CN101107046A - 生氧式呼吸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种呼吸装置，在该呼吸装置中，化学滤筒被阻滞栅分成多个空气处理室(15～18)，呼吸气体流过该呼吸装置，以产生氧气。碰撞阻尼器(21a、21b)由多层细丝网构成，设置在外部的空气处理室(15、18)中，该多层细丝网水平地邻接相应的前盖，而阻尼元件(24、25)设置在中间的空气处理室(16、17)中，该阻尼元件(24、25)是由折叠成Z字形式的多层细丝网构成，具有与化学滤筒(2)的外壁平行且相距一定距离的折叠边缘，以沿Z字形方式延伸的一个边缘固定于线栅(26、27)上。每个相邻空气处理室的阻尼元件没有对齐。用于产氧的过氧化钾颗粒(22)设置在空气处理室中。一个空气处理室(18)能够填满用于结合过量二氧化碳的氢氧化锂小片(23)。即使在高机械负载下经多年非主动使用后，该装置也能够在主动应用的情形下立即高性能地起作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种生氧式呼吸装置，其包括一个化学滤筒(chemical cartridge)，通过该化学滤筒发生双向流动，且该化学滤筒与呼吸软管和呼吸袋相连。
背景技术
在该类型的呼吸器中，使用者呼出的气体传递到位于滤罐或化学滤筒中的化学物质，例如以颗粒形式存在的过氧化钾(KO2)上。作为存在于呼出气体中的二氧化碳与化学物质反应的结果，在放热反应中产生氧气，并从化学滤筒传递到化学袋中并再次被使用者吸入。在该装置中，吸入和呼出经由化学物质并对抗由此产生的阻力而发生在所谓的摆式(pendulum-type)呼吸中，该装置意欲作为用于有限的使用时间的自救装置或者助脱险装置，例如20分钟且单独使用，例如，在矿山中如果突然发生空气污染时。由具有呼吸袋和呼吸软管的化学滤筒构成的救助装置具有较小的总尺寸，并且为了安全的原因，当在危险的工作环境下工作时，使用者总随身携带该装置(被动使用)，将该装置包装在稳定的容器中，例如通过固定到带子上，以便在紧急时能够立即戴上并主动使用该装置。尽管不必主动使用的高机械性负载通常持续多年，例如，在恶劣的采矿操作中，该装置仍然必须连续待用，且必须在紧急时充分起作用。然而，这与以下事实相冲突，即作为可能历经多年的装置多次振动的结果，为了使呼吸空气容易通过而以颗粒形式提供的化学物质经历逐渐的粉末化。该粉末能够落入呼吸袋中或者沉积在化学滤筒的底部区域中，由此在呼吸袋开口区域中，在阻滞细小粉尘颗粒的类棉毛材料上，作为湿气或生成氧气的放热反应产生的热量的结果，能导致该粉末粘附到棉毛或者衬里上，从而不再能确保呼吸空气不受阻碍的流动，并由此不能确保救助装置的功效。
颗粒状材料的硬化会减少磨损和粉尘的形成，但具有反应容量减少以及化学物质与二氧化碳的反应延迟的消极后果，从而在这种情形下产生的氧气太少。
为了实现均匀流过容纳在滤罐中的化学物质，从DE 3426757中已经得知可在化学物质侧边形成一棉毛衬里的类筛且圆盖形的空气通道元件，由此在化学物质和呼吸袋之间提供最大可能的空气通过区域，并使每单位区域的粉尘沉积最小化。设置在呼吸袋开口前方的锐角形筛意欲将作为化学物质与二氧化碳的放热反应的结果的熔化颗粒从侧向转移入收集环中，由此确保在滤罐(化学滤筒)和呼吸袋之间空气连续自由通过。该方法不能可靠地消除作为在被动使用时历经多年机械负载的结果的颗粒的粉末化以及由此引起的救助装置的功能的无效。
而且，已经提出从气流通过方向的整个长度上的多重折叠不锈钢金属丝网应当被插在化学滤筒中，并且此外，弹性丝网应当设置在前侧上，由此减少作用在颗粒上的振动。然而，通过该方法不能完全避免振动，这是因为折叠网插入物并非空间稳定，而且在化学滤筒中能够被移位。很难或者不可能用颗粒均匀填满滤筒。然而在前述的机械负载后能更显著地限制该呼吸生理性能。多层丝网彼此叠放，该丝网正好邻接滤筒的内壁，形成完全穿过颗粒的空气通道，从而包含在呼出空气中的大部分二氧化碳不与化学物质接触，由此不被吸收。
发明内容
本发明的目的在于提供用于产生氧气的呼吸装置，对于工作在恶劣条件下的人，甚至在长时间的外部机械作用持续多年后，该呼吸装置能够立即起作用，而不限制为个别必须情形下的自救装置，并具有很高的呼吸生理性能。
本发明有利的进一步发展和适宜的实施方式是从属权利要求的主题。
生氧式呼吸装置包括一化学滤筒，在该化学滤筒中，用包含在呼出空气中的二氧化碳产生用于呼吸的氧气。化学滤筒的一侧与具有接口的呼吸软管连接，而对侧与作为空气贮存器的呼吸袋连接。根据本发明，利用固定设置的阻滞栅，将化学滤筒分成单独的、连续的空气处理室。碰撞阻尼装置设置在两个外部空气处理室中，该碰撞阻尼装置是由多层弹性细丝网构成，该多层弹性细丝网与所述化学滤筒的前盖各自邻接，而中间空气处理室容纳阻尼元件，该阻尼元件同样由多层细丝网构成，但折叠成Z字形式并垂直排列在阻滞明上，即沿流动方向，该阻尼元件固定在Z字形边缘之一上。然而，设置在相邻空气处理室中的Z字形元件相对于彼此不对齐，而是偏移设置，优选地为镜像。空气处理室包含用于产生氧气的基本为颗粒形式的化学物质，以及选择性地在一个室中包含用于结合二氧化碳并通过搅拌和压缩而紧密填充的化学物质。碰撞阻尼器的弹性细丝网具有非常平滑的外表面。
即使经多年非主动使用后，其中，该装置以及尤其是化学物质已受到高机械负载(碰撞、振动)，如果主动使用时，根据本发明的生氧式呼吸装置能够立即且非限制地具有高性能地提供对于使用者的呼吸是必须的氧气。化学物质颗粒在滤筒中以这样的方式被弹性地缓冲，于是尽管持续高机械负载，却几乎不发生任何磨损，即没有与操作能力相冲突的颗粒粉末化。另外，根据本发明的化学滤筒的构造允许使用非常粗粒的、低成本的化学物质，并可以具有高性能数据地流过化学滤筒。
根据本发明的一个实施方式，优选地提供了四个空气处理室。在这种情形下，两个外部室显著地比内部室小。与呼吸袋连接的外部室填满作为结合二氧化碳的化学物质的氢氧化锂小片，而该外部室包含用于产生氧气的非常粗粒的过氧化钾颗粒材料。连接呼吸软管的小(第一)空气处理室还在低于零度的温度范围内确保氧气立即产生。
根据本发明另一个重要的特征，碰撞阻尼器设置在由铜构成的两个外部室中，并同时用作附加的热量交换器，用于冷却在产氧放热反应中被剧烈加热的呼吸空气，从而提高呼吸的舒适性。
在中间空气处理室中的阻尼元件是由不锈钢制成的细丝网制成，预制成软管。压缩该软管并在纵向上折叠一次，在为了稳定预先在中心插入铜丝网插入物之后提供该软管。随后钉在一起后，将网组件折叠成Z字形并在沿着Z字形的边缘之一处与线栅接合。网组件的折叠边缘基本平行于内壁，设置为与化学滤筒中相应空气处理室的内表面相距一定距离。
附图说明
以下将参照附图详细解释本发明的示例性实施方式，从其中可推导出进一步有利的实施方式。在图中：
图1为未包装的用于产氧的呼吸装置的前视图，其具有在局部剖视图中示出的呼吸袋以及插入其中的化学滤筒；以及
图2为局部复制的化学滤筒截面前视图。
其中，
1、呼吸袋
2、化学滤筒
3、呼吸软管
4、接口
5、鼻夹
6、用于2的弹性容座
7、夹持器
8、-
9、2的下盖
10、2的上盖
11、密封轴环
12、热交换器
13、弹性挡圈
14、阻滞筛
15、第一(上)空气处理室
16、第二(中)空气处理室
17、第三(中)空气处理室
18、第四(下)空气处理室
19、粗筛(不锈钢)
20、细筛(铜)
21、平面碰撞阻尼器(铜)
22、过氧化钾颗粒
23、氢氧化锂小片
24、Z字形阻尼元件
25、Z字形阻尼元件
26、24的线栅
27、25的线栅
28、24、25的折层边缘(纵向边缘)
29、2的侧壁
具体实施方式
用于产氧的呼吸装置包括由一密封材料制成的呼吸袋1、一在呼吸袋1的开口中密封固定的化学滤筒2以及一具有接口4和鼻夹5的呼吸软管3。呼吸软管3整体连接到包封化学滤筒2的上部区域的容座6上，由此化学滤筒2通过夹持器7密封固定在呼吸袋1中。在非主动使用时，呼吸装置被装配在稳定的金属板材容器中，优选地被固定在使用者的带子上。当呼吸装置的佩带者发现自己处在具有不可呼吸的气体或烟尘的环境中时，打开包装容器，并经由接口4进行吸入和呼出。包含在呼吸空气中的CO2与包含在化学滤筒2中的KO2颗粒反应，产热，以生成氧气，该氧气经由化学滤筒2的下盖9中的开口(未示出)进入呼吸袋1中，经由化学滤筒2、在上盖10中的开口(未示出)、呼吸软管3和开口4从呼吸袋1中吸入。热交换器12设置在上盖10上，并与密封轴环11邻接。热交换器12是由一套纯铜筛和透气的盖构成，该透气的盖与两个粗网不锈钢筛邻接，但该粗网不锈钢筛阻滞极细颗粒。
在本实施方式中，化学滤筒2被三个阻滞筛14a～14c分成四个空气处理室15～18，每个阻滞筛固定在弹性挡圈13a～13c上。在从上盖10和下盖9开始的每种情形下，由不锈钢制成的粗筛19a、19b，由铜制成的细筛20a、20b以及作为上、下碰撞阻尼器21a和21b的由铜制成的多层平弹性丝网设置在第一(上)空气处理室15和第四(下)空气处理室18中。在分别邻接的第二空气处理室16或第三空气处理室17上，用前述阻滞筛14a和14c分别限定第一空气处理室15和第四空气处理室18。在第一(上)空气处理室15中的粗粒过氧化钾(KO2)颗粒22和在第四(下)空气处理室18中的氢氧化锂(LiOH)小片23设置在保持居中空间中，即，相对于刚性的上盖9和下盖10弹性地固定KO2和LiOH，以阻断振动和碰撞，并避免粉末化。为了安全而设置细筛20a和20b，并且细筛20a和20b阻滞可能存在于化学滤筒2中的细的KO2颗粒。
第一相对水平的空气处理室15的设置确保呼吸装置立即起作用，其是在例如5℃的非常低的温度下二氧化碳与过氧化钾反应生成氧气。在第四空气处理室18中的氢氧化锂需要结合呼吸速度快时产生的过量二氧化碳。除了阻尼作用，由铜构成的碰撞阻尼器21a、21b的重要功能在于其作为附加的熟量交换器的作用，从而能够显著地减少由于放热反应的结果而导致的相当高的吸入温度。
第二空气处理室16和第三空气处理室17中分别设置一个由细丝网构成但折叠成Z字形的平阻尼元件24、25。阻尼元件24、25设置在空气处理室16、17的流动方向的边缘上，分别以沿Z字形方式延伸的一个边缘固定于线栅26、27上。折层的纵向边缘28，即阻尼元件24、25的折叠边缘，以一定距离平行于化学滤筒2的侧壁29。阻尼元件24、25的细丝网是由四层不锈钢构成，由铺设在一起并在纵向折叠一次的软管以及存在于由此形成的两个外层之间并具有稳定作用的铜线网形成。该五层另外钉在一起，从而与固定到线栅26或27相结合，提供小型阻尼元件24、25，其壁(折层)本质上且完全为弹性的。通过施加压实压力并振动，由各自的阻尼元件24、25的弹性壁限定的中间空间完全被过氧化钾颗粒22填满。作为在多个空气处理室15～18中弹性固定颗粒的结果，其中，该空气处理室15～18利用阻滞筛14彼此分隔，并具有上碰撞阻尼器21a和下碰撞阻尼器21b、两个Z字形阻尼元件24、25，容纳在化学滤筒2中的化学物质22、23被根据外部作用的振动和碰撞而弹性固定，以便磨损和粉末形成是可以忽略的，并且即使经多年被动使用后，在紧急主动使用时，呼吸装置也能够立即起作用。
考虑到室的形成和两个Z字形阻尼元件24、25的设置，后者根据Z字形设置为彼此相对的镜像，从而它们两侧的壁相对于彼此偏移，即它们没有对齐。作为结果，实现了特别均匀地流过填满过氧化钾颗粒22的两个空气处理室16、17，从而能够使用便宜的粗粒颗粒，并且作为由此实现的呼吸空气最佳流过的结果，最终实现非常好的呼吸生理性能数据。
Claims (12)
1.一种生氧式呼吸装置，包括化学滤筒，用于产氧的呼吸空气通过该化学滤筒双向流动，该呼吸滤筒与呼吸软管和呼吸袋连接，其特征在于，所述呼吸滤筒(2)包括多个空气处理室(15～18)，该多个空气处理室(15～18)通过透气的阻滞栅(14a～14c)彼此分隔，并且与呼吸袋邻接的空气处理室(18)填满结合二氧化碳的化学物质(23)，而用于产氧的化学物质，作为颗粒(22)存在，设置在其它空气处理室(15～17)中；平面碰撞阻尼器(21a、21b)设置在外部空气处理室(15、18)中，该平面碰撞阻尼器(21a、21b)由多层丝网构成，并与流动方向横切地延伸，该多层细丝网与具有开口的化学滤筒(2)的前盖(9、10)邻接；以及阻尼元件(24、25)设置在中间空气处理室中，该阻尼元件(24、25)是由多层细丝网构成，并具有排列在流动方向上但在相邻的空气处理室(16、17)中以彼此相对偏移的方式设置的壁，该多层细丝网按Z字形方式延伸，并且固定在线栅(26、27)的一侧上。
2.根据权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，所述碰撞阻尼器(21a、21b)是由铜构成，并同时用作热交换器，用于冷却在产氧放热反应中被加热的呼吸空气。
3.根据权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，用于阻滞细粒的细筛(20a、20b)设置在碰撞阻尼器(21a、21b)和盖(9、10)之间。
4.根据权利要求3所述的呼吸装置，其特征在于，所述细筛(20a、20b)是由铜制成。
5.根据权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，所述多层碰撞阻尼元件(24、25)是由不锈钢制成的细丝网软管构成，该细丝网软管被在纵向压缩并折叠一次，并具有中央插入的铜的细钢网插入物，相邻的网层钉在一起。
6.根据权利要求5所述的呼吸装置，其特征在于，将所述阻尼元件(24、25)折叠成Z字形式，从而它们在相邻的空气处理室(16、17)中作为镜像彼此相对。
7.根据权利要求6所述的呼吸装置，其特征在于，所述阻尼元件(24、25)的折叠边缘与化学滤筒(2)的侧壁平行且相距一定距离。
8.根据权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，借助于其中安装的弹性挡圈(13a～13c)和阻滞筛(14a～14c)，将所述化学滤筒(2)分成空气处理室(15～18)。
9.根据权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，所述产氧化学物质为过氧化钾，该过氧化钾与呼吸空气中的二氧化碳反应，并且结合二氧化碳的化学物质为氢氧化锂。
10.根据权利要求10所述的呼吸装置，其特征在于，所述过氧化钾为粗粒颗粒材料(22)，并且氢氧化锂以小片(23)的形式存在。
11.根据权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，所述化学滤筒(2)与朝向呼吸软管(3)的上盖(10)处的另外的热交换器(12)密封连接。
12.根据权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，提供合计四个空气处理室(15～18)，其中填满产氧化学物质的上部第一空气处理室(15)与填满结合二氧化碳的化学物质的下部第四空气处理室(18)中的每一个比填满产氧化学物质的中间设置的第二和第三空气处理室(16、17)小多倍。
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