DE60219392T2

DE60219392T2 - Beatmungsgerät und seine Benutzung in einer Schutzanlage gegen Hypoxie

Info

Publication number: DE60219392T2
Application number: DE60219392T
Authority: DE
Inventors: Patrice Martinez; Eric Farin
Original assignee: Intertechnique SA
Current assignee: Safran Aerosystems SAS
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: US20030010341A1; FR2827178A1; EP1275415B1; CA2393078A1; EP1275415A1; US6923183B2; FR2827178B1; ES2284796T3; DE60219392D1; CA2393078C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Atemgeräte zum Schutz der Besatzungsmitglieder und insbesondere des technischen Flugpersonals eines Flugzeuges vor den Gefahren, die mit dem Druckabfall in großer Höhe und/oder Rauchentwicklung verbunden sind.
Sie findet eine besonders wichtige, aber nicht ausschließliche Anwendung in Passagierflugzeugen, die große Höhen erreichen können, und insbesondere in Flugzeugen mit sehr großen Kapazitäten, wie dem so genannten „Jumbo" oder „Superjumbo".
Jeder Pilot eines heutigen Passagierflugzeugs verfügt über ein Atemgerät, das eine Maske aufweist, die mit einem Regler versehen ist, der mit einer Atemgasquelle verbunden ist. Die Luftfahrtbestimmungen schreiben vor, dass diese Maske in weniger als fünf Sekunden aufsetzbar sein und den Träger mit Sauerstoff versorgen muss. Erzielt wird dieses Ergebnis zur Zeit durch Verwenden einer Maske mit einem pneumatischen Geschirr, das aufgeblasen und aus dem die Luft abgelassen werden kann, wie einem von denjenigen, das in den Dokumenten FR 1 506 342 und 2 784 900 und EP-A-0 628 325 und den Patenten US 5 503 147 , 5 590 102 und 5 623 923 beschrieben ist. Die unter Druck stehende Gasquelle muss permanent in der Lage sein, augenblicklich Sauerstoff oder mit Sauerstoff stark angereicherte Luft mit einem Druck zu liefern, der ausreichend sein muss, um das Geschirr aufzublasen und den Regler der Maske zu versorgen. Diese Quelle ist im Allgemeinen eine unter Druck stehende Sauerstoffflasche.
In Passagierflugzeugen sorgt eine andere Anlage dafür, im Falle eines Druckabfalls den Passagieren Atemgas zu liefern, das das Überleben ermöglicht, bis das Flugzeug auf eine Höhe herabgesunken ist, in der eine normale Atmung bei Umgebungsluftdruck möglich ist.
In "Jumbos" stellt die so erforderliche Sauerstoffreserve eine sehr beträchtliche Masse dar.
Um diese Masse zu reduzieren, kann die Sauerstoffreserve durch einen On-Board-Sauerstoffgenerator ersetzt werden, wie zum Beispiel durch einen Satz von Generatoren, die durch selektive Aufnahme und Wiederabgabe Sauerstoff erzeugen, sogenannte OBOGS (on-board oxygen generator systems), die von dem Kompressor eines Motors oder mehrerer Motoren kommende Luft verwenden. Aber solche Generatoren liefern mit Sauerstoff stark angereicherte Luft nur mit einer Verzögerung in Anschluss an den Befehl zur Wiederabgabe. Des Weiteren hängt ihr Auslassdruck von der Drehzahl des Versorgungsmotors ab, und auch der Grad der Anreicherung der gelieferten Luft ist variabel. Es ist möglich, dass der anfänglich verfügbare Druck nicht ausreichend ist, um das Aufblasen des Schnellaufsatzgeschirrs zu ermöglichen. Zudem kann der anfängliche Anreicherungsgrad unzureichend sein. Ein gemeinsamer Pufferbehälter, der als Reserve an stark angereicherter Luft dient und am Ausgang des OBOGS positioniert und gefüllt gehalten wird, stellt auch nur eine unvollkommene Lösung bereit, insbesondere weil der verfügbare Druck möglicherweise nicht ausreicht, um das Geschirr aufzublasen, und weil das Vorhandensein einer Leitung eine Verzögerung bedingt. Andere Arten von On-Board-Generatoren oder gar von Sauerstoffreserven weisen ähnliche Nachteile auf.
Des weiteren ist aus der US-A-6 032 668 eine Vorrichtung zur Soforthilfe im Brandfall bekannt, die ein Atemgerät umfasst, das eine Atemmaske, die mit einer Atemgasquelle verbunden ist, und eine der Maske eigene Pufferkapazität auf einer Leitung zur Versorgung der Maske von der genannten Quelle aus aufweist. Aber sowohl die Quelle als auch die Pufferkapazität, die voneinander durch ein handbetätigtes Ventil getrennt sind und im Innern eines selben Gehäuses durch Trennwände begrenzt sind, erhalten nur – eventuell gefilterte – Umgebungsluft, die in die Quelle durch ein Ein-Weg-Ventil zum Luftpumpen eingelassen wird, wobei diese Luft bei manueller Öffnung des Ventils von der Quelle in die Pufferkapazität abströmt, um die Maske ohne Regler, über eine flexible Leitung, bei der ein Ende direkt in der Pufferkapazität mündet, zu speisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, ein Atemgerät, insbesondere der Art mit einer Maske mit pneumatischem, aufblasbarem Geschirr bereitzustellen, das besser als die früher bekannten Atemgeräte den Anforderungen der Praxis, insbesondere in Transportmaschinen mit großen Kapazitäten entspricht; es soll insbesondere garantieren, dass Atemgas mit einem in Hinblick auf die Einatmung ausreichenden Sauerstoffgehalt und eventuell einem zum Ermöglichen eines schnellen Aufsetzens ausreichenden Druck ab den ersten Einatmungszügen des Benutzers zur Verfügung steht, und dies bevor das Flugzeug die Höhe erreicht hat, in der diese Verfügbarkeit lebenswichtig ist, wenn nicht gar dem Abflug.
Hierzu schlägt die Erfindung ein Atemgerät der aus der US-A-6,032,668 bekannten Art, welches durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gekennzeichnet ist, und eine Anlage gemäß Anspruch 14, die mindestens ein erfindungsgemäßes Atemgerät aufweist, vor.
Weitere vorteilhafte technische Maßnahmen des Atemgerätes werden in den Ansprüchen 2 bis 13 vorgestellt, und Anspruch 15 präzisiert die Anlage. So ist der Druck, der sich in der Kapazität aufbaut, der maximale Druck, der vom Generator im vorhergehenden Zeitraum geliefert wurde.
In dem Fall, wie er bei einem OBOGS vorliegt, bei dem der Sauerstoffgehalt variabel ist, insbesondere je nach dem Zeitpunkt des Wiederabgabezyklus, wird die Einlassleitung bevorzugt mit einem Ventil versehen, welches das anfängliche Auffüllen der Kapazität erst dann zulässt, wenn der Sauerstoffgehalt eine bestimmte Schwelle überschreitet, beispielsweise 94%. Dieses Ventil kann ebenfalls geschlossen gehalten werden, wenn der Einlassdruck unzureichend ist.
Im Allgemeinen sind Mittel vorgesehen, um das Durchströmen des vom Generator kommenden Gases durch den Regler der Maske zu ermöglichen, – nachdem die ersten Einatmungszüge erfolgt sind und der Betrieb des Generators sich eingespielt, oder in dem Falle, dass die Kapazität erschöpft ist, während der Generator noch nicht vollständig die oben genannten Bedingungen erfülltIn der Praxis wird eine Kapazität von 3 bis 5 Litern Gas in entspanntem Zustand ausreichend sein. Zum Aufblasen des Geschirrs der aktuellen Masken durch Betätigen eines manuellen Ventils, werden im Allgemeinen ein Druck von ungefähr 2 Bar und ein Volumen in der Größenordnung von einem Liter benötigt. Ein OBOGS liefert üblicherweise einen Druck, der je nach Motordrehzahl in einem Verhältnis von 1–6 variiert. Im Falle eines OBOGS, der einen variablen Druck von 0,5 bis 3 Bar liefert, überschreitet der maximale, bei voller Leistung der Motoren für den Aufstieg der Maschine erreichte Druck bei Weitem den in der Kapazität benötigten Wert.
Die Erfindung ermöglicht es, einen für das Flugpersonal und die Passagiere gemeinsamen On-Board-Generator zu benutzen und das Mitnehmen von schweren und häufig zu prüfenden Sauerstoffflaschen zusätzlich zu denjenigen, die für einen eventuellen therapeutischen Bedarf benötigt werden, zu vermeiden.
Die Kapazität wird oft in das Behältnis zur Aufbewahrung der Maske integriert werden können, dessen Öffnung die Versorgung mit Sauerstoff auslöst; sie ist somit direkt mit der flexiblen Leitung zur Speisung des Reglers und des Geschirrs der Maske verbunden. Diese Anpassung bedeutet lediglich eine begrenzte Erhöhung des Platzbedarfes eines Behältnisses, wie es beispielsweise in der US-A-6 039 045 beschrieben ist.
Die oben genannten sowie weitere Eigenschaften werden anhand der nachfolgenden Beschreibung besonderer Ausführungsformen besser ersichtlich, die als nicht einschränkende Beispiele angegeben werden. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:
1 eine vereinfachte Ansicht eines Gerätes, das eine besondere Anwendungsform der Erfindung darstellt, mit einer so genannten Vollmaske oder „full face"-Maske, die nach Entnahme der Maske aus dem Behältnis dargestellt ist;
2 eine Ausführungsvariante.
Das in 1 dargestellte Gerät weist eine Atemmaske 10 mit einem eine Verdünnung mit Umgebungsluft ermöglichenden Regler 12, die mit einem pneumatischen Geschirr 14, das insbesondere eines beliebigen der in den bereits erwähnten Patentanmeldungen beschriebenen Typen sein kann. Außerhalb der Anwendungszeiten werden die Maske und das Geschirr in einem Behältnis 16 aufbewahrt, das eine Tür mit zwei Flügeln 18 und 20 aufweist. Ein von dem Gehäuse des Behältnisses getragenes Ventil 22 ist zwischen einer flexiblen Leitung 26, die mit dem Regler der Maske verbunden ist, und einer Zuleitung 24 angebracht. Das Ventil 22 ist so positioniert, dass es die flexible Leitung und die Zuleitung 24 miteinander verbindet, sobald der Benutzer der Maske 10 diese aus dem Behältnis holt und sich der Flügel 18 öffnet. Manchmal weist das Behältnis ebenfalls einen Schalter auf, der eine Wahl zwischen einem Betrieb des Reglers mit Verdünnung (Schutz vor Hypoxie allein) und einem Betrieb ohne Verdünnung (Schutz vor Rauch).
Die Zuleitung 24 dient dazu, mit Sauerstoff stark angereicherte Luft aufzunehmen, die von einem Generator 30 kommt, der im Allgemeinen durch einen Satz von OBOGS mit zeitversetzten Absorptions- und Wiederabgabezyklen gebildet wird. Zwei OBOGS sind in 1 dargestellt. Derselbe Generator speist eine große Anzahl von Masken. Er kann beispielsweise mit einem Molekularsieb ausgestattet sein. Solche Generatoren, bei denen beispielsweise die in dem Patent US 4 561 865 und in den dort zitierten prioritätsälteren Patenten beschriebenen Maßnahmen eingesetzt werden, sind handelsüblich.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist eine Zuleitung, die die Verbindung zwischen dem Behältnis und dem Ausgangssammler 32 des Generators 30 gewährleistet, aufeinander folgend von unten nach oben eine Kapazität 34, eine Rückschlagklappe 36 und ein Magnetventil 38 auf. Die Rückschlagklappe gewährleistet die Aufrechterhaltung einer Menge an Luft, die mit Sauerstoff stark angereichert ist und unter einem Druck steht, der ausreichend ist, um das Geschirr selbst während Perioden aufzublasen, in denen der Generator 30 Luft unter einem Druck liefert, der schwächer ist als der in der Kapazität 34 herrschende Druck. Das 3-Wege-Magnetventil 38 ist mit einem Steuerungsmodul verbunden, das die Speisung der Kapazität nur dann zulässt, wenn das vom Generator 30 kommende Gas einen Sauerstoffgehalt aufweist, der eine Schwelle, beispielsweise 94 ± 2%, überschreitet, so lange wie die Maske aufbewahrt wird. Dafür wird ein Gasanalysator 42 auf der Zuleitung der Kapazität 34 positioniert, der ein Signal an das Modul 40 liefert. Dieses Modul 40 kann ebenfalls eine Druckanschlussstelle 44 aufweisen und vorgesehen sein, um den Sammler 32 und die Kapazität 34 nur dann zu verbinden, wenn der vom Generator gelieferte Druck einen bestimmten Wert überschreitet, der höher ist als der zum vollständigen Aufblasen des Geschirrs 14 notwendige Wert.
In einer vereinfachten Ausführungsform wird das Magnetventil 38 gesteuert, um den Sammler 32 und die Rückschlagklappe 36 solange zu verbinden, wie der Sauerstoffgehalt des Atemgases die Schwelle überschreitet.
In einer noch weiteren Variante, die anwendbar ist, wenn die mit Sauerstoff angereicherte Gasquelle anfänglich einen hohen Sauerstoffgehalt liefert, kann das Magnetventil 38 entfallen.
In einer anderen Variante ist das Modul 40 vorgesehen, um das Magnetventil zu steuern und den Sammler 32 und die Rückschlagklappe 36 zu verbinden wenn es ein Signal über die Öffnung des Flügels 18 des Behältnisses erhält: so wird die Maske immer gespeist, wenn sie getragen wird.
In der in 2 dargestellten Ausführungsvariante ist die Maske 10 vorgesehen, um anders als in einem Maskenaufbewahrungsbehältnis aufbewahrt zu werden. Sie wird über die flexible Leitung 26 mit einer separaten Kapazität verbunden. Die Verbindung zwischen der Kapazität 34 und einem Magnetventil 38 weist eine Rückschlagklappe 36 auf. In dem dargestellten Fall ist das Magnetventil 38 mit einem Steuerungsmodul 40 verbunden, das den Sammler 32 mit der Rückschlagklappe 36 verbindet:

– wenn der Sauerstoffgehalt, der durch einen Gasanalysator 42 gemessen wird, einen bestimmten Wert überschreitet, und
– wenn der Druck in der Kapazität 34, der durch einen Sensor 44 gemessen wird, unter einem bestimmten Wert liegt, um die Verfügbarkeit von Atemgas aus der Quelle sicherzustellen.

Es sind noch weitere Ausführungsformen mit oder ohne Verwendung der Magnetventile, insbesondere in Abhängigkeit von der Art des Generators 30 möglich.
Das Verfahren zum Einsetzen der Anlage kann im Falle der Benutzung von OBOGS- Generatoren beispielsweise wie folgt aussehen.
Ab der Anfangsphase des Aufstiegs des Flugzeuges nach dem Abflug wird mindestens ein Generator 30 für eine selektive Sauerstoffnahme in Betrieb genommen. Da die Reaktoren dann auf voller Leistung sind, steht die Luft, die durch das Molekularsieb des Generators strömt, unter einem hohen Druck. Wenn das Molekularsieb gesättigt ist, wird die Speisung mit Luft auf einen anderen OBOGS transferiert. Ein auf dem ersten OBOGS vorgesehener Satz Ventile wird gesteuert, um ihn mit der Leitung 32 zu verbinden, und der OBOGS wird erhitzt, um Sauerstoff wieder abzugeben. Da der Druck hoch ist und das Gas einen hohen Sauerstoffgehalt hat, füllen sich die Pufferkapazitäten 34 mit einem ausreichenden Druck, um Geschirre aufzublasen. Es können Mittel vorgesehen werden, um die Luft aus der Pufferkapazität zu entfernen, die darin vor der Befüllung mit angereicherter Luft unter Druck enthalten sein kann. Ein oder mehrere gemeinsame Behälter 46 können in diesem Stadium ebenfalls befüllt werden. Nach Durchführung dieser Vorgänge und wenn der zweite OBOGS ebenfalls sauerstoffgesättigt ist, kann der erste auch nachgefüllt werden, um über eine maximale Reserve zu verfügen.
In einer Ausführungsvariante wird mindestens einer der Generatoren vor dem Abflug gemäß einem Absorptions-Wiederabgabe-Zyklus gesteuert, damit die Piloten über sauerstoffreiches und unter Druck stehendes Gas verfügen, das ihnen das Aufsetzen der Masken um ihnen zu ermöglichen die Masken aufzusetzen, beispielsweise im Falle von Rauchentwicklung.
In jedem Fall werden die Piloten in der Lage sein, unabhängig von der Höhe die Atemmaske in wenigen Sekunden aufzusetzen und sofort über stark angereichertes Atemgas zu verfügen. Der oder die gemeinsamen Behälter werden es den Passagieren ermöglichen, mit einer Verzögerung, die ein wenig größer sein kann, ebenfalls über Sauerstoff zu verfügen. Da die Generatoren anfänglich sauerstoffgesättigt sind und unter Druck stehen, werden sie es ermöglichen, eine Versorgung unter hohem Druck während der Zeit aufrechtzuerhalten, die nötig ist, um auf eine Flughöhe zwischen 5000 und 8000 m zu sinken, auf der für die Zwecke der Atmung ein dann (da der Betrieb der Motoren geringer ist) geringerer Druck ausreichend ist.

Claims

Atemgerät umfassend eine Atemmaske (10), welche mit einer Atemgasquelle (30) verbunden ist, und, an einer Zuleitung zur Maske (10) von der genannten Quelle (30) aus, eine zur Maske (10) gehörende Pufferkapazität (34), dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (10) zum Schutz eines Flugzeugbesatzungsmitglieds, insbesondere vor Hypoxie, mit einem Regler (12), welcher von der genannten Atemgasquelle (30) durch die genannte Zuleitung gespeist wird, versehen ist, wobei die genannte Pufferkapazität (34) ein ausreichendes Volumen besitzt, um mindestens zwei aufeinander folgende Standardatemzüge zu gewährleisten, und mit einem Einlass versehen ist, welcher mit einer Rückschlagklappe (36) an der genannten Zuleitung ausgerüstet ist, welche gestaltet ist, um mit der genannten Quelle (30), die durch einen Generator für Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft gebildet wird, verbunden zu werden.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung mit Mitteln (38) versehen ist, die die Anfangsbefüllung der Pufferkapazität (34) nur gestatten, wenn der vom Generator (30) kommende Einlassdruck einen bestimmten Wert übersteigt.
Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung mit Mitteln (38, 40, 42) versehen ist, die die Speisung der Pufferkapazität (34) nur gestatten, wenn der Sauerstoffgehalt des vom Generator (30) kommenden Gases über einer bestimmten Schwelle liegt.
Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Schwelle ungefähr 94% beträgt.
Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (38) ebenfalls vorgesehen sind, um die Speisung der Pufferkapazität (34) nur zu gestatten, wenn der Druck des vom Generator kommenden Gases einen vorab bestimmten Wert übersteigt.
Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung mit Mitteln (38, 40, 44) versehen ist, die die Rückschlagklappe (36) mit dem Generator (30) verbinden, wenn der Druck in der Pufferkapazität (34) unter einem bestimmten Wert liegt.
Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel (38, 40) ein Magnetventil (38) umfassen, welches durch ein Modul (40) gesteuert wird, das ein den Sauerstoffgehalt repräsentierendes Signal (42) und eventuell ein Signal, das den Druck (44) des vom Generator (30) kommenden Gases oder des Gases in der Pufferkapazität (34) repräsentiert, empfängt.
Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (40) vorgesehen ist, um ebenfalls den Generator (30) und die Rückschlagklappe (36) in Antwort auf das Herausnehmen der Maske (10) aus einem Behältnis (16) zur Aufbewahrung der Maske (10) zu verbinden.
Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Antwort auf das Herausnehmen der Maske (10) aus einem Behältnis (16) zur Aufbewahrung der Maske einer Antwort auf die Öffnung mindestens eines Flügels (18, 20) einer Tür des genannten Aufbewahrungsbehältnisses (16) der Maske entspricht.
Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Pufferkapazität (34) in das genannte Aufbewahrungsbehältnis (16) eingelassen ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (22), welches von dem Aufbewahrungsbehältnis (16) getragen wird und zwischen einer flexiblen Leitung (26), die mit dem Regler (12) der Maske (10) verbunden ist, und einer Zuleitung (24), die mit der genannten Pufferkapazität (34) verbunden ist, eingesetzt ist, in Antwort auf das Herausnehmen der Maske (10) aus dem genannten Aufbewahrungsbehältnis (16) betätigt wird, um die genannte Zuleitung (24) und die genannte flexible Leitung (26) miteinander zu verbinden.
Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (12), welcher mit der Maske (10) im genannten Aufbewahrungsbehältnis (16) aufbewahrt wird, vom Typ eines Reglers mit Verdünnung ist, und das genannte Aufbewahrungsbehältnis (16) einen Schalter besitzt, welcher es ermöglicht, zwischen einem Betrieb des Reglers (12) mit oder ohne Verdünnung auszuwählen.
Gerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (10) mit einem pneumatischen, aufblasbaren Geschirr (14) versehen ist und die genannte Zuleitung ebenfalls mit einem Handventil zum Aufblasen des Geschirrs (14) verbunden ist.
Anlage, umfassend mindestens ein Gerät nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (30) durch eine Batterie von OBOGS-Generatoren gebildet wird.
Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie ebenfalls mindestens einen gemeinsamen Behälter (46) umfasst, welcher durch die OBOGS-Generatoren der Batterie, die mit ihm parallel verbunden sind, gefüllt wird und mit ihnen mit einem Ausgangssammler (32) des Generators (30) verbunden ist, welcher zugleich für die Versorgung der Masken (10) der Atemgeräte der Besatzungsmitglieder und der Masken der Passagiere eines Flugzeuges dient, für das die Anlage bestimmt ist, um dort eingebaut zu werden.