DE3105637C2

DE3105637C2 - Kreislauf-Atemschutzgerät

Info

Publication number: DE3105637C2
Application number: DE19813105637
Authority: DE
Inventors: Klaus 7521 Karlsdorf-Neuthard Lehmann
Original assignee: Interspiro 7529 Forst De GmbH; Interspiro 7529 Forst GmbH
Current assignee: Interspiro GmbH
Priority date: 1981-02-17
Filing date: 1981-02-17
Publication date: 1986-09-18
Also published as: DE3105637A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kreislauf-Atemschutzgerät, dessen Ausatemleitung über einen CO ↓2-Absorber und einen Ausgleichsbehälter an die Einatemleitung angeschlossen ist. Um ein solches Gerät auch für den sogenannten Überdruck-Betrieb verwendbar zu machen, wird der Ausgleichsbehälter durch eine äußere Kraft belastet, die in ihm eine für den Überdruck-Betrieb ausreichende Druckerhöhung aufrecht erhält. Dabei ist es besonders günstig, die auf den Ausgleichsbehälter einwirkende Kraft vom Mitteldruck des Systems abzuleiten, so daß unabhängig von der Amplitude des Ausgleichsbehälters die auf ihn einwirkende Kraft gleich bleibt.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kreislauf-Atemschutzgerät, dessen Ausatemleitung über einen CC>2-Absorber und ein Gasausgleichs-Behältnis veränderlichen Volumens an die Einatemleitung angeschlossen ist. wobei eine überwiegend Sauerstoff enthaltende Druckgasflasche über zumindest eine Leitung mit der ^: Einatemleitüng verbünden ist und das Gasausgleichs-Behältnis unter einer ständigen im Sinne seiner Volumenverkleinerung wirkenden Kraft steht und diese Kraft so bemessen ist, daß sie im Gasausgleichs-Behält.^ nis eine anhaltende, für den gewünschten Überdruck im gesamten Atemkreislauf ausreichende Druckerhöhung erzeugt, indem eine Feder über einen schwenkbar gela

gerten Hebel auf das Gasausgleichs-Behältnis wirkt

Ein derartiges Kreislauf-Atemschutzgerät ist beispielsweise durch die DE-OS 30 23 747 bekannt. Die Feder drückt dabei von außen auf das als Atemsack ausgebildete Gasausgleichs-Behältnis. Ebenso liegen die Verhältnisse bei der FR-PS 13 36 301, der DE-OS 26 41 576 undderDE-PS8 75 919.

Bei all fliesen Ausführungsformen erzeugen Federn die für den Überdruckbetrieb notwendige Druckerhöhung im Gasausgleichs-Behältnis.

Die vorliegende Erfindung geht von folgender Überlegung aus: Die Höhe des Überdruckes im Gasausgleich-Behältnis muß so bemessen sein, daß auch bei sehr hastigen, schnellen Einatemvorgängen der Druck -Jes Atemgases an keiner Stelle des Kreislaufes unter den Umgebungsdruck absinken darf. Denn es muß unter allen Einatemverhältnissen sichergestellt sein, daß bei einer eventuellen Undichtigkeit des Systems, insbesondere bei nicht optimaler Anlage der Atemmaske am Gesicht keine Luft aus der eventuell giftigen Atmosphäre eingesaugt wird.

Bei den bekannten Systemen, wo der Überdruck im Atemsack durch Federn erzeugt wird, muß auch bei entspannter Feder die aufgrund der Federcharakteristik reduzierte Federkraft noch in der Lage sein, den gewünschten Überdruck im Kreislauf aufrecht zu erhalten. Dies führt dazu, daß 5ei auseinandergefahrenem Atemsack, wo die Feder maximal gespannt ist, eine unnötig hohe Federkraft ausgeübt wird. Daher beginnt der Einatemvorgang bei einem höheren Überdruck, als dies zur Vermeidung des Einsaugens von Außenluft bei Leckage notwendig wäre. Atemphysiologisch macht sich dieser hohe Überdruck für den Benutzer sehr unangenehm bemerkbar: Der Benutzer saugt die Luft nicht mehr ein, sondern er muß die unter Überdruck stehende Luft drosseln.

Beim Ausatemvorgang macht sich dieser Druckverlauf im Kreislauf ebenfalls nachteilig bemerkbar. Denn während des Ausatemvorganges nirrunt die Federkraft zu. Der Benutzer muß also gegen einen unnötig hohen Überdruck ausatmen. Dies ist für den Benutzer ebenfalls unangenehm.

Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Überdrucksteuerung der bekannten Kreislauf-Atemschutzgeräte dahingehend zu verbessern, daß es nicht mehr zu einer Abnahme des Überdruckes beim Einatmen und einer Zunahme des Überdruckes beim Ausatmen kommt. Die Höhe des Überdruckes soll also nicht mehr von der Amplitude des Gasausgleichs-Behältnisses abhängen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hebel eine derart ausgelegte Hebelgeometrie aufweist, daß bei Entleerung des Gasausgleichs-Behältnisses die zunehmende Federkraft durch einen zunehmenden effektiven Hebelarm kompensiert wird. Durch diese Maßnahme kann man unabhängig von der Amplitude des Gasausgleichs-Behältnisses eine gleichbleibende Kraftbeaufschlagung am Gasausgleichs-Behältnis aufrecht erhalten, also einen gleichbleibenden Überdruck, und zwar sowohl beim Einatmen wie auch beim Ausatmen. Die bei der bisher üblichen Federanpressung notwendige Überdimensioriierung in gespanntem Zustand und die daraus resultierenden atemphysiologischen Nachteile entfallen.

Besonders vorteilhaft ist es, die Hebelgeometrie so auszulegen, daß bei Entleerung des Gasausgleichs-Behältnisses ein leichter Druckanstieg in diesem erzeugt wird. Denn dadurch wird der Einatemvorgang erleich-

tert und umgekehrt auch der Ausatemvorgang.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens hat es sich als günstig erwiesen, daß das Einatemventi! einen Betätigungshebel aufweist, der ab einer vorgegebenen Volumenverkleinerung des Gasausgleichs-Behältnisses mit diesem in Anlage gelangt und das Ventil öffnet Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß das Einatemventil nicht druckabhängig, sondern in Abhängigkeit von der Verformung des Gasausgleichs-Behältnisses öffnet Das bedeutet, daß das beim druckabhängigen Öffnen notwendige feinfühlige Einstellen des Einatemventils entfällt und das Ventil auch insgesamt einfacher hergestellt werden kann. Durch die praktisch vom Hub des Gasausgleichs-Behältnisses abhängige Steuerung des Einatemventils ergibt sich auch eine höhere Ansprechgenauigkeit, die Druckschwankungen im System werden kleiner und insgesamt kann ein niedrigerer Systemdruck aufrecht erhalten werden.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung liegt darin, die auf das Gasausgleichs-Behältnis einwirkende Kraft nicht durch eine Feder, sondern durch ein Zyl>nder-K.olben-Aggregat zu erzeugen. In diesem Falle ist die erzeugte Kraft ohnehin amplitudenunabhängig und kann daher ggf. unmittelbar auf das Gasausgleichs-Behältnis einwirken, sofern lediglich eine Konstanthaltung des Überdruckes angestrebt wird und nicht der im Anspruch 2 beschriebene Druckanstieg während des Einatemvorganges.

Zweckmäßig ist dieses Zylinder-Kolben-Aggregat an den Mitteldruck des Systemes angeschlossen, da dieser weitestgehend konstant bleibt

Der Überdruck im Gasausgieichs-Behältnis wird zweckmäßig auf einen Wert von etwa 2 bis 4 mbar eingestellt

Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; dabei zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Atemkreislaufes, wobr die auf das Gasausgleichs-Behältnis wirkende Kraft über einen Hebel eingeleitet wird und ·

F i g. 2 einen Atemkreislauf in schematischer Darstellung, wobei das Gasausgleichs-Behältnis an ein Zylinder-Kolben-Aggregat angeschlossen ist

An eine Druckgasflasche 1, die mit nahezu reinem Sauerstoff gefüllt ist, schließt sich üb; ir ein Absperrventil 2 ein Druckreduzierventil 3 und ein Manometer 4 an. Das Druckreduzierventil 3 reduziert den in der Gasflasche 1 herrschenden Hochdruck auf den üblichen Mitteldruck und hält diesen unabhängig vom Flaschendruck annähernd konstant

Vom Dri'ckreduzierventil 3 strömt der Sauerstoff beständig über eine Leitung 5 und eine Drosseldüse 6 in den Atemkreislauf. Im Ausführungsbeispiel ist die Drosseldüse 6 im Verbindungsstück zwischen dem CO₂-Absorber 7 und dem Gasausgleichs-Behältnis 8 angeordnet.

Der CC^-Absorber ist in der üblichen Weise mit einem Alkali-Pulver oder einer ähnlichen COraffinen Verbindung gefüllt, die der Ausatemluft, weiche über die Leitung 9 dem CO₂-Absorber zugeführt wird, das CO2 entzieht. Ein Überdruckventil 10 spricht an, sobald im Atemkreislauf der zulässige Drück überschritten wird. Zugleich dient es auch zum Ablassen des aus der Atemluft ausfallenden Kondensates.

Das Gasausgleichs-Behältnis 8 ist als Faltenbag ausgebildet, dessen untere Stirnwand 8a ortsfest ist, während seine obere Stirnwand 86 zwar hinreichend starr, jedoch axial verschiebbar ist, so daß sie die Ausgleichsbewegungen während des Ein- und Ausatmens durchführen kann. Sie steht unter der Wirkung eines Hebels 11, der an seinem einen Ende ortsfest gelagert ist und durch eine Zugfeder 12 mit seinem freien, eine Rolle tragenden Ende gegen das Gasausgleichs-Behältnis 8 gedrückt wird. Durch das zum Schwenklager hinabgebogene Ende des Hebels 11 wird die beim Nachuntenschwenken nachlassende Federkraft aufgrund des zunehmenden wirksamen Hebelarmes so kompensiert, daß die Anpreßkraft der Feder 12 praktisch immer denselben Überdruck im Gasausgieichs-Behältnis 8 erzeugt

In strichpunktierten Linien ist außerdem angedeutet, daß die Anpreßkraft des Hebels 11 nicht nur durch die Feder 12, sondern stattdessen oder zusätzlich auch durch ein Zylinder-Kolben-Aggregat 13 erzeugt werden kann, das von dem hinter dem Druckreduzierventil 3 herrschenden Mitteldruck gespeist wird. Auch hier kann durch entsprechende Hebelgeometrie sichergestellt werden, daß der im Gasausgleichs-^hältnis 8 sich einstellende Überdruck unabhängig von dei Hebelstellung, also von dem jeweiligen Fassungsvolumen des Behältnisses 8 ist
Während der Eintritt des regenerierten Atemgases in das Gäjausgleichs-Behältnis 8 durch dessen öffnung 14 erfolgt ist für den Austritt eine separate Öffnung 15 vorgesehen. Diese öffnung 15 steht über die Einatemleitung 16 und das übliche Rückschlagventil 17 mit der Maske oder dem Mundstück 18 des Benutzers in Verbindung. Von dort strömt die ausgeatmete Luft über das Rückschlagventil 19 in die Ausatemleitung 9 und von dort in den CO₂-Absorber 7 weiter, so daß der Kreislauf geschlossen ist.

Die Funktion ist folgende·: Unter normalen Betriebsbedingungen reicht der über die Leitung 5 und die Drosseidüse 6 in den Kreislauf eingespeiste Sauerstoff aus, um den Sauerstoffverbrauch des Benutzers und den Gasverlust durch die CXVAbsorbtion auszugleichen. Der erwünschte Überdruck im Kreislauf wird durch die Annreßkraft der Feder 12 bzw. des Zylinder-Kolben-Aggregates 13 aufrecht erhalten. Denn diese Elemente drücken den Hebel 11 und damit die obere Stirnwand Sb des Gasausgleichs-Behältnisses 8 nach unten und bewirken somit eine bestimmte Druckerhöhung, die sich dem gesamten Kreislauf mitteilt

Während des Ein- und Ausatmens führt die obere Stirnwand Bb des Gasausgleichs-Behälters eine hin- und hergehende Hubbewegung aus. Der Überdruck im Behälter %b bleibt dabei jedoch konstant.

Bei überdurchschnittlichen hohem Sauerstoffbedarf des Benutzers reicht die über die Drosseldüse 6 nachgelieferte Sauerstoffmenge nicht mehr aus, das Speicher-Yulumeri im Gasausgleichs-Behältnis 8 wird also kleiner, d. h„ daß die obere Stirnwand 8b während ihrer Hubbewegungen immer weiter nach unten wandert, bis sie in Anlage mit einem Betätigungshebel 20 eines Einatemventils 21 kommt. Dieses Einatemventil 21 ist ebenfalls an der Leitung 5 ar geordnet. Im Ausführungsbeispiel ist es in das Gasausgleichs-Behältnis 8 eingebaut, es kann jedoch auch außerhalb desselben angeordnet sein. Denn es genügt, wenn sein Betätigungshebe! 2OjJn Anlage mit der Stirnwand 8b oder eines sich entsprechend bewegenden Teiles des Gasausgleichs-Behältnisses kommt. Es muß lediglich sichergestellt sein, daß ab einem vorge-

.65 gebenen minimalen Restvofumen des Gasausgleichs-Behältnisses 8 das Einatemventil 21 geöffnet wird, damit die Sauerstoffzufuhr an den erhöhten Bedarf des Benutzers angepaßt wird. Sobald genügend Sauerstoff über

das Einatemventil 21 nachgeströmt ist, daß sich die obere Stirnwand 8b wieder nach oben bewegt und den Betätigungshebel 20 freigibt, schließt das Einlaßventil wieder. Die Aufrechterhaltung des erwünschten Überdrukkes im Gasausgleichs-Behältnis 8 wird hiervon nicht tangiert

Selbstverständlich muß auch das Überdruckventil 10, nicht jedoch die beiden Rückschlagventile 17 und 19 an die erhöhten Druckverhältnisse im Kreislauf angepaßt sein.

Ferner zeigt Fig. 1, daß die konstante Sauerstoffzufuhr über die Drosseldüse 6 axial in eine Venturi-Düse 22 mündet. Dadurch reißt der einströmende Sauerstoff die vom CCVAbsorber kommende, regenerierte Ausatemluft mit sich in das Gasausgleichs-Behältnis, d. h., der Ausatemwiderstand wird verringert

Schließlich zeigt Fig. 1 noch einige an sich bekannte Details, nämlich eine Warneinrichtung 23, die bei nicht geöffneter Sauerstoffflasche oder nachlassendem Fiaschenvorrat den Ausatemwiderstand erhöht und einen Pfeifton erzeugt Eine weitere Verbindungsleitung 24 zwischen dem Druckreduzierventil 3 und der Einatemleitung 16 gestattet über ein Handventil 25 das Durchspülen des gesamten Kreislaufes mit Sauerstoff, was vor allem bei der Inbetriebnahme in Betracht kommt.

F i g. 2 zeigt einen im Prinzip gleichartigen Kreislauf. Einander entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Im Unterschied zu F i g. 1 wird hier das Gasausgleichs-Behältnis 8 nicht über einen schwenkbaren Hebei, sondern unmittelbar durch ein Zylinder-Kolben-Aggregat 26 mit der gewünschten Druckkraft beaufschlagt Das Zylinder-Kolben-Aggregat ist im Zentrum der oberen Stirnwand 8b angeordnet und stützt sich gegen ein ortsfestes Teil ab. Der pneumatische An-Schluß des Zylinder-Kolben-Aggregates erfolgt über ei-

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Systemes angeschlossen ist. Der vom Druck in der Sauerstofflasche unabhängig konstante Mitteldruck hinter dem Druckreduzierventil 3 sorgt hier also für die amplitudenunabhängige Kraft auf das Ausgleichs-Behältnis 8 im Sinne seiner Volumen-Verkleinerung.

Aus Übersichtlichkeitsgründen ist das Zylinder-Kolben-Aggregat 26 in Fig.2 verkleinert dargestellt In Wirklichkeit muß es einen Hub gestatten, der der Amplitude der oberen Stirnwand 8b entspricht.

Ferner ist im Unterschied zu F i g. 1 das Einatemventil 28 für erhöhten Sauerstoffbedarf nicht abhängig vom Hub des Ausgleichs-Behältnisses 8 angeordnet, sondern druckabhängig ausgebildet Hierzu stützt sich der Ventilschaft 29 gegen eine Membran 30 ab, deren Fläche in Relation zu den übrigen auf das Ventil einwirkenden Kräften so bemessen ist, daß bei Untersehreiten eines bestimmten vorgegebenen Überdruckes im Kreislauf die Membran durch die Feder 30 nach oben gedruckt wird und das Ventil öffnet

Bei beiden Ausführungsbeispielen kann durch nicht näher dargestellte Maßnahmen die auf das Gasausgleichs-Behältnis 8 wirksame Kraft kontinuierlich oder stufenweise verändert werden, um den im Kreislauf herrschenden Überdruck optimal an die jeweiligen Arbeitsverhältnisse anzupassen. Insbesondere kann dadurch das Atemschutzgerät wahlweise auf Unterdruck- und Überdruckbetrieb umgeschaltet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kreislauf-Atemschutzgerät, dessen Ausatemleitung über einen CO₂-Absorber und ein Gasausgleichs-Behältnis veränderlichen Volumens an die Einatemleitung angeschlossen ist, wobei eine überwiegend Sauerstoff enthaltende Druckgasflasche über zumindest eine Leitung mit der Einatemleirung verbunden ist und das Gasausgleichs-Behältnis unter einer ständigen im Sinne seiner Volumenverkleinerung wirkenden Kraft steht und diese Kraft so bemessen ist, daß sie im Gasausgleichs-Behältnis eine anhaltende, für den gewünschten Überdruck im gesamten Atemkreislauf ausreichende Druckerhöhung erzeugt, indem eine Feder über einen schwenkbar gelagerten Hebel auf das Gasausgleichs-Behältnis wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (11) eine derart ausgelegte Hebelgeometrie aufweist, das bei Entleerung des Gasausgleichs-Behäitnisses (8) die zunehmende Federkraft durch einen zunehmenden effektiven Hebelarm kompensiert wird.

2. Kreislauf-Atemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelgeometrie bei Entleerung des Gasausglfichs-Behältnisses (8) einen leichten Druckanstieg in diesem erzeugt, wobei in bekannter Weise die Druckgasflasche (1) auch über ein lungengesteuertes Einatemventil (21) mit der Einatemleitung (16) in Verbindung steht

3. Kreisla.f-Atemschutzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ^s Einatemventil (21) einen Betätigungshebel f20) aufweist, der ab einer vorgegebenen Volumenvejkleirerung des Gasausgleichs-Behältnisses (8) mit diesem in Anlage gelangt und das Einatemventi! (21) öffnet.

4. Kreislauf-Atemschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Feder (12) die Kraft durch ein Zylinder-Kolben-Aggregat (13,26) erzeugt wird, das ggf. unter Weglassung des Hebels (11) auf das Gasausgleichs-Behältnis (8) einwirkt.

5. Kreislauf-Atemschutzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinder-Kolben-Aggregat (13, 26) an den hinter einem Druckreduzierventil (3) sich einstellenden Mitteldruck angeschlossen ist.

6. Kreislauf-Atemschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck im Gasausgleichs-Behältnis (8) etwa 2 bis 4 mbar beträgt.