人工肺 |
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| 申请号 | CN201080028638.6 | 申请日 | 2010-06-25 | 公开(公告)号 | CN102802734A | 公开(公告)日 | 2012-11-28 |
| 申请人 | MSA奥尔有限责任公司; | 发明人 | 弗洛里安·卢克斯; 彼得·卡多; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于在检验呼吸防护设备，尤其是压缩空气呼吸防护设备时，模拟用户负荷的人工 肺 ，其由包围用于呼吸空气的肺室的壳体组成，所述壳体具有用于将呼吸空气输入至呼吸防护设备的 接口 。为了能够可变地用于产生确定的呼吸曲线的体积流量，包围用于呼吸空气的肺室的壳体(2)设有用于呼吸空气的入口(5)和出口(6)，用于输入或排出呼吸空气的各一个 风 机(7，8)连接在入口(5)和所述出口(6)上，并且在壳体(2)中设有可通过驱动装置(16)操纵的、包围肺室(3)的隔板(13)，所述隔板控制呼吸空气的在用于呼吸空气的入口(5)和用于将呼吸空气输入至呼吸防护设备的接口(4)之间或在接口(4)和用于排出呼吸空气的出口(6)之间的体积流量，以用于生成呼吸曲线。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于在检验呼吸防护设备，尤其是压缩空气呼吸防护设备时，模拟用户负荷的人工肺，所述人工肺由包围用于呼吸空气的肺室的壳体组成，所述壳体具有用于将所述呼吸空气输入至所述呼吸防护设备的呼吸接口的接口， |
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| 说明书全文 | 人工肺技术领域[0001] 本发明涉及一种用于在检验呼吸防护设备，尤其是压缩空气呼吸防护设备时，模拟用户负荷的人工肺，其由围绕用于呼吸空气的肺室的壳体组成，该壳体具有用于将呼吸空气输入至呼吸防护设备的呼吸接口的接口。 背景技术[0002] 之前公知了活塞式肺、气囊式肺和膜式肺作为人工肺。 [0003] 活塞式肺由包围肺室的壳体组成，所述壳体具有活塞和用于将呼吸空气输入到呼吸防护设备的呼吸接口的接口。该活塞式肺通过改变肺室的容积挤出空气或者吸入空气。在室变化和挤出的或者吸入的空气体积之间的关系是线性的(Infotec股份公司的“Pressureguard”)。 [0004] 气囊式肺最接近于人的肺。在此，包围肺室的气囊压缩并且再次膨胀，使得肺室的容积变化，并且将呼吸空气输入到呼吸防护设备的呼吸接口并且从该呼吸接口再次排出(MSA Aer有限公司的“Proficheck”；Draeger股份公司的“Quaestor”)。 [0005] 膜式肺包括包围肺室的壳体，该壳体具有机械地作用在柔性的膜上的活塞。借助膜的移动改变肺室的容积。膜式肺是由活塞式肺和气囊式肺的组合(MSA Auer有限公司在所有检验和许可证发放机构处的“膜式肺”)。 [0006] 全部三个以其分别被包围的肺室构成封闭的系统的人工肺的缺点在于，一方面是用于肺室的大的结构空间并且另一方面在室变化和挤出的或者吸入的体积流量之间的线性关系。 发明内容[0007] 因此，本发明目的在于，提供一种这种类型的人工肺，该人工肺需要用于肺室的仅小的结构空间并且其用于产生确定的呼吸曲线的体积流量能够可变地控制。 [0008] 为了实现该目的本发明提出，该包围用于呼吸空气的肺室的壳体附加地设有用于呼吸空气的入口和出口，在用于输入或排出呼吸空气的各一个风机连接在入口和出口上，并且在壳体中设有可通过驱动装置操纵的、包围肺室的隔板，该隔板控制呼吸空气的在用于呼吸空气的入口和用于将呼吸空气输入至呼吸防护设备的呼吸接口的接口之间或者在该接口和用于将呼吸空气排出的出口之间的体积流量，以用于生成呼吸曲线。 [0009] 该人工肺构成风机式肺。风机式肺的原理基于借助至少一个风机产生呼吸空气的体积流量。为了变化地形成体积流量，可控制风机的转速并且依据风机的转速产生体积流量。风机旋转得越快，也使越多的呼吸空气运动。然而该解决方案在技术上很难实施，因为在风机中运动的部分的质量被持久地加速并且惯性太高，以致于由此通过调节不能实现随着一定的持续时间的正弦状的呼吸曲线。 [0010] 与此相反，借助根据本发明的、表示用于呼吸空气的敞开的系统的风机式肺产生恒定的体积流量并且通过可调节的或者可转动的隔板任意地限制。这两个风机以近似恒定的转速运转并且该隔板借助驱动马达运动或旋转。为了能够进行吸气和呼气，一个风机必须将呼吸空气吹入到肺室中并且另一风机将呼吸空气从肺室中吸出。呼吸曲线的设计通过调节隔板的角速度实现。最大体积流量通过风机的功率确定。通过变化地控制隔板的角速度能实现各种呼吸曲线。 [0011] 根据本发明的风机式肺的优点在于用于肺室的小的结构空间。呼吸曲线没有由于人工肺的最大肺容积而受到限制，而是通过体积流量的控制，该体积流量的控制借助由于依据在相应管接口和隔板孔之间的重合面而导致的变化的阻力来实现。由此可相对小的构造用于人工肺的结构空间。另一优点在于如下可行性，即将检验吸出和吹出集成在人工肺的功能中，因为可产生恒定的体积流量。由此对于这些检验不需要其他设备。 [0012] 根据本发明的人工肺或者风机式肺由隔板系统组成，该隔板系统能构造为可旋转的隔板或者也能构造为线性的滑动元件。该隔板系统降低设置在压力侧和吸力侧的通风器的或风机的气流并且将气流导向至风机式肺的肺体的出口。相应的通风器或风机的隔板能够被单个地或者共同地控制。完整的隔板循环模拟呼吸频率。隔板孔调节呼吸流量。在一个风机的隔板孔完全打开时并且在另一风机的隔板孔同时关闭时存在最大呼吸空气流量。借助流量计进行流量测量。 [0013] 隔板旋转360°地转动或者从+90°向-90°并且又从-90°向+90°绕180°振荡旋转。借助构造为滑动元件的隔板可实施振荡的前后运动。 [0015] 有利的是，壳体构造为管状，由此实现用于肺室的小的结构空间，并且隔板可旋转地构造在壳体中。 [0016] 此外根据本发明，用于呼吸空气的入口和出口相对置地设置在管状的壳体上并且隔板构造为空心圆柱体，该空心圆柱体具有在用于呼吸空气的入口和出口之间可转动的隔板孔。 [0017] 在第二实施方式中，根据本发明，用于呼吸空气的入口和出口轴向错开地设置在管状的壳体上并且隔板构造为空心圆柱体，该空心圆柱体具有两个轴向错开设置的、在用于呼吸空气的入口和出口之间可转动的隔板孔。 [0018] 最后这两个风机可以设有共同的、转速可控制的驱动马达。 [0019] 在第三实施方式中，两个壳体相互平行地并排设置并且各设有各具有一个隔板孔的可转动的隔板并且这两个设有隔板的壳体通过壳盖与连接接口的连接通道相互连接。 [0020] 在其他第四至第六实施方式中，在隔板中的两个隔板孔Z形地相互连接。两个Z形的隔板孔也可以在可转动的隔板中相互叠置地设置。两个Z形的隔板孔也可以在隔板中设置成相互错开90°，其中，绕180°振荡地驱动隔板。 [0023] 在下面借助多个在附图中示出的人工肺的实施方式详细地解释本发明。附图示出： [0024] 图1示出穿过第一实施方式的轴向纵剖图， [0025] 图2示出穿过第二实施方式的轴向纵剖图； [0026] 图3示出穿过第三实施方式的轴向纵剖图； [0027] 图4示出穿过第四实施方式的轴向纵剖图； [0028] 图5示出穿过第五实施方式的轴向纵剖图； [0029] 图6示出穿过第六实施方式的轴向纵剖图； [0030] 图7示出穿过第七实施方式的轴向纵剖图； [0031] 图8图7中隔板的视图； [0032] 图9示出穿过第八实施方式的轴向纵剖图；以及 [0033] 图10图9中隔板的视图。 具体实施方式[0034] 在图1中以轴向纵剖图示出的人工肺1的第一实施方式用于在检验呼吸防护设备，尤其压缩空气呼吸防护设备时，模拟用户负荷。为了检验，根据待检验的压缩空气呼吸防护设备通过制造商确定额定值，必须遵循该额定值，以便尤其是设有肺自动装置的压缩空气呼吸防护设备通过检验。 [0035] 人工肺1包括管状的壳体2，该壳体包围用于呼吸空气的肺室3。该管状的壳体2在上侧19上包括接口4，该接口用于将处于肺室3中的呼吸空气输入至没有示出的呼吸接口，尤其同样没有示出的待检验的呼吸防护设备的肺自动装置的呼吸接口。该壳体2附加地设有用于呼吸空气的入口5和出口6。该入口5和出口6在根据图1的第一实施方式中相对置地设置。 [0036] 用于输入或排出呼吸空气的风机7或8通过管接口9、10连接到壳体2的入口5和出口6上。对此，风机7连接在吹风方向上(箭头11)和风机8连接在吸入方向上(箭头12)。壳体2的入口和出口5或6通过管接口9与设有自身驱动装置的风机7或8连接。 [0037] 两个风机7、8在具体的实施方式中构造为径向通风器，并且以通过驱动控制装置保持恒定的可调节的转速驱动，并且提供至少600l/min的最大的体积流量。 [0038] 在管状的壳体2中可旋转地设置有包围肺室3的隔板13，该隔板通过连接在隔板13的底部14上的轴15和作用在该轴上的没有示出的驱动装置围绕轴线16旋转驱动(双箭头16)。隔板13构造为具有隔板孔18的管状的空心圆柱体17，该隔板孔设置在用于呼吸空气的入口5和出口6之间的平面中。隔板13借助没有示出驱动装置可自由旋转地设置在壳体2中。空心圆柱体17的内室构成肺室3。空心圆柱体17的自由的敞开的上侧19构成用于将呼吸空气输入至没有示出的呼吸防护设备的呼吸接口的接口4。封闭的底部14设有通向没有示出的驱动装置的轴15。在具体的实施方式中，用于隔板13的驱动装置构造为步进马达。 [0039] 两个风机7、8的转速在根据图1的实施方式中相互独立地调节，使得两个风机7、8的最大体积流量在量上是相同的。因为两个风机7、8在不同的作用方向上使用，所以这是必要的。风机7将用于呼出的空气(箭头11)吹入至肺室3中，该空气通过接口4输送至呼吸防护设备的呼吸接口。该风机8在吸入方向上(箭头12)工作，并且为了吸气，将空气经由呼吸防护设备的呼吸接口的接口4通过出口6吸出。 [0040] 为了模仿呼吸循环，隔板13完整地旋转360°。在零位置上，隔板13定向为，使得隔板孔18与壳体2的通向风机7、8的入口和出口5、6不处于重合，并且由此在接口4上也不存在体积流量。通过借助驱动装置旋转隔板13(双箭头16)实现隔板孔18与壳体2的入口5并且与吹入侧的风机7的管接口9重合。体积流量从隔板13的角位置0°至隔板13的角位置90°连续地升高。在隔板13的角位置90°中，入口5与隔板孔18的重合最大并且呼吸空气的体积流量在通向呼吸防护设备的接口4上最大。从角位置90°至角位置 180°，重合部分连续地减小并且由此体积流量又连续地降低，直至在角位置180°两者的值下降到零并且不再存在体积流量。呼气的完整阶段在隔板13从0°至180°的角位置上进行。吸气阶段在180°和360°或0°的角位置之间进行。通过继续旋转隔板13实现隔板孔18与壳体2的出口6并且与吸入侧的风机8的管接口重合。被吸出的体积流量从隔板13的角位置180°直至隔板13的角位置270°连续地增加。在隔板13的角位置270°上，出口6与隔板孔18的重合最大并且吸入空气的被吸出的体积流量在呼吸防护设备的接口4上最大，以便再次直至角位置360°或0°连续地下降。 [0041] 通过隔板13完全地旋转360°实现呼吸循环。在此，呼吸频率通过隔板13的旋转速度确定。呼吸容积通过产生的体积流量的积分确定。 [0042] 在图2中示出的人工肺1的第二实施方式中，与根据图1的第一实施方式不同，用II于呼吸空气的入口和出5、6轴向错开地设置在管状的壳体2 上，其中，具有压力侧的风机 7的入口5设置在具有吸力侧的风机8的出口6下方。隔板13构造为空心圆柱体17，该空心圆柱体具有两个轴向错开设置的、在用于呼吸空气的入口5的和出口6的平面中可旋转II 的隔板孔18 。第二实施方式的功能相应于第一实施方式的功能，然而呼出空气仅通过入口5引导至接口4并且吸入空气仅从接口4通过出口6引导。 [0043] 图3中示出的人工肺1的第三实施方式包括两个相邻设置的具有各一个隔板13IIIIII III的壳体2 。入口5设置在图3中左边示出的壳体13 中，该入口通过管接口9与压力侧III 的风机7连接。出口6设置在图3中右边示出的壳体2 中，该出口通过管接口10与吸力III III 侧的风机8连接。这些设有各一个肺室3的隔板13 具有相应的隔板孔18 ，在示出的角III 位置中这些隔板孔中的左边的隔板孔18 与所属的入口5对准，以用于产生空气的最大体III III III 积流量，然而右边示出的隔板13 的其他隔板孔18 面对壳体2 的壁并且因此被封闭。 III 两个壳体2 在其上侧19上通过构造在壳盖21中的两次弯曲的连接通道22连接，该连接III 通道通向接口4 。在两个驱动装置根据双箭头16同步旋转时，以与上述根据图1的第一实施方式相似的方式模仿呼吸循环。 [0044] 在图4中示出的人工肺1的第四实施方式中，以与在图2中示出的第二实施方式IV中相似的方式在壳体2 的左侧，入口和出口5、6通过管接口9、10与风机7、8连接。与第IV IV 一至第三实施方式不同，上侧19被封闭并且接口4 设置在壳体2 的与入口和出口5、6对置的侧上并且构造为长孔。沿竖直的轴线20设置的肺室3在下端部且在入口5的平面中IV IV 设有下部的隔板孔18 并且在上端部且在出口6的平面中设有上部的隔板孔18 ，这些隔IV IV 板孔在隔板13 旋转时分别振荡地与用于将呼吸空气输入至呼吸接口的接口4 处于连接。 [0045] 在图5中示出的第五实施方式在壳体2V的构型方面相应于在图4中示出的实施V V V V方式。在壳体13 中可旋转的隔板13 中构造有与入口5和接口4 并且与出口6和接口4V 在相应的转动位置上对准的、Z形的隔板孔18，这些隔板孔设置成相互错开180°。 [0046] 在图6中示出的第六实施方式在壳体2VI的构型方面相应于在图4和5中示出的VI实施方式，并且在隔板13 的构型方面相应于在图5中示出的第五实施方式。与该实施方VI 式不同，这些与入口5和出口6在相应的旋转位置上对准的Z形的隔板孔18 设置成仅相VI 互错开90°。在该第六实施方式中，呼吸循环通过隔板13 绕180°的振荡转动运动来实施。 [0047] 在图7和8中示出的第七实施方式中，壳体2VII基本上相应于根据图4至6的第IV V VI IV V VI四至第六实施方式的壳体2 、2 和2 。与绕着竖直轴线20可转动的隔板13 、13 和13VII VII 相反，隔板13 构造为借助轴23绕着水平轴线24在壳体2 的槽25中可转动的盘26，所VII 述盘具有相对于轴线24具有径向间距地设置的隔板孔18 ，该隔板孔通过盘26的旋转将VII VII 壳体2 的入口和出口5、6循环地与接口4 连接。 [0048] 在图9和10中示出的人工肺1的第八实施方式中，壳体2VIII如在第四至第七实施方式中一样，并且构造有如在第七实施方式中的槽27。在槽27中，滑动元件28作为隔板VIII13 借助作用在栓29上的往复运动的驱动(箭头30)移动。该滑动元件具有两个相叠设VIII 置的隔板孔18 ，所述两个隔板孔的相互间距为，使得在根据图9的滑动元件28的下部位VIII 置中，与压力侧的风机7连接的入口5与下部的隔板孔18 连接并且在滑动元件28的上VIII 部的位置中，与吸力侧的风机8连接的出口6与上部的隔板孔18 连接。 [0049] 附图标记列表 [0050] 01 人工肺 [0051] 02 壳体 [0052] 03 肺室 [0053] 04 接口 [0054] 05 入口 [0055] 06 出口 [0056] 07 风机 [0057] 08 风机 [0058] 09 管接口 [0059] 10 管接口 [0060] 11 箭头 [0061] 12 箭头 [0062] 13 隔板 [0063] 14 底部 [0064] 15 轴 [0065] 16 箭头 [0066] 17 空心圆柱体 [0067] 18 隔板孔 [0068] 19 上侧 [0069] 20 轴线 [0070] 21 壳盖 [0071] 22 连接通道 [0072] 23 轴 [0073] 24 轴线 [0074] 25 槽 [0075] 26 盘 [0076] 27 槽 [0077] 28 滑动元件 [0078] 29 栓 [0079] 30 箭头 |
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