DE3515030A1

DE3515030A1 - Atemschutzgeraet mit kreislauf der atemluft

Info

Publication number: DE3515030A1
Application number: DE19853515030
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Phys. Dr. Sandringham Park Blyth Northumberland Hartung
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1985-04-25
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1986-10-30
Also published as: US4811732A; FR2580935A1; GB2174608B; PL256743A1; FR2580935B1; CN85108606A; JPS61249477A; GB8610041D0; GB2174608A; DE3515030C2; JPH0349269B2; ZA859342B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Atemschutzgerät mit Kreislauf der Atemluft und Zugabe von Sauerstoff allein über ein lungengesteuertes Ventil.

Ein derartiges Atemschutzgerät ist in der DE-PS 19 628 beschrieben.

Bei dem bekannten Atemschutzgerät wird vor Anlegen des Mundstückes der Atembeutel, die atemgasführenden Leitungen und die Regenerationseinheit mit reinem Sauerstoff gespült, so daß der Geräteträger aus einem vollen, mit Sauerstoff gespülten Atembeutel einatmen und seine Ausatemluft in diesen wieder abgeben kann. Bei einer größeren Entnahme von Atemluft wird durch den zusammenfallenden Atembeutel ein Hebelmechanismus betätigt, welcher ein Ventil zur Zuführung von Sauerstoff in die Einatemleitung öffnet. Durch den zuströmenden Sauerstoff wird der Atembeutel auf einem Mindestvolumen gehalten. Legt der Geräteträger das bekannte Atemschutzgerät an und atmet, wenn der ungünstigste Fall angenommen wird, seinen ersten vollen Atemzug in das Atemschutzgerät aus, so vermischt sich der Stickstoffanteil aus seiner Lunge mit dem im Atemschutzgerät befindlichen Sauerstoff. Ein Teil dieses Gemisches verläßt zwar, weil der Atembeutel schon durch die Sauerstoffspülung gefüllt war, über ein Überdruckventil den Atemkreislauf, jedoch wird bei den nachfolgenden Einatmungsphasen ständig Sauerstoff aus dem im Atembeutel befindlichen Vorrat von dem Geräteträger verbrauchend es tritt mit den nachfolgenden Atemzyklen eine ständige Sauerstoffverarmung im Kreislauf des Atemschutzgerätes auf. Besonders bei Einatmungsphasen mit geringem Atemzugvolumen kann es mehrere Atemzyklen dauern, bis der Atembeutel so weit entleert ist, daß das lungengesteuerte Ventil anspricht und reinen Sauerstoff in den Atembeutel zuführt. In der Zwischenzeit kann aber die Sauerstoffverarmung so weit fortgeschritten sein, daß die letzten Einatemzüge für den Geräteträger nicht mehr den notwendigen Sauerstoffgehalt aufweisen. Durch diese Sauerstoffverarmung, welche gleichbedeutend ist mit einer Stickstoffanreicherung, kann es zu für den Geräteträger unerwünschten Situationen kommen.

Darüberhinaus sind die zur Spülung des Atemkreislaufes mit Sauerstoff notwendigen Dosierteile und Zuleitungen aufwendig, benötigen weiteren Platz im Gerätegehäuse und erhöhen das Gewicht des Atemschutzgerätes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Atemschutzgerät der genannten Art so zu verbessern, daß bei einfacher, auch für Fluchtgeräte anwendbarer Bauweise eine Sauerstoffverarmung der Atemluft im Kreislauf auch bei kleinen Atemzugvolumina nicht auftritt und eine Vorspülung des Kreislaufes mit Sauerstoff vor dem Anlegen des Atemschutzgerätes nicht erforderlich ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß im Kreislauf zusätzlich zum Atembeutel ein während der Ausatemphase entfaltbarer und während der Einatemphase unveränderbarer Speicherraum vorgesehen ist.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Geräteträger unmittelbar nach dem Anlegen des Atemschutzgerätes, indem er das Mundstück aufnimmt, mit dem ersten Ausatemzug sein ausgeatmetes Volumen, von CO2 befreit, in den Speicherraum abatmet und diesen in einem ersten Schritt entfaltet, ohne daß der Atembeutel selbst gefüllt wird. Da bei der nachfolgenden Einatmungsphase wegen des noch leeren Atembeutels sofort das lungengesteuerte Ventil anspricht und dem Geräteträger reinen Sauerstoff zur Einatmung zur Verfügung stellt, gibt dieser bei dem nachfolgenden Ausatemzug ein mit Sauerstoff angereichertes Ausatemvolumen in den Speicherraum ab und füllt diesen damit weiter. Der Atemzyklus wiederholt sich auf diese Weise so lange, bis der Speicherraum gefüllt ist. In ihm befindet sich nun Atemluft mit einem über der Konzentration der Umgebungsluft liegenden Sauerstoffgehalt. Erst wenn der Speicherraum nach mehreren Ausatemzügen gefüllt ist, tritt dieses mit Sauerstoff angereicherte Atemgas in den Atembeutel über. Das im Atembeutel befindliche, mit Sauerstoff angereicherte Atemgas steht

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dem Geräteträger nunmehr zur Verfügung, so daß der nach Erreichen eines vorgebbaren Volumens des Spei-Atembeutel bei einem nachfolgenden Einatemzug ent- cherraumes durch ein geeignetes Betätigungsstück geleert wird. Reicht der Inhalt des Atembeutels für einen öffnet werden, so daß bei einem nachfolgenden AusAtemzug aus, spricht das lungengesteuerte Ventil nicht atemzug in den Speicherraum aus diesem mit Sauerstoff an. Wird jedoch bei der Einatmung mehr Gasvolumen 5 angereicherte Atemluft in den Atembeutel übertreten benötigt, als im Atembeutel vorhanden ist, wird dieser kann.

Mehrbedarf über das jetzt ansprechende lungengesteu- Als Überleitelement können bekannte Ventile ver-

erte Ventil aus der Sauerstoffflasche bereitgestellt, aber schiedener Ausführungsformen oder auch Schieber vor-

nicht aus dem Atemgas des Speicherraumes geliefert. gesehen sein, welche mit den bewegbaren Wandteilen

Der Atemkreislauf wird somit nach Anlegen des 10 beispielsweise über Zugketten verbunden sind.
Atemschutzgerätes zunächst von dem Geräteträger Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Überselbst mit seiner mit Sauerstoff angereicherten Aus- leitelementes wird darin gesehen, daß es als ein auf den atemluft gefüllt, bevor eine Einatmung aus dem Atem- Differenzdruck zwischen Speicherraum und Atembeubeutel erfolgen kann. tel ansprechendes Ventil ausgebildet ist. Dabei ist der

Der in der Lunge des Geräteträgers ursprünglich vor- 15 für das öffnen des Ventils maßgebliche Differenzdruckhandene Stickstoffanteil gelangt teilweise in den Spei- wert dadurch festgelegt, daß er sich aus dem um den cherraum. Da der Speicherraum durch die Einatmung * Betrag des Ansprechdrucks des lungengesteuerten Vennicht wieder entleert werden kann, kann auch nicht der tils erhöhten Grenzwert für den Speicherraumdruck zugesamte ursprüngliche Stickstoffanteil wieder in die sammensetzt. Somit wird sichergestellt, daß bei einem Lunge gelangen. Somit bleibt in der Lunge stets Raum 20 Einatemzug aus dem Atembeutel bei zu geringer Fülfür die Aufnahme zusätzlichen Sauerstoffs. Durch die lung des Atembeutels durch den im Einatemzweig herranfängliche Entfaltung des Speicherraumes mit der sehenden Unterdruck der Lungenautomat geöffnet Ausatemluft des Geräteträgers unter entsprechender wird, und nicht das in der Trennwand befindliche Ventil. Zuführung von Sauerstoff über das lungengesteuerte Damit wird verhindert, daß durch das Entstehen eines Ventil wird der Sauerstoffanteil der im Kreislauf befind- 25 Unterdruckes im Einatemzweig Atemluft aus dem Speilichen Atemluft erhöht. cherraum in den Atembeutel angesaugt wird.

Auch bei nachfolgender flacher Einatmung, bei wel- Ein solches Ventil eignet sich in vorteilhafter Weise

eher der Atembeutel nicht vollständig entleert wird, auch dazu, als zusätzliches Sicherheitsventil zu dem

wird mit dem anschließenden Ausatemvolumen der Überleitelement in der Trennwand angeordnet zu wer-

Atembeutel mit an Sauerstoff angereichertem Atemgas 30 den.

aus dem Speicherraum wieder aufgefüllt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand

Da die Ausatmung in den zusätzlichen Speicherraum der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenerfolgt, verlängert sich die Verweilzeit der gereinigten den näher erläutert. Es zeigen

Ausatemluft bis zum nächsten Einatemzug beträchtlich, Fig. 1 das Atemschutzgerät mit einer ersten Ausfüh-

so daß eine wirksame Abkühlung erfolgt. 35 rungsform von Speicherraum und Atembeutel,

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Inhalt des Fig. 2 eine weitere Ausführungsform von Speicher-Speicherraumes an dem Inhalt des Atembeutels zu be- raum und Atembeutel.

messen. Typischerweise betragen diese jeweils 3,51, wo- Das in der Fig. 1 dargestellte Atemschutzgerät be-

bei der Inhalt des Speicherraumes auch größer als der steht aus einem Mundstück 1, welches über einen Ver-

Inhalt des Atembeutels sein kann. 40 bindungsschlauch 2 sowohl mit der Ausatemleitung 3 als

Wenn auch der Speicherraum grundsätzlich an jeder auch mit der Einatemleitung 4 verbunden ist. In der

Stelle im Atemkreislauf angeordnet sein kann, ist eine Ausatemleitung 3 und der Einatemleitung 4 sind jeweils

besonders günstige Anordnung darin zu sehen, wenn ein Rückschlagventil 5,6 angeordnet, welche die mit den

Speicherraum und Atembeutel zu einer Einheit verbun- Pfeilen angedeutete Atemströmrichtung während eines

den sind. Somit kann in einfacher Weise ein gemeinsa- 45 Atemzyklus sicherstellen. In der Ausatemleitung 3 be-

mes Gehäuse für den Speicherraum und den Atembeu- findet sich eine Regenerationspatrone 7, welche das im

tel vorgesehen sein, so daß der einmal entfaltete Spei- Ausatemgas befindliche CO₂ bindet. Vor der Regenera-

cherraum um das Volumen des Atembeutels erweiter- tionspatrone 7 ist ein Überdruckventil 27 angebracht,

bar ist. Die Ausatemleitung 3 mündet in das Innere eines Spei-

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der 50 cherraumes 8, und die Einatemleitung 4 setzt an einem

Speicherraum dadurch gebildet sein, daß an den verän- Atembeutel 9 an. Speicherraum 8 und Atembeutel 9 sind

derbaren Atembeutel eine Begrenzungseinrichtung an- zu einer Einheit 26 verbunden und über eine Trennwand

greift, so daß sich dieser nicht unterhalb eines vorgebba- 10 voneinander abgeteilt. In der Trennwand 10 ist ein als

ren Restvolumens zusammenziehen kann. Eine solche Tellerventil ausgebildetes Überleitelement 11 sowie ein

Begrenzungseinrichtung kann beispielsweise ein ver- 55 federbelastetes Sicherheitsventil 12 angeordnet. Der

schiebbarer Rastmechanismus oder ein durch die Aus- Ventilteller 13 des Überleitelementes 11 ist an einer

dehnung der Einheit betätigbares Ventil sein. Verbindungsschnur 14 mit dem bewegbaren Wandteil

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfin- 15 verbunden. Die übrigen Wandteile des Speicherraudung wird dadurch erreicht, daß der Speicherraum und mes 8 und des Atembeutels 9 sind als Faltenbalgwände der Atembeutel durch eine Trennwand voneinander ab- 60 16 ausgebildet. In der Einatemleitung 4 ist über eine geteilt sind, wobei sich in dieser ein Überleitelement Anschlußleitung 17 eine Sauerstoffflasche 18 angebefindet, durch welches während der Dauer der Über- schlossen, welche ein Flaschenventil 19 enthält. In der schreitung eines vorgegebenen Grenzwertes für den Anschlußleitung 17 ist ein Druckminderer 20 und ein Gasinhalt des Speicherraumes die mit Sauerstoff ange- lungengesteuertes Ventil 21 angeordnet,
reicherte Atemluft aus dem Speicherraum in den Atem- 65 Zum Betrieb des Atemschutzgerätes legt der Gerätebeutel übertreten kann, träger das Mundstück 1 an und atmet beispielsweise

Ist der Speicherraum mit bewegbaren Wänden verse- einen kräftigen Einatemzug aus der Einatemleitung 4

hen. kann das Überleitelement zweckmäßigerweise ein. Bei nicht ausreichendem Volumen des Atembeutels

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9 wird durch den Unterdruck in der Einatemleitung 4 begrenzten Innenraum des Gehäuses 22 ab. das lungengesteuerte Ventil 21 betätigt, und Sauerstoff Entsprechend dem ausgeatmeten Volumen ver-

aus der Flasche 18 strömt in die Einatemleitung 4 über schiebt sich der Kolben 15,und die Zahnstange 24 wird die Anschlußleitung 17. Die so mit Sauerstoff angerei- um einen entsprechenden Betrag an der Sperrklinke cherte Einatemluft dringt über den Verbindunsgs- 5 vorbeigeschoben. Diese rastet wiederum ein und hält schlauch 2 und das Mundstück 1 in die Lunge des Gera- den Kolben 15 während des nachfolgenden Einatemzuteträgers. Dort wird Sauerstoff verbraucht und CO2 an ges aus der Einatemleitung 4 fest, so daß der Geräteträdie Ausatemluft die CO2 bindende Regenerationspatro- ger zwangsläufig reinen Sauerstoff einatmen muß. Diene 7 und das Rückschlagventil 5 in das anfänglich leere ser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der Kolben Volumen des Speicherraumes 8 eingefüllt. Da sich das 10 so weit aus dem Gehäuse 22 geschoben ist, daß die bewegbare Wandteil 15 des Speicherraumes 8 in der Zahnstange 24 vollständig an der Sperrklinke 25 vorbeigestrichelt dargestellten Anfangsposition befindet, wird geglitten ist. Dieser so gebildete Innenraumteil stellt den dieses um einen dem Ausatemvolumen entsprechenden unveränderbaren Speicherraum 8 dar. Durch weitere Betrag angehoben. Der nachfolgende Einatemzug des Ausatemzüge kann der Kolben 15 bis an die die Sperr-Geräteträgers erzeugt, da der Atembeutel 9 durch den 15 klinke 25 enthaltende Stirnwand des Gehäuses 22 hervorangegangenen Einatemzug leergeatmet ist, in der - angeschoben werden. Dieser so gebildete weitere, va-Einatemleitung 4 einen Unterdruck, so daß das lungen- riable Zusatzraum ist als Atembeutel 9 anzusehen, gesteuerte Ventil 21 unmittelbar anspricht und der Geräteträger reinen Sauerstoff über das Mundstück 1 einatmet. In der Lunge des Geräteträgers wird eine geringe Menge Sauerstoff abgegeben, und der restliche eingeatmete Sauerstoff vermischt sich mit dem noch in der Lunge befindlichen Stickstoff. Die jetzt ausgeatmete Atemluft ist mit Sauerstoff hoch angereichert und wird über die Ausatemleitung 3 in der Regenerationspatrone von CO2 befreit und in den Speicherraum 8 geleitet. Dessen bewegbares Wandteil 15 verschiebt sich nunmehr um einen weiteren Betrag. Dieser geschilderte Ablauf wiederholt sich so lange, bis das bewegbare Wandteil 15 in der in der Flg. 1 dargestellten ausgezogenen Endstellung stehenbleibt. Eine weitere Zuführung von mit Sauerstoff angereicherter Ausatemluft durch die Ausatemleitung 3 hebt die Tellermembran 13 infolge des Zuges an der Verbindungsschnur 14. Somit wird bei jedem nachfolgenden Ausatemzug ein dem in das Innere des Speicherraumes 8 einströmenden Ausatemvolumen entsprechendes Volumen aus dem Speicherraum 8 in den Atembeutel 9 übergeleitet. Der über das im Atembeutel 9 befindlichen Einatemvolumen hinausgehende Atemgasbedarf wird über das lungengesteuerte Ventil 21 aus der Sauerstoffflasche 18 nachgeliefert. Ist der Atemgasbedarf des Geräteträgers geringer als das im Atembeutel 9 befindliche Volumen, wird der Atembeutel 9 teilweise leergeatmet, wobei jedoch bei dem nachfolgenden Ausatemzug ein, um den Sauerstoffverzehr geringeres. Volumen aus dem mit Sauerstoff angereicherten Speicherraum 8 in den Atembeutel 9 übergeleitet wird. Es erfolgt eine selbsttätige Anpassung des Kreislaufvolumens an die jeweiligen Atembedingungen.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform von Speicherraum und Atembeutel. Diese besteht aus einem beispielsweise zylinderförmigen Gehäuse 22, in dem ein Kolben 15 als bewegbares Wandteil an der Kolbenstange 23 geführt ist. Auf der Kolbenstange 23 ist eine Zahnstange 24 befestigt, zwischen deren Zähnen eine Rastklinke 25 eingreift. Die Ausatemleitung 3 und die Einatemleitung 4 sind lediglich als Ansatzstücke dargestellt. Sie setzen sich zu den vollständigen Leitungen nach Fig. 1 fort.

Bei dieser weiteren Ausführungsform ist der Kolben 15 in seiner bei Anlegen des Atemschutzgerätes vorgesehenen Grundstellung dargestellt. Ein erster Einatemzug des Geräteträgers aus der Einatemleitung 4 wird den Kolben 15 wegen der eingerasteten Sperrklinke 25 in seiner Grundstellung belassen. Der Geräteträger atmet über das lungengesteuerte Ventil 21 reinen Sauerstoff ein und gibt über die Ausatemleitung 3 mit O2 angereicherte Ausatemluft in den durch den Kolben 15

Claims

Patentansprüche

1. Atemschutzgerät mit Kreislauf der Atemluft und Zugabe von Sauerstoff allein über ein lungengesteuertes Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß im Kreislauf zusätzlich zum Atembeutel (9) ein während der Ausatemphase entfaltbarer und während der Einatemphase unveränderbarer Speicherraum (8) vorgesehen ist.

2. Atemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Speicherraumes (8) in Anlehnung an das größtmögliche Volumen des Atembeutels (9) bemessen ist.

3. Atemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (8) und der Atembeutel (9) zu einer Einheit (22,26) verbunden sind.

4. Atemschutzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (8) von einer am Atembeutel (9) angreifenden Begrenzungseinrichtung (23, 24,25) bestimmt ist, die die Volumenverringerung der Einheit (22) begrenzt.

5. Atemschutzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (8) und der Atembeutel (9) der Einheit (26) durch eine Trennwand (10) abgeteilt sind, die ein für die Dauer der Überschreitung eines für den Gasinhalt des Speicherraumes (8) vorgegebenen Grenzwertes geöffnetes Überleitelement (11) enthält.

6. Atemschutzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (8) mit bewegbaren Wandteilen (15) versehen und das Betätigungsstück (14) des Überleitelementes (11) an eines der beweglichen Wandteile (15) angeschlossen und das Überleitelement (11) bei Überschreiten eines vorgegebenen Volumens geöffnet ist.

7. Atemschutzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überleitelement (11) als ein auf den Differenzdruck zwischen Speicherraum (8) und Atembeutel (9) ansprechendes, in Kreislaufrichtung öffnendes Ventil ausgebildet ist, welches bei einer Druckdifferenz geöffnet ist, die um den Betrag des Ansprechdruckes des lungengesteuerten Ventils (21) größer ist als der Grenzwert des Speicherraumdruckes.

8. Atemschutzgerät nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennwand (10) ein zusätzliches Überleitelement (12) angeordnet ist, welches als ein auf den Differenzdruck zwischen Speicherraum (8) und Atembeutel (9) ansprechendes, in Kreislaufrichtung öffnendes Ventil ausgebildet und welches bei einer Druckdifferenz geöffnet ist, die um den Betrag des Ansprechdrukkes des lungengesteuerten Ventils (21) größer ist als der Grenzwert des Speicherraumdruckes.