DE3429345A1

DE3429345A1 - Kreislaufatemschutzgeraet fuer ueberdruckbetrieb

Info

Publication number: DE3429345A1
Application number: DE19843429345
Authority: DE
Inventors: Adalbert Dipl.-Ing. Dr. 2407 Bad Schwartau Pasternack
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE3466479D1; EP0148320A1; EP0148320B1; US4667669A; DE3429345C2

Description

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Drägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55 2400 Lübeck

Kreislaufatemschutzgerät für Überdruckbetrieb

Die Erfindung betrifft ein Kreislaufatemschutzgerät für Überdruckbetrieb mit einer Druckgasquelle, welche zusätzlich über eine Druckgasleitung eine Hilfsvorrichtung speist, die durch Bewegung des Atembeutels eine Druckerhöhung im Atemkreislauf herbeiführt.

Ein derartiges Kreislaufatemschutzgerät ist aus der DE-OS 31 05 637 bekannt.

In dem bekannten Kreislaufatemschutgerät mit Überdruckbetrieb ist sichergestellt, daß während seiner Benutzung sowohl in der Ausatem- als auch in der Einatemphase in dem Atemkreislauf ein Überdruck herrscht. Dieser Überdruck verhindert während der Benutzung des Gerätes das Eindringen von Umgebungsatmosphäre,.die es möglicherweise verschmutzt und dem Benutzer des Gerätes Schaden zufügen könnte. Sollten Undichtigkeiten im Atemkreislauf entstehen, wird durch den erzeugten Überdruck sichergestellt, daß nur ein Gasstrom von innen aus dem Atemkreislauf in die Umgebungsatmosphäre nach außen entsteht.

Bei dem bekannten Kreislaufatemschutzgerät bedeutet es jedoch für den Benutzer eine unnötige Anstrengung, die er aufbringen muß, weil auch während der Ausatemphase ein Überdruck im Atemkreislauf erzeugt wird. Der für die Dichtigkeit im Sinne des Schutzes des Geräteträgers notwendige Überdruck wird nämlich bereits im Mundstück bzw. in der Vollmaske durch die diesen nachgeschalteten Strömungswiderstände aus den z.B. Faltenschläuchen, Ventilen und Regenerationspatronen erzeugt. Ein zusätzlicher statischer Überdruck belastet den Geräteträger zusätzlich und ermüdet ihn vorzeitig.

Dieses gilt auch für das folgende bekannte Druckgas-Atemschutzgerät mit Überdruck im der Atemluft nach der DE-PS 30 15 759, das auch als Kreislaufgerät ausgebildet ist. Hier ist ein im Kreislauf angeordneter Atembeutel von außen mit einer vorgespannten Feder belastet und hält dadurch den überdruck im Kreislauf aufrecht. Aus einem Sauerstoffdruckbehälter wird der Sauerstoff dem Atembeutel über einen Lungenautomaten zugeführt, der bei der Entleerung von dessen beweglicher Stirnwand betätigt wird. Dem Lungenautomaten ist ein Absperrventil vorgeschaltet, das von der Stirnwand bei völliger Entleerung des Atembeutels geschlossen wird. Dadurch wird bei großen Undichtigkeiten im Kreislauf und Abnehmen der Atemmaske mit Abfall des Überdrucks ein Abströmen großer Sauerstoffmengen verhindert.

Eine Senkung des Überdrucks jeweils während der Ausatemphase im Sinne der Entlastung des Geräteträgers ist jedoch nicht möglich.

In einem weiteren bekannten Kreislauf-Atemschutzgerät nach der DE-OS 31 05 637 ist die Ausatemleitung über einen C0₂~Absorber und ein Gasausgleichsbehältnis an die Einatemleitung angeschlossen. Eine überwiegend Sauerstoff enthaltende Druckgasflasche steht mit der Einatemleitung in Verbindung. Als Gasausgleichsbehältnis eignet sich am besten ein Faltenbalg mit starren Stirnwänden. Der Faltenbalg steht unter einer ständig im Sinne seiner Volumenverkleinerung wirkenden Kraft eines Zylinder-Kolben-Aggregates, dessen mit seiner Stirnwand verbundener Kolben mit Druckgas aus der Druckgasflasche, entspannt auf einen Mitteldruck, beaufschlagt ist. Durch die Bewegung des Kolbens wird im Faltenbalg eine anhaltende Druckerhöhung erzeugt, die für den gewünschten Überdruck im gesamten Atemkreislauf ausreicht. Durch nicht näher dargestellte Maßnahmen

kann die auf den Faltenbalg wirkende Kraft kontinuierlich oder stufenweise verändert werden, wodurch der im Kreislauf herrschende Überdruck an die vorliegenden Arbeitsverhältnisse angepaßt und das Atemschutzgerät wahlweise auf Unter- und Überdruckbetrieb eingestellt werden kann.

Da die für die jeweilige Benutzung gewählte und eingestellte Kraft ständig wirkt und über den Kolben im Atemkreislauf einen anhaltenden Druck erzeugt, ist dieser Druck sowohl während der Einatemphase, als auch während der Ausatemphase wirksam. Bei der Ausatmung muß der Benutzer aber bereits einen Druck zur Überwindung der Strömungswiderstände in Ausatemventil, Leitungen und CC>2-Absorber aufbringen. Durch den zusätzlich wirkenden Überdruck wird er während der Ausatmung in ungünstiger Weise unnötig zusätzlich belastet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, ein Kreislaufatemschutzgerät der oben geannten Art derart zu verbessern, daß ein Überdruck im Atemkreislauf nur während der Einatemphase, nicht jedoch während der Ausatemphase erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein mit einer Meßschaltung verbundener Sensor zur Feststellung der Atemphasen vorgesehen ist, und daß die Meßschaltung in der Ausatemphase die Hilfsvorrichtung zum Abbau des am Atembeutel ausgeübten zusätzlichen Druckes steuert.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Kreislaufatemschutzgerätes ermöglicht es, daß die Druckverhältnisse im Atemkreislauf in Abhängigkeit von den Atemphasen gesteuert werden können. Ein zur Feststellung der Atemphasen vorgesehener Sensor kann an jeder beliebigen Stelle des Atemkreislaufes angeordnet sein, wenn er nur in der Lage ist, den Wechsel zwischen Einatem- und Ausatemphase

festzustellen.

Vorzugsweise wird ein solcher Sensor am Atembeutel angebracht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Druckgasleitung durch ein Umschaltventil mit der Hilfsvorrichtung nur während der Einatemphase verbunden, jedoch während der Ausatemphase abgesperrt. Gleichzeitig werden die Hilfsvorrichtung und der Atembeutel über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden, so daß Druckschwankungen infolge der Hubbewegung des Atembeutels in der Zuführungsleitung zur Hilfsvorrichtung ausgeglichen werden können. Es ist zwar möglich, die Zuführungsleitung zur Hilfsvorrichtung bei abgesperrter Druckgasleitung über das Umschaltventil mit der freien Umgebungsatmosphäre zu verbinden. Dadurch könnte bei auftretenden Druckschwankungen in der Ausatemphase das Gas aus der Zuführungsleitung abgeblasen werden. Dies hätte jedoch den unerwünschten Nachteil zur Folge, daß dabei jedesmal unnötigerweise Druckgas, z.B. Sauerstoff, verlorengeht.

Vorteilhafterweise kann der Sensor zur Feststellung der Atemphase als eine elektrische Widerstandsstrecke ausgebildet sein, welche an einem mit der Kolbenstirnwand verbundenen Führungselement angeordnet ist. Dadurch kann die Feststellung der Atemphasen auf eine Messung der Bewegungsrichtung des starren, bewegbaren Wandteils des Atembeutels zurückgeführt werden. Das von der Meßschaltung auszuwertende Meßsignal wird durch den Spannungsabfall entlang der Meßstrecke, wie sie von einem Meßfühler aufgenommen wird, geliefert.

Während einer Atemphase ändert sich infolge der Bewegung des Führungselementes die abgreifbare Spannungsdifferenz in vorteilhafter Weise, nämlich in der Einatemphase um

einen Differenzbetrag Δ V_E# und in der Ausatemphase um einen Differenzbetrag Δ V . Beide Differenzbeträge verringern sich gegen Ende eines Atemzuges auf den Betrag Null. Ein Wechsel zwischen Einatemphase und Ausatemphase bedeutet auch einen Wechsel zwischen Erhöhung und Erniedrigung der abgreifbaren Spannungsdifferenz Λ V₀. Auf diese Weise erhält man ein einfaches Unterscheidungskriterium, wann ein Wechsel zwischen Einatemphase und Ausatemphase stattfindet, so daß der Meßschaltung ein deutliches Kriterium dafür gegeben wird, wann die Umschaltung der Hilfsvorrichtung zu erfolgen hat.

Sollte die abgreifbare Spannungsdifferenz ^V- selbst den Wert Null erreichen, muß auf einen Defekt im Atemkreislauf zurückgeschlossen werden. In diesem Falle ist es wünschenswert, daß eine Alarmeinrichtung ausgelöst wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Figuren der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung des

Kreislaufatemschutzgerätes

Fig. 2 einen Fühler mit den an ihm abgreifbaren Differenzspannungen.

Das Kreislaufatemschutzgerät mit überdruckbetrieb enthält die in funktioneller Anordnung dargestellten, den Atemkreislauf bildenden Bauteile auf einem Tragegestell in einer äußeren Schutzhülle. Es äind dies ein Atemanschluß 1, eine Ausatemleitung 3 , eine die in der Ausatemluft vorhandene Kohlensäure bindende Regenerationspatrone 4, ein Atembeutel 5 und eine Einatemleitung 2.

Der bei der Atmung verbrauchte Sauerstoff wird von einer Sauerstoffflasche 6, einem Flaschenventil 7, einem Druck-

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minderer 8 über einen Lungenautomaten 9 und über eine Rohrleitung 10 mit einer Konstantdosierung 11 hinter dem Atembeutel 5, dem Atemkreislaüf zugeführt. Ein Überdruckventil 12 hinter der Regenerationspatrone 4 verhindert einen zu hohen Druck im Atemkreislauf.

Der Atembeutel 5 besteht aus einem Faltenbalg 13, der durch eine bewegliche starre Stirnwand 14 abgeschlossen ist. Ein Zylinder-Kolben-'Aggregat 15 mit einem Kolben in einem Zylinder 17 bildet oberhalb des Kolbens 16 einen Druckraum 18, der über eine Druckleitung 19 an die Rohrleitung 10 angeschlossen ist. Die Druckleitung 19 enthält ein Magnetventil 20, mit dem die Druckleitung geschlossen und dabei ein Leitungsteil 21 vor dem Druckraum 18 abgetrennt wird und dieser dann über den Leitungsteil 21 und eine Verbindungsleitung 22 mit dem Atembeutel 5 verbunden werden kann.

Der Kolben 16 ragt mit seiner dem Druckraum 18 entgegengesetzten unteren Kolbenstirnseite 23 aus dem nach hier offenen Zylinder 17 heraus und ist über eine bewegliche Verbindung 24 mit der Stirnwand 14 des Atembeutels 5 verbunden.

An der oberen Kolbenstirnwand 25 zum Druckraum 18 ist axial ein Fühler 26 an einem Führungselement 31 befestigt. Der Fühler 26 ist als elektrische Widerstandsstrecke ausgebildet, welche eingangsseitig mit dem Verstärker 28 verbunden ist. Ein durch den Verstärker aufgeprägter Strom erzeugt entlang der Widerstandsstrecke einen Spannungsabfall, welcher von einem stehenden Sbhleifkontakt 27 abgegriffen wird. Die im Verstärker 28 mit einem Transmitter 29 festgestellten Spannungsdifferenzen Δ V_E, 4v_A undAv_o ergeben die Schaltwerte für das Magnetventil 20. Die Atemphasen, also das Einatmen und das folgende Ausatmen, führen zu sich jeweils wieder^ holenden Funktionen und DruckVerhältnissen im Atemkreis-

^l£tuf ♦ 9; „

In der Einatemphase verbindet das Magnetventil 20 den Druckraum 18 mit der Rohrleitung 10. Der in dieser aus dem Druckminderer 8 gegebene Überdruck setzt sich in den Druckraum 18 hinein fort, drückt auf den Kolben 16 und bewegt diesen und damit dessen Stirnwand 25 nach unten. Im Flächenverhältnis aus der Kolbenstirnwand 25 und der Stirnwand 14 des Atembeutels 5 bildet der Druck den überdruck im Atemkreislauf aus. Der Überdruck besteht während der gesamten Einatemphase und verhindert das Eindringen von möglicherweise unatembarer Umgebungsatmosphäre in den Atemkreislauf. Die mit dem Kolben 16 gleichzeitige Bewegung des Fühlers 26 mit der sich dabei ändernden Länge der Widerstandsstrecke zum Schleifkontakt 27 führt zu einer sich um Δ V"_E verringernden Spannungsdifferenz Δ V₀. Mit einer Sapnnungsdifferenz ^ Vg = 0, also am Ende der Einatemphase mit dem Ende des Einatmens, wird das Magnetventil 20 geschlossen und damit die Druckleitung 19 vom Druckraum 18 abgetrennt. Der Druckraum 19 ist dann über den Leitungsteil 21 und die Verbindungsleitung 22 mit dem Atembeutel 5 verbunden. Der über den Kolben 16 im Atemkreislauf erzeugte Überdruck wird durch Entspannung im Druckraum 18 aufgehoben.

Mit dem Beginn der Ausatmung, in der im Atemkreis kein Überdruck besteht, dehnt der Atembeutel 5 sich nach oben aus und bewegt die Stirnwand 14 entsprechend. Die Widerstandsstrecke auf dem Fühler 26 wird wieder langer. Es kommt zu einer Erhöhung der Spannungsdifferenz Δ V_Q um den Betragt V-, der sich mit der Bewegung ändert. Mit dem Ende der Ausatmung, bei großem Atembeutelvolumen und einer Spannungsdifferenz Δν_Α = 0, schaltet das Magnetventil 20 wieder auf Durchgang, so daß für die dann folgende Einatemphase sich im Atemkreislauf erneut der Überdruck ausbilden kann.

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Bei einem starken Defektwerden des Atemkreislaufes fällt der Überdruck in diesem völlig ab. Der noch vorhandene Sauerstoffdruck in der Druckleitung 19 mit dem geöffneten Magnetventil 20 drückt den Atembeutel weit zusammen. Mit der Spannungsdifferenz Δ V₀ = 0 an der dann kürzesten Widerstandsstrecke schließt das Magnetventil 20. Der Atembeutel 5 bleibt, weil er keine Eigenelastizität besitzt, in der kleinsten Stellung, das Magnetventil 20 bleibt permanent gegenüber der Druckleitung 19 geschlossen, gleichzeitig tritt eine Alarmeinrichtung 30 in Tätigkeit. Der Geräteträger kann das Kreislaufatemschutzgerät jetzt mit Normaldruck benutzen. Seine Sauerstoffversorgung erfolgt normal über die Rohrleitung 10, Mit dem Schließen des Defektes schaltet der Atemkreislauf mit dem Wiederauffüllen des Atembeutels 5 automatisch wieder auf überdruckbetrieb.

AA
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Claims

Patentansprüche

1. Kreislaufatemschutzgerät für Überdu.rckbe trieb mit einer Druckgasquelle, welche zusätzlich über eine Druckgasleitung eine Hifisvorrichtung speist, die durch Bewegung des Atembeutels eine Druckerhöhung im Atemkreislauf herbeiführt, dadurch gekennze ichnet, daß ein mit einer Meßschaltung (28,29) verbundener Sensor (26) zur Feststellung der Atemphasen vorgesehen ist, und daß die Meßschaltung (28,29) in der Ausatemphase die Hilfsvorrichtung (15) zum Abbau des am Atembeutel ausgeübten zusätzlichen Druckes steuert.

2. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (26) am Atembeutel (13) angebracht ist.

3. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß die Hilfsvorrichtung (15) ein über die Druckgasleitung (19) gesteuertes Zylinder-Kolben-Aggregat ist, und daß sich in der Druckgasleitung (19) ein Umschaltventil (20) befindet, welches entsprechend der Steuerung durch die Meßschaltung (28,29) in der Einatemphase den Druckraum (18) des Zylinder-Kolben-Aggregates (15) an die Druckgasleitung (19) anschließt, und in der Ausatemphase die Druckgasleitung (19) absperrt sowie über eine Verbindungsleitung (22) den Innenraum des Atembeutels (13) mit dem Druckraum (18) des Zylinder-Kolben-Aggregates (15) verbindet.

4. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (26) zur Feststellung der Atemphasen eine elektrische Widerstandsstrecke enthält, an der über einen Fühler (27) eine Spannungsdifferenz ^ V₀ abgreifbar ist.

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5. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Widerstandsstrecke (26) an einem mit der Kolbenstirnwand (25) verbundenen Führungselement (31) angeordnet ist.

6« Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 4, d a durch gekennzeichnet, daß die Spannungsdifferenz Δ V_Q im Verlauf der Einatmungsphase um einen sich auf Null verringernden Betrag Δ V_E und im Verlauf der Ausatmungsphase um einen sich ebenfalls auf Null verringernden Betrag Δ V*_A verändert, daß Av_ß und£V_ft entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen, und daß die Meßschaltung (28,29)

■*·⁵ so ausgelegt ist, daß die Hilfsvorrichtung (15) jeweils im Übergangsbereich zwischen Ein- und Ausatmungsphase umgeschaltet wird, wenn ΔVg bzw. Δν_Α nach Erreichung des Nullwertes das Vorzeichen wechseln.

7. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung (28, 29) das Umschaltventil (20) zur Absperrung der Druckgasleitung (19) steuert und eine Alarmeinrichtung (30) auslöst, wenn Δ V₀ den Nullwert erreicht.

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