RU2297257C2

RU2297257C2 - Isolating respiratory apparatus

Info

Publication number: RU2297257C2
Application number: RU2005120059/12A
Authority: RU
Inventors: нов Александр Геннадьевич Бу (RU); Александр Геннадьевич Буянов; Сергей Владимирович Гудков (RU); Сергей Владимирович Гудков; Марина Васильевна Куликова (RU); Марина Васильевна Куликова; Людмила Николаевна Ларина (RU); Людмила Николаевна Ларина; Сергей Борисович Путин (RU); Сергей Борисович Путин; Сергей Николаевич Чеканов (RU); Сергей Николаевич Чеканов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита")
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2007-04-20
Also published as: RU2005120059A

Abstract

FIELD: respiratory apparatus containing chemically bounded oxygen.

SUBSTANCE: respiratory apparatus comprises face part, inhalation and exhalation pipes, inhalation and exhalation valves, regenerative cartridge with inhalation and exhalation connection pipes, inhalation vessel with exhalation vessel arranged in it, excessive pressure valve installed in the exhalation vessel and provided with tension member. Exhalation and inhalation valves are is crossed relationship with respect to corresponding connection pipes of regenerative charge. Tension member is connected to inhalation vessel wall through orifice made in exhalation vessel. Exhalation and inhalation vessels have equal volumes. Ratio between exhalation vessel surface area and that of inhalation vessel is not less than 80%.

EFFECT: reduced temperature of breathing mix to be inhaled and decreased resistance to breathing, increased operational reliability due to guaranteed exhalation and inhalation vessel filling as excessive pressure valve actuates.

2 dwg

Description

Изобретение относится к изолирующим дыхательным аппаратам на химически связанном кислороде, предназначенным для использования в аварийных ситуациях или при работе в непригодной для дыхания атмосфере.SUBSTANCE: invention relates to chemically bound oxygen insulating breathing apparatus intended for use in emergency situations or when working in an atmosphere unsuitable for breathing.

Известен изолирующий дыхательный аппарат, предназначенный для использования в аварийной ситуации (заявка Германии №4137331, МПК А62В 7/08, 1993 г.).Known insulating breathing apparatus intended for use in an emergency (German application No. 4137331, IPC A62B 7/08, 1993).

Аппарат содержит лицевую часть (мундштук), гофрированную трубку, клапанную коробку с клапанами выдоха и вдоха, емкости выдоха и вдоха, клапан избыточного давления и регенеративный патрон. Для охлаждения дыхательной смеси в клапанной коробке установлен теплообменник. В данном аппарате при выдохе дыхательная смесь по гофрированной трубке через клапан выдоха клапанной коробки поступает в емкость выдоха, размещенную внутри емкости вдоха, а затем в регенеративный патрон. После регенерации дыхательная смесь из регенеративного патрона поступает в емкость вдоха, а затем через клапан вдоха клапанной коробки по гофрированной трубке на вдох. Емкость выдоха размещена внутри емкости вдоха и значительно меньше последней. Клапан избыточного давления размещен на емкости выдоха и соединен натяжным элементом как с противоположной стенкой емкости выдоха, так и со стенкой емкости вдоха.The apparatus contains a front part (mouthpiece), a corrugated tube, a valve box with exhalation and inhalation valves, exhalation and inhalation containers, an overpressure valve and a regenerative cartridge. To cool the breathing mixture, a heat exchanger is installed in the valve box. In this apparatus, when exhaling, the breathing mixture through the corrugated tube through the valve expiration valve box enters the exhalation tank located inside the inspiratory tank, and then into the regenerative cartridge. After regeneration, the respiratory mixture from the regenerative cartridge enters the inspiratory capacity, and then through the inspiration valve of the valve box through the corrugated tube for inspiration. The expiratory capacity is located inside the inspiratory capacity and is much smaller than the last. The overpressure valve is located on the exhalation tank and is connected by a tension element to both the opposite wall of the exhalation tank and to the wall of the inspiratory tank.

Однако предложенный аппарат характеризуется не достаточно эффективным снижением температуры вдыхаемой дыхательной смеси, что подтверждается введением в клапанную коробку аппарата теплообменника. Кроме того, предложенное закрепление натяжного элемента клапана избыточного давления, как к противоположной стенке емкости выдоха, так и к стенке емкости вдоха, не гарантирует наполнение емкости вдоха при срабатывании клапана избыточного давления. Возможна ситуация, при которой из-за повышенного сопротивления регенеративного патрона будет происходить наполнение емкости выдоха и срабатывание клапана избыточного давления, но при этом наполнения емкости вдоха не произойдет. Последнее может привести к росту сопротивления дыханию, нехватке дыхательной смеси на вдох, а следовательно, преждевременному выключению пользователя из аппарата. Помимо этого, небольшой объем емкости выдоха приводит к увеличению сопротивления выдоху, так как лишь меньшая доля выдыхаемой дыхательной смеси наполняет данную емкость, основной же части приходится преодолевать сопротивление регенеративного патрона.However, the proposed apparatus is not characterized by a sufficiently effective decrease in the temperature of the inhaled respiratory mixture, which is confirmed by the introduction of a heat exchanger into the valve box. In addition, the proposed fastening of the tension element of the overpressure valve, both to the opposite wall of the exhalation tank and to the wall of the inspiratory capacity, does not guarantee filling of the inspiratory capacity when the overpressure valve is activated. A situation is possible in which, due to the increased resistance of the regenerative cartridge, the exhalation tank will fill up and the overpressure valve will operate, but the inspiration tank will not fill up. The latter can lead to an increase in breathing resistance, a shortage of breathing mixture for inhalation, and, therefore, premature shutdown of the user from the device. In addition, a small volume of the expiratory capacity leads to an increase in exhalation resistance, since only a smaller fraction of the exhaled respiratory mixture fills this capacity, while the main part has to overcome the resistance of the regenerative cartridge.

В этой же заявке дополнительно приведена еще одна схема изолирующего дыхательного аппарата, согласно которой он также как и в первом варианте содержит: лицевую часть (мундштук), гофрированную трубку, клапанную коробку с клапанами выдоха и вдоха, емкости выдоха и вдоха, клапан избыточного давления и регенеративный патрон. Для охлаждения дыхательной смеси в клапанной коробке также установлен теплообменник. При выдохе дыхательная смесь по гофрированной трубке через клапан выдоха клапанной коробки поступает в емкость выдоха, размещенную внутри емкости вдоха, а затем в регенеративный патрон. После регенерации дыхательная смесь из регенеративного патрона поступает в емкость вдоха, а затем через клапан вдоха клапанной коробки по гофрированной трубке на вдох. Емкость выдоха размещена внутри емкости вдоха, закреплена на двух ее противоположных стенках и значительно меньше емкости вдоха. Клапан избыточного давления размещен на емкости выдоха и соединен натяжным элементом с противоположной общей стенкой емкости выдоха и емкости вдоха.The same application additionally provides another diagram of an isolating breathing apparatus, according to which it also contains the front part (mouthpiece), a corrugated tube, a valve box with exhalation and inhalation valves, exhalation and inhalation containers, an overpressure valve, and regenerative cartridge. A heat exchanger is also installed in the valve box to cool the breathing mixture. When exhaling, the breathing mixture through the corrugated tube through the valve expiration valve box enters the exhalation tank located inside the inspiratory tank, and then into the regenerative cartridge. After regeneration, the respiratory mixture from the regenerative cartridge enters the inspiratory capacity, and then through the inspiration valve of the valve box through the corrugated tube for inspiration. The exhalation capacity is located inside the inspiratory capacity, is fixed on its two opposite walls and is much smaller than the inspiratory capacity. The overpressure valve is located on the exhalation tank and is connected by a tension element to the opposite common wall of the exhalation tank and inspiratory capacity.

Однако аппарат по предложенному второму варианту также характеризуется не достаточно эффективным снижением температуры вдыхаемой дыхательной смеси, что также подтверждается введением в клапанную коробку аппарата теплообменника. Кроме того, предложенная компоновка дыхательных емкостей не исключает срабатывания клапана избыточного давления при неполном заполнении емкости вдоха. Также как и в первом варианте возможна ситуация, при которой при росте сопротивления регенеративного патрона будет наполнена емкость выдоха и сработает клапан избыточного давления, но при этом наполнения емкости вдоха не произойдет. Неполное заполнение емкости вдоха в данном случае обусловлено воздействием внутреннего давления лишь на две ее противоположные стенки. Последнее также как и в первом варианте может привести к росту сопротивления дыханию, нехватке дыхательной смеси на вдох и выключению пользователя из аппарата. Как и в первом варианте небольшой объем емкости выдоха приводит к увеличению сопротивления выдоху, так как лишь меньшая доля выдыхаемой дыхательной смеси идет на наполнение данной емкости, основной же приходится преодолевать сопротивление регенеративного патрона.However, the apparatus according to the proposed second embodiment is also characterized by a not sufficiently effective decrease in the temperature of the inhaled respiratory mixture, which is also confirmed by the introduction of a heat exchanger into the valve box. In addition, the proposed layout of the respiratory containers does not exclude the operation of the overpressure valve when the inspiratory capacity is not full. As in the first embodiment, a situation is possible in which, with an increase in the resistance of the regenerative cartridge, the exhalation tank will be filled and the overpressure valve will work, but the filling of the inspiratory tank will not occur. Incomplete filling of the inspiratory capacity in this case is due to the effect of internal pressure on only its two opposite walls. The latter, as well as in the first embodiment, can lead to an increase in breathing resistance, a shortage of breathing mixture for inhalation, and a user being turned off from the device. As in the first embodiment, a small volume of the expiratory capacity leads to an increase in exhalation resistance, since only a smaller fraction of the exhaled breathing mixture is used to fill this capacity, while the main one has to overcome the resistance of the regenerative cartridge.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик изолирующего дыхательного аппарата и повышение надежности его работы.The objective of the invention is to improve the operational characteristics of the insulating breathing apparatus and increase the reliability of its operation.

Технический результат заключается в снижении температуры вдыхаемой дыхательной смеси, снижении сопротивления дыханию и обеспечении гарантированного наполнения обеих емкостей дыхания при срабатывании клапана избыточного давления, что повышает надежность работы аппарата.The technical result consists in lowering the temperature of the inhaled respiratory mixture, reducing the resistance to breathing and ensuring guaranteed filling of both breathing tanks when the overpressure valve is activated, which increases the reliability of the apparatus.

Технический результат достигается изобретением, согласно которому в изолирующем дыхательном аппарате, содержащем лицевую часть, трубки выдоха и вдоха, клапаны выдоха и вдоха, регенеративный патрон с патрубками выдоха и вдоха, емкость вдоха с размещенной в ней емкостью выдоха и установленным в ней клапаном избыточного давления, снабженным натяжным элементом, клапаны выдоха и вдоха расположены перекрестно по отношению к соответствующим патрубкам регенеративного патрона, а натяжной элемент соединен со стенкой емкости вдоха через выполненное в стенке емкости выдоха отверстие. При этом объемы емкостей выдоха и вдоха равны, а отношение площади поверхности емкости выдоха к площади поверхности емкости вдоха составляет не менее 80%.The technical result is achieved by the invention, according to which, in an insulating breathing apparatus containing a front part, exhalation and inhalation tubes, exhalation and inhalation valves, a regenerative cartridge with exhalation and inhalation nozzles, an inspiratory capacity with an exhalation capacity and an overpressure valve installed therein, equipped with a tension element, the exhalation and inspiration valves are located crosswise with respect to the corresponding nozzles of the regenerative cartridge, and the tension element is connected to the wall of the inspiration tank through Goes in the wall of the exhalation tank opening. In this case, the volumes of the exhalation and inspiration containers are equal, and the ratio of the surface area of the exhalation tank to the surface area of the inspiratory capacity is at least 80%.

Такое конструктивное выполнение аппарата обеспечивает эффективное снижение температуры вдыхаемой дыхательной смеси, снижение сопротивления дыханию, а также гарантирует наполнение обеих емкостей дыхания при срабатывании клапана избыточного давления, что повышает надежность работы аппарата.Such a constructive implementation of the apparatus provides an effective reduction in the temperature of the inhaled respiratory mixture, a decrease in breathing resistance, and also ensures the filling of both breathing tanks when the overpressure valve is activated, which increases the reliability of the apparatus.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:

фиг.1 - вид аппарата спереди;figure 1 is a front view of the apparatus;

фиг.2 - вид аппарата сбоку (слева).figure 2 is a side view of the apparatus (left).

Изолирующий дыхательный аппарат содержит: лицевую часть 7, выполненную, например, в виде мундштука, соединенную трубками выдоха 6 и вдоха 8 через клапаны выдоха 5 и вдоха 9 соответственно с емкостью выдоха 4 и емкостью вдоха 3. Емкость выдоха 4 соединена с патрубком выдоха 10 регенеративного патрона 1, а емкость вдоха 3 с патрубком вдоха 2 регенеративного патрона 1. Клапан избыточного давления 11 размещен на емкости выдоха 4 и связан натяжным элементом 12 со стенкой емкости вдоха 3, при этом натяжной элемент 12 проходит через сквозное отверстие 13 в стенке емкости выдоха 4. Емкость выдоха 4 размещена внутри емкости вдоха 3. Клапаны выдоха 5 и вдоха 9 расположены перекрестно по отношению к соответствующим патрубкам выдоха 10 и вдоха 2 регенеративного патрона 1. Объемы емкостей выдоха 4 и вдоха 3 равны, а отношение площади поверхности емкости выдоха 4 к площади поверхности емкости вдоха 3 составляет не менее 80%.The insulating breathing apparatus contains: a front part 7, made, for example, in the form of a mouthpiece, connected by exhalation tubes 6 and inspiration 8 through the exhalation valves 5 and inspiration 9, respectively, with the exhalation capacity 4 and the inspiratory capacity 3. The exhalation capacity 4 is connected to the exhalation port 10 of the regenerative cartridge 1, and the inspiratory capacity 3 with the inspiratory nozzle 2 of the regenerative cartridge 1. An overpressure valve 11 is placed on the exhalation container 4 and connected by a tension element 12 to the wall of the inspiratory capacity 3, while the tension element 12 passes through the through hole 13 into the walls the exhalation capacity 4. The exhalation capacity 4 is located inside the inhalation capacity 3. The exhalation valves 5 and inhalation 9 are located crosswise with respect to the corresponding nozzles of the exhalation 10 and inhalation 2 of the regenerative cartridge 1. The volumes of the exhalation capacity 4 and inspiration 3 are equal, and the ratio of the surface area of the capacity expiratory 4 to the surface area of the inspiratory capacity 3 is at least 80%.

Аппарат работает следующим образом. Выдыхаемая дыхательная смесь из лицевой части 7 по трубке выдоха 6 и через клапан выдоха 5 поступает в емкость выдоха 4, а затем через патрубок выдоха 10 в регенеративный патрон 1. Направление движения выдыхаемой дыхательной смеси на чертежах показано сплошными стрелками. После регенерации в регенеративном патроне 1 дыхательная смесь через патрубок вдоха 2 поступает в емкость вдоха 3, а затем через клапан вдоха 9 и трубку вдоха 8 поступает в лицевую часть 7 на вдох. Направление движения вдыхаемой дыхательной смеси на чертежах показано пунктирными стрелками. Аппарат работает по круговой схеме. Избыток дыхательной смеси сбрасывается в атмосферу через клапан избыточного давления 11 из емкости выдоха 4, при этом открытие клапана возможно только при наполнении обеих емкостей за счет натяжного элемента 13, который связывает клапан избыточного давления 11 со стенкой емкости вдоха 3.The device operates as follows. The exhaled breathing mixture from the front part 7 through the exhalation tube 6 and through the exhalation valve 5 enters the exhalation tank 4, and then through the exhalation pipe 10 into the regenerative cartridge 1. The direction of movement of the exhaled breathing mixture in the drawings is shown by solid arrows. After regeneration in the regenerative cartridge 1, the respiratory mixture through the inhalation pipe 2 enters the inspiratory capacity 3, and then through the inspiratory valve 9 and the inspiratory tube 8 enters the front part 7 for inhalation. The direction of movement of the inhaled respiratory mixture in the drawings is shown by dashed arrows. The device operates in a circular pattern. The excess breathing mixture is discharged into the atmosphere through the overpressure valve 11 from the exhalation tank 4, and the valve can be opened only when both containers are filled due to the tension element 13, which connects the overpressure valve 11 to the wall of the inspiration tank 3.

Горячая дыхательная смесь из регенеративного патрона 1 после поступления в емкость вдоха 3 омывает наружную поверхность емкости выдоха 4. При этом охлаждение вдыхаемой дыхательной смеси происходит не только по наружной поверхности емкости вдоха 3, но и по наружной поверхности емкости выдоха 4. Отношение площади поверхности емкости выдоха 4 к площади поверхности емкости вдоха 3 составляет не менее 80%, что обеспечивает развитую поверхность теплоотдачи. Объемы емкостей дыхания выбраны равными исходя из максимального физиологического объема дыхания 6 дм³ и составляют не менее 3 дм³ каждая. При таком соотношении объемов емкостей дыхания происходит оптимальное распределение потока дыхательной смеси, участвующего в наполнении-опустошении данных емкостей и в прохождении через регенеративный патрон, что обеспечивает снижение сопротивления дыханию. Перекрестное размещение клапанов выдоха 5 и вдоха 9 к соответствующим патрубкам выдоха 10 и вдоха 2 регенеративного патрона 1 обеспечивает использование максимальной поверхности емкости выдоха 4 для охлаждения дыхательной смеси, поступающей на вдох, поскольку при таком расположении образуются пересекающиеся направления движения потоков выдоха и вдоха в дыхательных емкостях. Связывание клапана избыточного давления 11, размещенного на емкости выдоха 4, со стенкой емкости вдоха 3 натяжным элементом 12 через отверстие 13 в стенке емкости выдоха 4 гарантирует сброс избытка дыхательной смеси только при наполнении обеих емкостей вдоха 3 и выдоха 4, что исключает преждевременную нехватку дыхательной смеси на вдох и повышает надежность работы аппарата.The hot breathing mixture from the regenerative cartridge 1, after entering the inspiratory reservoir 3, washes the outer surface of the exhalation reservoir 4. In this case, the inhaled respiratory mixture is cooled not only along the outer surface of the inspiratory reservoir 3, but also along the outer surface of the expiratory reservoir 4. The ratio of the surface area of the expiratory reservoir 4 to the surface area of the inspiratory capacity 3 is at least 80%, which provides a developed heat transfer surface. The volumes of the respiratory capacities are chosen equal based on the maximum physiological volume of respiration of 6 dm ³ and are at least 3 dm ³ each. With this ratio of the volumes of the respiratory containers, the optimal distribution of the flow of the respiratory mixture takes place, which takes part in filling and emptying these containers and in passing through the regenerative cartridge, which ensures a reduction in breathing resistance. The cross-placement of the exhalation valves 5 and inhalation 9 to the corresponding exhalation nozzles 10 and inspiration 2 of the regenerative cartridge 1 ensures the use of the maximum surface of the exhalation tank 4 for cooling the respiratory mixture supplied by inhalation, since this arrangement creates intersecting directions of movement of the exhalation and inhalation flows in the respiratory containers . Linking the overpressure valve 11 located on the exhalation tank 4 to the wall of the inspiratory reservoir 3 by the tension element 12 through the hole 13 in the wall of the exhalation reservoir 4 guarantees the discharge of excess respiratory mixture only when both inspiration 3 and exhalation 4 containers are filled, which eliminates premature shortage of the respiratory mixture by inspiration and increases the reliability of the device.

В данном аппарате обеспечиваются: эффективное снижение температуры вдыхаемой дыхательной смеси за счет оптимальной организации направления потоков дыхательной смеси и значительного увеличения поверхности теплообмена; снижение сопротивления дыханию за счет рационального выбора объемов емкостей дыхания и их компенсирующего действия на фазах вдоха и выдоха; гарантированное наполнение обеих емкостей дыхания при срабатывании клапана избыточного давления, что повышает надежность работы аппарата.This apparatus provides: effective reduction in the temperature of the inhaled respiratory mixture due to the optimal organization of the direction of the flow of the respiratory mixture and a significant increase in the heat transfer surface; decrease in breathing resistance due to a rational choice of the volume of the breathing tanks and their compensating effect on the phases of inhalation and exhalation; guaranteed filling of both breathing tanks when the overpressure valve is activated, which increases the reliability of the device.

Claims

An insulating breathing apparatus containing a front part, exhalation and inhalation tubes, exhalation and inhalation valves, a regenerative cartridge with exhalation and inhalation nozzles, an inhalation capacity with an exhalation capacity and an overpressure valve installed therein, provided with a tension element, characterized in that the exhalation and inspiration valves are located crosswise with respect to the corresponding nozzles of the regenerative cartridge, and the tension element is connected to the wall of the inspiratory reservoir through an opening made in the wall of the exhalation reservoir, the volumes of the exhalation and inspiration containers are equal, and the ratio of the surface area of the exhalation tank to the surface area of the inspiratory capacity is at least 80%.