CN113543854B - 绝热呼吸器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在不适合呼吸的大气中为人类提供生命支持的呼吸器官保护技术装置。具有闭合呼吸混合物循环回路的绝热呼吸器(自给式自救，SCSR)其配备有装有加压氧气的气瓶(15)。通过使用本发明的呼吸混合物循环回路以及同时对呼气袋(4)和吸气袋(8)进行机械挤压的装置和附加的冷却器，该呼吸器提高了呼出气体混合物的处理效率，并改善了吸入气体混合物的质量。

Description

绝热呼吸器

技术领域

本发明涉及一种在不适合呼吸的大气环境中为人类提供生命活动的呼吸器官保护技术装置，涉及一种具有呼吸混合物循环闭合回路的绝热呼吸器(自给式自救，SCSR)，其配备有包含加压氧气的储存器。

背景技术

在不同领域进行维修和打捞时，呼吸器是必不可少的工具。为了确保用户的安全，对呼吸器的质量和可靠性及其功能和人体工程学的要求不断提高。因此，规划师和生产者为开发和改进该物品的不同系统和单元做出了巨大的努力。

本发明的主题涉及呼吸混合物循环回路的部件的构造和实施方式。

从现有技术中已知了很多技术方案，这些技术方案旨在改进对用户呼出的气体混合物的处理以及其对用户吸入的准备。

因此，英国专利申请GB 201516077(IPC：A62B 9/00，于2015年9月10日公开)公开了一种密闭壳体中的呼吸器，其呼吸混合物循环闭合回路组件彼此串联(沿流动方向)：用于附接面罩的设备、吸收盒、呼吸袋和冷却器。在这种设计下，由用户呼出的气体混合物直接进入吸收盒。尽管现代的吸收盒具有改进的结构，但是它们会抵抗用户呼出的气体混合物流。此外，在所描述的循环回路的这种设计下，吸收盒显著地处理了所吸入的混合物的可变流量，其结果是，随着通过气体混合物流洗涤吸收剂颗粒的速度增加，其活性物质具有不同的吸收性降低。一部分呼吸气流以未清洁的形式穿过吸收盒。

如果用户吸气，则由于增加身体活动和与之相关的肺通气，会感到呼吸困难增加，因为用户必须克服冷却器对呼吸混合物流产生的阻力。

互联网公开http://meqaprednnet.rU/1 -22532.html描述了具有循环空气循环回路的绝热呼吸器，其中，除了位于吸收盒和冷却器之间的普通呼吸袋之外，在呼出阀和再生盒之间还设有一个额外的袋子。因此，袋子用于减小由于峰值体积空气流的“平滑”而引起的呼气阻力。这些呼吸器没有解决由于面罩在用户面部上的不紧贴而可能吸入有毒气体的问题。

现有技术还公开了流行的日耳曼绝热呼吸器4plus(DragerSafety AG&Co.Kgaa https://www.draeqer.com/Products/Content/pss-bq4-plus-pi- 9044832-us-zh.pdf：2009)，在其壳体中，吸收盒和冷却器分别直接设置在呼气支管和吸气支管的附近，其结果是，被处理的气体混合物的不均匀流通过支管被泵送。附接在吸收盒和冷却器之间的呼吸袋配有加压设备，加压设备用于在回路中产生超压，当用户吸气时防止被污染的气体从环境大气进入用户的呼吸道。在冷却器中获得的冷凝水通过呼吸袋排水阀排放到集热器中。

这样设计加压设备使得具有加压系统的呼吸袋的安装和拆卸很复杂。

DE102016000268 A1(Drager Safety AG&Co.Kgaa；IPC：A62B 7/02，于2017年7月20日发布)公开了一种位于吸收药盒和冷却器之间的弹性呼吸袋，所述呼吸袋为平行六面体形式，并具有设计为压板的加压设备，该压板作用在垂直于呼吸袋的固定基部的长边上，所述压板的长边定位在与呼吸袋基部保持一定距离的在旋转轴上。

加压通过弹簧形式的致动器执行。弹簧的安装方式可使其沿旋转轴提供扭转作用，或通过不同的臂机构提供拉伸作用。

上述呼吸器的缺点在于，它们被设计成将呼出的气体混合物直接输送到吸收盒，这导致呼出的混合物流经盒，这在呼吸周期中基本上是交替的。

发明内容

本发明的目的是通过使用本发明的呼吸混合物循环回路来改善绝热呼吸器中呼吸混合物的质量，并使所述绝热呼吸器的用户呼吸更加舒适。

所述目的是通过在绝热呼吸器中实现的，该绝热呼吸器包括配备有面罩的壳体和具有吸气软管和呼气软管的附接盒，用于处理和供应呼吸混合物的系统位于所述壳体中，所述系统包括呼气袋和吸气袋、吸收盒、冷却器、用于供应氧气和强制呼吸混合物循环的系统，所述系统包括氧气瓶、具有齿轮箱的氧气分配单元以及连接到中压区的肺部自动化装置和用于永久性供氧的设备，以及用于在呼吸混合物循环回路中产生超压的设备；根据本发明，闭合的呼吸混合物循环回路包括以下串联连接的部件：吸气软管、附件盒、面罩、呼气软管、呼出阀、呼气袋、吸收盒、冷却分离器、冷却器、吸气袋、吸入阀，其中所述分离器包括中空冷却通道以及与冷却通道分开的用于从所述冷却器中抽出逆流冷凝水的通道，所述中空冷却通道由导热材料制成并且与所述呼吸器的冷表面热接触，以使热的呼吸混合物从吸收盒传递到冷却器；吸入阀设置在吸气支管与吸气袋之间的壳体内；呼出阀设置在呼气袋和呼气支管之间的壳体内；吸气袋和呼气袋设置在壳体的上部，分别位于吸入阀和呼出阀的正下方；相对于呼吸混合物的流动方向，肺部自动化装置的输出端和用于永久性供氧的设备的输出端在吸入阀之后连接到吸气管；在呼吸混合物循环回路中产生超压的设备包括压板，该压板安装成同时机械作用于呼气袋和吸气袋以及与此有关的气动和机械反馈系统上，所述系统包括弹簧臂，该弹簧臂具有根据呼吸袋填充情况而变化的按压力。

在本发明的优选实施例中，冷却分离器设计成由弹性导热材料制成的袋子，并配备有输入支管和输出支管，所述支管具有用于分别附接到吸收盒和冷却器下部的法兰，其中，在袋子的下部有分离的穿孔隔板，在该隔板的下面安装有吸收来自冷却器的冷凝水的吸湿组件。

在本发明的优选实施例中，吸入阀和呼出阀在结构上是相同的，并且包括塑料鞍状物和蘑菇状的弹性叶片，其中，鞍状物的工作表面是凹面的并且呈圆柱体的侧面的一部分的形式。

附图说明

参考附图，在实施例的示例中进一步详细解释本发明的特征和优点。在附图上说明了以下内容：

图1是具有闭合的呼吸混合物循环回路的绝热呼吸器的示意图；

图2是冷却分离器。

具体实施方式

图1示出了本发明的绝热呼吸器的实施例的示意图，所述呼吸器包括壳体1，在壳体1中，闭合呼吸回路的以下部件沿气体混合物流动的方向定位并彼此串联连接：呼气支管2、呼出阀3、呼气袋4、吸收盒5、冷却分离器6、杯中装有固体棒或冰块形式的冷却剂、冷却凝胶等的呼吸混合物冷却器7、吸气袋8、吸入阀9、吸气支管10以及软管系统，软管系统包括附接到呼气支管10的柔性吸气软管11、连通盒12、面罩13和附接到呼气支管2的柔性呼气软管14。

软管尖端11和14与安装在壳体中的支管2和10一起构成允许软管尖端相对于支管旋转的同一的旋转附接单元，例如，如果有必要将呼吸器从肩膀上取下且在狭窄的水平通道中将其向前推动。由于软管尖端相对于支管的旋转，避免了软管局部弯曲以及呼吸混合物流动停止或恶化的风险。

在壳体的下部中，有一个装有加压氧气并连接到氧气分配单元16的气瓶15，在该氧气分配单元16中安装了具有中压区的齿轮箱17，肺部自动化装置18和用于提供永久氧气流的装置19连接到该中压区。

与现有技术的解决方案相比，根据现有技术的解决方案，肺部自动化装置的输出端和用于提供永久氧气流的设备的输出端通常连接到吸气袋，根据本发明，肺部自动化装置18的输出端和用于提供永久氧气流的设备19的输出端相对于呼吸混合物流的方向在吸入阀9之后连接到吸气支管10。这种布置的动机是消除在吸气期间由于连通盒12和吸气软管11至少部分充满呼吸气体混合物而在软管系统中形成的所谓“死空间”。在下一个吸气阶段开始时，用户从该空间吸入贫化的气体混合物，然后吸入吸收盒中处理得并从吸气袋中富集氧气的呼吸混合物。由于在吸入阀9之后的用于提供永久流量的装置19补充了氧气，因此在软管系统中永久存在富含氧气的气体混合物，其结果是呼吸器的保护功能得到增强，并且产生了使气体混合物在回路中循环的附加“理由”。

根据本发明，吸入阀和呼出阀在结构上相同，并且分别包括塑料鞍状物和蘑菇状叶片，其中，鞍状物工作表面是凹面的并且呈圆柱体的侧面的一部分的形式。这样做是为了提供叶片在呼吸混合物流动方向上弯曲的均匀条件。由于鞍状物的凹面，弹性叶片的弯曲区域在呼吸混合物通过时得到了明确地但不是随机地确定。此外，提供了叶片在闭合的阀中的更紧密的邻接。

呼气袋4和吸气袋8在结构上彼此紧邻地位于壳体的顶部中，分别位于呼出阀3和吸入阀9的正下方。吸收盒5位于呼气袋4的正下方，冷却器7位于呼气袋8的正下方。如吸收盒5和冷却器7之类的较重的结构元件不在壳体的顶部中的定位的附加优点在于，呼吸器的减小的质心向下偏移。

设备的压板20直接设置在呼气袋4和吸气袋8的上方，该压板被设置用于在呼吸混合物循环回路的吸气部分中产生超压以及在用户呼吸期间均衡循环回路的呼气部分中的压降。

申请人已经进行了与循环回路组件(吸收盒、冷却器、呼吸袋)的相互布置和结构有关的大量实验室研究和现场调查，这些循环回路部件定义了呼吸混合物处理的质量以及呼吸袋的吸气阶段和呼气阶段期间用户的舒适度。为了减小用户在吸气和呼气过程中施加的力，申请人决定拒绝配备有压力设备并包括在吸收盒输出端和冷却器输入端之间的呼吸袋，提倡分别位于吸收盒5的输入端和冷却器7的输出端的、单独的呼气袋4和吸气袋8。连续按压吸气袋8以在循环回路的吸气部分中产生超压，从而避免由于面罩与用户脸部的可能不紧贴而使用户吸入有毒的环境气体。连续按压呼气袋4，以在吸气阶段使吸收盒5的入口处的压降平滑，以保持气体混合物流尽可能永久地呼出，从而为吸收盒5的工作活性物质提供最佳条件。与独立按压吸气袋和呼气袋有关的实验在固定呼吸模式下表现出良好的效果，但是，当呼吸负荷变化时，会发生闭合循环回路失衡：吸气袋和呼气袋根据呼吸强度方向的变化而膨胀或折叠。

因此，根据本发明，吸气袋8和呼气袋4同时被按压板20按压，该按压板20枢转地安装在弹簧加载臂21的端部，而不会以较低的压力倾斜至袋子，所述板的另一端可枢转地固定在壳体1上。臂21的杠杆的线性比和形状、杠杆和弹簧的附接点以及弹力范围是通过计算方式和以下经验方式选择的，以便当两个袋子都装满并由用户卸出时，臂杆有效值的比率变化可确保板产生按压力的变化，从而可以在呼气阶段结束时和在较大的呼吸负荷范围内(具体取决于袋装满的程度)，稳定地降低呼气阻力减小了吸气阻力，并在呼气阶段和吸气阶段在很大程度上均匀地流过吸收盒5和冷却器7，从而为吸收盒5中的活性物质的工作和冷却器7中的有效热交换提供了有利的条件。

当呼吸回路工作时，弹簧加载臂21还控制释放过量的呼吸混合物量的安全阀22以及肺部自动化装置18，相对于呼吸回路中气体混合物流动的方向，该安全阀22在呼出阀3的前面连接到呼气支管2。根据用户的呼吸强度，可能有两种最大的呼吸系统条件：

在呼气阶段，如果用户呼出到呼吸回路中的呼吸混合物和呼吸回路中存在的呼吸混合物的总体积超过了呼吸回路的内部体积，然后，使呼气袋4和吸气袋8膨胀并作用在阀22上，从而通过压板20和压臂21将过量的、呼出的呼吸混合物释放到环境中。

在吸气阶段，当存在于吸气袋8中的经处理的呼吸混合物不足以满足用户需求时，压板20下降并且弹簧加载的压臂21作用于肺部自动化装置18，与现有技术相反，氧气从中压区17直接供应到呼吸支管10而不是呼吸袋8，毫不迟延地满足用户在呼吸混合物中的需求。

由于气体混合物在吸收盒5的输出端具有非常高的温度，该温度通常在冷却器7中随着冷却剂而降低，因此，根据本发明，为了额外地降低用户所吸入的呼吸混合物的温度，吸收盒5和冷却器7之间使用交流组件。为此目的，闭合的呼吸混合物循环回路包括本发明的设备，该设备用于从吸收盒5的输出端向冷却器7供应热气混合物，以对其进行附加冷却且同时利用在冷却器(所谓的冷却分离器6)中形成的逆流冷凝水将其抽出。

在本发明的优选实施例中，分离器6(图2)被设计成具有输入支管24和输出支管25的柔性袋23，所述输入支管24和输出支管25分别配备有用于附接到吸收盒5和冷却器下部的凸缘。除湿部件27在隔板26的下方配置在分离器6的袋23的下部。

当呼吸回路起工作时，从吸收盒5流出的热气混合物通过冷却袋23进入冷却器7。同时，使袋23充满在筒5中清洁的呼吸混合物，并且将其壁压到壳体1的后盖以及气瓶15上，将呼吸混合物的热量传递给它们。

通过使用冷却分离器6可将呼吸混合物的温度再降低几度。

在冷却器7中，热气混合物接触装有冷却剂的杯子的冷却外壁，其被冷却并进入吸气袋8。与冷却剂一起形成在杯壁上的冷却器7中的冷凝水向下流经分离隔板26下方的输出支管25，并被收集在除湿组件27中。

上述本发明的技术方案允许更有效地处理绝热呼吸器的用户所呼出的气体混合物，通过有效地冷却呼吸混合物并合理地向其中富含氧气，更定性地准备用户在广泛的主动呼吸范围内呼吸的呼吸混合物以及通过降低呼吸周期的不同阶段中的呼吸回路阻力来改善用户呼吸的舒适度。

要求保护的技术解决方案用于申请人的绝热呼吸器的最新型号中。

参考列表

1 壳体

2 呼气支管

3 呼出阀

4 呼气袋

5 吸收盒

6 呼吸混合物冷却器

8 吸气袋

9 吸入阀

10 吸气支管

11 吸气软管

12 交流箱

13 面罩

14 呼气软管

15 气瓶

16 氧气分配单元

17 中压区

18肺部自动化装置

19 永久氧气供应设备

20 压板

21 弹簧加载臂

22 超压安全阀

23 分离袋

24 输入支管

25 输出支管

26 分离隔板

27 除湿组件

Claims (2)

1.一种绝热呼吸器，包括配备有面罩（13）的壳体（1）和具有吸气软管（11）和呼气软管（14）的附件盒，在壳体（1）中有用于处理和供应呼吸混合物的系统和以强制方式提供氧气和循环呼吸混合物的系统，所述绝热呼吸器包括吸气袋（8）和呼气袋（4）、吸收盒（5）、具有冷却剂的呼吸混合物冷却器（7），所述以强制方式提供氧气和循环呼吸混合物的系统包括氧气瓶（15）、包括齿轮箱的氧气分配单元（16）以及连接到中压区（17）的肺部自动化装置（18）和永久性供氧的设备（19），以及用于在呼吸混合物循环回路中产生超压的设备，其特征在于，

- 闭合的呼吸混合物循环回路包括所述吸气软管（11）、所述附件盒、所述面罩（13）、所述呼气软管（14）、呼出阀（3）、所述呼气袋（4）、所述吸收盒（5）、冷却分离器（6）、所述呼吸混合物冷却器（7）、所述吸气袋（8）、所述吸入阀（9），

- 其中，所述冷却分离器（6）包括中空冷却通道以及与冷却通道分开的用于从所述冷却器（7）中抽出逆流冷凝水的通道，所述中空冷却通道由导热材料制成并且与所述呼吸器的冷表面热接触，以使热的呼吸混合物从所述吸收盒（5）传递到冷却器（7），所述冷却分离器（6）设计为由柔性导热材料制成的袋子，所述袋子具有输入支管（24）和输出支管（25），所述输入支管（24）和所述输出支管（25）配备有分别附接到所述冷却器（7）和所述吸收盒（5）的下部的凸缘，其中，所述袋子的下部设置有分离的穿孔隔板（26），用于从所述冷却器（7）吸收冷凝水的吸湿组件（27）布置在所述分离穿孔隔板（26）下方，

- 所述吸入阀（9）布置在所述吸气支管（10）与所述吸气袋（8）之间的壳体（1）内，所述呼出阀（3）布置在所述呼气袋（4）与所述呼气支管（2）之间的所述壳体（1）内，

- 所述吸气袋（8）和所述呼气袋（4）布置在所述壳体（1）的顶部、分别位于所述吸入阀（9）和所述呼出阀（3）的正下方，

- 所述肺部自动化装置（18）的输出端和所述永久性供氧设备（19）的输出端相对于所述呼吸混合物流动的方向在所述吸入阀（9）之后连接到所述吸气支管（10），

- 所述用于在所述呼吸混合物循环回路中产生超压的设备包括压板（20），所述压板（20）安装成同时机械地作用于所述呼气袋（4）和所述吸气袋（8）以及相关的气动和机械反馈系统，所述气动和机械反馈系统包括弹簧加载的臂（21），所述弹簧加载的臂（21）具有根据所述呼气袋（4）和所述吸气袋（8）的填充情况可变的按压力。

2.根据权利要求1所述的绝热呼吸器，其中，所述吸入阀（9）和所述呼出阀（3）在结构上相同，并且所述吸入阀（9）和所述呼出阀（3）每个都包括塑料鞍状物和蘑菇状的弹性叶片，其中，所述鞍状物具有呈圆柱体侧面的一部分的形式的凹形工作表面。