ДЕРЖАТЕЛЬ БАЛЛОНА ДЛЯ СЖАТОГО ГАЗА ДЛЯ ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
PRESSURE TANK HOLDER FOR RESPIRATORY APPARATUS

Изобретение касается держателя баллона для сжатого газа согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, дыхательного аппарата согласно ограничительной части п.8 формулы изобретения и способа крепления баллона для сжатого газа на держателе баллона для сжатого газа согласно ограничительной части п.10 формулы изобретения.
2
Дыхательные аппараты применяются для обеспечения пользователю дыхательного аппарата продолжительного пребывания в среде токсичного воздуха. При этом применяются дыхательные аппараты с замкнутым контуром дыхательного воздуха и без него. При замкнутом контуре дыхательного воздуха из выдыхаемого воздуха отбирается CO, и из баллона для сжатого газа в виде кислородного баллона добавляется кислород. При этом запас кислорода находится в кислородном баллоне, например, под давлением, равным 300 бар. Дыхательный аппарат имеет футляр для переноски, на котором закреплены компоненты дыхательного аппарата. Вследствие высокого давления кислорода в кислородном баллоне требуется редуктор. Кислородный баллон круглой в поперечном сечении конструкции, являющейся стенками резервуара, закреплен с помощью держателя баллона для сжатого газа на дыхательном аппарате.
Держатель баллона для сжатого газа имеет поддерживающую деталь из полимерного материала и по меньшей мере один бандаж для крепления баллона для сжатого газа. Поддерживающая деталь при этом выполнена частично в поперечном сечении в форме сегмента круга, и на эту часть поддерживающей детали накладывается баллон для сжатого газа и затем крепится с помощью бандажа. При этом может возникнуть необходимость крепления на держателе баллона для сжатого газа кислородных баллонов с различным наружным диаметром. Баллон для сжатого газа имеет при этом продольную ось, и при различном наружном диаметре баллона для сжатого газа это приводит к тому, что продольная ось баллона для сжатого газа при большем наружном диаметре, чем тот наружный диаметр, на который рассчитана поддерживающая деталь, установлена так, что центральная продольная ось этого баллона для сжатого газа больше не соответствует редуктору или 90°-колену для сжатого газа. Из-за этого баллон для сжатого газа больше не может подсоединяться к дыхательному аппарату или, соответственно, держателю баллона для сжатого газа дыхательного аппарата, так как разъемы на баллоне для сжатого газа для вывода кислорода больше не совпадают соответственно с разъемами редуктора.
В DE 729555 A показано крепление баллонов для сжатого газа, содержащее закрепленный на опорном корпусе баллона для сжатого газа, обведенный вокруг баллона, стянутый посредством ручного замка бандаж, причем предусмотрены средства для навески, которые удерживают бандаж на опорном корпусе баллона сжатого газа, и части замка, соединяющие друг с другом две половины бандажа, навешены с возможностью отсоединения в повторяющихся в продольном направлении бандажа средствах крепления, в частности, выемках бандажа.
В WO 01/91857 A1 показана опора для баллонов для сжатого воздуха, к которой прижимаются один или несколько баллонов для сжатого воздуха посредством бандажа после осуществления подключений между патрубком для подключения высокого давления и редуктором. Опора для баллонов снабжена скользящими вставками, которые выступают из поверхности опоры для баллонов в направлении каждого баллона для сжатого воздуха, так что каждый наполненный баллон для сжатого воздуха в незатянутом состоянии оперт на них и может скользить, и скользящие вставки, под действием усилия бандажа на баллон для сжатого воздуха и вместе с тем одновременно под действием усилия на эти скользящие вставки, могут утапливаться в опору для баллона.
Поэтому задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить держатель баллона для сжатого газа, дыхательный аппарат и способ крепления баллона для сжатого газа, при котором баллоны для сжатого газа с различным наружным диаметром могут крепиться на держателе баллона для сжатого газа с идентичной продольной осью просто, недорого и надежно.
Эта задача решается с помощью держателя баллона для сжатого газа для дыхательного аппарата, включающего поддерживающую деталь, по меньшей мере один бандаж для крепления баллона для сжатого газа на поддерживающей детали, при этом поддерживающая деталь имеет по меньшей мере два опорных элемента в виде отдельных деталей в дополнение к остальной поддерживающей детали для опирания баллона для сжатого газа и по меньшей мере четыре выполненных на поддерживающей детали фиксирующих устройства по меньшей мере для двух опорных элементов, и по меньшей мере два опорных элемента закреплены соответственно на одном фиксирующем устройстве, так что по меньшей мере два опорных элемента могут крепиться к разным фиксирующим устройствам для согласования с баллонами для сжатого газа с различным наружным диаметром. Баллон для сжатого газа опирается на опорные элементы, и благодаря возможности крепления опоры в различных положениях баллоны для сжатого газа с различным наружным диаметром могут крепиться при этом таким образом, что эти баллоны для сжатого газа с различным наружным диаметром имеют относительно поддерживающей детали идентичную центральную продольную ось. Это возможно благодаря тому, что у поддерживающей детали предусмотрена идентичная центральная продольная ось для баллонов для сжатого газа с различным диаметром, и опорные элементы крепятся в разных положениях относительно этой продольной оси на различном расстоянии или, соответственно, радиальном расстоянии от продольной оси, так что благодаря этому баллоны для сжатого газа с различным наружным диаметром могут крепиться на держателе баллона для сжатого газа в каждом случае с идентичной центральной продольной осью.
В частности, поддерживающая деталь выполнена в виде поддерживающей рамы, поддерживающей пластины или рамы с продольными и поперечными распорками, и/или поддерживающая деталь имеет выполненные в поперечном сечении по существу в форме сегмента круга компоненты опоры, и по меньшей мере один первый компонент опоры имеет больший радиус кривизны, чем по меньшей мере один второй компонент опоры, а оба компонента опоры ориентированы по существу концентрически друг к другу. Баллон для сжатого газа опирается на опорные элементы и по меньшей мере один бандаж. Опорные элементы обеспечивают возможность только точечного опирания на поддерживающую деталь, так что предпочтительно по меньшей мере три опорных элемента на поддерживающей детали выполнены в виде составной части этой поддерживающей детали. Опорные элементы предпочтительно выполнены упругими, так что для дополнительной фиксации при сильной упругой деформации опорных элементов баллон для сжатого газа, в частности, только кратковременно, может опираться на имеющие форму сегмента круга компоненты опоры поддерживающей детали. Благодаря этому имеющие форму сегмента круга компоненты опоры служат для дополнительной фиксации с геометрическим замыканием баллона для сжатого газа на держателе баллона для сжатого газа.
В другом варианте осуществления указанные по меньшей мере два фиксирующих устройства выполнены в виде выемок, в частности, отверстий, или в виде соединения типа «липучка» на поддерживающей детали, и/или по меньшей мере два опорных элемента закреплены фиксирующими устройствами таким образом, что при затянутом по меньшей мере одном бандаже на баллоне для сжатого газа, который опирается на по меньшей мере два опорных элемента, по меньшей мере два опорных элемента не могут двигаться или, соответственно, утапливаться, в частности, упругая деформация по меньшей мере двух опорных элементов не учтена. Выемки на поддерживающей детали могут изготавливаться путем литья под давлением из термопластичного полимерного материала особенно просто и недорого.
В дополнительном варианте осуществления по меньшей мере два опорных элемента закреплены на поддерживающей детали с геометрическим и/или силовым замыканием, в частности, с помощью стопорного или штекерного соединения. При этом целесообразно, наряду со стопорным или штекерным соединением, говорить также о вращающемся штекерном соединении между опорными элементами и остальной поддерживающей деталью.
Предпочтительно держатель баллона для сжатого газа включает по меньшей мере четыре опорных элемента и по меньшей мере восемь фиксирующих устройств. Целесообразно, чтобы количество фиксирующих устройств вдвое превышало количество опорных элементов, так что все опорные элементы могут крепиться в различных положениях или, соответственно, фиксирующих устройствах.
В одном из вариантов опорные элементы при креплении на первых фиксирующих устройствах находятся на большем радиальном расстоянии от условной идентичной центральной продольной оси баллонов для сжатого газа с различным наружным диаметром, чем при креплении на вторых фиксирующих устройствах, и предпочтительно первые фиксирующие устройства расположены по меньшей мере на одном первом компоненте опоры, а вторые фиксирующие устройства расположены по меньшей мере на одном втором компоненте опоры.
Целесообразно, чтобы поддерживающая деталь состояла из полимерного материала, в частности термопластичного полимерного материала, и/или поддерживающая деталь выполнена состоящей из одной части по меньшей мере без двух опорных элементов, и/или опорные элементы выполнены из полимерного материала, предпочтительно упругого полимерного материала, например резины, и/или держатель баллона для сжатого газа имеет по меньшей мере одно удерживающее устройство для фиксации по меньшей мере одного бандажа в различных положениях. Опорные элементы выполнены предпочтительно из упругого полимерного материала, например резины, так что опорные элементы при опирании баллона для сжатого газа и затягивании бандажа упруго деформируются. Вследствие упругих свойств опорных элементов могут гаситься вибрации упругих опорных элементов, так что благодаря этому вибрации и толчки могут уменьшаться опорными элементами, которые при этом также выполняют функцию виброгасящих элементов. При этом целесообразно, чтобы для каждого бандажа было предусмотрено удерживающее устройство, и с помощью этого удерживающего устройства бандаж может соответственно затягиваться в различных положениях для различных баллонов для сжатого газа с разным наружным диаметром. При этом обычно один конец по меньшей мере одного бандажа жестко соединен с держателем баллона для сжатого газа или, соответственно, остальным дыхательным аппаратом, а другой конец может крепиться на удерживающем устройстве в различных положениях.
Предлагаемый изобретением дыхательный аппарат включает баллон для сжатого газа, держатель баллона для сжатого газа для крепления баллона для сжатого газа, редуктор, футляр для переноски, дыхательную маску, причем держатель баллона для сжатого газа выполнен в виде держателя баллона для сжатого газа, описанного в этой заявке на выдачу охранного документа.
2
В другом варианте осуществления дыхательный аппарат включает абсорбер CO, и/или охладитель воздуха для дыхания, и/или дыхательный мешок, и/или по меньшей мере один дыхательный шланг, в частности шланг вдоха и выдоха, и/или кислородный баллон в качестве баллона для сжатого газа.
Предлагаемый изобретением способ крепления баллона для сжатого газа на держателе баллона для сжатого газа, в частности, на держателе баллона для сжатого газа, описанного в этой заявке на выдачу охранного документа, или на дыхательном аппарате, описанном в этой заявке на выдачу охранного документа, включает следующие шаги: укладывание баллона для сжатого газа на поддерживающую деталь держателя баллона для сжатого газа, надевание по меньшей мере одного бандажа на баллон для сжатого газа, затягивание и крепление по меньшей мере одного бандажа, так чтобы баллон для сжатого газа был закреплен между бандажом и поддерживающей деталью, при этом один из баллонов для сжатого газа укладывают на опорные элементы на поддерживающей детали держателя баллона для сжатого газа, и перед укладыванием баллона для сжатого газа на опорные элементы и для согласования с различными наружными диаметрами баллона для сжатого газа опорные элементы закрепляют в различных положениях на поддерживающей детали, так что баллоны для сжатого газа с различным наружным диаметром крепятся на держателе баллона для сжатого газа по существу с идентичной центральной продольной осью.
В частности, баллоны для сжатого газа укладывают на поддерживающую деталь исключительно на опорные элементы и предпочтительно также после затягивания по меньшей мере одного бандажа опираются, в частности, исключительно на опорные элементы, и/или опорные элементы для баллона для сжатого газа с большим наружным диаметром закрепляют на поддерживающей детали на большем расстоянии от идентичной центральной продольной оси баллона для сжатого газа, чем баллоны для сжатого газа с меньшим наружным диаметром, и предпочтительно разность расстояния от опорных элементов для большего и меньшего баллона для сжатого газа до идентичной центральной продольной оси соответствует половине разности наружного диаметра большего и меньшего баллона для сжатого газа.
В другом варианте осуществления опорные элементы закрепляют с геометрическим и/или силовым замыканием в выемках, в частности отверстиях на поддерживающей детали.
На чертежах показано:
фиг.1 - гидродинамическая и функциональная схема дыхательного аппарата;
фиг.2 - вид в перспективе известной из уровня техники поддерживающей детали для баллона для сжатого газа дыхательного аппарата;
фиг.3 - вид в перспективе поддерживающей детали без опорных элементов для баллона для сжатого газа предлагаемого изобретением держателя баллона для сжатого газа;
фиг.4 - другой вид в перспективе поддерживающей детали в соответствии с фиг.2;
фиг.5 - вид в перспективе опорного элемента для поддерживающей детали в соответствии с фиг.3;
фиг.6 - вид в перспективе поддерживающей детали в соответствии с фиг.3, снабженной опорными элементами на первых фиксирующих устройствах;
фиг.7 - вид в перспективе поддерживающей детали в соответствии с фиг.3, снабженной опорными элементами на вторых фиксирующих устройствах;
фиг.8 - продольное сечение баллона для сжатого газа, снабженного редуктором; и
фиг.9 - частичный вид дыхательного аппарата, снабженного баллоном для сжатого газа.
2
2
2
2
2
2
На фиг.1 изображена гидродинамическая и функциональная схема дыхательного аппарата 12, а на фиг.9 - частичный вид дыхательного аппарата 12. Дыхательный аппарат 12 включает дыхательную маску 1 для накладывания на область лица пользователя дыхательного аппарата 12, а также шланг выдоха 2 и шланг вдоха 6, каждый с задающими направление клапанами 7 (фиг.1). Кроме того, дыхательный аппарат 12 имеет дыхательный мешок 4, абсорбер CO 3, охладитель 5 дыхательного воздуха, разъем 8 для дыхательной маски 1, баллон 9 для сжатого газа в виде кислородного баллона 13, редуктор 10 и футляр 11 для переноски. При этом баллон 9 для сжатого газа закреплен на дыхательном аппарате 12 с помощью держателя 14 баллона для сжатого газа. Футляр 11 для переноски, например рамная конструкция или панельная конструкция из полимерного материала или металла, служит для крепления компонентов, например, абсорбера CO 3, охладителя 5 дыхательного воздуха и держателя 14 баллона для сжатого газа дыхательного аппарата 12. Таким образом, речь идет здесь о дыхательном аппарате 12 с замкнутым дыхательным контуром, и выдыхаемый пользователем воздух освобождается в абсорбере CO 3 от CO или, соответственно, восстанавливается и благодаря кислороду из кислородного баллона 13 во вдыхаемый воздух снова подается достаточное количество кислорода. Охладитель 5 дыхательного воздуха необходим, чтобы отводить тепло, возникающее при восстановлении CO в абсорбере CO, и при этом охлаждать вдыхаемый воздух до физиологически переносимой степени. При этом кислород в кислородном баллоне 13 находится под давлением, равным до 300 бар, и благодаря этому с помощью редуктора 10 подается в остальной дыхательный аппарат 12 или, соответственно, замкнутый контур дыхательного воздуха перед вдыханием.
Держатель 14 баллона для сжатого газа включает поддерживающую деталь 15 в виде поддерживающей рамы 16 и два бандажа (не изображены). На фиг.2 изображена известная из уровня техники поддерживающая деталь 15 из термопластичного полимерного материала. Поддерживающая деталь 15 в соответствии с фиг.2 из уровня техники имеет при этом выполненную в форме сегмента круга в поперечном сечении часть для укладывания баллона 9 для сжатого газа. При этом может потребоваться, чтобы баллоны 9 для сжатого газа с различным наружным диаметром, например стальной баллон для сжатого газа с наружным диаметром, равным 100 мм, и пластмассовый баллон 9 для сжатого газа, например, из углеродного волокнистого полимерного материала (CFK), с наружным диаметром, равным 110 мм, крепились на дыхательном аппарате 12 с помощью держателя 14 баллона для сжатого газа. Баллоны 9 для сжатого газа выполнены круглыми в поперечном сечении. При этом редуктор 10 или, соответственно, разъем для редуктора 10 закреплен на остальном дыхательном аппарате 12 в неизменяемом положении. При креплении баллонов 9 для сжатого газа с различным наружным диаметром на изображенной на фиг.2 поддерживающей детали 15 центральные продольные оси 27 различных баллонов 9 для сжатого газа (фиг.8) имеют различное положение относительно редуктора 10 или, соответственно, разъема редуктора 10. Из-за этого баллоны 9 для сжатого газа с различным наружным диаметром не могут или только с соответствующими усилиями могут надежно газонепроницаемо соединяться с редуктором 10, так как это обычно осуществляется с помощью винтового соединения.
На фиг.3, 4, 6 и 7 изображена поддерживающая деталь 15 для предлагаемого изобретением дыхательного аппарата 12 и для предлагаемого изобретением держателя 14 баллона для сжатого газа. Поддерживающая деталь 15 просто и недорого изготавливается посредством литья под давлением из термопластичного полимерного материала. При этом поддерживающая деталь 15, фиг.3, в середине имеет первый компонент 17 опоры, а с наружной стороны второй компонент 18 опоры. Второй компонент 18 опоры выполнен, таким образом, с обеих сторон от первого компонента 17 опоры, и радиус кривизны первого компонента 17 опоры при этом больше, чем радиус кривизны второго компонента 18 опоры при вогнутой, в частности, имеющей форму сегмента круга поверхности первого 17 и второго 18 компонента опоры. Средний первый компонент 17 опоры при этом выполнен со смещением по высоте относительно второго компонента 18 опоры, т.е. в соответствии с изображением на фиг.3, 6 и 7 первый компонент 17 опоры расположен ниже, чем второй компонент 18 опоры. На первом 17 и втором 18 компоненте опоры выполнены по четыре отверстия 24 в виде выемок 23. Для крепления баллона 9 для сжатого газа на поддерживающей детали 15 этот баллон укладывается не непосредственно на поддерживающую деталь 15 из термопластичного полимерного материала, а опосредованно с помощью опорных элементов 19 как составной части поддерживающей детали 15. Опорные элементы 19 изображены при этом на фиг.5 на виде в перспективе и имеют опорную головку 25 и стопорный штуцер 26. Опорные элементы 19 могут при этом крепиться стопорными штуцерами 26 в выемках 23 с геометрическим и силовым замыканием, в частности, с помощью вращающегося штекерного соединения, так что после ввода стопорного штуцера 26 в соответствующие выемки 23 опорная головка 25 опирается на компоненты 17 или 18 опоры в области отверстий 24, и опорные элементы 19 при этом не могут утапливаться или, соответственно, двигаться относительно поддерживающей детали 15. Опорная головка 25 имеет больший диаметр, чем отверстия 24.
На фиг.6 все четыре опорных элемента 19 закреплены на четырех выемках 23, служащих фиксирующими устройствами 20, на первом компоненте опоры. Выемки 23 на первом компоненте 17 опоры образуют при этом первые фиксирующие устройства 21 для опорных элементов 19. Аналогичным образом на поддерживающей детали 15 выполнены также на втором компоненте 18 опоры четыре отверстия 24 или, соответственно, выемки 23 в качестве вторых фиксирующих устройств 22.
На фиг.6, как уже упомянуто, все четыре опорных элемента 19 закреплены на четырех первых фиксирующих устройствах 21. Так как первый компонент 17 опоры выполнен со смещением по высоте относительно второго компонента 18 опоры, при этом при расположении в соответствии с фиг.6 четыре опорных элемента 19 также расположены ниже. На фиг.7 аналогичным образом все опорные элементы 19 на вторых фиксирующих устройствах 22 закреплены на втором компоненте 18 опоры, так что при этом при расположении в соответствии с фиг.7 четыре опорных элемента 19 расположены выше, чем при расположении на фиг.6. При этом высота опорной головки 25 опорных элементов 19 больше, чем разность глубины между первым и вторым компонентом опоры, так что даже при расположении баллона 9 для сжатого газа на поддерживающей детали 15 на фиг.6 баллон 9 для сжатого газа не опирается на второй компонент 18 опоры, т.е. опирается исключительно на компоненты 19 опоры без учета опирания на неизображенный бандаж.
Таким образом, для крепления стального баллона с меньшим наружным диаметром, имеющим наружный диаметр, равный 100 мм, четыре опорных элемента 19 должны крепиться на вторых фиксирующих устройствах 22 в соответствии с расположением на фиг.7, а для крепления баллона 9 для сжатого газа с большим диаметром, например, из углеродного волокнистого полимерного материала (CFK), имеющим наружный диаметр, равный 110 мм, все четыре опорных элемента 19 должны крепиться на первых фиксирующих устройствах 21. Таким образом, при креплении баллонов 9 для сжатого газа с различным наружным диаметром эти баллоны имеют, идентичную центральную продольную ось 27. При этом баллон 9 для сжатого газа соединен 90°-коленом 29 для сжатого газа и вращающейся ручкой 28 с редуктором 10 жестко и неизменяемо выполненным на дыхательном аппарате 12. Редуктор 10 при этом закреплен с помощью детали 30 для крепления редуктора на футляре 11 для переноски дыхательного аппарата 12. При этом соединительный штуцер редуктора 10 неизменяем по своему положению относительно остального дыхательного аппарата 12, в частности, поддерживающей детали 15. Смещение по высоте между первым 17 и вторым 18 компонентом опоры по своему радиальному расстоянию до продольной оси 27 соответствует при этом разности наружного радиуса большего баллона из (CFK) и меньшего стального баллона для сжатого газа, т.е. 2,5 мм или половине разности различных наружных диаметров, равных 110 мм и 100 мм, баллона 9 для сжатого газа из (CFK) и стального баллона 9 для сжатого газа. Благодаря этому баллоны 9 для сжатого газа с различным наружным диаметром могут крепиться на дыхательном аппарате 12 или, соответственно, держателе 14 баллона для сжатого газа с идентичной центральной продольной осью 27, а также при различном наружном диаметре баллонов 9 для сжатого газа подключения сжатого воздуха, например, 90°-колено 29 для сжатого газа, ориентированы постоянным образом относительно редуктора 10.
В итоге, с предлагаемым изобретением дыхательным аппаратом 12 и предлагаемым изобретением держателем 14 баллона для сжатого газа связаны существенные преимущества. Поддерживающая деталь 15 может просто изготавливаться посредством литья под давлением из термопластичного полимерного материала. Для крепления различных баллонов 9 для сжатого газа с разным наружным диаметром опорные элементы 19 могут просто вручную крепиться соответственно в первых или вторых фиксирующих устройствах 21, 22. Вследствие выполнения опорных элементов 19 из резины они могут легко удаляться из фиксирующих устройств 20 и снова крепиться на других фиксирующих устройствах 20. Баллоны для сжатого газа с различным наружным диаметром могут при этом просто без специального инструмента крепиться на держателе 14 баллона для сжатого газа с идентичной центральной продольной осью 27.
Список ссылочных обозначений:
1 Дыхательная маска
2 Шланг выдоха
2
3 Абсорбер CO
4 Дыхательный мешок
5 Охладитель дыхательного воздуха
6 Шланг вдоха
7 Клапан, задающий направление
8 Разъем дыхательной маски
9 Баллон для сжатого газа
10 Редуктор
11 Футляр для переноски
12 Дыхательный аппарат
13 Кислородный баллон
14 Держатель баллона для сжатого газа
15 Поддерживающая деталь
16 Поддерживающая рама
17 Первый компонент опоры с большим радиусом кривизны
18 Второй компонент опоры с меньшим радиусом кривизны
19 Опорный элемент
20 Фиксирующее устройство
21 Первые фиксирующие устройства для большего баллона для сжатого газа
22 Вторые фиксирующие устройства для меньшего баллона для сжатого газа
23 Выемка
24 Отверстие
25 Опорная головка
26 Стопорный штуцер
27 Продольная ось
28 Вращающаяся ручка
29 90°-колено для сжатого газа
30 Деталь для крепления редуктора.