etc. gegen äusserliche Verletzung geschützt werden kann.
Die in den bezüglichen Querschnitten eingelöteten Verschlussbleche 1, 2, 3,4 schliessen einerseits (1 und 4) das gesamte Innere des Apparates gegen die Aussenluft, anderseits (2 und 3) den Wasserraum D gegen die Superoxydbehälter hermetisch ab, so dass also sowohl das Entwicklungswasser, als auch das Superoxyd vollständig abgeschlossen sind und daher unbegrenzte Zeit mit voller Wirksamkeit erhalten bleiben.
Im Gebrauchsfalle werden alle vier Lötstellen durch die Durchstosskonusse 5, 6, 7, 8, welche an den unteren
Enden der Druckstange 9, 10 11, 12 befestigt sind, durchgestossen. Die Abwärtsbewegung dieser letzteren erfolgt durch Niederdrücken oder Niederschrauben der obersten, mit
Handgriff, Kurbel oder Hebel versehenen Stange 9, deren Bewegung auf die übrigen,
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weitergeleitet wird.
Die Funktion des Apparates beim Gebrauch ist folgende : Durch Niedersenken der Stange 9 werden die Lötstellen 1-4 aufgerissen ; das in D befindliche Wasser fliesst durch J nach B auf das dort. liegende Superoxyd und entwickelt die notwendige Menge Sauerstoff (Rest-oder Reservesauerstoff), welcher durch das Rohr K nach L gelangt und bei G in den Beutel H eintritt. Gleichzeitig wird das Mundstück oder die Maske angelegt und die Atmungsluft streicht nun durch F und die geöffnete Lötstelle 1 nach Ei'gelangt von hier in den Absorptionsraum C, wo sie-von Kohlensäure und Wasserdampf befreit wird und dabei den in diesen gebundenen Sauerstoff zum grössten Teil wieder in freiem Zustande erhält, dann nach E2 und M und weiter durch L und G in den Beutel.
Mit einem Teil des in diesem befindlichen Restsauerstoffes geht sie sodann beim nächsten Einatmen denselben Weg zurück. Um ein Durchstreichen der Luft durch das Wasserrohr D direkt nach B mit Umgehung des Absorptionsraumes C zu verhindern, wird dieser Weg durch eine am oberen Ende der Stange j ! C befestigte Kappe, die sich nach vollzogener Abwärtsbewegung der Konusse auf den oberen Rand von D dicht auflegt, versperrt.
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Process and apparatus for the regeneration of breathing air.
The devices currently available that enable humans to breathe in a room filled with non-atomic or toxic gases. to enable his rescue or the rescue of others from such rooms have various deficiencies, which are partly in the unreliable functionality, partly in the excessive weight or the high cost of the apparatus.
Our invention now relates to a method which is based on a number of types of construction and is suitable for remedying these abuses, in that the breathing and rescue apparatus based on our method are primarily due to their handiness, their low weight and the guarantee of safe functioning at all times and cheap production methods, properties that will allow mining unions, for example, to hand over such an apparatus to each individual worker, so that he is able to use it without any special prior knowledge (e.g.
D. after a firedamp explosion, to escape from the area of the fouling combustion gases (near fumes) or to wait for the arrival of the rescue team equipped with similar equipment.
Our method is based on the fact that the respiratory gas is freed of carbonic acid and water in a closed apparatus connected to the mouth and nose of the person breathing and, moreover, oxygen is developed, so that the existing gas mixture remains suitable for breathing for a certain time. For the absorption of the exhalation products and the simultaneous development of oxygen, sodium superoxide or substances with a similar effect (barium superoxide or the like), which are carbonated and water, are used
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is held, but acts on new amounts of sodium peroxide with evolution of oxygen.
Therefore, only the first two equations have to be taken into account, from which it can be seen that all the oxygen bound in the exhaled water vapor is regenerated, but only half that of the carbonic acid. If the amount of gas in the apparatus is constantly being inhaled alternately and then reacted again with sodium peroxide, it will experience a reduction and finally a vacuum will occur in the apparatus which prevents further breathing.
In order to compensate for this volume contraction of the respiratory gases, an amount of oxygen dependent on the intended respiration time is rapidly developed in our method in some way at the moment the apparatus is used.
Preferably finds
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Use or another method to produce oxygen by chemical means, or this oxygen can also be carried along in a compressed state and under an. applying a reducing valve to normal; Pressure to be brought.
A quantitative calculation of the reactions mentioned, taking into account the average amount of carbonic acid that occurs during breathing, and the mutual ratio of the two, shows that, simultaneously with the absorption of the exhalation products by the sodium peroxide, about 2/8 of the amount intended for the one The amount of oxygen required for the time of use is gradually generated, so that only 1/13 as residual or reserve oxygen has to be delivered by other means at once or at any rate.
An embodiment of an apparatus corresponding to this process is shown in the following figure: The apparatus shown consists of a jacket A which essentially encloses three separate spaces B, C and D. The annular vessel B is used to develop oxygen from the sodium superoxide stored in it and the amount of water accommodated in the central tube D, while the likewise annular space C is used to store the suitably shaped sodium superoxide, which serves to absorb the exhalation products with simultaneous oxygen evolution.
Ei and E2 are filter rooms filled with an incombustible filter material (glass wool, asbestos etc.), the purpose of which is to ensure that fine superoxide dusts or extremely fine caustic lye droplets, which accompany the gas flow in the form of a mist during the initial oxygen development in B, are retained.
The mask or mouthpiece for the breathing person is connected to the tube F located at the upper end of the apparatus by a movable intermediate piece, while a bag 7 / made of airtight fabric (rubber, taffeta, etc.) is attached to the bottom opening G, which is partly as Storage vessel for the developed oxygen, partly used as a recipient of variable volume for the exhaled air and can be protected against external injury by a protective cover made of wire mesh, asbestos fabric or non-stick impregnated materials, etc.
The sealing plates 1, 2, 3, 4 soldered in the relevant cross-sections hermetically seal off the entire interior of the apparatus from the outside air on the one hand (1 and 4) and on the other (2 and 3) the water space D from the superoxide container, so that both Development water as well as the superoxide are completely closed and therefore remain fully effective for an unlimited period of time.
In the case of use, all four soldering points are through the piercing cones 5, 6, 7, 8, which are attached to the lower
Ends of the push rod 9, 10 11, 12 are attached, pierced. The downward movement of the latter takes place by pressing down or screwing down the uppermost, with
Handle, crank or lever provided rod 9, the movement of which on the remaining,
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is forwarded.
The function of the apparatus during use is as follows: By lowering the rod 9, the soldering points 1-4 are torn open; the water in D flows through J to B onto that there. superoxide and develops the necessary amount of oxygen (residual or reserve oxygen), which passes through the pipe K to L and enters the bag H at G. At the same time the mouthpiece or the mask is put on and the breathing air now passes through F and the opened soldering point 1 to Ei 'arrives from here into the absorption space C, where it is freed of carbonic acid and water vapor and most of the oxygen bound in these in the free state again, then to E2 and M and further through L and G into the bag.
With some of the residual oxygen in it, it then goes back the same way the next time it is inhaled. In order to prevent the air from passing through the water pipe D directly to B by bypassing the absorption space C, this path is through a at the upper end of the rod j! C attached cap, which after the downward movement of the cones rests tightly on the upper edge of D, blocks.
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