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DE19744320A1 - Atemgas - Google Patents

Atemgas

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Publication number
DE19744320A1
DE19744320A1 DE1997144320 DE19744320A DE19744320A1 DE 19744320 A1 DE19744320 A1 DE 19744320A1 DE 1997144320 DE1997144320 DE 1997144320 DE 19744320 A DE19744320 A DE 19744320A DE 19744320 A1 DE19744320 A1 DE 19744320A1
Authority
DE
Germany
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nitrogen
breathing gas
container
gas
medical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1997144320
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Frings
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
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Publication date
Application filed by Messer Griesheim GmbH filed Critical Messer Griesheim GmbH
Priority to DE1997144320 priority Critical patent/DE19744320A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung betrifft ein Atemgas, ein Verfahren zum Herstellen eines Atemgases und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Atemgases, das bevorzugt als Tauchgas verwendet wird.
Um Menschen erträgliche Lebens- und Arbeitsbedingungen unter Wasser zu schaffen, müssen die mit der Atmung verbundenen Probleme gelöst werden. Wesentlich ist dabei die richtige, d. h. der jeweiligen Tauchtiefe angepaßte Wahl des Atemgas-Gemisches. Wichtig sind dabei hauptsächlich drei Faktoren, nämlich der Sauerstoff-Partialdruck die narkotische Wirkung der Inertgas-Komponente im Atemgas und die Dichte des Atemgas-Gemisches. Der Einsatz von Druckluft als einfachste und billigste Methode zur Versorgung der Taucher mit Atemgas ist durch die narkotische Wirkung des Stickstoffanteils auf Tauchtiefen bis zu 50 Metern begrenzt. Bei darüber hinausgehenden Tauchtiefen werden Helium-/Sauerstoff-Gemische verwendet.
Für Tauchzwecke wird Druckluft oder mit Sauerstoff angereicherte Druckluft üblicherweise in Druckgasbehälter, meist Stahlflaschen, gefüllt. Diese Druckluft wird von kleinen ortsbeweglichen oder ortsfesten Kompressoren, zum Teil mit Motorantrieb, erzeugt.
Dabei kann ein Luftkompressor für den Menschen gesundheitsgefährdende Gase, zum Beispiel Abgase aus Verbrennungsmotoren, ansaugen, obwohl ein unschädliches und nicht als unangenehm empfundenes Atemgas zur Verfügung gestellt werden muß, das zugleich geruchs- und geschmacksneutral sein soll.
Als zulässigen Grenzwert des Kohlenmonoxid-Gehaltes wurde entsprechend dem MAK-Wert 30 ml/m3 und als Grenzwert des Kohlendioxid-Gehaltes 800 ml/m3 festgelegt.
Da darüber hinaus Luftkompressoren ölgeschmiert sind, müssen Ölabscheider nachgeschaltet werden, um den Eintrag von Kohlenwasserstoffen in die Druckluft zu vermeiden. Dies erfordert eine sorgfältige Wartung des Verdichters. Der rechtzeitige Austausch der Filter ist unerläßlich. Der Verdichter ist mit einer Einrichtung zum Trocknen der komprimierten Luft zu versehen, wobei jeweils die rechtzeitige Entleerung des Kondensats erfolgen muß.
Sicherheitstechnisch relevant können die in der Druckluft verbleibenden Öl-, Fett- oder Gleitmittelreste werden, wenn der Druckluft Sauerstoff zugemischt wird und Atemgas-Gemische mit einer Konzentration von < 21 Vol.% Sauerstoff hergestellt werden. Da Sauerstoff bandfördernde Eigenschaften besitzt, entstehen beim Vorhandensein von brennbaren Stoffen, wie Ölen, Fetten oder Gleitmitteln, zündfähige Gemische. Sobald entsprechende Zündenergien (z. B. Druckstöße durch rasches Öffnen von Ventilen) hinzukommen, kann es zu Verpuffungen kommen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Aufgabe, ein Atemgas ohne sicherheitstechnische Einschränkungen zur Verfügung zu stellen, bei dem gesundheitsgefährdende Fremdgase sowie Öle, Fette und Gleitmittel sicher ausgeschlossen werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Atemgas mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das Atemgas enthält bevorzugt die Komponenten medizinischer Sauerstoff und medizinischer Stickstoff.
Als medizinische Gase im engeren Sinne werden die im europäischen und deutschen Arzneibuch in Monographien beschriebenen Gase Sauerstoff und Stickstoff bezeichnet. In den Arzneibüchern sind die gängigen, für medizinische Zwecke benötigten Stoffe und Untersuchungsmethoden niedergelegt. Im folgenden werden unter medizinischem Sauerstoff und medizinischem Stickstoff medizinische Gase in der jeweils gültigen Fassung des europäischen und deutschen Arzneibuches verstanden, mit folgenden Spezifikationen bzw. den voraussichtlichen Spezifikationen ab 1998:
Spezifikation und Nachweismethoden EuAB 2/DAB 1996
Untersuchungsmethoden und Spezifikationen EuAB3, Rev.1 (voraussichtlich 1998)
Durch die Erfindung wird ein Atemgas geschaffen, bei dem über den in den Spezifikationen festgelegten Fremdbestandteilen liegende Verunreinigungen sicher ausgeschlossen werden können. Beim Arbeiten unter erhöhtem Druck (beim Tauchen: Kompression, Isopression, Dekompression) können somit Schädigungen des menschlichen Organismusses, zum Beispiel Vergiftungen durch Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Inertgase oder Fremdgase, die ungeeignete Gaspartialdrücke im Atemgas aufweisen, ausgeschlossen werden. Das Atemgas wird als Tauchgas verwendet und in Druckgasbehältern abgefüllt. Die Verwendung von medizinischen Gasen zur Herstellung eines Atemgases zum Tauchen führt zu einem Gasgemisch mit nachweisbarer Spezifikation mittels abgestimmter Analyseverfahren.
Nach einem Ausführungsbeispiel weist der medizinische Sauerstoff eine Reinheit < 99,0 Vol.%, vorzugsweise < 99,5 Vol.%, auf, wie er im europäischen Arzneibuch (EuAB) und im deutschen Arzneibuch (DAB) von 1996 beziehungsweise im europäischen Arzneibuch 3 vorgeschrieben ist.
Vorteilhaft ist das Inertgas medizinischer Stickstoff wie er voraussichtlich im EuAB 3 spezifiziert ist. Er weist eine Reinheit < 99,5 Vol.% auf. Beim Einsatz von technischem Stickstoff sollte die Reinheit < 99,8 Vol.% sein. Das Atemgas weist bevorzugt einen Bestandteil von ≧ 21 Vol.% an medizinischem Sauerstoff auf, wobei der Sauerstoffanteil in dem Tauchgas vorzugsweise < 21 Vol.% ist.
Das Atemgas, vorzugsweise Tauchgas, wird aus den reinen Komponenten medizinischer Sauerstoff und Stickstoff unter Druck in einem Behälter zusammengeführt und gemischt. Vorzugsweise wird dabei zuerst die Komponente medizinischer Sauerstoff in den Behälter eingefüllt und anschließend Stickstoff bis zu einem vorgegebenen Druck, vorzugsweise < 200 bar aufgefüllt. Die Komponenten medizinischer Sauerstoff und Stickstoff werden jeweils in flüssiger Form mittels einer Pumpe, vorzugsweise einer Kolbenpumpe, auf ca. 200 bar oder ca. 300 bar verdichtet, anschließend in einem Wärmetauscher, in die gasförmige Phase überführt und in den Druckgasbehälter gefüllt.
Eine Vorrichtung zum Herstellen eines Atemgases, vorzugsweise eines Tauchgases ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch
  • - einen isolierten Speicherbehälter zum Lagern von verflüssigtem, medizinischen Sauerstoff,
  • - einen isolierten Speicherbehälter zum Lagern von verflüssigtem Stickstoff
  • - jeweils eine Pumpe die jeweils über eine isolierte Leitung mit jeweils einem der Speicherbehälter verbunden ist,
  • - jeweils einen Wärmetauscher, der über jeweils eine Leitung mit den Pumpen verbunden ist,
  • - mindestens eine Anschlußleitung für einen Druckgasbehälter, die mit den Wärmetauschern verbunden ist und in der Absperrventile angeordnet und der Mittel zum Messen des Fülldruckes zugeordnet sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die schematisch dargestellte Fülleinrichtung 10 für das Tauchgas besteht im wesentlichen aus einem Speicherbehälter 11 zum Lagern von verflüssigtem medizinischen Sauerstoff und einem Speicherbehälter 12 zum Lagern von verflüssigtem, vorzugsweise medizinischen Stickstoff. Jeder Speicherbehälter 11 oder 12 weist eine Tieftemperaturisolation auf und ist über entsprechend isolierte Leitungen 18, 19 mit der Pumpe 13 bzw. 20 verbunden. Die Pumpen 13, 20 sind bevorzugt als Kolbenpumpen ausgebildet. Die Pumpen 13 und 20 sind über Leitungen 22, 23 mit Wärmetauschern 14, 21 verbunden. Über Leitungen 24, 25 in denen Absperrelemente, vorzugsweise Absperrventile 15, 26, angeordnet sind und die in die Leitung 27 münden, ist die Fülleinrichtung 10 an einen Abfüllrechen 28 angeschlossen. Der Abfüllrechen besteht aus einer Vielzahl von Behälteranschlüssen 29, 30, 31, 32, denen Absperrelemente 33, 34, 35, 36 vorgeschaltet sind. Der Anschlußleitung 27 sind Mittel 37 vorzugsweise ein Manometer, zum Messen des Fülldruckes zugeordnet. Über beweglichen Leitungen 39 sind die Behälteranschlüsse 29 bis 32 mit dem Flaschenventil der Druckgasbehälter 40 verbunden.
Zum Befüllen des Druckgasbehälters 40 wird der verflüssigte medizinische Sauerstoff dem Speicherbehälter 11 über Leitung 18 entnommen und mittels der Kolbenpumpe 13 auf < 200 bar, vorzugsweise auf 200 oder 300 bar verdichtet. Der verdichtete medizinische Sauerstoff wird über Leitung 22 dem Wärmetauscher 14 zugeführt und in die gasförmige Phase überführt. Bei geöffneten Absperrventilen 15 und 33 wird über die Leitung 29 in die Druckgasflasche 40 gasförmiger medizinischer Sauerstoff gefüllt. Absperrventil 26 ist während der Befüllung des Druckgasbehälters 40 mit Sauerstoff geschlossen. Nachdem der gasförmige medizinische Sauerstoff mit einem dem gewünschten Mischungsverhältnis entsprechenden Druck (z. B. bei 200 bar Enddruck des Atemgas- Gemisches und einem Sauerstoffanteil von 50% ergibt sich ein Sauerstoffdruck von ca. 100 bar) in den Druckgasbehälter 40 gefüllt ist, wird aus dem Speicherbehälter 12 über Leitung 19 flüssiger medizinischer Stickstoff der Kolbenpumpe zugeführt und hier auf ca. 200 oder 300 bar verdichtet. Der verdichtete medizinische Stickstoff wird über Leitung 23 dem Wärmetauscher 21 zugeführt und in dem Wärmetauscher 21 in die Gasphase überführt. Der gasförmige medizinische Stickstoff wird über Leitung 25 bei geöffneten Absperrventilen 26 und 33 über Leitung 39 auf den in dem Druckgasbehälter 40 vorhandenen medizinischen Sauerstoff bis zu einem Druck von 200 und 300 bar aufgefüllt. Ventil 15 ist geschlossen. Durch Mischung der Komponenten entsteht das Atemgas in dem Druckgasbehälter 40.
Die Fülleinrichtung 10 ist bevorzugt ortsveränderlich ausgebildet. Hierzu ist sie beispielsweise auf einem Fahrzeug angeordnet. Sie kann zu den Kunden transportiert werden. Die Befüllung der Druckgasbehälter kann somit vor Ort erfolgen.

Claims (15)

1. Atemgas enthaltend die Komponenten Stickstoff und medizinischer Sauerstoff.
2. Atemgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der medizinische Sauerstoff eine Reinheit < 99,0 Vol.%, vorzugsweise < 99,5 Vol.%, aufweist.
3. Atemgas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente Stickstoff medizinischer Stickstoff ist.
4. Atemgas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoff eine Reinheit < 99,5 Vol.%, vorzugsweise < 99,8 Vol.%, aufweist.
5. Atemgas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Bestandteil von ≧ 21 Vol.% an medizinischem Sauerstoff.
6. Verwendung des Atemgases nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Tauchgas.
7. Behälter mit einem Atemgas (Gemisch aus medizinischem Stickstoff und medizinischem Sauerstoff) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Verfahren zum Herstellen eines Atemgases, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Druckgasbehälter (40) die reinen Komponenten medizinischer Sauerstoff und Stickstoff unter Druck zusammengeführt und gemischt werden.
9. Verfahren zum Herstellen eines Atemgases nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Komponente medizinischer Sauerstoff in den Druckgasbehälter (40) eingefüllt und anschließend Stickstoff bis zu einem vorgegebenen Druck aufgedrückt wird.
10. Verfahren zum Herstellen eines Atemgases nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Komponente medizinischer Stickstoff in den Druckgasbehälter (40) eingefüllt und anschließend Sauerstoff bis zu einem vorgegebenen Druck aufgedrückt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Komponenten medizinischer Sauerstoff und Stickstoff jeweils in flüssiger Form mittels einer Pumpe (13, 20) auf < 200 bar verdichtet werden,
daß die verdichteten Komponenten jeweils in einem Wärmetauscher (14, 21) verdampft und gasförmig in die Druckgasbehälter (40) eingefüllt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung des Atemgases als Tauchgas.
13. Vorrichtung zum Herstellen eines Atemgases, gekennzeichnet durch
  • - einen Speicherbehälter (11) zum Lagern von verflüssigtem, medizinischem Sauerstoff,
  • - einen Speicherbehälter (12) zum Lagern von verflüssigtem Stickstoff
  • - jeweils eine Pumpe (13, 20) die über Leitung (18) mit dem Speicherbehälter (11) und über Leitung (19) mit dem Speicherbehälter (12) verbunden ist,
  • - jeweils einen Wärmetauscher (14, 21), der über jeweils eine Leitung (22, 23) mit den Pumpen (13, 20) verbunden ist,
  • - mindestens eine Anschlußleitung (24, 25, 27) für einen Druckgasbehälter (40), die mit den Wärmetauschern (14, 21) verbunden ist und in der Absperrventile (15, 26, 33, 34, 35, 36) angeordnet und der Mittel (37) zum Messen des Fülldruckes zugeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (13, 20) als Kolbenpumpen ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitung (24, 25, 27) einen Abfüllrechen (28) mit Behälteranschlüssen (29, 30, 31, 32) aufweist und die Druckgasbehälter (40) über bewegliche Leitungen (39) mit den Behälteranschlüssen (29, 30, 31, 32) verbindbar sind.
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