DE3429345C2 - - Google Patents
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- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kreislaufatemschutzgerät für
Überdruckbetrieb mit einer Druckgasquelle, welche zu
sätzlich über eine Druckgasleitung eine Hilfsvorrichtung
speist, die durch Bewegung des Atembeutels eine Druck
erhöhung im Atemkreislauf herbeiführt.
Ein derartiges Kreislaufatemschutzgerät ist aus der
DE-OS 31 05 637 bekannt.
In dem bekannten Kreislaufatemschutzgerät mit Über
druckbetrieb ist sichergestellt, daß während seiner Be
nutzung sowohl in der Ausatem- als auch in der Einatem
phase in dem Atemkreislauf ein Überdruck herrscht. Dieser
Überdruck verhindert während der Benutzung des Gerätes
das Eindringen von Umgebungsatmosphäre, die es möglicher
weise verschmutzt und dem Benutzer des Gerätes Schaden
zufügen könnte. Sollten Undichtigkeiten im Atemkreislauf
entstehen, wird durch den erzeugten Überdruck sicherge
stellt, daß nur ein Gasstrom von innen aus dem Atemkreis
lauf 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 not
wendige Überdruck wird nämlich im Mundstück bzw.
in der Vollmaske durch die diesen nachgeschalteten
Strömungswiderstände aus den z. B. Faltenschläuchen,
Ventilen und Regenerationspatronen erzeugt. Ein zusätz
licher statischer Überdruck belastet den Geräteträger
zusätzlich und ermüdet ihn vorzeitig.
Dieses gilt auch für das folgende bekannte Druckgas-
Atemschutzgerät mit Überdruck in der Atemluft nach der
DE-PS 30 15 759, das auch als Kreislaufgerät ausgebil
det ist. Hier ist ein im Kreislauf angeordneter Atem
beutel von außen mit einer vorgespannten Feder be
lastet und hält dadurch den Überdruck im Kreislauf auf
recht. Aus einem Sauerstoffdruckbehälter wird der Sauer
stoff dem Atembeutel über einen Lungenautomaten zuge
führt, der bei der Entleerung von dessen beweglicher
Stirnwand betätigt wird. Dem Lungenautomaten ist ein Ab
sperrventil 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 Ausatem
phase im Sinne der Entlastung des Geräteträgers ist je
doch nicht möglich.
In dem erstgenannten Kreislauf-Atemschutzgerät
nach der DE-OS 31 05 637 ist die Ausatemleitung über
einen CO2-Absorber und ein Gasausgleichsbehältnis an
die Einatemleitung angeschlossen. Eine überwiegend
Sauerstoff enthaltende Druckgasflasche steht mit der
Einatemleitung in Verbindung. Als Gasausgleichsbehält
nis 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 Druck
gasflasche, entspannt auf einen Mitteldruck, beauf
schlagt 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 CO2-Absorber aufbringen. Durch den zusätzlich
wirkenden Überdruck wird er während der Ausatmung in
ungünstiger Weise unnötig zusätzlich belastet.
Bei einem weiteren Kreislauf-Atemschutzgerät nach der
DE-OS 19 36 650 ist in dessen Atembeutel ein Druckwandler
angeordnet, welcher an eine Steuereinheit derart angeschlossen
ist, daß beim Abfall des Druckes im Atembeutel unterhalb eines
vorgegebenen Wertes aus einer Atemgasquelle soviel Atemgas in
den Atembeutel gespeichert wird, bis der vorgegebene Druckwert
wieder erreicht ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, ein
Kreislaufatemschutzgerät der obengenannten 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 an
gebracht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin
dung 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 Atem
beutel 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 auf
tretenden 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, ver
lorengeht.
Vorteilhafterweise kann der Sensor zur Feststellung der
Atemphase als eine elektrische Widerstandsstrecke ausge
bildet sein, welche an einem mit der Kolbenstirnwand
verbundenen Führungselement angeordnet ist. Dadurch kann
die Feststellung der Atemphase auf eine Messung der Be
wegungsrichtung des starren, bewegbaren Wandteils des
Atembeutels zurückgeführt werden. Das von der Meßschal
tung auszuwertende Meßsignal wird durch den Spannungsab
fall 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 A . 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 Er
niedrigung der abgreifbaren Spannungsdifferenz Δ V o .
Auf diese Weise erhält man ein einfaches Unterscheidungs
kriterium, wann ein Wechsel zwischen Einatemphase und
Ausatemphase stattfindet, so daß der Meßschaltung ein
deutliches Kriterium dafür gegeben wird, wann die Um
schaltung der Hilfsvorrichtung zu erfolgen hat.
Sollte die abgreifbare Spannungsdifferenz Δ V o selbst den
Wert Null erreichen, muß auf einen Defekt im Atemkreis
lauf 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 zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des
Kreislaufatemschutzgerätes,
Fig. 2 einen Fühler mit den an ihm abgreif
baren Differenzspannungen.
Das Kreislaufatemschutzgerät mit Überdruckbetrieb ent
hält die in funktioneller Anordnung dargestellten, den
Atemkreislauf bildenden Bauteile auf einem Tragegestell
in einer äußeren Schutzhülle. Es sind dies ein Ateman
schluß 1, eine Ausatemleitung 3, eine die in der Ausatem
luft 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
minderer 8 über einen Lungenautomaten 9 und über eine
Rohrleitung 10 mit einer Konstantdosierung 11 hinter
dem Atembeutel 5, dem Atemkreislauf zugeführt. Ein Über
druckventil 12 hinter der Regenerationspatrone 4 ver
hindert 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 16
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 19
geschlossen und dabei ein Leitungsteil 21 vor dem Druck
raum 18 abgetrennt wird und dieser dann über den Lei
tungsteil 21 und eine Verbindungsleitung 22 mit dem Atem
beutel 5 verbunden werden kann.
Der Kolben 16 ragt mit seiner dem Druckraum 18 ent
gegengesetzten unteren Kolbenstirnseite 23 aus dem nach
hier offenen Zylinder 17 heraus und ist über eine beweg
liche 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 be
festigt. Der Fühler 26 ist als elektrische Widerstands
strecke ausgebildet, welche eingangsseitig mit dem Ver
stärker 28 verbunden ist. Ein durch den Verstärker auf
geprägter Strom erzeugt entlang der Widerstandsstrecke
einen Spannungsabfall, welcher von einem stehenden Schleif
kontakt 27 abgegriffen wird. Die im Verstärker 28
mit einem Transmitter 29 festgestellten Spannungsdiffe
renzen Δ V E , Δ V A und Δ V 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
lauf.
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 be
steht während der gesamten Einatemphase und verhindert
das Eindringen von möglicherweise unatembarer Umgebungs
atmosphäre in den Atemkreislauf. Die mit dem Kolben 16
gleichzeitige Bewegung des Fühlers 26 mit der sich dabei
ändernden Länge der Widerstandsstrecke zum Schleif
kontakt 27 führt zu einer sich um Δ V E verringernden
Spannungsdifferenz Δ V o . Mit einer Spannungsdifferenz
Δ V E = 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 Über
druck wird durch Entspannung im Druckraum 18 aufge
hoben.
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 länger.
Es kommt zu einer Erhöhung der Spannungsdifferenz Δ V o
um den Betrag Δ V A , der sich mit der Bewegung ändert.
Mit dem Ende der Ausatmung, bei großem Atembeutelvo
lumen und einer Spannungsdifferenz Δ V A = 0, schaltet
das Magnetventil 20 wieder auf Durchgang, so daß für
die dann folgende Einatemphase sich im Atemkreislauf
erneut der Überdruck ausbilden kann.
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 V o = 0 an der dann kürzesten
Widerstandsstrecke schließt das Magnetventil 20. Der
Atembeutel 5 bleibt, weil er keine Eigenelastizität be
sitzt, in der kleinsten Stellung, das Magnetventil 20
bleibt permanent gegenüber der Druckleitung 19 ge
schlossen, gleichzeitig tritt eine Alarmeinrichtung 30
in Tätigkeit. Der Geräteträger kann das Kreislaufatem
schutzgerät jetzt mit Normaldruck benutzen. Seine Sauer
stoffversorgung erfolgt normal über die Rohrleitung 10.
Mit dem Schließen des Defektes schaltet der Atemkreislauf
mit dem Wiederauffüllen des Atembeutels 5 automatisch
wieder auf Überdruckbetrieb.
Claims (7)
1. Kreislaufatemschutzgerät für Überdruckbetrieb mit einem Atembeutel und
einer Druckgasquelle, welche zusätzlich zum Atemkreislauf über eine
Druckgasleitung eine Hilfsvorrichtung speist, die
durch Bewegung des Atembeutels eine Druckerhöhung im
Atemkreislauf herbeiführt, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein mit einr Meßschaltung (28, 29)
verbundener Sensor (26) zur Feststellung der Atem
phasen vorgesehen ist, und daß die Meßschaltung (28, 29)
in der Ausatemphase die Hilfsvorrichtung (15) zum Ab
bau 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
gekennzeichnet, 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 Meß
schaltung (28, 29) in der Einatemphase den Druckraum (18)
des Zylinder-Kolben-Aggregates (15) an die Druckgas
leitung (19) anschließt, und in der Ausatemphase die
Druckgasleitung (19) absperrt sowie über eine Verbin
dungsleitung (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 Wider
standsstrecke enthält, an der über einen Fühler (27)
eine Spannungsdifferenz Δ V o abgreifbar ist.
5. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspuch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrische
Widerstandsstrecke (26) an einem mit der Kolbenstirn
wand (25) verbundenen Führungselement (31) angeordnet
ist.
6. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß die
Spannungsdifferenz Δ V o im Verlauf der Einatmungs
phase 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 Δ V E und Δ V A entgegengesetzte Vor
zeichen aufweisen, und daß die Meßschaltung (28, 29)
so ausgelegt ist, daß die Hilfsvorrichtung (15) jeweils
im Übergangsbereich zwischen Ein- und Ausatmungs
phase umgeschaltet wird, wenn Δ V E bzw. Δ V A 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 Druck
gasleitung (19) steuert und eine Alarmeinrichtung (30)
auslöst, wenn Δ V o den Nullwert erreicht.
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