Способ регенерации воздуха в дыхательном аппарате

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829419/23 (22) 28.05.90 (46) 30.03.92. Бюл. N. 12 (71) Тамбовский научно-исследовательский химический институт (72) А.С. Болтоносов, С.В, Гудков, Г.А. Мосягин и Г. П; Платен кина (53) 622.867.3:614.894.324(088.8) (56) Балашов В.В., Чаговский Н.З. Современные средства индивидуальной защиты горняков в СССР и за рубежом. Черная металлургия, .1984, f4 4, с.9 — 15, Патент ФРГ N. 2733601, кл. А 62 В 7/08, 1980. (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЗДУХА В

ДЫХАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ (57) Изобретение относится к способам создания комфортных условий дыхания в дыхательном аппарате. Цель изобретения— повышение безопасности работы в дыхательном аппарате путем обеспечения требуИзобретение 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 СОг и влаги, обогащается кислородом, и направляют в дыхатель Ы 1 72251 1 1А1 емой 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. ный 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 объем 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

1722511 дыхательном контуре, увеличению концентрации кислорода в дыхательном мешке и 55 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. дыхательного контура (объемная 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 расходэвание продукта укорачивает время защитного действия аппа рата.

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 COz, 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 черезмерно 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 ретенеративными 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

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 концентрации кислорода в дыхательном контуре за счет обеспечения должного реагирования аппарата на наличие недостатка или избытка ГВС и возможности регулирования концентрации кислорода в дыхательной смеси.

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

ГВС по достижении пороговых значений объема дыхательного мешка (Чмин и Чмакс), переключение потоков осуществляется с за.держкой во времени, превышающей длительность цикла дыхания, а в промежутке между пороговыми значениями наполнения дыхательного мешка воздух пропускают одновременно через регенеративный продукт и поглотитель.

На чертеже показан автомат, реализующий предлагаемый способ.

Аппарат содержит лицевую часть 1, соединенную шлангами выдоха 2.1 и 2.2 с электропневматическими клапанами 31 и

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

Выходные патрубки патронов 4 и 5 соединены с дыхательным мешком 6, внутри которого закреплена коническая пружина 7.

Мешок 6 размещен в жестком каркасе 8, на котором установлены датчики максимального 9 и минимального 10 дыхательного объема 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 клапаном 12 избыточного давления, который срабатывает по достижении объема дыхательного мешка определенной величины

_#_p)

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Включается электропитание блока 11.

Минимальное (Чмин) и максимальное (Чмакс) значения объема мешка 6, при которых переключается поток ГВС, задаются предварительной установкой датчиков 10 и 9, 1722511 конструкция которых позволяет изменять

noporoe e значения (Чмин и Чмакс) как в большую, так и в меньшую сторону.

В первоначальный момент работы аппарата клапаны 3.1 и 3.2 открыты, поскольку 5 объем VH дыхательного мешка, обеспечиваемый закрепленной в мешке конической пружиной 7, больше Чм«и меньше Чм с и выдыхаемый воздух из лицевой части 1 пропускается через патроны 4 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. Чмакс < Vp.

При поступлении сигнала с датчика 9 на 20 блок 11 с достижением объема ГВС в мешке

6максимального порогового значения Чм с 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 че. рез 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 обьера дыхательного мешка величины Чмакс, 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 V>«с той 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 то 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, отл ича ю щ ийс я 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.

1722511

f2

Составитель Л. Петрова

Редактор Т. Горячева Техред М.Моргентал Корректор 0. Кравцова

Заказ 1012 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101