DE2154498A1

DE2154498A1 - Atemgerät

Info

Publication number: DE2154498A1
Application number: DE19712154498
Authority: DE
Inventors: Robert Louis; Henneman John William; Davenport Ia. Cramer (V.StA.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1970-11-02
Filing date: 1971-11-02
Publication date: 1972-05-10
Also published as: US3720501A; GB1376448A; SE376368B; AU3524571A; JPS4848366A; CA942155A; FR2113452A5; IT946034B

Description

Pafssnfarswäiie

Dr. Irr·. H. Nc^en

Di-i-UiQ. ;·". ':!cudc Dip}. Phys. VV. S Jimitz ■

Tel. 5388580

The Bendix Corporation

Executive Offices ."'·.-

Bendix Center

Southfieldy Michigan ^8o75

USA ' 2. November 1971

Anwaltsakte M-i799

Atemgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Atemgerät zur Versorgung eines Empfängers mit sauerstoffangereicherter Luft, mit einer Filtervorrichtung, die Verunreinigungen aus der Luft entfernt, die von einer Quelle erhalten wird, einer Entfeuchtungsvorrichtung, die mit der Filtervorrichtung verbunden ist und den Wasserdampf in der Luft auf einem vorgegebenen Wert hält.

Bei bekannten Atemsystemen für Flugzeuge wird loo% Sauerstoff genommen und mit Luft aus der Kabine verdünnt, bevor er den Besatzungsmitgliedern zugeführt wird. In einer Lage, in der die Kabinenluft durch Rauch, Brennstoff oder einen anderen unerwünschten Geruchsstoff verunreinigt ist, ist erforderlich, die Besatzungsmitglieder mit loo% Sauerstoff zu versorgen. Nach einer gewissen Zeitdauer bei einer Versorgung mit loo% Sauerstoff tritt für den Abnehmer eine Vergiftung ein. Außerdem ; entsteht erhöhte Feuergefahr, wenn loo%iger Sauerstoff einge-

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speist wird. Außerdem muß der Behälter, der den Sauerstoff enthält, ausreichend groß sein, daß er mindestens mehrere Stunden dauernd liefert, insbesondere bei militärischen Operationen.

Aus dem Stand . der Technik ist bekannt, daß Bariumoxyd Sauerstoff bei einer hohen Temperatur absorbiert und den gleichen Sauerstoff entläßt, wenn der Druck geändert wird, indem das Bariumoxyd einem Vakuum ausgesetzt wird. Dies ist allgemein als "Brin-Verfahren" bekannt. Die Sauerstoffreinheit, die durch dieses Verfahren erreicht wird, liegt zwischen 97% und 98%. * Der Erfolg des Brin-Verfahrens zur Erzeugung von Sauerstoff wurde auf die Reinigung der Luft vor der Benutzung, die Verringerung der Ärbeitstemperatur und die Aufbereitung des porösen Bariumoxyds zurückgeführt. Doch die Kosten zur Herstellung von loo%igem Sauerstoff, der in das Reservoir eingespeist und darin gemischt wird, sind unerschwinglich in bezug auf das Gewicht und die Abmessungen des Behälters, der für einen dauernden Gebrauch erforderlich ist.

) Aufgabe der Erfindung ist es, ein Atemgerät zu schaffen, das diesen Nachteil behebt.

Bei einem Atemgerät der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine sauerstoffextrahierende Vorrihtung vorgesehen ist, die eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist, wobei die Einlaßöffnung Luft von der Entfeuchtungsvorrichtung erhält, daß die sauerstoffextrahierende Vorrichtung ' ein Bett aus Oxydelementen aufweist, die chemisch mit Luft

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reagieren, daß eine Heizvorrichtung vorgesehen ist, die die Temperatur der Luft und der Oxydelemente auf einen Reaktionswert erhöht, daß .Peroxydelemente gebildet werden, während gereinigte, getrocknete und nicht in Reaktion getretene Luft durch die Auslaßöffnung in eine Leitung strömt, die die Luft zur Entfeuchtungsvorrichtung zurückleitet, wo überschüssiger Wasserdampf von der Luft aufgenommen und zur Atmosphäre zurückgeleitet wird, daß eine mit der Auslaßöffnung verbundene Vakuumvorrichtung vorgesehen ist, die den Druck in der sauerstoffextrahierenden Vorrichtung vermindert, damit sich die peroxidischen Elemente durch Entfernen von Sauerstoff in oxidische Elemente umwandeln, daß eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die eine erste Einlaßöffnung, die mit dem Reservoir verbunden ist, und eine zweite Einlaßöffnung, die mit der Leitung, die nicht in Reaktion getretene Luft führt, verbunden ist, und eine Auslaßöffnung aufweist, die mit einem Atemregler verbunden ist, der auf eine Anforderung vom Empfänger anspricht, und daß die Steuervorrichtung den Sauerstoff vom Reservoir mit der nicht in Reaktion getretenen Luft zumißt, um einen -physiologischen Wert für den Empfänger aufrechtzuerhalten.

Die vorliegende Erfindung geht von der Beobachtung aus, daß der physiologische Bedarf für den Menschen um 4o% Sauerstoff ist bis zu einer Höhe von 85oo m. Aus diesem Grunde ist es völlig unschädlich für einen Menschen, daß die ihm zugeführte Sauerstoff menge weniger als loo% ist, so daß die Größe des Behälters der dazu verwendet wird, Sauerstoff herzustellen,, verringert werden kann.

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Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung ein System und ein Verfahren vor, einem Empfänger mit Sauerstof^angereicherte Luft zuzuführen. Verunreinigungen, die in der Luft enthalten sind, die von einer äußeren Quelle herkommt, werden durch ein Filter entfernt. Die gefilterte Luft wird zu einer Entfeuchtungskammer geleitet, wo der Wasserdampf auf einen gewünschten Wert reduziert wird. Die Temperatur der Luft und der Kristalle des Bariumoxyds wird gleichzeitig auf einen gewünschten Wert erhöht. Die erhitzte Luft wird dann unter Druck gesetzt und in Berührung mit dem Bariumoxyd gebracht. Etwas von der Luft reagiert mit dem Bariumoxyd und bildet Bariumperoxyd. Die nicht in Reaktion getretene Luft und der Stickstoff, die bei der Reaktion übrigbleiben, werden durch eine Leitung zurück in die Entfeuchtungskammer geleitet, wo überschüssiger Wasserdampf aufgenommen und in die Atmosphäre zurückgleitet wird. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer wird der Austausch zwischen unter Druck gesetzter Luft mit Bariumoxyd verhindert und der Druck um das Bariumperoxyd wird verringert durch ein Vakuum. Wenn der Druck ausreichend verringert worden ist, wandelt sich das Bariumperoxyd wieder in Bariumoxyd, indem es Sauerstoff entläßt. Der entlassene Sauerstoff wird kondensiert und in einem Reservoir gespeichert. Ein Verdünnungsregler, der auf Änderungen der Höhe anspricht, mißt den Sauerstoff und die nicht in Reaktion getretene Luft zu, um einen physiologischen Wert für den Empfänger aufrechtzuerhalten .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt ein Atemsystem im offenen Kreislauf, durch das einem Empfänger mit Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt wird.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, in dem die Kosten gegen hergestellten Sauerstoff in Prozenten aufgetragen sind.

Wie in Fig. 1 gezeigt, tritt unter Druck gesetzte Luft von dem Flugzeugtriebwerk (nicht gezeigt) in das Atemsystem durch einen ersten Filtermechanismus A ein. Diese vom Düsentriebwerk abgezapfte Luft kann sowohl auf eine Million drei Teile Maschinenöl als auch Salz, Sand, Staub und sogar Abgase von anderen Maschinen enthalten. Diese Verunreinigungen müssen entfernt werden, bevor das komprimierte Gas in das System eingeleitet wird. Der unter hohem Druck stehende Luftstrom wird zunächst durch ein erstes Mikron-Vorfilter des Mechanismus A geleitet, das kleine Teilchen wie Salz, Sand und Staub ausscheidet. Die Luft wird dann zu einem mechanischen Separator mit automatischem Ablaß oder einem Tröpfchenfilter geleitet, das im Mechanismus A enthalten ist und das weitere Teilchen bis zu drei Mikron Größe entfernt. Sowohl das Vorfilter als auch das Tröpfchenfilter sind bekannt und soweit es die exakten Einzelheiten betrifft, werden diese nicht als Teil der Erfindung betrachtet. Die Filter entfernen zusätzlich nahezu sämtliches Wasser und Aerosole, die vom Luftstrom mitgerissen wurden. Durch diese Voraufbereitung werden im-wesentlichen sämtliche Salze, Öle und Gase entfernt.

Es ist wesentlich, daß diese Verunreinigungen im Filter A entfernt werden, um unerwünschte Reaktionen mit sauerstoff-pro-

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duzierenden Bariumoxydkristallen zu vermeiden, die im Bett Io und 12 enthalten sind» da Verunreinigungen, wie Wasserstoffsulfide, Öl und Wasser infolge des Hydratationseffekts die Wirksamkeit der Regeneration des Bariumoxydsystems beeinträchtigt. Die obigen Bestandteile reagieren bei der Arbeitstemperatur entweder mit Bariumoxyd oder Bariumperoxyd auf folgende unerwünschte Weise. Überschüssiges Wasser und Kohlenstoffdioxyd bilden Bariumhydroxyd oder Bariumkarbonat und verhindern somit die Wirksamkeit des Bariumoxyds. Auf der anderen Seite wird öl, das in das erhitzte Bett eintritt, erhitzt und bildet dadurch Kohlenstoffdioxyd und Wasser, wodurch ebenfalls unerwünschtes Gas in das Atemsystem gebracht wird. Aus diesem Grunde ist es nötig, daß der Luftstrom im wesentlichen von Verunreinigungen befreit wird, bevor er in das Bariumoxydbett eingeführt wird, und zwar mit Hilfe eines Filtermechanismus, damit das durch Bariumoxyd gebildete Generationssystem durch einen zyklischen Regenerationsprozeß ohne Beeinträchtigung Sauerstoff erzeugt.

Von dem ersten Filtermechanismus A wird die Luft dann durch einen Kohlendioxydabsorber B geleitet, der zurückgebliebenen Ö_ldampf oder andere organische Dämpfe entfernt. Inaktive Knochenkohle, die im Absorber B enthalten ist, dient zu zwei Zwecken, indem sie den Luftstrom durch Entfernen von Geruchsstoffen und anderen störenden Dämpfen reinigt. Kohlenstoffdioxyd wird dann dadurch entfernt, indem die Luft durch eine bekannte Lithiumhydroxydbüchse geleitet wird, die im Absorber B enthalten ist. Von dieser Büchse wird die Luft dann durch eine Dehydratationskammer geleitet, die eine Reihe von Molekularsieben von Linde

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enthält, durch die überschüssiger Wasserdampf aus der Luft entfernt wird.

Es ist wichtig, daß der Wasserdampf der Luft, die zum Bariumoxyd gelangt, auf einem kleinen Wert ist, so daß die Luft in einem verhältnismäßig trockenen Zustand ist. Das fortgesetzte Aufbereitungsvermögen und die Aktivität des Bariumoxyd und des Bariumperoxyds wird nur dann auf einem hohen Wert gehalten, wenn in dem zu verarbeitenden Luftstrom eine kleine Wassermenge enthalten ist. Es hat sich herausgestellt, daß die kleine Wassermenge äußerst nützlich als Katalysator wirkt, um die Absorption und Desorption des Sauerstoffs durchzuführen. Zu große Feuchtigkeit ist auf der anderen Seite unerwünscht, da dadurch eine Auflösung der festen Lösung hervorgerufen wird. Das Erfordernis einer geringen Spur von Feuchtigkeit macht das Entfernen von überschüssigem Wasserdampf des ankommenden Luftstroms nötig, der mit Wasserdampf gesättigt ist, und zwar bis zu einem Taupunkt von -18 C oder weniger, um die Wirksamkeit des Systems über seine Betriebs zeit aufrechtzuerhalten. Die Entfeuchtung des unter Druck stehenden Luftstromes muß durch einen sich selbst regenerierenden Dehydrationsstrom erfolgen, wodurch das Auswechseln oder der Gebrauch eines absorbierenden Mittels während einer Mindestdauer von mehreren Stunden nicht erforderlich wird. Regenerations-Dehydratationssysteme sind natürlich erhältlich, erfordern jedoch üblicherweise entweder, daß das Material ersetzt werden muß oder zuviel .an Energie oder eine Spezialausrüstung für einen Umwälzbetrieb. Aus diesem Grunde wird eine sich selbst regenerierende Entfeuchtungsvor-

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richtung vorgesehen, die überschüssigen Wasserdampf aus dem Entfeuchter in einem zweiten Prozeß entfernt. Sowohl das Bett 11 als auch das Bett 16 der Dehydratationsvorrichtung 18 werden durch Warmluft entweder vom Bett Io oder Bett 12 in der Reaktionskammer für Bariumoxyd regeneriert, wobei die Vorrichtung 18 überschüssiges Wasser in Sieben sammelt und es über eine Auslaßöffnung 2o in die Atmosphäre zurückleitet. Von den Dehydratationssieben 14 und 16 gelangt die Luft durch ein Zweiwegeventil 22 zu einem Luft-Luft-Wärmeaus tau scher 24·. Im Wärmeaustauscher wird die warme, trockene ankommende Luft durch heiße Luft erwärmt, die entweder vom Bett Io oder 12 kommt. Die Luft geht dann über elektrische Heizelemente 26 und wird in ihrer Temperatur auf einen Wert erhöht, der für eine Reaktion von Bariumoxyd zu Bariumperoxyd erforderlich ist. Vom Wärmeaustauscher 2H wird die Luft zu den Bariumoxydkristallen geleitet, die in den Schichten Io oder 12 enthalten sind. Wie in der Zeichnung dargestellt, wird die Luft in das Bett Io geleitet. Die Temperatur des Bariumoxyds-Bariumperoxyds wird durch innere elektrische Heizelemente 3o erhöht und auf Betriebstemperatur gehalten. .

Wenn die trockene, heiße und unter Druck stehende Luft durch das Bett Io hindurchgeht absorbiert der aktive Bariumanteil der Verbindung Sauerstoff aus der Luft und wird in Bariumperoxyd umgewandelt. Das Herausziehen von Sauerstoff beruht auf einer Abwandlung des Brin -Verfahrens. Dieses Verfahren schließt das Entlassen von Sauerstoff aus Bariumperoxyd ein in Anwesenheit von erwärmter reiner Luft unter hohem Druck, die nachfolgend einem Vakuum unterworfen wird. Die chemische Reaktionsgleichung

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für diese isotherme Reaktion kann wie folgt geschrieben werden:

= ^Ba°2

Dabei sind sämtliche Elemente der Verbindung gleichzeitig vorhanden, wobei nur die Anteilszahlen sich während des Prozesses

. verändern. Während der Oxydation bei hohem Druck steigt der prozentuale Anteil von B O₀, während der prozentuale Anteil von

BO kleiner wird. Während der Peroxydation oder des Verfahrens, a

mit dem bei Vorhandensein von Vakuum Sauerstoff hergestellt wird (B₃O₂ = B_a0+l/2 O₃), geschieht das Umgekehrte. Während des Verfahrens befindet sich das Bariumoxydbett im dynamischen Gleichgewicht. Die Konzentration jedes Bestandteils des Bariumoxyd-Bariumperoxyds hängt ab von der Arbeitstemperatur, dem Druck und der Zyklusfrequenz.

Die Reaktion von Sauerstoff mit Bariumoxyd ist eine Oberflächenerscheinung die im höchsten Maße davon abhängt, welche Oberfläche für eine Absorption in Frage kommt. Aus' diesem Grunde müssen die

B O-Kristalle in beiden Betten Io und 12 eine hohe Oberflächena

porösität aufweisen. Das maximale Aufnahmevermögen des Bariumoxyds für Sauerstoff würde darin bestehen, eine einkernige Schicht aus BO über die gesamte Oberfläche jedes Teilchens zu

CL

bilden. Je größer die Anzahl der aktiven Zentren ist, die für das poröse BO zugänglich sind, umso größer ist der Anteil an Sauerstoff, der absorbiert wird und reagiert, um BO^ zu bilden.

Bei Raumtemperatur ist die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion,

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d.h. B_aO+ 1/2 O₂ = B_a0₂, praktisch null. Bei einem Ansteigen des Drucks und der Geschwindigkeit der reinen Luft, die zugeführt wird, beschleunigt sich die Reaktion, wenn die Temperatur über 75o C ansteigt. Damit der Wärmeaustauscher 24 und die Heizelemente 3o oder 32 innerhalb des Betts Io oder 12 wirksam angewendet werden kann, muß der Wärmeverlust bei einer Arbeitstemperatur von 75o G oder 65o bis 75o°C innerhalb des Bariumoxyd-Bariumperoxyd-Betts zur Umgebung hin auf ein Mindestmaß verringert werden. Die Betätigung.der Heizelemente 3o oder 32 muß mit dem Einleiten von unter Druck stehender Luft durch

" das Ventil 28 zeitlich in Einklang gebracht werden. Außerdem müssen die Effekte der Heiz- oder der anderen Systemkomponenten berücksichtigt werden. Da diese Reaktion exotherm verläuft, tritt eine lokale Erwärmung auf und umgekehrte Reaktionen finden statt, die dazu führen, daß die Sauerstoffkonzentration ansteigt und dadurch die Reaktion in Vorwärtsrichtung getrieben wird. Aus diesem Grunde befindet sich die äußere Oberfläche, die die Heizeinheiten umgibt, in einem isolierenden Bett 34, um die Wärme innerhalb des Betts Io bzw. 12 aufrechtzuerhalten, ohne daß zugelassen wird, daß die äußere Oberfläche durch die Innentemperatur beeinträchtigt wird. Aus diesem Grunde ist die Isolation so ausgebildet, daß sie aus leichtem Material besteht und das Bett aus Bariumoxyd, das die Heizeinheit enthält, thermisch

so
vollständig isoliert,/daß die äußeren Abmessungen der Isolierung

nicht
34/merklich vergrößert werden.

Nicht sämtliche warme und trockene Luft, die in das Bett Io gelangt, reagiert mit dem Bariumoxyd. Die nicht in Reaktion tretende Luft und die an Sauerstoff erschöpfte Luft, die haupt- .... ,

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sächlich Stickstoff enthält, verläßt die Heizeinheit über ein Ventil 36 und wird zurück zum Luft-Luft-Wärmeaustauscher 24 geleitet, um die vom Ventil 22 ankommende Luft zu erwärmen. Die nicht in Reaktion getretene Luft wird durch eine Leitung zum Ventil 38 geleitet, von dem es dann einem Feuchtigkeits-Kontrollsieb zugeleitet wird, das in dem Entfeuchterbett 14 oder 16 enthalten ist, um das'Bett zu regenerieren, indem überschüssiger Wasserdampf absorbiert wird. Die mit Dampf angereicherte Luft wird dann über das Zweiwegeventil 4o zur Ausströmöffnung 2o geleitet, die zur Atmosphäre offen ist. Die Rückführleitung 42 hat eine Abzweigung 44 durch die gereinigte, nicht in Reaktion getretene Luft und an Sauerstoff erschöpfte Luft einer Steuervorrichtung 5o zugeführt wird. Da die nicht in Reaktion getretene Luft in der Leitung 42 sich unter hohem Druck befindet, ist eine Druckverminderungsdrossel 44 vor einer Eintrittskammer 46 der Steuervorrichtung 5o vorgesehen.

Zur gleichen Zeit, in der das Bett Io Sauerstoff absorbiert, erzeugt das Bett 12 Sauerstoff auf folgende Weise: Das Zweiwegeventil 48 für das Bett 12 wird gleichzeitig geöffnet, wenn die Ventile 28 und 36 zum Bett Io geöffnet werden. Das Ventil 48 ist an eine Sauerstoff-Vakuumpumpe 52 angeschlossen. Die ursprünglich sich im Bett 12 befindende Reaktionsluft wird nach dem Schließen der Zweiwegeventile 28 und 36 mit Hilfe der Pumpe 52 über eine Ablaßöffnung 54 zur Atmosphäre abgelassen. Die Pumpe 52 evakuiert Luft aus dem Bett 12 und läßt diese Luft über einen vorgegebenen Zeitintervall über ein Ventil 56 zur Atmosphäre ab. Nach diesem vorgegebenen Zeitintervall wird sämtliche gewünschte, zurückgebliebene Luft entfernt und die

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öffnung 54 geschlossen. Während dieser Zeitdauer wird der Druck im Bett auf einem Wert gehalten, der ausreichend niedrig ist, damit Sauerstoff vom Bariumperoxyd abgegeben wird, wenn es gemäß nachfolgender Gleichung in Bariumoxyd umgewandelt wird:

^Ba°2 Drück ^Ba° ^{+ 1/2} °2

Die zeitliche Abstimmung für das Ventil 56 leitet den sich ergebenden Sauerstoffstrom vom Bariumoxyd-Bariumperoxyd, der durch dieVakuumpumpe 52 entfernt wird, in einen Kompressor, der von der Vakuumpumpe betätigt wird. Der Kompressor erhöht den Sauerstoffdruck und überträgt den Sauerstoff in einen Speicherbehälter 58. Die gleichzeitige Betätigung der Ventile 22, 28, 48 und 36 bewirken die widerholte Auffüllung des Betts Io oder 12 mit Luft, während das andere evakuiert wird, um Sauerstoff zu erzeugen. Die Lösung mit dem Doppelbett ergibt einen wirksamen und dauernden Betrieb ohne Zeitverlust, während die Luftströmung von der Pumpe (nicht gezeigt), die Luft von dem Triebwerk zuführt, optimiert wird. Die Steuervorrichtung 5o zur Verdünnung ist von einem Aufbau, wie er h. der deutschen Patentanmeldung P 17 84 227.2 vollständig beschrieben ist. Die nicht in Reaktion getretene Luft, die Stickstoff enthält, wird über die Leitung 42 in die Lüfteinlaßkammer 46 geleitet, während der Sauerstoff vom Reservoir 48 zum Sauerstoffeinlaß 6o der Steuervorrichtung geleitet wird, nachdem er durch einen Druckminderer 62 und eine Speicherkammer 64 mit niedrigem Druck hindurchgeleitet wurde. Ein einziger Auslaß 66 ist mit einem nicht gezeigten Atemgerät des Empfängers verbunden. Die Steuervorrichtung 5o besitzt einen Ventilmechanismus, der den Sauer-

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stoffanteil und den Luftanteil in der Kammer 46 in eine Mischkammer 7 ο zumißt, um den gewünschten physiologischen Wert des Empfängers aufrechtzuerhalten, wenn dieser über den Auslaß 66 ansaugt. Das Zumeßventil 68 reguliert den Luftstrom von der Kammer 46 und den Sauerstoffstrom von der Öffnung 6o und besitzt eine doppelte Ventilstange 72, die den Zufluß zur Mischkammer 7o genau steuert. Über eine Höhensteuerung 8 2 wird der

gegeben

Sauerstoffdruck auf eine dynamische Dichtung 7Ψ, um das Zumeßventil 6 8 vollständig zu öffnen und um ein vorgegebenes Luft-Sauerstoffgemisch bei Anforderung oberhalb einer bestimmten Höhe zu bewerkstelligen. Für den Fall, daß kein Sauerstoffdruck am Einlaß 6o vorhanden/ist, wird das Ventil 68 offengehalten und ermöglicht, daß nicht in Reaktion getretene Luft und Stickstoff aus der Kammer 46 zumEmpfanger geliefert werden kann.

Wird die Höhe auf einen vorgegebenen Wert erhöht, beispielsweise zwischen 33oo und 66oo m, öffnet das Aneroidbarometer oder die Höhensteuerung 82 ein Ablaßventil 78, das den Sauerstoffdruck, der _;auf die dynamische Dichtung 74 wirkt, herabsetzt, wodurch sich der Verdünnungsmechanismus in eine Richtung bewegt, in der der Luftstrom zur Kammer 46 verringert wird, um den vorgegebenen prozentualen Sauerstoffanteil für den Empfänger alle Zeit beizubehalten. Bei noch größerer Höhe von Io bis 12ooo m schließt das Aneroidbarometer die Einlaßkammer 46, die die nicht in Reaktion getretene Luft enthält, vollständig, so daß nur Sauerstoff vom Einlaß 6o dem Empfänger zugeführt wird.

Für den Fall, daß der Benutzer wünscht, die Steuerung durch das Aneroidbarometer der Steuervorrichtung 5o vollständig zu

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überspielen, öffnet ein Hebelmechanismus 80 den Sauerstoffeinlaß 60 und sperrt die Luftzufuhr zur Kammer 46 ab. Somit wird ein eingebautes System erhalten, das dem Empfänger ermöglicht, vollständig die Sauerstoffzufuhr zu steuern. Die Umschaltung von Hand ergibt eine zusätzliche Sicherheit während einer Drukverminderung oder während besonderer Kampfeinsätze, bei denen der Kabinendruck absichtlich herabgesetzt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt,steigen mit dem prozentualen Anstieg der Sauerstoffzufuhr zu einem Empfänger die Kosten zur Herstellung des Sauerstoffs, die einer Kurve folgen, wie sie mit 8 6 bezeichnet ist. Da eine Mischung von 4·ο% Sauerstoff mit Luft ausreicht, um den physiologischen Wert für den Empfänger bis 8 5oo m aufrechtzuerhalten, werden die Gesamtkosten im Vergleich zur loo%igen Sauerstoffzufuhr erheblüi verringert, wenn das sauerstofferzeugende System innerhalb des schraffierten Bereiches unterhalb der Kurve arbeitet. Außerdem kann durch Verwendung von Bariumoxyd-Bariumperoxyd, wie es in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde, der Aufwand zur Herstellung von Sauerstoff ferner verringert werden, da die Reaktion nahezu vollständig umkehrbar ist. Dadurch wird eine dauernde, sich nicht erschöpfende Zufuhr von Sauerstoff erhalten, die für einen Empfänger potentiell verfügbar ist. Da die Luft des Empfängers lediglich angereichert wird, ist die Gefahr, daß der Empfänger ein Opfer einer Sauerstoffvergiftung wird, stark verringert. Außerdem ist die Möglichkeit eines Feuers in diesem System in gleichem Maße erheblich herabgesetzt.

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Claims

The Bendix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

Southfield, Mich. 18o75/USA 2. November 19 71

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Patentansprüche

IJ Atemgerät zur Versorgung eines Empfängers mit mit Sauerstoff angereicherter Luft, mit einer Filtervorrichtung, die Verunreinigungen aus der Luft entfernt, die von einer Quelle erhalten wird, einer Entfeuchtungsvorrichtung, die mit der Filtervorrichtung verbunden ist und den Wasserdampf in der¹ Luft auf einem vorgegebenen Wert hält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sauerstoffextrahierende Vorrichtung vorgesehen ist, die eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist, wobei die Einlaßöffnung Luft von der Entfeuchtungsvorrichtung erhält, daß die sauerstoffextrahierende Vorrichtung ein Bett aus Oxydelementen aufweist, die chemisch mit Luft reagieren, daß eine Heizvorrichtung vorgesehen ist, die die Temperatur der Luft und der Oxydelemente auf einen Reaktionswert erhöht, daß Peroxydelemente gebildet werden, während gereinigte, trockene und nicht in Reaktion getretene Luft durch die Auslaßöffnung in eine Leitung strömt, die die Luft zur EntfeuchtungsVorrichtung zurückleitet, wo überschüssiger Wasserdampf von der Luft aufgenommen und in die Atmosphäre zurückgeleitet wird, daß eine mit der Auslaßöffnung verbundene

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Vakuumvorrichtung vorgesehen ist, die den Druck in der sauer-. stoffextrahierenden Vorrichtung vermindert, damit sich die peroxydischen Elemente durch Entfernen von Sauerstoff in oxydische Elemente umwandeln, daß eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die eine erste Einlaßöffnung, die mit dem Reservoir verbunden ist, und eine zweite Einlaßöffnung, die mit der Leitung, die nicht in Reaktion getretene Luft führt, verbunden ist, und eine Auslaßöffnung aufweist, die mit einem Atmungsregler verbunden ist, der auf eine Anforderung vom Empfänger anspricht, und daß die Steuervorrichtung den Sauerstoff vom Reservoir mit der nicht in Reaktion getretenen Luft zumißt, um einen physiologischen Wert für den Empfänger aufrechtzuerhalten.
2. Atemgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Schalteranordnung aufweist, die automatisch eil Ventil zu dem Reservoir öffnet und ein Ventil zur Leitung schließt, wenn die Höhe der Steuervorrichtung einen vorgegebenen Wert erreicht.
3. Atemgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteranordnung einen Hebel aufweist, der durch den Empfänger betätigbar ist und der die Schaltanordnung überspielt, damit bei jeder Höhe nur Sauerstoff mit der Auslaßöffnung in Verbindung treten kann.
4. Atemgerät nach einem der Ansprüche 1 bi.s 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung ein erstes Filter ent-

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hält, das feste Teilchen aus der Luft entfernt, und daß sie ein zweites Filter aufweist, das öl und organische Dämpfe entfernt, um die Luft zu reinigen und Rußstoffe aus dieser zu entfernen.
5. Atemgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung einen ersten Heizteil aufweist, der die Temperatur der Luft aus der Entfeuchtungsvorrichtung auf den Reaktionswert erhöht, und daß die Heizvorrichtung einen zweiten Heizteil aufweist, der in der sauer st off extrahierenden Vorrichtung im Bereich des Bettes der oxydischen Elemente angeordnet ist, um die Arbeitstemperatur auf dem Reaktionswert zu halten.
6. Atemgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolierung vorgesehen ist, die die Heizvorrichtung und die sauerstoffextrahierende Vorrichtung einkapselt, um den Wärmeverlust zur Umgebung auf einem Mindestmaß zu halten.
7. Verfahren zur Versorgung eines Empfängers mit mit Sauerstoff angereicherter Luft aus einer Quelle, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Filtern der Luft in einer ersten Kammer, um sämtliche festen Teilchen und Geruchsstoffe, die von der Luft mitgenommen sind, zu entfernen, Entfeuchten der gefilterten Luft in einer zweiten Kammer, um überschüssigen Wasserdampf oberhalb eines vorgegebenen Wertes zu entfernen, gleichzeitiges Erhöhen der Temperatur der entfeuchteten Luft und eines Bettes aus Bariumoxydelementen, die in einer dritten

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' Kammer enthalten sind, auf einen vorgegebenen Wert, Einleiten der erwärmten Luft unter hohem Druck in die dritte Kammer, damit diese chemisch mit den Bariumoxydelementen reagiert und Bariimperoxydelemente bildet, Zurückleiten von entfeuchteter, nicht in Reaktion getretener Luft durch eine Leitung, die einen Anschluß zur zweiten Kammer aufweist, wo der Wasserdampf aufgenommen und zur Atmosphäre zurückgeleitet wird, Absperren des Zugangs zur dritten Kammer gegen die Luft mit erhöhter Temperatur, öffnen einer öffnung h in der dritten Kammer, die mit einer Vakuumquelle verbunden ist, Verringerung des Drucks in der dritten Kammer durch die Vakuumquelle, damit die Bariumperoxydelemente sich umwandeln in Bariumoxydelemente unter Auslassen von Sauerstoff, Komprimieren und Speichern des Sauerstoffs in einem Reservoir, Anbringen eines Steuergliedes für das Reservoir und des Anschlusses in der Leitung, in der die nicht in Reaktion getretene, entfeuchtete Luft geführt wird, und proportionale Zufuhr der nicht in Reaktion getretenen Luft und des gespeicherten Sauerstoffs zu einem Atemregler, um den gewünschten physiologischen Wert für den Empfänger aufrechtzuerhalten.

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