DE3930362C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreislaufatemschutzgerät für Überdruckbetrieb mit Abschaltung der Überdruck erzeugenden Elemente im Falle eines übermäßig hohen Sauerstoffverbrauchs.

Tritt bei einem Kreislaufatemschutzgerät mit Überdruckbetrieb z. B. durch eine schlecht aufgesetzte Atemmaske ein Leck im System auf, so wird durch den überdruckbedingten hohen Sauerstoffverlust die Einsatzzeit des Gerätes stark vermindert. Daraus kann für den Geräteträger eine gefährliche Situation entstehen. Schaltet sich das Gerät im Leckfall von Überdruckbetrieb auf Normalbetrieb um, so wird der Sauerstoffverlust vermindert.

Ein derartiges Atemschutzgerät ist aus der DE-PS 32 29 240 bekannt. Dieses Gerät besitzt eine bei einer Leckage automatisch betätigte Sperre des Überdruckbetriebes. Die Sperre ist als eine Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildet, wobei die Bewegung des Kolbens mit der Bewegung des Atembeutels gekoppelt ist. Gleichzeitig erzeugt die Kraft, die der Kolben über einen Hebel auf den Atembeutel ausübt, den Überdruck im System. Die Zylinder-Kolben-Einheit weist ein Auslaßventil auf, das bei Überschreiten einer bestimmten Hubposition des Kolbens öffnet, so daß sich der Überdruck in einer Kammer über dem Kolben abbaut und daß die weitere Drucksauerstoffzufuhr mittels eines auf den Druckabbau in der Kammer reagierenden Einlaßventils blockiert wird. Dadurch übt der Kolben keine Kraft mehr auf den Atembeutel aus und das Gerät arbeitet im Normalbetrieb. Bei Überschreiten einer anderen definierten Hubposition des Kolbens wird das Auslaßventil geschlossen und das Einlaßventil geöffnet und damit ist die Kraft für die Erzeugung des Überdruckbetriebes wieder vorhanden. Nachteilig an diesem Gerät sind die aufwendige mechanische Konstruktion mit vielen Dichtelementen, die nicht eindeutige Leckerkennung allein aus einer bestimmten Stellung des Atembeutels und die fehlende Information des Geräteträgers über das Vorhandensein eines Lecks.

In der DE-OS 38 23 381 ist ein Kreislaufatemschutzgerät für den Betrieb im Überdruck beschrieben, bei dem im Atemkreislauf in der Nähe des Mundstückes ein Drucksensor vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Ein- und Ausatemzyklen als solche erkannt werden können und über eine Steuerung die den Überdruck erzeugende Hilfsvorrichtung dann abschaltet, wenn ein positiver Drucksollwert im Atemkreislauf unterschritten wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kreislaufatemschutzgerät mit automatischer Überdruckabschaltung im Falle einer Leckage anzugeben, das ohne aufwendige mechanische Konstruktionen zu verwirklichen ist, das eine möglichst eindeutige Leckerkennung ermöglicht und den Geräteträger über das Vorliegen eines Lecks informiert.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß auf aufwendige mechanische Konstruktionen verzichtet werden kann, daß durch die Überwachung des Sauerstoffverbrauchs ein Leck sicher erkannt werden kann und daß die Möglichkeit besteht, den Geräteträger auf ein Leck im Atemkreislauf aufmerksam zu machen. Die Durchflußmeßeinrichtung erfaßt den Sauerstoffverbrauch direkt an der Quelle, ohne durch Artefakte im weiteren Verlauf des Atemkreises gestört zu werden.

Die Durchflußmeßeinrichtung kann als Flowsensor bekannter Bauart, wie zum Beispiel ein Flügelrad-Flowsensor, ausgebildet sein. Er wird dann vorzugsweise im Niederdruckteil der Sauerstoffzuführung angeordnet. Andererseits kann auch ein Drucksensor, der den Gasdruck in der Sauerstoffflasche mißt, mit einer nachgeschalteten zeitlichen Integrationsstufe als Durchflußmeßeinrichtung dienen, da bei bekannten Flaschenvolumen aus der Druckabnahme auf die ausgeströmte Sauerstoffmenge geschlossen werden kann. Mit dem Drucksensor läßt sich zusätzlich eine Restdruckwarnung verwirklichen.

Die Durchflußmeßeinrichtung ist mit einer Steuereinheit verbunden, in der der Durchflußmeßwert mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen wird. Übersteigt der Meßwert den Grenzwert, so gibt die Steuereinheit ein Signal ab. Dieses Signal kann dazu verwandt werden, eine Warneinrichtung wie z. B. einen Schallgeber, zu aktivieren. Dadurch wird der Geräteträger über einen erhöhten Sauerstoffverbrauch informiert. Ist der erhöhte Sauerstoffverbrauch nicht durch starke körperliche Aktivität des Geräteträgers bedingt, so muß er davon ausgehen, daß ein Leck im Atemkreislauf vorliegt. Ist dieses Leck nicht zu beseitigen, z. B. durch Korrigieren des Sitzes einer verrutschten Maske, so kann der Geräteträger durch manuelles Abschalten des Überdruckbetriebes den Sauerstoffverlust des Atemgerätes reduzieren.

Durch das von der Steuereinheit bei Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes des Sauerstoffverbrauchs abgegebene Signal wird eine Vorrichtung aktiviert, die den Überdruckbetrieb ohne Zutun des Geräteträgers ausschaltet. Gleichzeitig wird die Warneinrichtung aktiviert, um den Geräteträger über den veränderten Betriebszustand des Atemschutzgerätes und den erhöhten Sauerstoffverbrauch zu informieren.

Die Steuereinheit kann auch zur Erkennung von zwei Grenzwerten des Sauerstoffverbrauchs ausgelegt werden. Bei Überschreiten des ersten Grenzwertes wird dann durch ein Signal die Warneinrichtung aktiviert. Der Geräteträger kann dann selbst entscheiden, ob er den Überdruckbetrieb ausschalten will oder nicht. Bei Überschreiten eines zweiten höheren Grenzwertes wird der Überdruckbetrieb automatisch abgeschaltet.

Um ein Leck im System eindeutig von einem hohen Sauerstoffverbrauch des Geräteträgers zu unterscheiden, kann die Überwachung des Sauerstoffverbrauchs durch die Durchflußmeßeinrichtung mit der Ausatemphase des Geräteträgers synchronisiert. Ein in dieser Phase ermittelter Sauerstoffverbrauch kann nur durch ein Leck im System bedingt sein.

Als Sensor zur Erkennung der Ausatemphase kann ein Drucksensor im Atemkreislauf vorzugsweise im Atemgasanschluß des Geräteträgers dienen. Während der Einatemphase sinkt der Druck im Atemkreislauf ab und steigt während der Ausatemphase wieder an. Durch diese Druckschwankungen, die mit dem Drucksensor erkannt werden können, kann die Ausatemphase bestimmt werden. Das Signal der Steuereinheit, das einen über einem vorgegebenen Grenzwert liegenden Sauerstoffverbrauch anzeigt, wird mit einem die Ausatemphase markierenden Signal in einer logischen Schaltung verknüpft, so daß nur dann ein Ausgangssignal zustande kommt, wenn während der Ausatemphase der Grenzwert des Sauerstoffverbrauchs überschritten wird. Dieser Grenzwert kann wesentlich niedriger gewählt werden, als in den vorgenannten Ausbildungen der Erfindung, die keine Erkennung der Ausatemphase beinhalteten. Somit ist es möglich, auch ein kleines Leck im System zu erkennen.

Durch das genannte Ausgangssignal der logischen Schaltung können eine Vorrichtung zum Ausschalten des Überdruckbetriebes und eine Warneinrichtung aktiviert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Das in der einzigen Figur schematisch dargestellte Kreislaufatemschutzgerät für Überdruckbetrieb enthält die in funktioneller Anordnung gezeigten, den Atemkreislauf bildenden Bauteile auf einem Tragegestell mit einem äußeren Schutzmantel. Es sind dies ein Atemanschluß (1) mit Rückschlagventilen (2), eine Ausatemleitung (3), eine die in der Ausatemluft vorhandene Kohlensäure bindende Regenerationspatrone (4), ein Atembeutel (5) und eine Einatemleitung (6). Der bei der Atmung verbrauchte Sauerstoff wird aus einer Sauerstoffflasche (7) als Druckgasquelle, einem Flaschenventil (8), einem Druckminderer (9) und über einen Lungenautomaten (10) sowie über eine Rohrleitung (11) mit einer Konstant-Dosiervorrichtung (12) dem Atemkreislauf hinter dem Atembeutel (5) zugeführt. Ein Überdruckventil (13) hinter der Regenerationspatrone (4) verhindert einen unzulässig hohen Druck im Atemkreislauf. Über ein Ventil (14) ist ein Manometer (15) an die Sauerstoffflasche (7) zur Kontrolle des Sauerstoffvorrats angeschlossen.

Der Atembeutel (5) besteht aus einem Faltenbalg (16), der durch eine bewegbare starre Stirnwand (17) abgeschlossen ist.

Die den Überdruck im Atemkreislauf erzeugenden Elemente sind als eine Kombination von einer Feder (18) und einem einfach wirkenden Zylinder-Kolben-Aggregat (19) mit einem Kolben (20), der in einem Zylinder (21) verschiebbar angeordnet ist, ausgebildet. Der Zylinder (21) ist auf der der Feder (18) zugewandten Seite offen und der verschiebbare Kolben (20) ist über eine Kolbenstange (22) und den Federteller (23) mit dem dem Atembeutel (5) abgewandten Ende der Feder (18) verbunden. Das andere Ende der Feder (18) ruht auf der Stirnwand (17) des Atembeutels (5).

Oberhalb des Kolbens (20) liegt ein Zylinderteilraum (24), der über einen Leitungsteil (25) und eine Druckgasleitung (26) an die Rohrleitung (11) angeschlossen ist.

Die Druckgasleitung (26) enthält als Umschaltventil ein Magnetventil (27) mit einem Betätigungsmagneten (127), mit dem die Druckgasleitung (26) geschlossen und von dem Zylinderteilraum (24) abgetrennt werden kann, wobei das Magnetventil (27, 127) über eine Entlüftungsleitung (28) die Verbindung zwischen dem Zylinderteilraum (24) und dem Atembeutel (5) herstellt. Mittels eines Handhebels (29) kann das Ventil von Hand umgeschaltet werden.

Im Zuge der Rohrleitung (11) ist eine Durchflußmeßeinrichtung (30) angeordnet. Sie ist über eine Signalleitung (31) mit einer Steuereinheit (32) verbunden. Im Atemanschluß (1) ist ein Drucksensor (33) angeordnet, der über eine Signalleitung (34) mit der Steuereinheit (32) verbunden ist. Über die Signalleitung (35) ist ein Schallgeber (36) als Warneinrichtung und über die Signalleitung (37) das Magnetventil (27, 127) an die Steuereinheit angeschlossen.

Im normalerweise vorliegenden Überdruck-Betriebszustand des Atemschutzgerätes ist das Magnetventil (27, 127) so geschaltet, daß Sauerstoff aus dem Druckminderer (9) über die Druckgasleitung (26) und den Leitungsteil (25) das Zylinder-Kolben-Aggregat (19) mit Druck beaufschlagt. Der Kolben (20) fährt dadurch in seine untere Endlage und spannt damit die Feder (18). Die Feder (18) übt daher eine Kraft auf die Stirnwand (17) des Atembeutels (5) aus, wodurch ein Überdruck im Atemkreislauf entsteht.

Die Menge des durch die Rohrleitung (11) in den Atemkreislauf eingespeisten Sauerstoffs wird von der als Flowsensor ausgebildeten Durchflußmeßeinrichtung (30) gemessen. Der Meßwert wird über eine Signalleitung (31) der Steuereinheit (32) zugeführt und von einer Grenzwertschaltung (38) ausgewertet. Übersteigt der Meßwert einen vorgebbaren Grenzwert, so liefert die Grenzwertschaltung (38) ein Signal an den einen Eingang (39) einer logischen Schaltung (40).

Im Atemanschluß (1) ist ein Drucksensor (33) angeordnet, der den Druck im Atemanschluß (1) mißt.

Der Meßwert gelangt über eine Signalleitung (34) an die Steuereinheit (32). Mittels einer Grenzwertschaltung (41) wird der für die Ausatemphase des Geräteträgers charakteristische Druckanstieg erkannt. Die Grenzwertschaltung (41) liefert während der Ausatemphase ein Signal an den zweiten Eingang (42) der logischen Schaltung (40).

Die logische Schaltung (40) verknüpft die beiden Signale an ihren Eingängen (39, 42) so, daß an ihrem Ausgang (43) ein Signal ansteht, wenn während der Ausatemphase der vorgegebene Grenzwert der Sauerstoffmenge überschritten wird. Dieses Signal markiert eindeutig ein Leck im Atemkreislauf. Das Ausgangssignal der logischen Schaltung (40) aktiviert den über die Signalleitung (35) angeschlossenen als Warneinrichtung (36) dienenden Schallgeber. Durch den Signalton des Schallgebers wird der Geräteträger auf das Vorliegen eines Lecks im Atemkreislauf aufmerksam gemacht, so daß er versuchen kann, geeignete Gegenmaßnahmen zu treffen. Gleichzeitig wird durch das Ausgangssignal der logischen Schaltung (40) das Magnetventil (27, 127) umgeschaltet. Dadurch wird der Zylinderteilraum (24) entlüftet, die Feder (18) entspannt sich und der Überdruck im Atemkreislauf baut sich ab, was den leckbedingten Sauerstoffverlust erheblich vermindert. Mittels des Handhebels (29) kann der Überdruckbetrieb auch manuell abgeschaltet werden.

Claims (7)

1. Kreislaufatemschutzgerät für Überdruckbetrieb mit Abschaltmöglichkeit der Überdruck erzeugenden Elemente im Falle eines übermäßig hohen Sauerstoffverbrauchs, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät eine Durchflußmeßeinrichtung (30) im Zuge der Sauerstoffzuführung besitzt, und daß eine den Meßwert der Durchflußmeßeinrichtung (30) auswertende Steuereinheit (32) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, bei Überschreiten eines vorgebbaren mittleren Sauerstoffverbrauchs ein Signal abzugeben, wobei die Steuereinheit (32) eine logische Schaltung (40) enthält, die dazu ausgelegt ist, das die Überschreitung eines vorgebbaren mittleren Sauerstoffverbrauchs kennzeichnende Signal mit einem die Ausatemphase kennzeichnenden Signal eines Atemphasensensors (Drucksensor 33) zu verknüpfen, und daß eine durch das Signal der Steuereinheit (32) aktivierbare Warneinrichtung (36) vorgesehen ist.

2. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmeßeinrichtung (30) als Flowsensor ausgebildet ist.

3. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmeßeinrichtung (30) als ein an die Sauerstoffflasche angeschlossener Drucksensor mit einer zeitlichen Integrationsstufe des Druckmeßwertes ausgebildet ist.

4. Kreislaufatemschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Atemphasensensor (33) als Drucksensor im Atemkreislauf ausgebildet ist.

5. Kreislaufatemschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine manuell aktivierbare Vorrichtung (27, 29) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, die den Überdruck im Atemkreislauf erzeugenden Elemente (18, 19, 20) außer Funktion zu setzen.

6. Kreislaufatemschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch das Signal der Steuereinheit (32) aktivierbare Vorrichtung (Magnetventil 27) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, die den Überdruck im Atemkreislauf erzeugenden Elemente (18, 19, 20) außer Funktion zu setzen.

7. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32) dazu ausgelegt ist, bei Überschreiten eines ersten vorgebbaren mittleren Sauerstoffverbrauchs eine Warneinrichtung (36) zu aktivieren und bei Überschreiten eines zweiten höheren vorgebbaren mittleren Sauerstoffverbrauchs eine Vorrichtung (Magnetventil 27) zu aktivieren, die dazu ausgelegt ist, die den Überdruck im Atemkreislauf erzeugenden Elemente (18, 19, 20) außer Funktion zu setzen.