DE1120882B

DE1120882B - Breathing apparatus with breathing air circulation

Info

Publication number: DE1120882B
Application number: DED32317A
Authority: DE
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1960-01-11
Filing date: 1960-01-11
Publication date: 1961-12-28
Also published as: GB898114A

Description

Es sind Atemschutzgeräte mit Kreislauf der Atemluft (Luftregeneration) bekannt, bei denen die in der Ausatemluft enthaltene Kohlensäure gebunden und dann der Luft Sauerstoff zugesetzt wird, worauf die mit Sauerstoff angereicherte Luft vom Gerätträger erneut eingeatmet wird. Es ist auch bekannt, derartige Geräte als Tauchgeräte auszubilden.There are respiratory protective devices with a circuit of breathing air (air regeneration) known, in which the in the Exhaled air is bound to carbonic acid and then oxygen is added to the air, whereupon the oxygen-enriched air is breathed in again by the device wearer. It is also known such To train devices as diving devices.

Bei diesen Atemschutzgeräten besteht die Aufgabe, der Atemluft durch eine einfache Vorrichtung nach Möglichkeit die Sauerstoffmenge zuzuführen, die der Gerätträger tatsächlich verbraucht. Damit soll sowohl ein gefährlicher Sauerstoffunterschuß als auch vor allem eine Sauerstoffverschwendung verhindert werden. Wenn solche Geräte als Tauchgeräte verwendet werden, kann es auch wesentlich sein, daß der Sauerstoffgehalt ein bestimmtes Maß nicht überschreitet. Zur Lösung der obengenannten Aufgabe ist ein Verfahren zum Betrieb von Atemschutzgeräten bekanntgeworden, bei dem die vom Gerätträger verbrauchte Sauerstoffmenge gemessen und in Abhängigkeit davon der Atemluftleitung Sauerstoff zugeführt wird. Hierbei wird einmal die Menge der Einatemluft und zum anderen die Menge der von Kohlensäure und gegebenenfalls auch von Wasserdampf befreiten Ausatemluft bestimmt und in Abhängigkeit von der Differenz dieser Mengen der Atemleitung Sauerstoff zugeführt. Dabei geht man von der Überlegung aus, daß die gemessene Mengendifferenz gleich dem Sauerstoffverbrauch des Gerätträgers ist. Zum Durchführen des Verfahrens ist eine Vorrichtung bekannt, bei der in den Weg oder in die Wege der Einatemluft und der von Kohlensäure befreiten Ausatemluft ein oder mehrere Gasmengenmesser eingeschaltet sind. Diese können als Differentialgasmengenmesser ausgebildet sein und steuern eine Zumeß- oder Pumpvorrichtung, mit der der Sauerstoff zugeführt wird. Die Gasmengenmeßvorichtungen, die als Gasuhren ausgebildet sein oder unmittelbar zum Antrieb der Gaszumeßvorrichtung verwendet werden können, haben jedoch den Nachteil, daß sie kompliziert aufgebaut sind. Auch bereitet das Steuern der Gaszufuhr in Abhängigkeit von der mit der Gasmengenmeßvorrichtung gemessenen Menge Schwierigkeiten.With these respiratory protective devices, the task is to follow the breathing air by means of a simple device Possibility to supply the amount of oxygen that the device wearer actually consumes. So that both a dangerous lack of oxygen and, above all, a waste of oxygen prevented will. If such devices are used as diving equipment, it may also be essential that the oxygen content does not exceed a certain level. To solve the above problem is a method for the operation of breathing apparatus has become known in which the consumed by the device wearer Oxygen quantity is measured and, depending on this, oxygen is supplied to the breathing air line will. Here, on the one hand, the amount of inhaled air and on the other hand, the amount of carbonic acid and possibly also exhaled air from which water vapor has been removed and determined as a function of the Difference in these amounts of oxygen supplied to the breathing line. One starts from the consideration, that the measured difference in quantity is equal to the oxygen consumption of the device wearer. To carry out of the method, a device is known in which in the path or in the path of inhaled air and one or more gas flow meters are switched on for the exhaled air that has been freed from carbonic acid. These can be designed as differential gas flow meters and control a metering or pumping device, with which the oxygen is supplied. The gas quantity measuring devices, which are designed as gas meters or can be used directly to drive the gas metering device however, they have the disadvantage that they are complicated in structure. Also prepares the control of the gas supply in dependence from the amount measured with the gas quantity measuring device difficulties.

Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Geräte zu beseitigen. Die Erfindung betrifft ein Atemschutzgerät mit Kreislauf der Atemluft, bei dem die vom Gerätträger verbrauchte Sauerstoffmenge gemessen und in Abhängigkeit davon der Atemluft Sauerstoff zugeführt wird, und besteht darin, daß die Atemluft im Gerät mittels einer Druckpumpe durch eine Düse gedrückt wird und der Staudruck vor der Düse das Steuermittel eines Sauerstoff-Atemschutzgerät
mit Kreislauf der AtemluftThe invention aims to eliminate the disadvantages of the known devices. The invention relates to a breathing apparatus with a breathing air circuit, in which the amount of oxygen consumed by the device wearer is measured and, depending on this, oxygen is supplied to the breathing air, and consists in that the breathing air in the device is pressed through a nozzle by means of a pressure pump and the dynamic pressure is in front of the Nozzle the control means of an oxygen breathing apparatus
with breathing air circulation

Anmelder:Applicant:

Drägerwerk, Heinr. & Bernh. Dräger,
Lübeck, Moislinger Allee 53-55Drägerwerk, Heinr. & Bernh. Dräger,
Lübeck, Moislinger Allee 53-55

Zuführungsventils derart betätigt, daß es bei sinkendem Staudruck geöffnet wird. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Dichte eines Gasgemisches sich mit dem Sauerstoffgehalt ändert. So hat ein sauerstoffreicheres Luftgemisch eine größere Dichte als ein sauerstoffarmes Luftgemisch. Bei dem Atemschutzgerät nach der Erfindung wird nun ständig Atemluft durch eine Düse, die beispielsweise aus einem Rohr, einer Bohrung od. dgl. besteht, gedrückt. Dabei stellt sich vor dieser Düse je nach dem Sauerstoffanteil des Gasgemisches ein unterschiedlich hoher Steuerdruck ein. Dieser betätigt das Steuermittel des Sauerstoffzuführungsventils.Supply valve operated in such a way that it is opened when the back pressure drops. The invention is based on the knowledge that the density of a gas mixture changes with the oxygen content. So An air mixture rich in oxygen has a greater density than an air mixture poor in oxygen. In which Breathing apparatus according to the invention is now constantly breathing air through a nozzle, for example a pipe, a bore or the like. Is pressed. It is positioned in front of this nozzle depending on the oxygen content of the gas mixture a different high control pressure. This actuates the control means of the Oxygen supply valve.

Um Druckschwankungen der Luft, in der sich der Gerätträger aufhält, oder um Druckschwankungen beim Tauchen in unterschiedlichen Tiefen auszugleichen, kann eine Druckmeßvorrichtung derart mit dem Sauerstoffzuführungsventil gekuppelt sein, daß es die Einwirkungen äußerer Druckschwankungen auf das Ventil aufhebt.About pressure fluctuations in the air in which the device wearer is staying or about pressure fluctuations To compensate for diving at different depths, a pressure measuring device can so with be coupled to the oxygen supply valve that it is the effects of external pressure fluctuations on lifts the valve.

Eine einfache Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß in einem gesonderten Kreislaufsystem ein Gas mit einer bestimmten Sauerstoffkonzentration umläuft und eine Düse angeordnet ist und daß das Steuermittel für das Sauerstoffzuführungsventil durch den Differenzdruck zwischen dem Staudruck vor dieser Düse und dem Staudruck vor der von der Atemluft durchströmten Düse betätigt und dadurch das Ventil geöffnet wird. Dabei können die die Atemluft durch die Düse drückende Druckpumpe und eine in das Kreislaufsystem des Vergleichsgases eingeschaltete Druckpumpe gemeinsam angetrieben sein. Weiterhin kann der Raum vor der die AtemluftA simple embodiment of the invention consists in that in a separate circulatory system a gas with a certain oxygen concentration circulates and a nozzle is arranged and that the Control means for the oxygen supply valve by the differential pressure between the back pressure this nozzle and the dynamic pressure in front of the nozzle through which the breathing air flows, and thereby the valve is opened. The pressure pump that presses the breathing air through the nozzle and a be driven jointly in the circuit system of the reference gas switched on pressure pump. Furthermore, the space in front of the breathing air

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stauenden Düse mit dem Druckraum der einen Seite einer das Steuermittel des Sauerstoffzuführungsventils bildenden Steuermembran und der Raum vor der das Vergleichsgas stauenden Düse mit dem anderen Druckraum der Steuermembran verbunden und die Steuermembran mit dem Sauerstoffzuführungsventil gekuppelt sein. Die zuletzt beschriebenen Bauformen eignen sich auch für Geräte, die unterschiedlichen Drücken ausgesetzt sein können, z. B. Tauchgeräte.damming nozzle with the pressure chamber of one side of the control means of the oxygen supply valve forming the control membrane and the space in front of the nozzle holding the reference gas with the other Pressure chamber connected to the control membrane and the control membrane with the oxygen supply valve be coupled. The designs described last are also suitable for devices that have different May be exposed to pressures, e.g. B. diving equipment.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.The invention is based on an exemplary embodiment shown schematically in the drawing explained.

In den Atemkreislauf des Atemschutzgerätes ist der Atembeutel 1 mit der Kohlensäureabsorptionspatrone 2 über Anschlußstutzen 3 und 4 eingeschaltet. Die Ausatemluft strömt durch einen nicht gezeichneten, beispielsweise von der Maske des Gerätträgers kommenden Ausatemschlauch durch den Anschlußstutzen 4 in die Kohlensäureabsorptionspatrone 2. Dort wird die Kohlensäure und gegebenenfalls auch Wasserdampf zurückgehalten. Die Ausatemluft gelangt dann in den Atembeutel 1, von dem sie durch den Anschlußstutzen 3 und einen ebenfalls nicht gezeichneten Atemschlauch vom Gerätträger wieder eingeatmet wird. Die Luft wird im Atembeutel mit durch die Leitung 16 zuströmendem Sauerstoff angereichert. The breathing bag 1 with the carbonic acid absorption cartridge is in the breathing circuit of the breathing apparatus 2 switched on via connecting pieces 3 and 4. The exhaled air flows through a not shown, for example exhalation hose coming from the mask of the device wearer through the connecting piece 4 into the carbonic acid absorption cartridge 2. There the carbonic acid and possibly also Water vapor retained. The exhaled air then enters the breathing bag 1, from which it passes through the connection piece 3 and a breathing hose, also not shown, from the device carrier again is inhaled. The air is enriched in the breathing bag with oxygen flowing in through line 16.

An den Atembeutel 1 ist eine Druckpumpe 6 angeschlossen, von der eine Leitung 9 zu einer Düse 11 führt, deren Abgangsseite in den Atembeutel mündet.A pressure pump 6 is connected to the breathing bag 1, from which a line 9 leads to a nozzle 11 leads, the exit side of which opens into the breathing bag.

Die Pumpe 6 wird von einer Antriebseinrichtung 7 angetrieben, die außerdem noch eine genau gleichartige Druckpumpe 5 antreibt. Diese ist an einen Hilfsbeutel 17 angeschlossen, in dem ein Sauerstoff-Inertgas-Gemisch von bestimmter Konzentration vorhanden ist. Als Inertgas kann Stickstoff oder bei Tauchgeräten Helium oder Wasserstoff verwendet werden. Von der Pumpe 5 führt eine Leitung 8 zu einer Düse 10, deren Abgangsseite an den Hilfsbeutel 17 angeschlossen ist. Die Düsen 10 und 11 haben gleiche Abmessungen, so daß sich vor ihnen, wenn gleiche Pumpen 5 und 6 benutzt werden, auch jeweils der gleiche Staudruck ausbildet, wenn die Dichte der Gase in den Beuteln 1 und 17 gleich groß ist. Wenn diese Gase unterschiedliche Dichte haben, ergibt sich eine Differenz des Staudruckes vor den Düsen 10 und 11, der über die Leitungen 12 und 13 beidseitig auf die Membran 14 einwirkt. Diese steht mit dem Sauerstoffzuführungsventil 15 in Verbindung, das beispielsweise an den Druckminderer einer nicht gezeichneten Sauerstoffvorratsquelle angeschlossen ist. Von dem Sauerstoffzuführungsventil 15 führt die Leitung 16 zu dem Atembeutel 1. Wenn das Gasgemsich im Atembeutel 1 weniger Sauerstoff enthält als das Gasgemisch im Hilfsbeutel 17, so ist der Staudruck vor der Düse 10 größer als der vor der Düse 11. Die Membran 14 wird dadurch auf der einen Seite stärker als auf der anderen belastet und verformt. Dadurch wird das Ventil 15 geöffnet, so daß Sauerstoff in den Atembeutel 1 eintreten kann. Ist dagegen der Sauerstoffgehalt im Atembeutel 1 größer als der im Hilfsbeutel 17, dann wird durch den höheren Staudruck vor der Düse 11 das Sauerstoffzuführungsventil 15 geschlossen. Wenn also infolge des Verbrauchs des Gerätträgers beim Atmen der Sauerstoffgehalt im Atembeutel unter den Sauerstoffgehalt des Vergleichsgases im Hilfsbeutel 17 sinkt, wird das Ventil 15 geöffnet, und Sauerstoff strömt dem Atemkreislauf zu.The pump 6 is driven by a drive device 7, which is also exactly the same Pressure pump 5 drives. This is connected to an auxiliary bag 17 in which an oxygen-inert gas mixture of a certain concentration is present. The inert gas can be nitrogen or Diving equipment helium or hydrogen can be used. A line 8 leads from the pump 5 a nozzle 10, the outlet side of which is connected to the auxiliary bag 17. The nozzles 10 and 11 have same dimensions, so that in front of them, if the same pumps 5 and 6 are used, also in front of them the same dynamic pressure forms when the density of the gases in the bags 1 and 17 is the same. if these gases have different densities, there is a difference in the back pressure in front of the nozzles 10 and 11, which acts on both sides of the membrane 14 via the lines 12 and 13. This stands with the oxygen supply valve 15 in connection, for example to the pressure reducer of a not shown Oxygen supply source is connected. The line 16 leads from the oxygen supply valve 15 the breathing bag 1. If the gas mixture in the breathing bag 1 contains less oxygen than the gas mixture in the auxiliary bag 17, the dynamic pressure in front of the nozzle 10 is greater than that in front of the nozzle 11. The membrane 14 is thus more heavily loaded and deformed on one side than on the other. This will make that Valve 15 is open so that oxygen can enter the breathing bag 1. On the other hand, is the oxygen content in the breathing bag 1 larger than that in the auxiliary bag 17, then due to the higher back pressure before the Nozzle 11, the oxygen supply valve 15 is closed. So if as a result of the wearer's consumption When breathing, the oxygen content in the breathing bag is below the oxygen content of the reference gas sinks in the auxiliary bag 17, the valve 15 is opened and oxygen flows to the breathing circuit.

Die Erfindung ermöglicht es auch, ein Sauerstoffatemschutzgerät zu bauen, da,s bei unterschiedlichen äußeren Drücken den jeweils für die Atmung erforderlichen, unterschiedlich großen Sauerstoffgehalt aufrechterhält, ohne daß beispielsweise zum Vermindern des Sauerstoffgehaltes Inertgas zugeführt oder zum Erreichen des Sauerstoffgehaltes Inertgas abgelassen werden müßte, wie dies beispielsweise bei Sauerstoffatemschutzgeräten, die in Bergwerken verwendet werden, notwendig ist. In diesen Geräten ist der Sauerstoff in Druckgasbehältern gespeichert und enthält einen geringen Anteil an Stickstoff. Bei längerer Benutzung des Gerätes gelangt der Stickstoff aus dem Vorratsbehälter in den Atemkreislauf und reichert sich dort an. Dies kann dazu führen, daß der Sauerstoffgehalt in dem Atemkreislauf unter das notwendige Minimum von etwa 15^fl/o sinkt. Die gleichen Gefahren können im übrigen auch bei Tauchgeräten auftreten. Als Tauchgerät hat das Gerät nach der Erfindung weiterhin den Vorteil, daß auch ein zu hoher Sauerstoffteildruck vermieden werden kann. Mit einem Sauerstoffgehalt von 25% kann man beispielsweise ohne Gefahr einer Sauerstoffvergiftung bis 80 m Tiefe tauchen. Als Inertgas kann dann Helium gewählt werden, so daß ein Tiefenrausch vermieden wird.The invention also makes it possible to build an oxygen breathing apparatus, since s maintains the oxygen content of different sizes required for breathing at different external pressures without, for example, having to supply inert gas to reduce the oxygen content or to let off inert gas to achieve the oxygen content, such as this is necessary, for example, for oxygen breathing apparatus used in mines. In these devices, the oxygen is stored in pressurized gas containers and contains a small amount of nitrogen. If the device is used for a longer period of time, the nitrogen from the storage tank enters the breathing circuit and accumulates there. This can lead to the oxygen content in the breathing circuit ^{falling below the necessary minimum of about 15 fl} / o. The same dangers can also occur with diving equipment. As a diving device, the device according to the invention has the further advantage that an excessively high partial pressure of oxygen can also be avoided. With an oxygen content of 25%, for example, you can dive to a depth of 80 m without the risk of oxygen poisoning. Helium can then be selected as the inert gas, so that deep noise is avoided.

Wenn beim Abtauchen der Atembeutel gefüllt werden soll, kann dies mit normaler Luft oder mit einem Sauerstoff-Inertgas-Gemisch, das in einem Vorratsbehälter mitgeführt wird, über ein selbsttätiges, vom Wasserdruck gesteuertes Ventil erfolgen. Der weitere Zusatz des Atemsauerstoffs erfolgt nach der Erfindung. Das Tauchgerät hat den Vorteil, daß beim Abtauchen und während des Arbeitens unter Wasser Gasblasen nicht entweichen. Beim Auftauchen wird die durch die Expansion überschüssige Luftmenge abgelassen.If the breathing bag is to be filled when diving, this can be with normal air or with an oxygen-inert gas mixture, which is carried in a storage container, via an automatic, valve controlled by the water pressure. The further addition of the breathing oxygen takes place after the invention. The diving device has the advantage that when diving and while working under Water gas bubbles do not escape. When ascending, the expansion becomes excess Air volume released.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Breathing apparatus with a circuit of breathing air, in which the amount of oxygen consumed by the device wearer is measured and, depending on this, the breathing air is supplied with oxygen, characterized in that the breathing air is printed in the device by means of a pressure pump (6) through a nozzle (11) and the Back pressure in front of the nozzle actuates the control means of an oxygen supply valve (15) in such a way that it is opened when the back pressure drops.

2. Breathing apparatus according to claim 1, characterized in that a pressure measuring device is coupled to the oxygen supply valve (15) in such a way that it exerts the effects of external influences Cancels pressure fluctuations on the valve.

3. Breathing apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in a separate Circulatory system circulates a gas with a certain oxygen concentration and a nozzle (10) is arranged and that the control means for the oxygen supply valve (15) by the differential pressure between the back pressure in front of this nozzle (10) and the back pressure operated in front of the nozzle (11) through which the breathing air flows, thereby opening the valve will.

4. Breathing apparatus according to claim 3, characterized in that the breathing air through the Nozzle (11) pressing pressure pump (6) and an in

the circulation system of the reference gas switched on pressure pump (5) driven jointly are.

5. Breathing apparatus according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Space in front of the nozzle (11) that blocks the breathing air with the pressure space on one side of a das Control means of the oxygen supply valve (IS) forming the control membrane (14) and the space in front the nozzle (10) holding the reference gas is connected to the other pressure chamber of the control membrane (14) and that the control membrane (14) is coupled to the oxygen supply valve (15).

Considered publications:
German patent specification No. 834 201.

1 sheet of drawings