DE10065599A1

DE10065599A1 - Öko-Gasgenerator

Info

Publication number: DE10065599A1
Application number: DE2000165599
Authority: DE
Inventors: Peter Lell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrücken insbesondere Aufblasen von Hohlkörpern auf einfache, autarke und doch zuverlässige Weise. Die Anwendung erstreckt sich von Lawinenrettungssystemen, bei denen ein schlauchähnliches Gebilde aufgeblasen wird, um die sich in der Schneelawine befindliche Person in der Schneelawine aufzutreiben und zu schützen, über zukünftige Motorradairbagsysteme bis hin zum Aufblasen von Schlauchbooten, schwimmenden Inseln und Schwimmwesten. Der Einsatz liegt also überall dort, wo viel Gas schnell und zuverlässig noch Jahre nach dem Kauf der Vorrichtung benötigt wird bei minimalstem Speichervolumen und Gewicht und bei minimalster bis ohne gleichzeitige Erzeugung von Schadstoffen. DOLLAR A Die hier gestellte Aufgabe wird prinzipiell dadurch gelöst, daß das zum Bedrücken des Hohlkörpers benötigte Gas in flüssiger Form im Behälter mitgeführt und dieses dann zu einem kommandierten Zeitpunkt verdampft wird und damit durch den Phasenübergang flüssig-gasförmig sehr viel Stützgas zur Verfügung steht. Anders als bei den herkömmlichen Flüssiggaspatronen in Soda- und Sahnebereitern bleibt hier allerdings nicht die Zeit, daß die notwendige Verdampfungswärme durch Wärmeleitung über das Behältergehäuse eingebracht wird, sondern diese muß durch eine extra Heizmischung oder durch ein heißes Treibgas in den Behälter bzw. in das verflüssigte Gas eingebracht werden, wobei dieser Vorgang noch durch entsprechend eingebrachte Katalysatoren unterstützt werden ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrücken insbesondere Aufblasen von Hohlkörpern auf einfache, autarke und doch zuverlässige Weise. Die Anwendung er streckt sich von Lawinenrettungssystemen, bei denen ein schlauchähnliches Gebilde aufgeblasen wird, um die sich in der Schneelawine befindliche Person in der Schneela wine aufzutreiben und zu schützen, über zukünftige Motorradairbagsysteme bis hin zum Aufblasen von Schlauchbooten, schwimmenden Inseln und Schwimmwesten. Der Ein satz liegt also überall dort, wo viel Gas schnell und zuverlässig noch Jahre nach dem Kauf der Vorrichtung benötigt wird bei minimalstem Speichervolumen und Gewicht und bei minimalster bis ohne gleichzeitige Erzeugung von Schadstoffen.

Herkömmlich wird dafür in einem Behälter gespeichertes Druckgas in den Hohlkörper geleitet, wo es entspannt wird und bei geringerem Druck ein größeres Volumen ein nehmen kann. Dort, wo dieses Volumen bei einem bestimmten Druck noch nicht aus reicht, wird Fremdgas, d. h. Gas, das vorher nicht im Behälter gespeichert war, durch den Ausströmvorgang selbst beispielsweise von der umgebenden Luft mit angesaugt und mit in den Hohlkörper gepumpt. Dieser Effekt ist von der Wasserstrahlpumpe her oder als Venturieffekt bekannt.

Diese bisher eingesetzte Vorrichtungen sind daher begrenzt bezüglich des maximal speicherbaren Gasvolumens bzw. ausgedrückt in Form des Produktes Behältervolumen mal Speicherdruck, sie verwenden deshalb extrem hohe Drücke bis zu derzeit 800 bar und sind deshalb nicht nur schwer durch die damit benötigten Wandstärken des Behäl ters, sondern stellen damit auch stets eine große Gefahr für die Umgebung im Schadens fall des Druckbehälters dar: Die Wirkung entspricht der einer explodierenden Bombe.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen oder mehrere große Hohlkörper so zu bedrücken bzw. aufzublasen, daß mit einer sehr kleinen, zuverlässigen, leichten und sicheren Vorrichtung gearbeitet werden kann. Damit kann sowohl die Fülleistung wesentlich gesteigert, als auch die äußeren Abmessungen und das Gewicht wesentlich verkleinert werden, so daß manche Anwendungsgebiete überhaupt erst in Frage kom men.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vor teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die hier gestellte Aufgabe wird prinzipiell dadurch gelöst, daß das zum Bedrücken des Hohlkörpers benötigte Gas in flüssiger Form im Behälter mitgeführt und dieses dann zu einem kommandierten Zeitpunkt verdampft wird. Anders als bei den herkömmlichen Flüssiggaspatronen in Soda- und Sahnebereitern bleibt hier allerdings nicht die Zeit, daß die notwendige Verdampfungswärme durch Wärmeleitung über das Behältergehäuse eingebracht wird, sondern diese muß durch eine extra Heizmischung oder durch ein hei ßes Treibgas in den Behälter bzw. in das verflüssigte Gas eingebracht werden.

Der Befüllvorgang des Hohlkörpers kann noch beschleunigt werden, indem das im Be hälter gespeicherte Gas noch zusätzlich mittels eines Treibspiegels ausgedrückt wird.

Anstelle des verflüssigten Gases kann auch eine bisher nur als Kühlflüssigkeit bekannte und eingesetzte Flüssigkeit eingesetzt werden, um optimalere Verdampfungsbedingun gen oder optimalere Drücke zu erhalten. Allerdings kann dann dieses Stützgas nur einen gasdichten Ballon, Sack oder Behälter aufblasen, weil diese Flüssigkeiten und damit auch die daraus entstehenden Gase in der Regel zumindest gesundheitsschädigend sind. Verwendet man hingegen wie zuvor nur ein verflüssigtes Gas, wie beispielsweise flüs siges CO2, das auch in fester Form als Trockeneis im Handel ist, dann kann zum Stütz gas Sauerstoff gegeben werden, um dann durch einen nicht ganz gasdichten Sack bzw. Bag der beispielsweise unter einer Schneelawine verschütteten Person noch eine zusätz liche Überlebenshilfe in Form von Atemsauerstoff zu geben!

In einer anderen Ausführungsform des Behälters ist das flüssige Gas in einem kleinen Fläschchen aus biegeweichem Material (Kunststoff-Folie, metallisierte Folien oder dün ne Metallfolie) im Außenbehälter gekapselt und wird nach der Auslösung der Heizmi schung bzw. des Gasgenerators von allen Seiten so bedrückt, daß es gleichzeitig Rich tung Hohlkörper ausgequetscht und durch die dünne Wand des Fläschchens aufgeheizt wird. Damit kann die zur Verdampfung des flüssigen Gases oder der Flüssigkeit benö tigte Wärmeenergie also schnell genug einströmen. Dadurch, daß das Fläschchen von allen Seiten gleichzeitig den gleichen Druck erfährt und während des Ausdrückens ebenfalls dieser Druck in der ausgetriebenen Flüssigkeit herrscht, besteht Kräftegleichgewicht und es kann eine sehr dünne Folie zur Speicherung des Gases oder der Flüssigkeit selbst bei extrem hohen Austreibdrücken des Gasgenerators verwendet werden!

Eine zusätzliche Aufgabe der Vorrichtung ist die einfache Nachfüllbarkeit des einmal ausgetriebenen Gases bzw. der ausgetriebenen oder verdampften Flüssigkeit.

Insbesondere bei der Verwendung für Lawinenrettungssysteme kann dem ausgetriebe nen Gas noch Sauerstoff beigemischt werden, um bei der Verschüttung in tiefere Schichten der Schneelawine dem Skifahrer durch den in den Hohlkörper mit eingebla senen Sauerstoff eine wesentlich bessere Überlebenswahrscheinlichkeit zu geben, als es heute noch der Fall ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beigegebenen beispielhaften Figuren zu sammen mit weiteren Merkmalen und Vorteilen der Erfindung erläutert:

Fig. 1

Gezeichnet ist das Prinzip des Ökogenerators: Eine Heizmischung 61 erzeugt die zur Verdampfung des verflüssigten Gases oder der Kälteflüssigkeit notwendige Energie, gegebenenfalls noch unterstützt durch austreibende Wirkung eines Stützgases aus einem Gasgenerator, sofern nicht die Heizmischung selbst schon genügend treibendes Gas mit entwickelt. Über die Leitung bzw. den Querschnitt 65 wird die Energie bzw. das trei bende Gas auf das eigentliche hier gespeicherte Stützmedium für den Sack oder den Bag geleitet. Über einen Querschnitt 66 wird diese Flüssigkeit in einem Verdampfer 71 ver dampft, wodurch durch den Phasenübergang flüssig-gasförmig ein sehr großes Gasvo lumen erzeugt wird.

Die Bauelemente 61, 65, 62, 66 und 71 können entweder als einzelne Bauteile in der entsprechenden Vorrichtung vorhanden sein, oder mehr oder weniger integriert sein. Ergänzt wird die Vorrichtung noch durch ein zuverlässig wirkendes Ventil 63 für "ein", womit das Stützgas in den Sack, den Schlauch oder den Bag einströmen kann und ein Ventil 64 für "aus", das das Entleeren des Sacks zuverlässig und definiert erlaubt. Auch diese Ventile können entweder als einzelne Baugruppen vorhanden sein, in inte grierter Form vorliegen oder auch gar nicht von nöten sein.

Fig. 2

Fig. 2a zeigt eine mögliche Ausführung. Das verflüssigte Stützgas 11 ist in einem Be hälter 10 und durch eine Membran 15 eingeschlossen. Soll der Schlauch aufgeblasen werden, fließt Strom über die Anschlüsse 1 zur Zündeinrichtung/den Glühdraht, die im Gehäuse 2 eingebrachte Heizmischung 3 zündet und treibt die über die Einrichtung 4 abgedichtete Hohlnadel 5 mit ihrer abgeschrägten Seite 9 gegen die Membran 15. 15 wird durchstoßen, gleichzeitig wird die Membran 14 durch den Gasdruck geöffnet, Heißgas dringt über den Vorraum 13 durch die Bohrung 8 in den Behälter 10 ein und liefert so einerseits die für die Verdampfung der Flüssigkeit 11 notwendige Wärmeener gie, zum anderen treibt sie diese aus. Danach strömen sowohl das vergaste Stützgas 11, als auch das übrig bleibende Heißgas durch die Bohrungen 7 und 12 in den Schlauch und füllen diesen.

In dieser Vorrichtung werden die Abgase der Heizmischung 3 mit in den Schlauch ge blasen, sie eignet sich daher nicht für teildurchlässige Schläuche, die zusätzlich noch Atemsauerstoff zur Verfügung stellen sollen.

Fig. 2b zeigt eine andere Öffnungsart für die Membran 15 des Behälters 10: Nach Zünden der Heizmischung 3 wird die Membran 72 abgeschert, im Leitrohr 73 beschleu nigt und schießt danach Membran 15 auf. Anstelle der Membran 72 kann auch eine dis krete Masse treten, die vom Gasdruck freigerissen und dann im Leitrohr 73 beschleunigt wird.

Für die Funktion des Gerätes ist es unerheblich, wenn anstelle der Membran 15 eine abgedichtete Platte tritt, die entweder von der Einrichtung 4 oder von dem ausgescher ten Teil der Membran 72 in den Behälter 10 gestoßen wird.

Fig. 3

Eine anderes prinzipielles Verfahren, Wärmeenergie dem verflüssigten Stützgas zuzu führen zeigt Fig. 3: Während in Fig. 2 eine bewegliche Nadel die Flasche aufsticht, ist hier die Nadel 9 mit der schrägen Fläche 19 fest und die Flasche selbst wird hier nach der Entzündung der Heizmischung 3 durch den Strom über die Anschlüsse 1 über den Glühdraht/die Zündeinrichtung 23 treibspiegelartig gegen diese Nadel gepreßt. Das Heißgas selbst strömt hierbei am Behälter 10 mit dem verflüssigten Stützgas 11 vorbei, erhitzt dieses, öffnet eine Membran 28 und strömt über die Bohrung 30 in den dann in die Nadel eingetauchten Behälter 10. Wieder strömt dann das Gas über 18 in den aufzu blasenden Schlauch.

Auch in dieser Vorrichtung werden die Abgase der Heizmischung 3 mit in den Schlauch geblasen, sie eignet sich daher nicht für teildurchlässige Schläuche, die zusätzlich noch Atemsauerstoff zur Verfügung stellen sollen.

Fig. 4

Anders als bei den Ausführungen der Fig. 2 und 3 wird hier keine Nadel zum Anste chen des Flüssigkeitsreservoir verwendet. Vielmehr brennen hier die Heißgasstrahlen aus den Bohrungen 24 direkt die Blase 35 auf, wodurch es danach zu einer innigen Durchmischung des Fluids 34 mit den heißen Abgasen/Heißgas der Heizmischung 3 kommt, nachdem sie von der Zündeinrichtung/dem Glühdraht 23 nach Stromfluß über die Anschlüsse 1 gezündet wurde. Die Verdämmung 25 dichtet das System vor dem ersten Gebrauch ab, die Bohrungen 33 homogenisieren das hier noch aus Heißgas, ver gaster Stützmasse aus dem Fluid 34 und dem Fluid 34 selbst bestehende Gemisch.

Je nach verwendetem Fluid 34 kann das Material der Scheibe 31 aus einem Material bestehen, das für das Fluid als Katalysator wirkt und das Fluid auch katalytisch vergast bzw. zersetzt. Hierbei kann die Vorrichtung so optimiert werden, daß der Katalysator durch die heißen Abgase der Heizmischung 3 schnell aufgeheizt wird, um effektiver arbeiten zu können.

Ob nun die Scheibe 31 als Lochscheibe, wie hier gezeichnet, oder als mehr oder weniger dicker Filterpack ausgeführt wird, ist nur eine Frage der praktischen Ausgestaltung und der Wirksamkeit des Materials als Katalysator.

Fig. 5

Gezeichnet ist hier eine Ausbildung der Bohrungen 33, um die Blase 35 sicher aufste chen zu können, wenn die Blase durch die Abgase der gezündeten Heizmischung 3 da gegen gedrückt wird. Die Schneide 37 sitzt etwas vor der Bohrung 38 zurück, das Gas- /Flüssigkeitsgemisch strömt dann durch die Bohrung 36 Richtung aufzublasenden Schlauch.

Auch in dieser Vorrichtung werden die Abgase der Heizmischung 3 mit in den Schlauch geblasen, sie eignet sich daher nicht für teildurchlässige Schläuche bzw. Bags, die zu sätzlich noch Atemsauerstoff zur Verfügung stellen sollen.

Fig. 6 und 7

Anders als die bisher gezeigten Vorrichtungen zur Umsetzung des Verfahrens wird hier eine schnelle abgasfreie Verdampfung des Stützfluids/verflüssigten Gases 44 gezeigt:
Eine Heizmischung 46 ist in einem Heizkörper 39 eingeschlossen und wird mit einer Zündeinrichtung 43, die über die Anschlüsse 47, 50, 51 und 52 mit elektrischem Strom versorgt wird, gezündet. Nach der Zündung wird der Heizkörper heiß, erhitzt den Ver dampfer 45, der wiederum das ihn umgebende Fluid 44. Nach der Erhitzung und dem sich aufbauenden Innendruck dringt dieses in die Bohrung 57 ein, gelangt in einen Sammelkanal 60 und wird in der integrierten Verdampferspirale 55, die aber auch aus einem gewickeltem Rohr bestehen kann verdampft. Der nun trockene Dampf sammelt sich im Sammelquerschnitt 54, wo er dann über die Querbohrung 37 in den Auslaß 53 zum aufzublasenden Schlauch geleitet wird.

Anders als zuvor werden bei dieser Vorrichtung also die Abgase der Heizmischung 3 nicht mit in den Schlauch geblasen, sie eignet sich daher sehr gut für teildurchlässige Schläuche, die zusätzlich noch Atemsauerstoff zur Verfügung stellen sollen! Hierzu muß lediglich in den Behälter 42 neben dem verflüssigten Stützgas 47 noch gasförmiger Atemsauerstoff mit eingefüllt werden.

Wie bei allen Zündeinrichtungen von Heizmischungen insbesondere pyrotechnischer Art kann die Zündeinrichtung hier wie auch schon in den Ausführungsbeispielen vorher auch nichtelektrischer Natur sein, beispielsweise per Reißschnur, Zündkapsel, per NONEL o. ä.

Claims

1. Verfahren zum Aufblasen von Hohlkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Behälter gespeichertes Gas, insbesondere verflüssigtes Gas, eine sonst nur als soge nannte Kühlflüssigkeit oder eine andere Flüssigkeit, durch die Abgase eines Gasge nerators so aufgeheizt wird, daß damit eine gezielte Volumenänderung des gespei cherten Gases in einer gewünschten Zeit erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die austreibende Wirkung dieser Abgase ausgenutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator durch einen festen, flüssigen oder gasförmigen Energieträger betrieben wird und insbeson dere in Form eines Treibladungspulvers, einer Heizmischung oder eines Gemisches aus beiden, oder insbesondere einer Thermitmischung vorliegt bzw. im Gasgenerator eingebracht ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter mehrere Gas- und Flüssigkeitsarten gleichzeitig eingebracht bzw. gespeichert sind, insbeson dere die Mischungen flüssiges CO2 und atembares O2 oder flüssiges N2O und atem bares O2, vorzugsweise in nur einem Behälter.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein geeigneter Katalysa tor die Zerlegung der im Behälter gespeicherten Flüssigkeit zum Gas ganz oder teil weise übernimmt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Katalysator von den Abgasen der Heizmischung aufgeheizt wird, um dessen Wirkungsgrad zu erhö hen.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abgase des Gasgenerators direkt auf das im Behälter gespeicherte Gas bzw. die dort gespeicherte Flüssigkeit einwirkt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abgase des Gasgenerators nicht direkt auf das im Behälter gespei cherte Gas bzw. die dort gespeicherte Flüssigkeit einwirkt, sondern zunächst ein an deres Hilfsgas, eine Hilfsflüssigkeit oder ein Hilfsfett bedrückt und erst diese wieder um auf das oben beschriebene, im Behälter gespeicherte Gas oder auf die dort ge speicherte Flüssigkeit einwirkt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abgase des Gasgenerators über einen Treibspiegel oder eine Mem bran auf das im Behälter gespeicherte Gas bzw. die dort gespeicherte Flüssigkeit einwirkt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Heizmischung gemäß Fig. 6 und 7 in einen geschlossenen Heiz körper eingeschlossen ist, der die Flüssigkeit nach der Zündung schnell, zuverlässig und gezielt so verdampft, daß keine Abgase aus der Heizmischung mit in den aufzu blasenden Schlauch oder den Bag gelangen.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das auszutreibende Gas bzw. die auszutreibende Flüssigkeit in kartu schierter Form im Behälter eingebracht ist.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Behälter selbst als Kartusche ausgeführt ist.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Vorrichtung Ventile eingebracht sind, die ein zuverlässiges Öff nen des Behälters mit gespeichertem Gas erlauben.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Vorrichtung Ventile eingebracht sind, die ein zuverlässiges Ent lüften des Behälters mit gespeichertem Gas erlauben.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung Ventile eingebracht sind, die ein zuverlässiges Entlüften des an den Behälters ange schlossenen Hohlbehälters erlauben.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbrandprodukte der Heizmischung 3 eine Membran 72 abscheren und so beschleunigen, daß diese ei ne Membran 15 aufschießen kann.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Memban 72 eine dort angebrachte diskrete Masse tritt.

18. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Membran 15 eine hier im Behälter 10 abgedichtete Platte tritt, die nach der Auslösung von der Einrichtung 5 oder vom abgescherten Teil der Membran 72 in den Behälter gestoßen wird.