Способ регенерации воздуха в дыхательном аппарате Советский патент 1992 года по МПК A62B7/08 

Изобретение относится к средствам защиты органов дыхания и может быть использовано при разработке изолирующих дыхательных аппаратов.

Известен способ регенерации воздуха в дыхательных аппаратах, содержащих регенеративный продукт, поглощающий из выдыхаемого воздуха двуокись углерода и выделяющий кислород, дыхательный мешок и лицевую часть, заключающийся в том, что выдыхаемый воздух из лицевой части пропускают через регенеративный продукт, где воздух очищается от С02 и влаги, обогащается кислородом, и направляют в дыхательный мешок, откуда воздух поступает к органам дыхания.

Недостатком такого способа регенерации является то, что в нем нельзя получить оптимальный коэффициент регенерации Кр 1.2, т.е. такой коэффициент, когда обьем выделяемого кислорода незначительно превышает объем кислорода, потребляемого человеком, что необходимо для продувки всей системы аппарата.

Для регенеративных продуктов, используемых в изолирующих аппаратах на химически связанном кислороде, характерен высокий коэффициент регенерации (Кр 1,5-3), что приводит к закислораживанию

ю

СП

дыхательного контура (обьемная доля кислорода в дыхательном контуре составляет 30-95%).

Избыточное количество кислорода, выделяемое в единицу времени, приводит к более быстрому росту сопротивления в процессе работы аппарата, а также повышает температуру ГВС на вдохе.

Неэкономное расходование продукта укорачивает время защитного действия аппарата.

Для устранения этих недостатков используется способ регенерации, в котором поток выдыхаемого воздуха пропускают через регенеративный продукт и поглотитель двуокиси углерода, что позволяет регулировать расход кислорода, зарезервированного в регенеративном продукте.

Наиболее близким к предлагаемому является способ регенерации воздуха в дыхательном аппарате, в котором выдыхаемый воздух через клапан выдоха и шланг выдоха направляют в распределительный элемент, соединенный с регенеративным патроном и поглотительным патроном. В зависимости от степени наполнения дыхательного мешка воздух пропускают или через регенеративный продукт, или через поглотитель С02, или через оба элемента в дыхательный мешок, из дыхательного мешка воздух направляют к органам дыхания.

Распределительные клапаны регулируют соотношение потоков, проходящих через регенеративный и поглотительный патроны в зависимости от степени заполнения дыхательного мешка.

Однако, этот способ характеризуется чрезмерно быстрым сигналом переключения патронов по достижении аппаратом режимов Недостатка ГВС и Избытка ГВС, поскольку распределение потока ГВС через регенеративный и поглотительный продукты практически мгновенно изменяется при изменении объема дыхательного мешка, а этот объем пульсирует в такт с дыханием человека.

Таким образом, распределение потоков ГВС между регенеративными и поглотительным патронами происходит в такт с дыханием человека, что приводит (особенно при тяжелых физических нагрузках) к невозможности быстрого реагирования аппарата на наличие избытка или недостатка ГВС в дыхательном контуре, увеличению концентрации кислорода в дыхательном мешке и может привести либо к постепенному переполнению мешка и сбросу ГВС через клапан избыточного давления, либо, что гораздо опаснее, к уменьшению объема мешка и нехватке ГВС на вдохе.

Вторым недостатком, который ограничивает использование указанного способа, является то, что датчики переключения потока ГВС на поглотительный и регенеративный патроны находятся внутри дыхательного мешка и не могут регулироваться. Цель изобретения - повышение безопасности работы в дыхательном аппарате путем уменьшения колебаний заданной

0 концентрации кислорода в дыхательном контуре за счет обеспечения должного гирования аппарата на наличие недостатка или избытка ГВС и возможности регулирования концентрации кислорода в дыхатель5 ной смеси.

Эта цель достигается тем, что в способе регенерации воздуха в дыхательном аппарате пропускания выдыхаемого воздуха через регенеративный продукт и поглотитель

0 двуокиси углерода и переключения потока ГВС по достижении пороговых значений объема дыхательного мешка (УМин и Умакс), переключение потоков осуществляется с заг держкой во времени, превышающей дли5 теяьность цикла дыхания, а в промежутке между пороговыми значениями наполнения дыхательного мешка воздух пропускают одновременно через регенеративный продукт и поглотитель.

0 На чертеже показан автомат, реализующий предлагаемый способ.

Аппарат содержит лицевую часть 1, соединенную шлангами выдоха 2.1 и 2.2 с электропневматическими клапанами 3.1 и

5 3.2, выходные патрубки которых соответственно подключены к регенеративному 4 и поглотительному 5 патронам, установленным параллельно.

Выходные патрубки патронов 4 и 5 сое0 динены с дыхательным мешком 6, внутри которого закреплена коническая пружина. Мешок 6 размещен в жестком каркасе 8, на котором установлены датчики максимального 9 и минимального 10 дыхательного рбъ5 ема электроконтактного типа. Клапаны 3.1 и 3.2 и датчики 9 и 10 соединены с блоком 11 управления, представляющим собой две электронные линии задержки на 8-10 с. Для безопасности работы мешок 6 снабжен кла0 паном 12 избыточного давления, который срабатывает по достижении объема дыхательного мешка определенной величины (Vp).

Предлагаемый способ осуществляется

5 следующим образом.

Включается электропитание блока 11. Минимальное (/Мин) и максимальное (Умакс) значения объема мешка 6, при которых переключается поток ГВС, задаются предварительной установкой датчиков 10 и 9,

конструкция которых позволяет изменять пороговые значения (/Мин и VMaicc) как в большую, так и в меньшую сторону.

В первоначальный момент работы апарата клапаны 3.1 и 3.2 открыты, поскольку 5 объем V/нач дыхательного мешка, обеспечиваемый закрепленной в мешке конической пружиной 7, больше VMHH и меньше VMaxc и выдыхаемый воздух из лицевой части 1 пропускается через патроны А и 5 параллельно. 10 Для того, чтобы в дыхательном контуре сохранялась первоначальная концентрация кислорода в процессе всей работы аппарата, необходимо полностью исключить возможность сброса излишка ГВС через 15 клапан 12. Это достигается тем, что порог максимального дыхательного объема выбирается меньше того объема, при котором срабатывает клапан, т.е. VMaKc Vp.

При поступлении сигнала с датчика 9 на 20 блок 11с достижением объема ГВС в мешке 6 максимального порогового значения в момент окончания фазы выдоха, блок 11 выдает команду на перекрытие регенеративного патрона 4 (т.е. закрывается клапан 25 3.1). При этом ГВС пропускается только через патрон 5, причем это состояние длится 8-12 с, т.е. не зависит в этот период от пульсаций объема дыхательного мешка.

Если по окончании этого времени посту- 30 пает следующий сигнал превышения объема дыхательного мешка величины VMa«c, пропускание ГВС только через патрон 5 продлевается еще 8-12 с. В случае, если по истечении этого срока такой сигнал не по- 35 ступает, включаются в работу оба патрона параллельно.

Аналогичным образом функционирует аппарат при уменьшении объема мешка 6 до величины Уминстой разницей, что датчик 40 10 дает команду на блок 11 на перекрытие клапана 3.2 на линии с патроном 5 и поток ГВС начинает пропускаться только через регенеративный патрон.

Испытания показали, что оптимальным 45 интервалом времени задержки сигнала является интервал, в 2-3 раза превышающий среднюю длительность моноцикла вдох- выдох (т.е. 8-12 с).

Если время задержки 2 моноциклов, 50 о при дыхании с длительностью моноцикла, превышающей среднюю, появляется опасность отключения линии задержки сигнала при незаконченном цикле вдох-выдох и аппарат на границе минимальной или 55 максимальной степени заполнения дыхательного мешка откликается на фазы вдох. выдох, что замедляет его выход из зоны недостатка или избытка ГВС. Продолжительность времени задержки 3 моноциклов также нецелесообразна, так как в это время степень заполнения дыхательного мешка не контролируется, что может привести либо к его переполнению, либо к снижению процента содержания кислорода в мешке ниже допустимого.

Конструкция датчика минимального и максимального объема предусматривает возможность регулировки пороговых значений дыхательного объема как в меньшую, так и в большую сторону, а следовательно, и изменение концентрации кислорода в дыхательном контуре в процессе работы аппарата.

Аппарат работает по маятниковой схеме, т.е. вдох, как и выдох, осуществляется либо через регенеративный и поглотительный патроны параллельно, либо только через регенеративный или только поглотительный патрон в зависимости от степени заполнения дыхательного мешка.

Указанный способ .принципиально позволяет поддерживать в дыхательном контуре величину Кр, близкую к оптимальной 1.2.

Формула изобретения Способ регенерации воздуха в дыхательном аппарате путем попеременного или одновременного пропускания выдыхаемого воздуха через регенеративный продукт и поглотитель двуокиси углерода и переключения потока выдыхаемого воздуха через них по достижении пороговых значений степени заполнения дыхательного мешка, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности работы в дыхательном аппарате путем обеспечения требуемой концентрации кислорода в дыхательном контуре и уменьшения ее колебаний за счет оптимизации времени отклика блока управления аппарата на степень заполнения дыхательного мешка, переключение потока выдыхаемого воздуха осуществляют с задержкой во времени, превышающей длительность моноцикла вдох-выдох в 2-4 раза, а в области промежуточных между пороговыми значений степени заполнения дыхательного мешка выдыхаемый воздух пропускают одновременно через регенеративный продукт и поглотитель двуокиси углерода.

Изобретение относится к способам создания комфортных условий дыхания в дыхательном аппарате. Цель изобретения - повышение безопасности работы в дыхательном аппарате путем обеспечения требуемой концентрации кислорода в дыхательном контуре и уменьшения ее колебаний за счет оптимизации времени.отклика блока управления аппарата на степень заполнения дыхательного мешка. Вдыхаемый воздух пропускают через регенеративный продукт и поглотитель двуокиси углерода с переключением потока воздуха по достижении порогового значения степени наполнения дыхательного мешка. Для уменьшения колебаний заданной концентрации кислорода в дыхательном контуре при реагировании аппарата на наличие избытка или недостатка воздуха, переключение потоков воздуха осуществляют с задержкой во времени, превышающей длительность цикла дыхания, а в промежутке между пороговыми значениями степени наполнения дыхательного мешка воздух пропускают одновременно через регенеративный продукт и поглотитель. 1 ил. (Л С