Респиратор с циркуляцией дыхательного воздуха

(21) (22) (31) (32) (33) (46) (72) (71) (53) (56) к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОН ПАТЕНТУ 2ФРГ15.04.85. Вюл. Р 14Эрнст Варнке (ФРГ)Дрегерверк АГ (ФРГ)614.894,24(088.8)1,Патент ФРГ %.1104828,61 а 29/01, 1961.Патент ФРГ Р 143493561.в 29/01, 1968.(54) (57) РЕСПИРАТОР С ЦИРКУЛЯЦИЕЙДЫХАТЕЛЬНОГО ВОЗДУХА, содержащийдыхательную маску, баллон с компенсационнь 1 м газом - сжатым воздухом,сообщенный магистралью через регулировочный клапан с дыхательнь 1 м контуром респиратора, кислородный баллон,на магистрали которого установленэлектрический измерительный датчик1содержания кислорода, а также регенеративный патрон, установленный на линии выдоха и сообщенныи с дыхательным мешком, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристикпутем предотвращения утечки кислорода и упрощения конструкции магистрали подачи: компенсационного газа -сжатого воздуха, регулировочныйклапан выполнен в виде легочногомембранного автомата, магистралькислородного баллона подключена кподмембранной полости автомата, амагистраль сжатого воздуха подсоединена к напорной камере автомата,при этом магистраль сжатого воздухасоединительной магистралью с переключающим клапаном сообщена с кислородной магистралью, клапаны баллоновсжатого воздуха и кислорода соединены общим приводным устройством, адыхательный мешок снабжен пружиной.избыточного давления, при этом всоединительной магистрали установлен обратный клапан, сообщающий магистраль кислородного баллона с магистралью сжатого воздуха.1 О 20 30 35 Изобретение относится к средст 4вам защиты органов дыхания, а именно к аппаратам как с открытым, так и с закрытым контуром,. обеспечивающим в каждой фазе дыхательного процесса небольшое избыточное давление относительно окружающей среды,Известен респиратор, в котором контур дыхательного воздуха образован дыхательным мешком, патроном с )поглотителем углекислоты, а также шлангами вдоха и выдоха, подключен; ными к защитной маске или водолазному шлему. В таком замкнутом контуре из компенсационного газового баллочна через автоматически регулируемый давлением клапан подается инертный газ, если разница давлений между дыхательным мешком и окружающей средой при повышении окружающего давления, например при погружении, возрастает и объем дыхательного газа в дыхательном мешке вследствие возрастающегоокружающего давления уменьшается инедостаточен для заполнения легкихИз кислородного баллона через редуктор и регулировочный клапан по трубопроводу в дыхательный мешок поступает кислород. Управление кислороднойлинией производится с помощью чувствительного элемента, который расположен в дыхательном мешке или в магистрали вдыхаемого воздуха. Подачакислорода все время производится взависимости от его потребления Г 13 . В известном устройстве отсутствует регулирование подачи компенсационного газа, а также величины избыточного давления относительно наружного давления. Кроме того, компенсационный газ в данном случае инертный) будет снижать концентрацию кислорода для дыхания в зависимости от глубины погружения. Для компенсации необходимо сложное регулирование,Наиболее близким к предлагаемому .является респиратор, содержащий ды.хательную маску, баллон с компенсационным газом - сжатым воздухом сообщенный магистралью через регулировочный клапан с дыхательным контуром респиратора, кислородный баллон, на магистрали которого установлен электрический измерительный датчик содержания кислорода,.а также регенеративный патрон, установленный на линии выдоха и сообщенный с дыхательным мешком 21. В известной конструкции такжеотсутствует регулирование подачикомпенсационного газа (нейтральногогаза, например азота или гелия) настадии вдоха. Компенсационный газподается в дыхательный мешок в зависимости от глубины погружения в таком количестве, чтобы мешок оставался надутым. Кроме того, не исключена возможность избыточной подачи кислорода, что может быть опасным, например, при тушении пожара.Цель изобретения - улучшениеэксплуатационных характеристик путемпредотвращения утечки кислорода иупрощения конструкции магистрали подачи компенсационного газа - сжатоговоздуха,Указанная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем дыхательную маску, баллон с компенсационным газом - сжатым воздухом, сообщенный магистралью через регулировочныйклапан с дыхательным контуром респиратора, кислородный баллон, на магистрали которого установлен электрический измерительный датчик содержания кислорода, а также регенеративный патрон, установленный на линиивыхода и сообщенный с дыхательныммешком, регулировочный клапан выполнен в виде легочного мембранного автомата, магистраль кислородного баллона подключена к подмембранной полости автомата, а магистраль сжатого воздуха подсоедннена к напорнойкамере автомата, при этом магистральсжатого воздуха соединительной магистралью с переключающим клапаномсообщена с кислородной магистралью,клапаны баллонов сжатого воздуха икислорода соединены. общим приводнымустройством, а дыхательный мешокснабжен пружиной избыточного давления, при этом в соединительноймагистрали установлен обратный клапан, сообщающий магистраль кислородного баллона с магистралью сжатоговоздуха. На Фиг, 1 изображена принципиальная схема респиратора; на фиг. 2 - соединение между системами питания кислородом и воздухом.Респиратор содержит дыхательную маску 1, соединенную шлангом 2 выдоха через обратный клапан 3 с регенеративным патроном 4 и далее соединительной магистралью 5 с дыхательным30 3 11511 мешком б, На выходе из дыхательного мешка 6 установлен электрический измерительный датчик 7 содержания кислорода. За дыхательным мешком б установлек легочный автомат 8, при этом дыхательный мешок 6 через подмембранную полость 9 легочного авто; мата и обратный клапан 10 шлангом 11 вдоха сообщен с дыхательной маской 1.Кислородный баллон 12 через кла О пан 13, редуктор 14 подключен магистралью 15 кислородного баллона к подмембранной полости 9 легочного автомата 8. При этом на магистрали 15 установлен дозатор 16, который расположен перед отключающим клапаном 17.Электрический измерительный датчик 7 содержания кислорода соединен с электронным прибором 18 предельных значений, который через устройство 19 управления связан с отключающим клапаном 17.Баллон 20 компенсирующего газа - сжатого воздуха через клапан 21 25 и редуктор 22 магистралью 23 сжатого воздуха подсоединен к напорной ,камере 24 легочного автомата 8, сообщенный с подмембранной полостью 9 через клапан 25.Дыхательный мешок 6 снабжен пружиной 26 избыточного давления. Мембрана 27 легочного автомата 8 подпружкнена пружиной 28.Клапаны баллонов с кислородом 12 и .сжатым воздухом 20 соедикены общим приводным устройством 29.Магистраль 23 сжатого воздуха соединительной магистралью 30 с переключающим клапаном 31 соединена с магистралью 15 кислородного баллона.40 В соединительной магистрали 30 установлен обратный клапан 32, сообщающий магистраль 15 кислородного баллона с магистралью 23 сжатого 45 воздуха и препятствующий попаданию сжатого воздуха в магистраль кислородного баллона.Циркуляциоккый контур аппарата может быть снабжен предохранительным 50 клапаном 33, установленным на шлакге 2 выдоха,Устройство работает следующимобразом.Из дыхательной маски 1 выдыхаемый55 воздух по шлангу 2 выдоха через обратный клапан 3 поступает в регенератквяый патрон 4.и далее по соеди 94 анительной магистрали 5 в дыхательный мешок 6. Вдыхаемый воздух забирается иэ дыхательного мешка 6, прохо - дит мимо электрического измерительного датчика 7 содержания кислорода через подмембранную полость 9 легочного автомата 8, обратный клапан 10 и шланг 11 вдоха в дыхательную маску 1Снабжение кислородом производится из кислородного баллона 12, откуда кислород через клапан 13, редуктор 14 и магистраль 15 поступает к дозатору 16.Кислород может дозироваться периодически, например в пределах между 3, 5 и 4 л/мин, что при постоянном включении обеспечивает любую возможную потребность в кислороде.От электрического измерительного датчика 7 поступает сигнал на электронный прибор 18 предельных значений и устройство 19 управления, вследствие чего отключающий клапан 17 с дозатором 16 при малой потребности в кислороде время от времени отключается. Дозированный кислород по магистрали 15 кислородного баллона поступает в циркуляционный контур аппарата. Иэ баллона 20 сжатого воздуха производится питание сжатым воздухом, которыйчерез клапан 21 и редуктор 22 по магистрали 23 сжатого воздуха поступает в напорную камеру 24 легочного автомата 8 и при открытии клапана 25 поступает в дыхательный контур.При плотном прилегании дыхательной маски 1 и герметизации контура относительно окружающего воздуха в контуре возникает давление, которое определяется силой пружины 26 избыточного давления и пружиной 28, кото. рая воздействует на мембрану 27 легочного автомата 8. Это давление выше давления окружающей среды, тем самым гарантируется, что при утечках движение воздуха происходит только изнутри наружу. Когда достигается такое давление, мембрана 27 возвращается в исходное положение, преодолевая усилие пружины 28, а результате чего клапан 25 легочного автомата 8 возвращается в исходное положение и поступление воздуха из напорной камеры 24 прерывается.Если дыхательный воздух выходитиэ циркуляционного контура и этоне может больше быть компенсированоФ 1151194из объема дыхательного мешка 6, тодавление в контуре снижается и поддействием усилия пружины 28 клапан 25 открывается настолько, чтобыпокрыть объем вдоха, Выдыхаемый воздух проходит в этом случае по шлангу 2 выдоха через регенеративныйпатрон 4 и по соединительной магист рали 5 попадает в дыхательный мешок 6, который растягивается, преодолевая сопротивление пружины 26, Вследствие этого в контуре возникает болеевысокое избыточное давление, котороедействует также на мембрану 27, поэ томуклапан 25 легочного автомата 8 снова закрыт. Во вдыхаемом воздухе первоначальное содержание кислородасоставляет 217, из-за потреблениякислорода во время дыхания оно падает до значения ниже 207., в результате чего электронно-измерительныйдатчик 7, чувствительный к кислороду, выдает сигнал на электронный прибор 18 предельных значений. Благодаря этому приводится в действие 25устройство 19 управления и отключающий клапан 17 открывает дозатор 16.Таким образом, по магистрали 15 кислородного баллона в контур поступаетпостоянная доза кислорода до техпор, пбка не будет достигнуто макси-,мальное значение 24 или 257,Так как такое дозирование кисло-рода в нормальйом случае покрываетпотребность путем более или менеедолгого открытия дозатора, то дляследующих вдохов в дыхательном мешке всегда содержится достаточно газа, чтобы покрыть объем вдоха, Вэтом случае, следовательно, клапан 25 легочного автомата 8 в действие не вступает,новится непрерывным. 35 40 45 Однако, если происходят потери вследствие утечек через дыхательную маску 1 при одновременном высоком потреблении кислорода, то при известных условиях объема, содержащегося в дыхательном мешке 6, может йе хватить для заполнения легких при следующих вдохах., Вследствие 0 этого дыхательный мешок 6 опорожняется, пружина 26 сильно растягивается и избыточное давление в контуре падает, Так как вследствие этого давление на мембрану 27 в подмембранной 55 полости 9 легочного автомата 8 также падает, то пружина 28 перемещает клапан 25 в направлении открытия,благодаря чему сжатый воздух ло магистрали 23 сжатого воздуха поступает в контур до полного восстановления объема, необходимого для дыхания.Такое срабатывание клапана 25 легоч-.ного автомата 8 является, следовательно, слышимым признаком того, что имеют место потери вследствие иесльппимых утечек через дыхательную маску 1.В этом случае можно подтянуть ремки маски.Если по каким-либо причинам отказало электронное регулирование дозирования 7, 18, 19 и 17, работчий может включить переключающий клапан 31 с ручным приводом. Благодаря открьг тию соединительной магистрали 30 путем включения переключающего клапана 31 производится снабжение дыхательным газом через клапан 25 легочного автомата 8 теперь из кислородного баллона 12, при этом одновременно перекрывается магистраль 23 сжатого воздуха.Отключающий клапан 17 с электронным управлением может быть выполнентак, чтобы при выходе из строя электроники сохранялось открытое положение: дозирование в этом случае стаТаким образом, работающий имеетв своем распоряжении достаточно времени для выхода из опасной зоны, однако в контуре при этом устанавливается повышенное содержание кислорода,поэтому работа по тушению пожарадолжна быть прекращена.Предохранительный клапан 33 обеспечивает коррекцию давления циркулирующего воздуха при случайном слишкомбольшом повышении давления в контуре, которое может возникнуть, например, в том случае если при отказеэлектроники не отключается дозаторили если клапан 25 .легочного автомата 8 застопорился в открытом положении,Целесообразно для описанного устройства выбирать емкости для сжатого газа и кислорода соответственно с соотношением объемов газов приблизительно 1:4. Для аппарата, рассчитанного на 2 ч, можно в этом случае для сжатого кислорода иметь 1,2-литровый баллон, заполненный под давлением 200 бар, т,е. запас кислорода составляет 240 л, а для воздуха - баллон 0,3 л, заполненный под давле1151194 аказ 2 180/4 б Ти ВЯ Подписное атент", г.уж ул.Проектная кием 200 бар, т.е. запас воздуха 60 л. Общий запас газа для дыхания составляет в этом случае 300 л, что достаточно для 2 ч рабочего времени,Использование в качестве компенсационного газа сжатого воздуха позволяет состав воздуха за дыхательным мевком привести к нормальному.Избыточное давление в контуре поддерживается постоянным благодаря комбинации регулируемого легкими ко личества сжатого воздуха и коли фчестна кислорода, регулируемого в зависжости от содержания кислорода в выдыхаемом воздухе. Компенсация утечек в каждом случае производится в соответствии с дыханием. Благодаря тому, что количество компенсацион ного воздуха - сжатого газа - регулируется легкими, ие происходитогнеопаснцх утечек.Кроме того, комбинация управляемой легкими подачи воздуха с управ ляемой датчиком подачей кислородаимеет то преимущество, что при выходе иэ строя электроники дыхание работающего легко поддерживается с помощью управляемого легкими клапана.