DE3447019A1

DE3447019A1 - Automatische ueberwachungsvorrichtung fuer den statischen druck bei einem regenerations-atmungsgeraet

Info

Publication number: DE3447019A1
Application number: DE19843447019
Authority: DE
Inventors: Kazu Tokio/Tokyo Itoh
Original assignee: ITOH SEIKI KK
Current assignee: ITOH SEIKI KK
Priority date: 1984-01-13
Filing date: 1984-12-22
Publication date: 1985-07-25
Also published as: US4590933A; JPH0238763Y2; JPS60116348U

Description

VON KREISLER 'S'CffÖNWÄtÖ E'ISrfOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler f 1973
Anmelder in; Dr.-Ing. K. W. Eishold 11981

ITOH SEIKI Dr.-Ing. K. Schönwald

Dr. J. F. Fues

KABUSHIKI KAISHA Dipl.-Chem. Alek von Kreisler

. Dipl.-Chem. Carola Keller

1-63, Kanada Jxnbocho, Dipl.-Ing. G. Selting

Chiyoda-ku, Tokyo,Japan Dr.H.-K.Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTßAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

20. Dezember 1984
Sg-DB/my

Automatische Überwachungsvorrichtung für den statischen Druck bei einem Regenerations-Atmungsgerät

Die Erfindung betrifft eine automatische Druck-Überwachungsvorrichtung, die den übermäßigen Anstieg des statischen Druckes innerhalb eines Atmungsgerätes mit geschlossenem Kreislauf (Regenerations-Atmungsgerät) verhindert und dessen Wirkungsweise gewährleistet.

Für Rettungs- und Feuerlöscharbeiten sind Atmungsgeräte weit verbreitet, die komprimierte Luft (Sauerstoff) in offenem Kreislauf benutzen. Diese Art von Atmungsgeräten ist jedoch unwirtschaftlich, weil der Benutzer Luft (Sauerstoff) aus einem Druckbehälter einatmet, jedoch in die Atmosphäre ausatmet und Luft vergeudet. Sie sind im übrigen nachteilig, weil ihre Einsatzzeit recht begrenzt ist. Atmungsgeräte mit geschlossenem Kreislauf sollen diese Probleme dadurch beheben, daß ausgeatmete Luft anstatt ins Freie ausgestoßen zu werden in ein Reinigungsmittel eingeführt wird, das in der Luft enthal-

Telefon: (0221) 13 1041 · Telex: 8882307 dopa d · Heyramm: Dompatent Köln

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tenes Kohlendioxid durch Absorption ausscheidet, daß der Restluft automatisch soviel Sauerstoff zugeführt wird, daß die von der ursprünglichen Sauerstoffmenge verbrauchte Menge kompensiert wird und daß die Luft zur Atmung wieder zurückgeführt wird. Das Gerät ist im Vergleich zu Geräten, die mit Druckluft (Sauerstoff) in offenem Kreislauf arbeiten, lange einsatzfähig.

Fig. 1 zeigt ein bekanntes Atmungsgerät mit geschlossenem Kreislauf. Bei diesem Atmungsgerät sind ein Einatemschlauch 5 und ein Ausatemschlauch 3 an eine Gesichtsmaske 1 angeschlossen, wobei ein Einatemventil 2 bzw. ein Ausatemventil 4 zwischengeschaltet sind. Die durch den Ausatemschlauch 3 ausgestoßene Ausatemluft gelangt zu einem Reinigungskanister 7 (Vorrichtung zur Ausscheidung von Kohlendioxid), der mit einem Absorptionsmittel 6 (z.B. Ca(OH)₂) gefüllt ist, um Kohlendioxidgas zu entfernen. Die gereinigte Luft wird durch einen Einatemkasten 9 geführt, der einen Beutel 8 enthält, welcher mit der Außenluft in Verbindung steht und sie wird dann in den Einatemschlauch 5 zurückgeführt. Der Beutel 8 besteht aus dünnem elastischem Material und er bläht sich beim Einatmen auf und entleert sich beim Ausatmen. Dem Einatemkasten 9 wird über ein Bedarfsventil 11 (Druckreduktionsvorrichtung) eine Sauerstoffmenge von dem Zylinder 10 für komprimierten Sauerstoff zugeführt, die der Menge des entfernten Kohlendioxids entspricht. Das Atmungsgerät ist so konstruiert, daß bei übermäßigem Anstieg des Druckes innerhalb der Maske 1 Luft durch ein automatisches Entspannungsventil 12 abgelassen wird.

Der Innendruck des Zirkulationssystems eines Atmungsgerätes schwankt entsprechend der Atemtätigkeit, d.h. es entsteht Negativdruck beim Einatmen und Positivdruck

beim Ausatmen. Der von einem Atmungsgerät zu erfassende Druckbereich kann in Abhängigkeit von den Atmungsbedingungen stark variieren, jedoch sollte er im wesentlichen mehr als +/- 30mm Wassersäule betragen. Der durch die Atmung veränderliche Druck wird hier als dynamischer Druck bezeichnet, während der Innendruck, der keine direkte Beziehung zu der Atmung hat, statischer Druck genannt wird. Der statische Druck innerhalb des Zirkulationssystemes eines Atmungsgerätes kann zunehmen

'^ infolge eines Anstieges des Innendruckes, der durch die durch chemische Reaktion in dem Absorptionsmittel erzeugte Wärme induziert wird, infolge von übermäßiger Sauerstoffabgabe an das Zirkulationssystem oder infolge einer Drucksenkung von einem Druckzustand auf Atmosphärendruck. Hierdurch entleert sich der Beutel 8 manchmal über den normalen Entlüftungszustand hinaus, wenn der Atembeutel 8 sich in dem Einatemkasten 9 wiederholt aufbläht und zusammenzieht. In einem solchen Falle kann der Atembeutel 8, der im allgemeinen aus einer gummibeschichteten Textilie von ca. 0,2 mm Dicke hergestellt ist, sich über ein rückstellfähiges Maß hinaus verdrehen oder in anderer Weise verformen, wodurch sich Fehlfunktionen ergeben können. Der übermäßige Anstieg des statischen Druckes sollte deshalb auf alle Fälle vermieden werden. Labortests haben gezeigt, daß ein solcher Anstieg im allgemeinen innerhalb + 10 mm Wassersäule bleibt. Da die Schwankung des statischen Druckes geringer ist als diejenige des atemabhängigen dynamischen Druckes, der ca. über - 30 mm beträgt, wenn man versucht, die Steigerung des statischen Druckes durch Auslaß des Druckes über ein automatisches Entspannungsventil 12 zu verlagern, entweicht auch der dynamische Druck nach außen, was zu vermehrter Arbeit der Druckreduktionsvorrichtung und damit übermäßiger Sauerstoffzufuhr führt.

Die Erfindung soli derartige bei bekannten Atmungsgeräten mit geschlossenem Kreislauf (Regenerations-Atmungsgerät) auftretenden Fehler ausschalten und eine automatische überwachungsvorrichtung für den statischen Druck schaffen, die übermäßiges Ansteigen des statischen Druckes in einem Atmungsgerät mit geschlossenem Kreislauf verhindert und die Funktion eines Ausatembeutels konstant auf Normalniveau halten kann, wodurch die gewünschte Funktion des Regenerationsatmungsgerates sichergestellt wird.

Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße automatische überwachungsvorrichtung für den statischen Druck gekennzeichnet durch einen von einem Ausatemsystem, das . von einer Maske zu einem Reinigungskanister verläuft, abgezweigten Ausatemluftweg, dessen Atmungswiderstand zur Abschwächung des atmungsabhängigen dynamischen Druckes ausreicht. Mit dem abgezweigten Ausatemluftweg ist ein Ablaßventil für den statischen Druck in Reihe geschaltet, das öffnet, um Gas von dem Ausatemsystem nach außen abzulassen, wenn der statische Druck in dem Ausatemsystem einen vorgegebenen Wert überschreitet. Während die Ausatemluft durch den abgezweigten Ausatemluftweg strömt, wird der atmungsabhängige dynamische Druck beträchtlich abgeschwächt und allein der verbleibende statische Druck nach außen abgelassen.

In den Zeichnungen veranschaulichen Fig. 1 ein bekanntes Atmungsgerät mit geschlossenem Kreislauf und Fig. 2 .30 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Atmungsgerätes.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Regenerations-Atmungsgerätes mit geschlossenem Kreislauf, bei dem teilweise der in der japanischen vorläufigen

Patentveröffentlichung Nr. 59-111769 der Anmelderin beschriebene Aufbau benutzt wird. Diese Vorrichtung soll einen dynamischen Spitzendruck innerhalb des Systems vermindern, der durch tiefes oder schnelles Atmen entstehen kann und es soll tibermäßige Sauerstoffzufuhr verhindern, die durch Überfunktion des automatischen Entspannungsventils 12 hervorgerufen wird. Zu diesem Zweck dient ein Schlauch 13, der von dem Ausatemsystem abgezweigt ist, das von einer Maske 1 zu einem Reinigungskanister 7 verläuft und es ist ein elastischer rückstellfähiger Beutel (Ausatembeutel 14) an der Spitze des Schlauches 13 vorgesehen, so daß der Ausatembeutel 14 sich nach einer Weile entsprechend einer Atmung ausdehnt und zusammenzieht. Bei dieser Ausführungsform können der Schlauch 13 und der Ausatembeutel 14 als Teil des abgezweigten Ausatemluftweges ausgebildet sein. Gleiche Bezugszeichen in den Fig. 1 und 2 kennzeichnen gleiche Teile.

^O wie beschrieben, ist der abgezweigte Schlauch 13 an den Ausatemschlauch 3 angeschlossen und der Ausatembeutel 14 ist mit der Spitze des Schlauches 13 verbunden. Der Schlauch 13 ist vorzugsweise unter einem spitzen Winkel oC an den Ausatemschlauch 3 angeschlossen, so daß der

^³ Ausatemluftstrom innerhalb des Ausatembeutels 14 von dem Schlauch 3 ungestört und gleichmäßig abgeleitet wird. Der Ausatembeutel 14 ist als elastischer Beutel mit guter Rtickstellfähigkeit ausgebildet, z.B. kann er Anästhesie-Gummibeuteln ähneln. Der Ausatembeutel zieht sich in seiner Originalform, wie mit durchgezogener Linie 14 veranschaulicht, zusammen und erweitert sich bei Aufblähung mit Gas durch schnelle oder tiefe Atmung zu der gestrichelt angedeuteten Form 14'. Wenn der Gaszustrom unterbrochen wird, nimmt er infolge seiner EIastizität seine Originalform wieder an und zwingt dabei

das in ihm enthaltene Gas, erneut über den Schlauch 13 durch das System zu zirkulieren.

An der Spitze des Ausatembeutels 14 befindet sich eine öffnung, mit der ein Kapillarrohr 15 extrem kleinen Durchmessers verbunden ist. Die Länge und der Innendurchmesser des Kapillarrohres 15 sollen gemäß der verlangten Abschwächung des dynamischen Druckes bestimmt sein. Der Ausatemluftweg 19 besteht aus dem abgezweigten Schlauch 13, dem Ausatembeutel 14 und dem Kapillarrohr 15. Am Spitzenende des Kapillarrohres 15 ist ein Ablaßventil 16 für den statischen Druck angeordnet. An einer Seite eines Gehäuses 16a des Ventils 16 befindet sich ein Anschluß stutzen 16b, der mit dem Kapillarrohr 15 verbindbar ist, während auf der anderen Seite ein Loch 16c Verbindung mit der äußeren Atmosphäre herstellt. Auf der Seite des Anschluß Stutzens 16b ist in dem Gehäuse 16a ein Ventilsitz 16d ausgebildet und ein Ventilhauptkörper 17 wird von einer Feder 18 gegen den Ventilsitz 16d gedrückt. Die Federkraft der Feder 18 ist so eingestellt, daß der Ventilkörper 17 zur Abhebung von dem Ventilsitz 16d nach unten gedrückt werden kann, wenn ein einen vorgegebenen Wert überschreitender Druck auf den Ventilhauptkörper 17 einwirkt.

Nachfolgend wird die Funktion der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung erläutert.

. Der dynamische Atmungsdruck, der durch Atmung in dem Ausatemsystem erzeugt wird, schwächt sich infolge des auftretenden Widerstandes ab, während die Ausatemluft durch den abgezweigten Ausatemluftweg 19, bestehend aus Schlauch 3, Schlauch 13, Ausatembeutel 14 und Kapillarrohr 15, hindurchströmt. Dies hat zur Folge, daß im wesentlichen ausschließlich statischer Druck auf den

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Ventilkörper 17 des Ablaßventils 16 wirkt. Wenn dieser statische Druck einen vorgegebenen Wert übersteigt, überwindet der Ventilkörper 17 den Federdruck der Feder 18 und hebt sich von dem Ventilsitz 16d ab, so daß ein Teil des Gases innerhalb des Ausatemsystems durch das Loch 16c des Ventils 16 an die Außenluft abgegeben wird. Wenn der statische Druck unter den vorgegebenen Wert sinkt, schließt das Ventil 16.

Bei dem innerhalb des Ausatemsystems herrschenden Druck wird die atmungsabhängige dynamische Druckkomponente, die durch Atmung erzeugt ist, wesentlich gedämpft und aufgehoben, so daß im wesentlichen nur die statische Druckkomponente allein auf das Ablaßventil für den statischen Druck einwirkt. Es kann deshalb ausschließlich die statische Druckkomponente nach außen ablassen, um dadurch sowohl übermäßigen Anstieg des statischen Drucks zu verhindern, als auch den normalen Betriebszustand des Atembeutels 8 aufrechtzuerhalten. Die Vorrichtung kann daher übermäßigen Anstieg der Sauerstoffkonzentration in der eingeatmeten Luft verhindern. Das Ergebnis eines Versuchs zeigt, daß die Vorrichtung die Sauerstoffkonzentration bei oder unter 40% halten kann.

Obwohl der abgezweigte Ausatemluftweg 19 bei der geschilderten Ausführungsform aus dem abgezweigten Schlauch 13, dem Ausatembeutel 14 und dem Kapillarrohr 15 besteht, ist er auf diese Ausbildung nicht beschränkt. Beispielsweise kann ein langer gewendelter Kapillarschlauch von dem Ausatemschlauch 3 abgezweigt sein, um den Ausatemluftweg zu bilden. Jede geeignete Form ist annehmbar, solange der Widerstand des Schlauches ausreicht, um den atmungsabhängigen dynamischen Druck zu dämpfen, bevor oder nachdem die ausgeatmete Luft durch das Ablaßventil 16 für statischen Druck

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strömt. Das Ablaßventil 16 für statischen Druck ist nicht auf die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform beschränkt, sondern es kann beliebig aufgebaut sein, sofern sichergestellt ist, daß es durch einen einen vorgegebenen Wert übersteigenden Druck geöffnet werden kann, um das Gas abzulassen.

Claims

3U7019 ANSPRÜCHE

1. Automatische überwachungsvorrichtung für den statischen Druck bei einem Atmungsgerät mit geschlossenem Kreislauf (Regenerations-Atmungsgerät),
gekennzeichnet durch einen von einem Ausatemsystem, das von einer Maske (1) zu einem Reinigungskanister (7) verläuft, abgezweigten Ausatemluftweg (19) zur Abschwächung des atmungsabhängigen dynamischen Druckes,
und durch ein Ablaßventil (16) für den statischen Druck, das dem Ausatemluftweg (19) nachgeschaltet ist und das zum Auslaß des Gases aus dem System öffnet, wenn der statische Druck innerhalb des Ausatemluftweges (19) einen vorgegebenen Wert überschreitet.

2. überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausatemluftweg (19) zusammengesetzt ist aus einem von dem Ausatemsystem abgezweigten Schlauch (13), einem mit dem Schlauch (13) verbundenen Ausatembeutel (14) aus elastischem Material und einem Rohr (15), dessen Innendurchmesser kleiner als derjenige des mit dem Ausatembeutel (14) verbundenen Schlauches (13) ist.

3. überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß

das Ablaßventil (16) für den statischen Druck folgende Teile aufweist:

ein Gehäuse (16a),

einen Anschlußstutzen (16b) an dem Gehäuse (16a) zur Verbindung des Gehäuseinneren mit dem Ausatemluftweg (19),

eine in dem Gehäuse (16a) ausgebildete Gasauslaßöffnung (16c),

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einen in der Nähe des Anschlußstutzens auf der Innenseite des Gehäuses (16a) vorgesehenen Ventilsitz (16d) und
einen Ventilhauptkorper (17) , der von einer Feder (18) gegen den Ventilsitz (16d) gedrückt wird, wobei die Kraft der Feder (18) so eingestellt ist, daß der statische Druck einer einen vorgegebenen Wert übersteigenden Größe ein Abheben des Hauptventxlkörpers (17) von dem Ventilsitz (16d) entgegen der Federkraft bewirkt.