ИЗОЛИРУЮЩИЙ ДЫХАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 1999 года по МПК A62B7/08 

Изобретение относится к изолирующим дыхательным аппаратам, предназначенным для использования в аварийных ситуациях или при работе в непригодной для дыхания атмосфере.

Известен изолирующий дыхательный аппарат, предназначенный для использования в аварийной ситуации (патент США N 4154234, НКИ 128/142P, приоритет 23.05.77, патент США N 4164218, НКИ 128/142.7, приоритет 09.12.77). Аппарат содержит лицевую часть (мундштук) с клапанами вдоха и выдоха, узел регенерации воздуха, представляющий собой генератор кислорода с твердым источником кислорода и патрон с поглотителем диоксида углерода, и дыхательный мешок, разделенный на две части, одна из которых является мешком вдоха, а другая - мешком выдоха. Выход мешка выдоха соединен с выходом генератора кислорода и входом поглотительного патрона. Вход мешка вдоха соединен с выходом поглотительного патрона. При работе аппарата кислород из генератора поступает в мешок выдоха, где смешивается с газом, выдыхаемым потребителем. Смесь газов из мешка выдоха проходит через поглотительный патрон и поступает в мешок вдоха и из него на вдох потребителя. Аппарат может быть снабжен колпаком. Конструктивное выполнение аппарата позволяет снизить температуру вдыхаемого воздуха, так как выходящий из генератора кислород, имеющий высокую температуру, при прохождении в мешок выдоха, затем в поглотительный патрон и мешок вдоха теряет значительную часть своего тепла.

Однако такой аппарат характеризуется высоким сопротивлением дыханию, так как потребителю приходится усилием собственных легких обеспечивать вентиляцию в дыхательном контуре аппарата, преодолевая при этом сопротивление клапанов, поглотительного патрона и других элементов дыхательного контура.

Известен изолирующий дыхательный аппарат (патент США N 4879996, НКИ 128-202.26, приоритет 13.01.87), в котором для снижения сопротивления дыханию используется эжектор, с помощью которого выдыхаемый потребителем газ пропускается через поглотительный патрон. Аппарат содержит лицевую часть с клапанами вдоха и выдоха, генератор кислорода, поглотительный патрон и эжектор, прокачивающий выдыхаемый газ через патрон. Дыхательный мешок аппарата разделен на две связанные между собой клапанами емкости - емкость вдоха и емкость выдоха. Связь между емкостями вдоха и выдоха обеспечивает поступление выдыхаемого газа в емкость вдоха при относительно высоких скоростях дыхания, минуя поглотительный патрон, или поступление газа из емкости вдоха в емкость выдоха при относительно малых скоростях дыхания. Таким образом происходит выравнивание давления газа в системе.

Недостатками данного аппарата являются сложность конструкции (сложная конструкция дыхательного мешка, большое количество клапанов и воздуховодов), а также повышение концентрации диоксида углерода во вдыхаемом воздухе при тяжелых нагрузках (высокой скорости дыхания), так как в этом случае часть выдыхаемого газа из емкости выдоха поступает в емкость вдоха, минуя поглотительный патрон, и попадает на вдох потребителю без очистки от диоксида углерода.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатации характеристик изолирующего дыхательного аппарата за счет снижения концентрации диоксида углерода во вдыхаемом воздухе при тяжелых нагрузках с одновременным упрощением конструкции аппарата.

Задача решается предлагаемым изобретением, согласно которому изолирующий дыхательный аппарат содержит:
лицевую часть, связанную с патрубками вдоха и выдоха;
емкость выдоха, соединенную с патрубком выдоха, расположенную перед поглотительным патроном по ходу воздушной смеси;
источник дыхательного газа;
поглотительный патрон;
эжекторный насос;
емкость вдоха, расположенную за поглотительным патроном по ходу воздушной смеси и соединенную с патрубком вдоха.

Производительность эжекторного насоса и объем емкостей вдоха и выдоха подобраны таким образом, что даже при большой легочной вентиляции при выполнении потребителем тяжелой работы исключена возможность попадания на вдох воздушной смеси, не прошедшей очистку от диоксида углерода в поглотительном патроне. Выбор объема дыхательных емкостей и производительности эжектора произведен исходя из двух условий: производительность эжектора превышает величину средней легочной вентиляции при выполнении тяжелой работы, а объем каждой из емкостей вдоха или выдоха составляет не менее 1/2 максимально возможного по физиологии объема вдоха.

Такое конструктивное выполнение аппарата позволяет:
- исключить из дыхательного контура аппарата клапаны и воздуховоды, которые есть в прототипе (клапаны вдоха и выдоха на лицевой части, два клапана перетока из емкости в емкость, клапан в месте соединения отвода от патрубка выдоха с емкостью выдоха, клапан на обводном воздуховоде мимо эжектора, воздуховод к клапану избыточного давления, обводной воздуховод мимо эжектора);
- упростить конструкцию дыхательных емкостей (за счет более простой формы, отсутствия перетоков из емкости в емкость и более простой конструкции клапана избыточного давления натяжного типа);
- исключить повышение концентрации диоксида углерода во вдыхаемом воздухе при тяжелых нагрузках (высокой скорости дыхания), так как в данном случае исключена возможность попадания на вдох выдыхаемого газа, минуя поглотительный патрон.

Последнее обусловлено тем, что с момента начала фазы вдоха давление в емкости вдоха начинает превышать давление в емкости выдоха, при этом производительность эжектора достаточна для восполнения емкости вдоха за время фазы вдоха. На фазе выдоха движение выдыхаемой смеси обусловлено направлением принудительного потока в дыхательном контуре аппарата и направлено в емкость выдоха, так как давление в емкости вдоха с момента начала фазы выдоха начинает превышать давление в емкости выдоха.

Предлагаемый изолирующий дыхательный аппарат состоит из следующих основных частей (см. чертеж):
лицевой части 9, к которой подсоединены патрубки вдоха 1 и выдоха 8;
емкости выдоха 7, соединенной с патрубком выдоха 8, расположенной перед поглотительным патроном 5 по ходу воздушной смеси и соединенной с ним;
источника дыхательного газа 4;
поглотительного патрона 5;
эжекторного насоса 3;
емкости вдоха 2, расположенной за поглотительным патроном 5 по ходу воздушной смеси и соединенной с патрубком вдоха 1.

В качестве лицевой части может использоваться маска, колпак или просто использоваться загубник. Эластичная емкость вдоха 2 имеет два фланца: один для подсоединения патрубка вдоха 1 и другой для подсоединения эжекторного насоса 3. Эластичная емкость выдоха 7 имеет три фланца: фланец для подсоединения патрубка выдоха 8, фланец для подсоединения поглотительного патрубка 5 и фланец под клапан избыточного давления 6. Поглотительный патрон 5 снаряжен продуктом, поглощающим диоксид углерода из воздушной смеси, проходящей через патрон. Источник дыхательного газа 4 выделяет необходимое количество смеси для дыхания и эжектирования через поглотительный патрон и весь дыхательный контур аппарата. Эжекторный насос 3 предназначен для обеспечения принудительной вентиляции воздушной смеси в дыхательном контуре. В качестве источника дыхательного газа может быть использован генератор кислорода с твердым источником или баллон со сжатым кислородом.

При выполнении работ потребителем в аппарате с легочной вентиляцией 45 - 60 дм³/мин и, приняв за максимально возможный по физиологии объем вдоха 6 дм³, производительность эжекторного насоса данного аппарата составляет 90 дм³/мин, а объем емкостей вдоха и выдоха для каждой составляет 3 дм³.

Аппарат работает следующим образом. После запуска в работу источник дыхательного газа 4 начинает выделять газ с постоянной скоростью, при этом перед соплом эжекторного насоса 3, подсоединенного к источнику дыхательного газа 4, создается избыточное давление. Эжекторный насос 3, за счет использования кинетической энергии сжатого газа, создает принудительный поток в дыхательном контуре аппарата: отсасывает воздушную смесь из поглотительного патрона 5 и нагнетает в емкость вдоха 2.

Дыхание осуществляется по следующей круговой схеме: вдох через патрубок вдоха 1 из емкости вдоха 2, выдох через патрубок выдоха 8 в емкость выдоха 7, затем очистка от диоксида углерода в поглотительном патроне 5 и поступление дыхательной смеси в емкость вдоха 2, при этом подача дыхательного газа источником 4 осуществляется через эжектор 3 в емкость вдоха 2. Стравливание избытка дыхательного газа происходит через клапан избыточного давления 6, установленный на емкости выдоха 7, что обеспечивает снижение нагрузки по диоксиду углерода на поглотительный патрон 5 аппарата из-за стравливания из дыхательного контура воздушной смеси, обогащенной диоксидом углерода. Затем цикл повторяется. Выдох при работе аппарата происходит в емкость выдоха 7, а вдох - из емкости вдоха 2 благодаря наличию преобладающего давления в емкости вдоха 2 перед давлением в емкости выдоха 7 с момента начала фазы дыхания (вдоха или выхода), при этом производительности эжектора 3 достаточно для восполнения емкости вдоха за время фазы дыхания. Направлению выдыхаемой воздушной смеси в емкость выдоха 7 также способствует установка на ней клапана избыточного давления 6, через который происходит стравливание избытка воздушной смеси.

В данном аппарате обеспечиваются низкое сопротивление вдоху и выдоху при выполнении работ различной степени тяжести за счет принудительной вентиляции, низкое процентное содержание диоксида углерода во вдыхаемой воздушной смеси за счет прохождения всей выдыхаемой воздушной смеси через поглотительный патрон, низкая температура вдыхаемой воздушной смеси за счет наличия емкостей вдоха и выдоха, с поверхностей которых происходит основной съем тепла.

Изобретение предназначено для защиты органов дыхания людей от вредного воздействия окружающей атмосферы и может применяться в аварийной ситуации или при работе в непригодной для дыхания атмосфере. Изолирующий дыхательный аппарат содержит лицевую часть, патрубки вдоха и выдоха, емкости вдоха и выдоха, клапан избыточного давления, источник дыхательного газа, поглотительный патрон и эжекторный насос. Производительность эжекторного насоса превышает величину средней легочной вентиляции при выполнении тяжелой работы, а объем каждой из емкостей вдоха или выдоха составляет не менее 1/2 максимально возможного по физиологии объема вдоха. Обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик аппарата за счет снижения концентрации диоксида углерода во вдыхаемом воздухе с одновременным упрощением конструкции. 1 ил.

Изолирующий дыхательный аппарат, содержащий лицевую часть, патрубки вдоха и выдоха, емкости вдоха и выдоха, клапан избыточного давления, источник дыхательного газа, поглотительный патрон и эжекторный насос, отличающийся тем, что производительность эжекторного насоса превышает величину средней легочной вентиляции при выполнении тяжелой работы, а объем каждой из емкостей вдоха или выдоха составляет не менее 1/2 максимально возможного по физиологии объема вдоха.