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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gebläsefilteratemsystem. Gebläsefilteratemgeräte und Gebläsefilteratemsysteme schützen die Benutzer solcher Geräte vor Gasen und/oder Dämpfen, sowie Partikeln, die in der Atemluft vorhanden sind und die Gesundheit des Benutzers beeinträchtigen können.
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Ein Gebläsefilteratemsystem weist zumeist ein Filter zum Filtern der Umgebungsluft auf, sowie ein Gesichtsteil, über das die gefilterte Luft dem Benutzer zugeführt wird. Vielfach wird für ein solches Gesichtsteil auch die Bezeichnung Kopfstück für ein Gebläsefilteratemsystem verwendet. Gebläsefilteratemsysteme werden in vielen Situationen und Einsatzbereichen des täglichen Lebens, wie auch im industriellen Umfeld eingesetzt.
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Zu den Einsatzbereichen zählen beispielsweise Metallherstellung und Verarbeitung (z.B. Eisen und Stahlindustrie), Metallbearbeitung (z.B. Schweißtechnik, Löttechnik), Pharmazeutische Industrie, Chemische Industrie, Anwendungsfelder der Beschichtungstechnik oder Farb- und Lackiertechnik, Öl- und Gas-Industrie, Dienstleistungen in den Bereichen Konstruktion, Rekonstruktion, Entsorgung oder Sanierung (z.B. Asbest-Sanierung) oder Gefahrgut-Handhabung, wie auch klinisch/medizinische Einsatzfelder, beispielsweise Anwendungen zum Schutz des medizinischen Personals vor Krankheitserregern bei Epidemien, Seuchen, Pandemien. Je nach Art der Einsatzbedingungen kann es sich bei dem Gesichtsteil um eine Atemmaske, eine Atemhaube, eine Visiermaske, einen Helm, eine Mund-Nasenmaske oder um eine Halbmaske handeln. Über eine Luftzuführungsleitung sind das Gebläsefiltergerät und das Gesichtsteil verbunden, so dass die vom Gebläsefiltergerät geförderte Luftmenge zum Benutzer gefördert und geleitet werden kann.
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Wichtig für die Wirkung eines Gebläsefilteratemsystems zum Schutz des Benutzers vor schädlichen Gasen oder Partikel ist es, dass in dem Gesichtsteil ein Überdruck gegenüber der umgebenden Luft gegeben ist. Dies stellt sicher, dass in das Gesichtsteil keine Luft aus der Umgebung eindringen kann.
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Im Stand der Technik, beispielsweise in der
EP 0 814 872 B1 , ist beschrieben, wie mit Hilfe eines Drucksensors, welcher in der Gesichtsmaske angeordnet ist, überwacht werden kann, ob in der Gesichtsmaske ein Überdruck gegenüber der Einsatzumgebung gegeben ist. Die Einbeziehung des Druckes ermöglicht dem Management des Gebläsefiltergerätes in einer möglichen technischen Ausgestaltungsvariante eine Überwachung des Überdrucks in der Maske mit entsprechender Alarmierungsmöglichkeit für die Steuerung des Gebläsefilteratemsystems bei einem Absinken des Drucks. Nachteilig an dieser technischen Ausgestaltungsvariante ist das Erfordernis einer Datenverbindung zwischen dem Gebläsefiltergerät und dem Drucksensor in der Maske. Eine solche Datenverbindung, sei es drahtgebunden oder drahtlos per Funkübertragung oder optischer Übertragung ist im Einsatz des Gebläsefiltergerätes prinzipiell anfällig für Störungen (Kabelbruch, Kontaktprobleme an Steckverbindungen, Störungen in der Funkübertragung) und somit problematisch.
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Eine weitere technische Ausgestaltungsvariante, einen Druck in der Gesichtsmaske zu erfassen, ist die Anordnung einer Druckmessleitung von der Gesichtsmaske zum Gebläsefiltergerät. Im Gebläsefiltergerät wird ein Drucksensor angeordnet, der mittels der Druckmessleitung den Druck in der Gesichtsmaske messtechnisch erfassen kann. Auch diese Ausgestaltungsvariante weist den Nachteil auf, dass die Druckmessleitung im Einsatz anfällig für Störungen, etwa Beschädigungen der Druckmessleitung von außen ist. Eine Anordnung der Druckmessleitung in die Luftzuführungsleitung hinein („Schlauchin-Schlauch“), oftmals ausgeführt als Schlauch vom Gebläsefiltergerät zur Gesichtsmaske, verringert die Anfälligkeit für Störungen von außen, erfordert aber eine besondere und aufwendige und damit teure Ausgestaltung der Luftzuführungsleitung, bzw. des Schlauches.
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In der
FR 2 705 899 A1 wird ein Schutzsystem als Teil einer persönlichen Schutzausrüstung beschrieben. Dieses persönliche Schutzsystem dient dem Schutz eines Atemschutzgeräteträgers vor schädlicher Beeinflussung durch giftige Bestandteile der Atemluft. Dazu ist ein Gebläse vorgesehen, das den Atemschutzträger mit gereinigter Luft versorgt.
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Der Motor, der in dieser
FR 2 705 899 A1 das Gebläse antreibt, ist derart ausgestaltet, dass er bei einer minimalen Leistungsaufnahme in Verbindung mit einer minimalen Rotationsgeschwindigkeit oder bei einer maximalen Leistungsaufnahme in Verbindung mit einer maximalen Rotationsgeschwindigkeit betrieben werden kann. Der Betrieb wird dabei durch einen Drucksensor kontrolliert, um die elektrischen Leistungspegel und die Drehzahlvariation derart zu gewährleisten, dass sich ein Ansprechverhalten in der Umschaltung zwischen den Rotationsgeschwindigkeiten von weniger als einer Sekunde ergibt.
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Die US 2009 / 0 266 361 A1 weist ein Gerät zur Reinigung von Luft, insbesondere Atemluft auf mit mindestens einem Filtersystem, das zu einer Bereitstellung von gereinigter Atemluft vorgesehen ist. In einem Gehäuse sind mindestens ein Filtersystem mit einem Einlass und einem Auslass, ein motorbetriebener Antrieb zur Erzeugung einer Luftströmung und ein Kontrollsystem zur Steuerung des Motorbetriebes sowie ein Sensor im Filtersystem, der in einer Datenverbindung mit dem Steuerungssystem verbunden ist, angeordnet ist. Der Filtersystemsensor stellt dabei Informationen hinsichtlich des Typs des mindestens einen Filtersystems an das Kontrollsystem bereit. Das Kontrollsystem ist ausgestaltet, den Motorbetrieb auf Basis des Typs des Filtersystems, welcher durch den Filtersystemsensor erfasst worden ist, zu steuern.
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In der US 2011 / 0114 093 A1 ist eine automatische Anpassungserkennung und Durchflusskalibration für ein Gebläsebeatmungsgerät beschrieben. Es erfolgt dabei eine kontaktlose Messung einer magnetischen Flussstärke oder Feldstärke, um daraus eine Durchflussmenge für die Steuerung einer Pumpe abzuleiten. Die Pumpe dient Gebläsebeatmungsgerät zu einer Bereitstellung von Atemgas zu einer Maske.
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In der
DE 10 2004 013 453 B4 ist ein Gebläsefiltergerät für Atemschutzhauben und -masken beschrieben. Das Gebläsefiltergerät für Atemschutzmasken und - hauben umfasst ein von einem Motor angetriebenes Gebläse und ein dem Gebläse vorgeschaltetes Filter sowie eine dem Motor zugeordnete Steuerelektronik zur Einstellung eines vorgegebenen Luftvolumenstroms. Der Motor ist dabei ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, welcher über ein Pulsweitenmodulationsverhältnis gesteuert wird und mit Drehzahlsensoren ausgerüstet ist. In einem Datenspeicher ist eine Vielzahl unterschiedlicher Filterwiderstände abgelegt, für die entsprechende Pulsweitenmodulationsverhältnisse (PWM) und Motordrehzahlen (n) hinterlegt sind. Dabei ist die Steuerelektronik in der Lage, mittels eines Identifizierungsmittels, was an der jeweiligen Atemschutzmaske oder -haube (Kopfteil) angeordnet ist und einem betreffenden Betriebsmodus zugeordnet ist, den Gleichstrommotor entsprechend entsprechend dem betreffenden Betriebsmodus nach dem zugehörigen Pulsweitenmodulationsverhältnis (PWM) in der Motordrehzahl (n) zu steuern.
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Angeregt durch die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Gebläsefilteratemschutzsystem mit einem Gesichtsteil und einem Gebläsefiltergerät anzugeben, welches eine Überwachung eines Druckes im Gesichtsteil bereitstellt, ohne dass eine Daten- oder Luftzuführungsleitung vom Gebläsefiltergerät zum Gesichtsteil erforderlich ist.
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Diese und weitere Aufgaben werden mit einem Gebläsefilteratemschutzsystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweise Bezugnahme der Figuren näher erläutert.
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Ein Gebläsefilteratemsystem weist in einer typischen Ausführungsform ein Filterelement, eine Gebläseeinheit und ein Gesichtsteil auf. Die Gebläseeinheit ist an einer Einlassseite zum Ansaugen von Umgebungsluft durch das Filterelement ausgestaltet und vorgesehen. Weiterhin ist die Gebläseeinheit vorgesehen, an der Auslassseite eine Atemluftmenge zu erzeugen und für die Luftzuführungsleitung bereitzustellen. Das Filterelement ist zu einer Reinigung von Umgebungsluft ausgestaltet und vorgesehen und bewirkt eine Entfernung von Partikeln aus der Umgebungsluft, so dass die von der Gebläseeinheit bereit gestellte Atemluftmenge aus gereinigter Luft besteht. Die Gebläseeinheit weist zur Erzeugung und Förderung der Atemluftmenge vorzugsweise ein mit einem elektrischen Antriebsmotor kraftschlüssig gekoppeltes und rotierendes Gebläse mit einem Gebläserad oder einem Lüfterrad auf. Das Gebläse ist dabei vorzugsweise als ein Radialverdichter ausgestaltet. Der elektrische Antriebsmotor ist bevorzugt als ein Gleichstrommotor, weiter bevorzugt als ein elektronischkommutierter Gleichstrommotor (DC-Brushless-Motor) ausgebildet und geeignet und vorgesehen, das Gebläserad in Rotation zu versetzen. Das Gesichtsteil kann in verschiedenen Varianten ausgestaltet sein, beispielsweise als eine Atemmaske, eine Atemhaube, eine Visiermaske, ein Helm, eine Mund-Nasenmaske oder eine Halbmaske. Weiterhin sind eine Kontrolleinheit und eine Energieversorgungseinheit, sowie Sensorik zur Erfassung von Druck oder Durchflussmengen in dem Gebläsefilteratemsystem angeordnet. Das Gesichtsteil ist über eine Luftzuführungsleitung mit der Gebläseeinheit derart verbunden, dass eine, von der Gebläseeinheit geförderte Luftmenge zum Gesichtsteil mittels der Luftzuführungsleitung befördert werden kann. Die Luftzuführungsleitung ist typischerweise als ein zu einer Luftführung unter rauen Einsatzbedingungen (Hitze, Feuer, Wasser, Kälte) geeignetes Schlauchelement; vorzugsweise als eine elastische Schlauchleitung oder ein Atemschlauch ausgeführt. Die Sensorik umfasst Messelemente zur Erfassung von Drücken oder Luftmengen, wie auch Zuständen oder Betriebszuständen der Gebläseeinheit. Zur Sensorik sind damit beispielsweise Drucksensoren, beispielsweise zur Erfassung des Umgebungsdrucks, Durchflusssensoren zur Erfassung der von der Gebläseeinheit geförderten Durchflussmengen oder Drehzahlsensoren zur Erfassung der Drehzahl der Gebläseeinheit zu zählen.
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Die Kontrolleinheit ist zu einer Kontrolle der Atemluftmenge mittels Regelung oder Steuerung auf Basis der Sensorik ausgebildet und vorgesehen sowie für den Betrieb der Gebläseeinheit und die Auswertung der Signale der Sensorik.
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Die Kontrolleinheit ist beispielsweise mit einem Microcontroller (µC) oder einem Mikroprozessor (µP) ausgestaltet und weist Eingänge und Ausgange für Messsignale, Daten und Steuersignale auf, um mit einem Programmcode, der auf dem Microcontroller (µC) oder dem Mikroprozessor (µP) abgearbeitet wird, die Kontrolle und den Betrieb des Gebläsefilteratemsystems zu ermöglichen. Die Energieversorgungseinheit ist vorzugsweise als eine wiederaufladbare Batterie mit zugehöriger Spannungs- und/oder Stromregelelektronik sowie Ladeelektronik ausgebildet und dazu geeignet und vorgesehen, die Sensorik, den Antriebsmotor und die Kontrolleinheit mit elektrischer Energie zu versorgen. Erfindungsgemäß umfasst die Sensorik einen Drucksensor, der an einer Auslassseite der Gebläseeinheit angeordnet ist. Der Drucksensor ist ausgebildet und vorgesehen einen Druckunterschied der Atemluftmenge an der Auslassseite der Gebläseeinheit gegenüber der Umgebungsluft als einen aktuellen Druckwert messtechnisch zu erfassen.
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Erfindungsgemäß bilden das Gesichtsteil und die Luftzuführungsleitung eine Gesichtsteil/Schlauchkombination. Weiterhin ist erfindungsgemäß in oder an der Kontrolleinheit ein Datenspeicher vorgesehen, der dazu ausgebildet und ausgestaltet ist, spezifische Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombination und betriebsbedingte Eigenschaften der Gebläseeinheit bereitzustellen und zu speichern. Betriebsbedingte Eigenschaften der Gebläseeinheit sind beispielsweise ein geförderter Volumenstrom oder Massenstrom an Luft, eine Temperatur der geförderten Luft, eine Drehzahl des Gebläserades oder ein mit der Drehzahl korrespondierendes Druckniveau, welches mittels der Drehung des Gebläserades erzeugt wird.
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Bei Betrieb der Gebläseeinheit ist der Druck an der Auslassseite der Gebläseeinheit, bedingt durch die geförderte Atemluftmenge, gegenüber der Umgebungsluft erhöht, sofern an der Auslassseite der Gebläseeinheit keine freie Abströmung vorliegt. Das bedeutet, dass der Drucksensor an der Auslassseite der Gebläseeinheit bei angeschlossener Gesichtsteil/Schlauchkombination einen dort damit vorhandenen Überdruck gegenüber der Umgebungsluft messtechnisch erfasst. Die Kontrolleinheit ist zudem erfindungsgemäß ausgebildet und vorgesehen aus den betriebsbedingten Eigenschaften der Gebläseeinheit und den spezifischen Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombination einen Solldruckwert für den aktuellen Betrieb des Gebläsefilteratemsystems mit der aktuell angeschlossenen Gesichtsteil/Schlauchkombination zu ermitteln. Dieser Solldruckwert ist ein Druckwert, der für einen sicheren Betrieb des Gebläsefilteratemsystems am Luftauslass der Gebläseeinheit gegeben sein muss und mittelbar über die Verbindung des Gesichtsteils mittels des Schlauchelementes mit dem Luftauslass auch im Gesichtsteil gegeben ist, um eine sichere Versorgung eines Benutzers mit Atemluft durch das Gebläsefilteratemsystem sicherzustellen. Aus dem Druckwert am Luftauslass der Gebläseeinheit ist es der Kontrolleinheit möglich, mit Kenntnis der spezifischen Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombination, insbesondere bei bekannter, von der Gebläseeinheit geförderter Durchflussmenge und bekannten Strömungswiderständen (Strömungswiderstand des Schlauchelementes und Strömungswiderstand des Gesichtsteils) der Gesichtsteil/Schlauchkombination, den sich im Betrieb des Gebläsefilteratemsystems ergebenden Überdruck im Gesichtsteil zu bestimmen.
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Die Kontrolleinheit ist dazu ausgebildet und vorgesehen, den aktuellen Druckwert des an der Auslassseite der Gebläseeinheit angeordneten Drucksensors zu erfassen und mit dem aus den betriebsbedingten Eigenschaften der Gebläseeinheit und den spezifischen Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombination ermittelten Solldruckwert zu vergleichen und ein Fehlersignal zu erzeugen und bereitzustellen, falls der aktuelle Druckmesswert den ermittelten Solldruckwert unterschreitet. Eine Unterschreitung des ermittelten Solldruckwertes durch den aktuell erfassten Druckmesswert bedeutet, dass dem Benutzer im Gesichtsteil ein, - zu geringer -, Druck zur Verfügung steht, der nicht dazu ausreicht, ein Eindringen von Schweb- oder Fremdkörpern, sowie schadstoffhaltiger Luft von außen in das Gesichtsteil zu verhindern. Deshalb wird der Benutzer durch das Fehlersignal darauf hingewiesen, dass im Betrieb des Gebläsefilteratemsystems ein sicherer Betriebszustand aktuell nicht gegeben ist.
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Auf diese Weise wird es mit der vorliegenden Erfindung ermöglicht, mit Kenntnis der betriebsbedingten Eigenschaften der Gebläseeinheit und der spezifischen Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombination einen Solldruckwert zu bestimmen, welcher im laufenden Einsatz oder im Betrieb des Gebläsefilteratemsystems mittels der Kontrolleinheit mit dem aktuellen Druckmesswert am Luftauslass der Gebläseeinheit verglichen wird, festzustellen, ob ein sicherer Betriebszustand vorliegt oder ob ein für den Anwender gesundheitlich bedenklicher Fehlerzustand für den Anwender durch einen zu geringen Überdruck am Luftauslass der Gebläseeinheit vorliegt.
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In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Datenspeicher an dem Gebläsefilteratemsystem ausgebildet, die spezifischen Eigenschaften einer Vielzahl von Gesichtsteil/Schlauchkombinationen bereitzustellen. Die spezifischen Eigenschaften der Vielzahl von Gesichtsteil/Schlauchkombinationen werden dabei im Datenspeicher vorzugsweise in Form von Betriebskennungen bereitgestellt. Diese besondere Ausführungsform der Erfindung ermöglicht, nicht nur für eine Gesichtsteil/Schlauchkombination, sondern für eine Vielzahl von unterschiedlichen Gesichtsteil/Schlauchkombinationen jeweils spezifisch einen Solldruckwert zu bestimmen, welcher im laufenden Einsatz oder Betrieb des Gebläsefilteratemsystems mittels der Kontrolleinheit mit dem aktuellen Druckmesswert am Luftauslass der Gebläseeinheit verglichen wird, um festzustellen, ob ein sicherer Betriebszustand des Gebläsefilteratemsystems mit einer aus der Vielzahl von unterschiedlichen Gesichtsteil/Schlauchkombinationen vorliegt oder ein gesundheitlich bedenklicher Fehlerzustand für den Anwender, bedingt durch einen, - spezifisch für diese Gesichtsteil/Schlauchkombinationen aus der Vielzahl von unterschiedlichen Gesichtsteil/Schlauchkombinationen -, zu geringem Überdruck am Luftauslass der Gebläseeinheit vorliegt. Mit der Speicherung von spezifischen Eigenschaften einer Vielzahl von Gesichtsteil/Schlauchkombinationen im Datenspeicher ist es möglich, unterschiedliche Gesichtsteile oder Schlauchausgestaltungen zu berücksichtigen. Unterschiedliche Gesichtsteile sind beispielsweise Typen von Atemmasken, Atemhauben, Visiermasken, Helmen, Mund/Nasen-Masken oder Halbmasken. Unterschiedliche Schlauchausgestaltungen ergeben sich beispielsweise durch die Form des Schlauches (Spiralschlauch, Röhrenschlauch, Koaxial-Schlauch), Schlauchdurchmesser, Schlauchlängen und Schlauchmaterialien und den Grad der Elastizität und Beweglichkeit der unterschiedlichen Gesichtsteile oder Schlauchausgestaltungen. Die spezifischen Eigenschaften der verschiedensten Gesichtsteil/Schlauchkombinationen ergeben teilweise auch direkt Bedingungen für die Art und Weise des Betriebes der Gesichtsteil/Schlauchkombinationen mit dem Gebläsefilteratemsystem. So ist beispielsweise der notwendige Überdruck gegenüber der Umgebung in einer dichtsitzenden Atemmaske zur Vermeidung eines Eindringens von Fremdpartikeln in die Atemmaske verschieden von dem notwendigen Überdruck gegenüber der Umgebung bei einer Atemhaube oder bei einer Halbmaske. Zudem ist die von der Gebläseeinheit zu liefernde und im Einsatz benötigte Durchflussmenge bei Anwendung der dichtsitzenden Atemmaske mit einem beispielhaften Durchflussbereich von 115 l/min bis 145 l/min verschieden von der im Einsatz benötigte Durchflussmenge bei Anwendung einer Atemhaube mit einem beispielhaften Durchflussbereich von 170 l/min bis 210 l/min. Aus den unterschiedlichen Durchflussbereichen und der Unterschiedlichkeit zwischen einer dichtanliegenden Atemmaske und einer weniger dicht- anliegenden Atemhaube resultieren unterschiedliche Druckverhältnisse in Atemmaske und Atemhaube, welche sich dann auch als in dem notwendigen Überdruck im jeweiligen Gesichtsteil, wie auch im dazu erforderlichen Überdruck der geförderten Atemluftmenge am Luftauslass der Gebläseeinheit widerspiegeln. Dies zeigt auf, dass für unterschiedliche Gesichtsteile, bzw. Gesichtsteil/Schlauchkombinationen verschiedene Solldrücke oder Solldruckbereiche resultieren, die dann im Gesichtsteil, im Schlauchelement und damit auch am Luftauslass der Gebläseeinheit gegeben sein müssen, um am Gesichtsteil einen Überdruck zu gewährleisten, der ein Eindringen von Fremdpartikeln von außen in das Gesichtsteil sicher verhindert. Diese Eigenschaften und Besonderheiten sind in den spezifischen Eigenschaften verschiedenster Gesichtsteil/Schlauchkombinationen in Form der Betriebskennungen, wie auch als Teil der betriebsbedingten Eigenschaften der Gebläseeinheit in dem Datenspeicher abgelegt. Weitere Größen, welche in den spezifischen Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombinationen abgelegt sein können, sind beispielsweise die jeweilige Schlauchlänge, der Schlauchdurchmesser, die Art der Schlauchanschlussverbindung, wie beispielsweise Gewindeverbindungen (z.B. mittels eines sogenannten Rd40-Gewindes), verschiedene Typen von Steck- oder Einrastverbindungen, der jeweilige Strömungswiderstand der Gesichtsteil/Schlauchkombination, jeweils zugeordnet zum jeweiligen Typ des Gesichtsteils (Atemmaske, Halbmaske, Atemhaube) als Teil der Gesichtsteil/Schlauchkombinationen.
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Die Auswahl der in dem Datenspeicher hinterlegten Betriebskennungen mit Zuordnung zu der aktuell im Einsatz durch den Benutzer eingesetzten Gesichtsteils-Schlauchkombination kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen.
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Eine Möglichkeit, eine solche Auswahl zu realisieren, ergibt sich mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform derart, dass der Benutzer oder Anwender einen entsprechenden Typ am Gebläsefilteratemsystem auswählt, der seiner jeweiligen verwendeten Gesichtsteil/Schlauchkombination entspricht. Dazu ist an dem Gebläsefilteratemsystem vorzugsweise ein Eingabeelement (Taster, Schalter, Tastatur) vorgesehen, über welches der Benutzer,- idealerweise vor Beginn des Einsatzes, - in der Lage ist, aus einer Vielzahl von möglichen Gesichtsteil/Schlauchkombinationen die für den Einsatz zutreffende Gesichtsteil/Schlauchkombination auszuwählen.
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Eine weitere Möglichkeit ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gebläsefilteratemsystems in der Art gegeben, dass in oder an dem Schlauchelement oder der Luftzuführungsleitung ein Kenndatenspeicherungselement angeordnet ist. In diesem Kenndatenspeicherungselement wird eine Kennung der jeweiligen Gesichtsteil/Schlauchkombination gespeichert und bereitgestellt. Dazu ist das Gebläsefilteratemsystem mit der Kontrolleinheit dazu ausgebildet und ausgestaltet, die Kennung der Gesichtsteil/Schlauchkombination in dem Kenndatenspeicherungselement mit der Betriebskennung im Datenspeicher des Gebläsefilteratemsystems abzugleichen und daraus die spezifischen Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombination zu bestimmen und den Solldruckwert für den Betrieb des Gebläsefilteratemsystems mit der angeschlossenen Gesichtsteil/Schlauchkombination zu ermitteln. Diese Kennung ist derart ausgestaltet, die spezifischen Eigenschaften dieser Gesichtsteil/Schlauchkombination zu speichern und bereitzustellen. Zudem ist in dieser weiter bevorzugten Ausführungsform eine Leseeinheit an die Kontrolleinheit angebunden oder mit in die Kontrolleinheit integriert, welche ausgebildet ist, die Kennung aus dem Kenndatenspeicherungselement der Gesichtsteil/Schlauchkombination auszulesen. Die Kontrolleinheit verwendet die Betriebskennung im Datenspeicher des Gebläsefilteratemsystems und die Kennung aus dem Kenndatenspeicherungselement des Schlauchelementes und ermittelt daraus dann die spezifischen Eigenschaften der aktuell an die Gebläseeinheit angeschlossenen Gesichtsteil/Schlauchkombination. Auf Basis dieser dann ermittelten spezifischen Eigenschaften der aktuell an die Gebläseeinheit angeschlossenen Gesichtsteil/Schlauchkombination und der betriebsbedingten Eigenschaften der Gebläseeinheit wird dann von der Kontrolleinheit der Solldruckwert für die angeschlossene Gesichtsteil/Schlauchkombination ermittelt.
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In einer bevorzugten Variante dieser weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kenndatenspeicherungselement in oder an dem Schlauchelement als ein Radiofrequenzidentifikationsspeicherelement, oftmals auch als RFID-Tag (RFID = radio-frequency identification) bezeichnet, ausgebildet, welches in oder an dem Schlauchelement oder der Luftzuführungsleitung befestigt oder angeordnet ist. Die Leseeinheit ist in einer solchen Ausgestaltung als eine Radiofrequenz-Leseeinheit, oftmals auch als RFID-Reader oder RFID-Leseeinheit bezeichnet, ausgeführt, welche im Gebläsefilteratemsystem, vorzugweise in der Nähe des Gebläseauslasses angeordnet und dazu geeignet ist, Daten aus dem Radiofrequenzidentifikationselement auszulesen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind in den betriebsbedingten Eigenschaften der Gebläseeinheit strömungstechnische und/oder konstruktive Eigenschaften der Gebläseeinheit berücksichtigt. Zu diesen betriebsbedingten Eigenschaften zählen sowohl Strömungseigenschaften, wie beispielsweise Strömungswiderstände, in der Gebläseeinheit, als auch Strömungseigenschaften, wie beispielsweise Strömungswiderstände, in Anschluss- und Verbindungsstücken an Einlassseite oder der Auslassseite der Gebläseeinheit mit dem Filterelement und/oder dem Schlauchelement.
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In einer besonderen Ausführungsform sind in den betriebsbedingten Eigenschaften der Gebläseeinheit strömungstechnische und/oder konstruktive Eigenschaften des Filterelements berücksichtigt. Zu den strömungstechnischen Eigenschaften des Filterelementes zählen beispielsweise ein Strömungswiderstand im unbeladenen Filterzustand sowie ein Strömungswiderstand bei mittlerer oder maximaler zulässiger Beladung des Filters mit gefilterten Schwebstoffen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gebläsefilteratemsystems sind in den spezifischen Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombination strömungstechnische und/oder konstruktive Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombination berücksichtigt. Dazu zählen beispielsweise der Strömungswiderstand der Gesichtsteil/Schlauchkombination, Strömungswiderstande in der Luftzuführungsleitung, die Schlauchlänge und die Art des Gesichtsteils, sei es Haube oder Atemmaske, wie auch die Art der Verbindungselemente des Schlauchelements mit dem Gebläsefilteratemsystem und/ oder dem Gesichtsteil.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gebläsefilteratemsystems sind in den betriebsbedingten Eigenschaften der Gebläseeinheit strömungstechnische und/oder konstruktive Eigenschaften des Gebläses berücksichtigt.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen stellen jeweils für sich eigenständige Ausgestaltungen und Erweiterungen der erfinderischen Idee dar. Es sollen aber im Sinne der vorliegenden Erfindung auf Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen, wie auch die Verwendung einzelner Merkmale einzelner Ausführungsformen in anderen Ausführungsformen oder Kombinationen von Ausführungsformen mit umfasst sein.
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Die vorliegende Erfindung wird mit Hilfe einer schematischen Darstellung eines Gebläsefilteratemsystems mit Hilfe folgender Figur und der zugehörigen Figurenbeschreibung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Gebläsefilteratemsystem in einer schematischen Ansicht.
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Das Gebläsefilteratemsystem 1 weist als Komponenten ein Filterelement 3, eine Kontrolleinheit 5, ein Gesichtsteil 7, ein Drucksensor 8, eine Luftzuführungsleitung, welche als ein Schlauchelement 9 ausgebildet ist und eine Gebläseeinheit 30 auf. An der Gebläseeinheit 30 ist an einer Einlassseite ein Lufteinlass 31 und an einer Auslassseite ein Luftauslass 35 angeordnet. In der Gebläseeinheit 30 ist ein Gebläse (Fan) 39 angeordnet. Die Gebläseeinheit 30 saugt mittels des Gebläses 39 an der Einlassseite am Lufteinlass 31 durch das Filterelement 3 aus einer Umgebung 33 Umgebungsluft an und fördert die gereinigte Luft mit Hilfe des Gebläses 39 als eine Atemluftmenge 37 zum Luftauslass 35 der Auslassseite. Das Gesichtsteil 7 ist an einem Anwender 100 angeordnet und dient der Versorgung des Anwenders 100 mit der geförderten Atemluftmenge 37. Das Gesichtsteil 7 kann unterschiedlich, beispielsweise als Atemmaske, Halbmaske oder Atemhaube ausgestaltet sein und bildet mit der Luftzuführungsleitung bzw. dem Schlauchelement 9 zusammen eine Gesichtsteil/Schlauchkombination 79. An der Auslassseite 35 ist ein Drucksensor 8 angeordnet, der ausgebildet und vorgesehen ist, einen aktuellen Druckmesswert 81 als einen Druckunterschied an der Auslassseite 35 der Gebläseeinheit 30 gegenüber der Umgebungsluft 33 zu erfassen. Die Kontrolleinheit 5 ist für den Betrieb der Gebläseeinheit 30 mit Kontrolle der Atemluftmenge 37 ausgebildet und vorgesehen sowie zu einer Auswertung des Drucksensors 8. Die Kontrolleinheit weist vorzugsweise einen Microcontroller (µC) 57 auf, der durch geeignete Programmierung zu einer Kontrolle des Betriebes des Gebläsefilteratemsystems 1 ausgestaltet und vorgesehen ist. Die Kontrolleinheit 5 weist einen Datenspeicher 53 auf. In dem Datenspeicher 53 sind betriebsbedingte Systemeigenschaften 530 gespeichert und werden der Kontrolleinheit 5 bereitgestellt. Zu den betriebsbedingten Systemeigenschaften 530 zählen strömungstechnische Eigenschaften 532 der Gebläseeinheit 30, strömungstechnische Eigenschaften 531 der Filterelements 3 sowie strömungstechnische Eigenschaften 533 des Gebläses 39. Weiterhin ist in dem Datenspeicher 53 eine Betriebskennung 78 mindestens einer Gesichtsteil/Schlauchkombination 79 gespeichert. Als Betriebskennung 78 oder Betriebskennungen kann/können sowohl der Typ, bzw. verschiedene Typen von Gesichtsteil/Schlauchkombinationen 79 oder des Gesichtsteils (Atemmaske, Halbmaske, Atemhaube) in dem Datenspeicher hinterlegt, gespeichert und bereitgestellt werden. Es können aber auch Daten hinterlegt sein, die auf den spezifischen Eigenschaften 790 der Gesichtsteil/Schlauchkombination 79 basieren oder Daten, welche direkt spezifische, beispielsweise strömungstechnische und/oder konstruktive Eigenschaften 791 von Gesichtsteil/Schlauchkombinationen 79 repräsentieren.
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Zur Versorgung der elektrischen und sensorischen Komponenten 5, 8, 30, 39 des Gebläsefilteratemsystems 1 ist als Energieversorgungskomponente 41 eine Batterie 41 in dem Gebläsefilteratemsystem 1 angeordnet. Am Schlauchelement 9 ist ein Kenndatenspeicherungselement 51 angeordnet. Das Kenndatenspeicherungselement 51 kann dabei an dem Schlauchelement 9 befestigt, beispielsweise mittels einer Verklebung oder einer Schlauchschelle oder in das Material des Schlauchelementes 9 eingebettet, beispielsweise an- oder einvulkanisiert sein. Das Kenndatenspeicherungselement 51 ist in dieser Figur als ein Speicherelement mit Radiofrequenzidentifikation-Technologie oftmals auch als RFID-Tag (RFID = radio-frequency identification) bezeichnet, ausgestattet und ist dazu ausgebildet, spezifische Eigenschaften 790 der jeweiligen Gesichtsteil/Schlauchkombination 79 zu speichern und einer Leseeinheit 55 bereitzustellen. An der Kontrolleinheit 5 ist eine zur Auslesung des Kenndatenspeicherungselementes 51 geeigneten Leseeinheit (RFID-Reader) 55 angeordnet. In den spezifischen Eigenschaften 790 der Gesichtsteil/Schlauchkombination 79 sind, spezifisch je nach Typ des Gesichtsteils (Atemmaske, Halbmaske, Atemhaube), strömungstechnische und/oder konstruktive Eigenschaften 791 der Gesichtsteil/Schlauchkombination 79 berücksichtigt, beispielsweise Schlauchlänge, Schlauchdurchmesser, Typ der Schlauchanschlussverbindung, Strömungswiderstand der Gesichtsteil/Schlauchkombination 790 sowie eine Typkennung des Gesichtsteils (Atemmaske, Halbmaske, Atemhaube) oder der Gesichtsteil/Schlauchkombination 790. Im Einsatz des Gebläsefilteratemsystems 1 werden bei Anbringung der Gesichtsteil/Schlauchkombination 790 an der Gebläseeinheit 30 von der Kontrolleinheit 5 mittels der Leseeinheit 55 aus dem Kenndatenspeicherungselementes 51 die spezifischen Eigenschaften 790 der soeben angeschlossenen Gesichtsteil/Schlauchkombination 79 ausgelesen. Die Betriebskennung 78 wird durch die Kontrolleinheit aus dem Datenspeicher 53 ebenfalls ausgelesen. Die Kontrolleinheit 5 verarbeitet unter Einbeziehung der betriebsbedingten Systemeigenschaften 530 die spezifischen Eigenschaften 790 und die Betriebskennung 78 und ermittelt dabei die für die angeschlossene Gesichtsteil/Schlauchkombination 79 gültigen Einsatz- und Betriebsbedingungen und Gegebenheiten für den vorliegenden Einsatz des Gebläsefilteratemsystems 1. Die Betriebsbedingungen umfassen dabei im Wesentlichen den Bereich der Atemluftmenge 37, welche von der Gebläseeinheit 30 aus der Umgebung 33 durch das Filterelement 3 angesaugt hindurch am Lufteinlass 31, durch das Gebläse 39 hindurch zum Luftauslass 35 und von dort über das Schlauchelement 9 zum Gesichtsteil 7 an den Anwender 100 gefördert wird.
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Beispielhaft seien hier zwei unterschiedliche Betriebsbedingungen für zwei unterschiedliche Gesichtsteile 7 genannt. In eine Atemmaske, welche dicht am Gesicht des Anwenders 100 adaptiert ist, wird von der Gebläseeinheit 30 eine beispielhafte Durchflussmenge 37 von 115 l/min bis 145 l/min gefördert. In eine nur locker am Gesicht des Anwenders 100 adaptierte Atemhaube wird eine gegenüber der dichtanliegenden Atemmaske größere beispielhafte Durchflussmenge 37 von 170 l/min bis 210 l/min von der Gebläseeinheit 30 gefördert, um sicherzustellen, dass keine Partikel von außen in oder unter die Atemhaube eindringen. Die ermittelten Einsatz- und Betriebsbedingungen umfassen weiterhin einen spezifisch für die Einsatzsituation mit der aktuell im Einsatz des Gebläsefilteratemsystems 1 eingesetzten Gesichtsteil/Schlauchkombination 79 spezifisch relevanten Solldruckwert 83, der für die Kontrolleinheit 5 als Basis für einen Vergleich mit dem aktuellen Druckmesswert 81 dient, um zu überprüfen, ob das Gebläsefilteratemsystem 1 in einer für den Anwender 100 sicheren Weise mit Überdruck gegenüber der Umgebung 33 betrieben wird. Der Kontrolleinheit 5 stehen somit die jeweils geförderte Durchflussmenge 37, der Typ der angeschlossenen Gesichtsteil/Schlauchkombination 79 zu Verfügung, um den am Luftauslass 35 erforderlichen Solldruckwert 83 zu ermitteln, der einer Einsatzsituation am Gesichtsteil 7 entspricht, in welcher sichergestellt ist, dass die Atemmaske dicht am Gesicht des Anwenders 100 anliegt und das Schlauchelement 9 oder die Verbindung am Luftauslass 35 oder die Atemhaube keine Undichtigkeiten aufweisen, so dass keine Partikel von außen in die Atemmaske oder unter die Atemhaube gelangen können. Die Kontrolleinheit 5 erfasst im laufenden Betrieb am Luftauslass 35 mit dem Drucksensor 8 sodann fortlaufend aktuelle Druckmesswerte 81 und vergleicht diese Druckmesswerte 81 mit dem zuvor für die aktuelle Einsatzsituation ermittelten Solldruckwert 83. Stellt die Kontrolleinheit 5 eine Unterschreitung des Solldruckwertes 83 durch den erfassten Druckmesswert 81 fest, so erzeugt die Kontrolleinheit 5 ein Fehlersignal 1000. Über eine an der Gebläseeinheit 30 angeordnete Fehlersignalausgabe 1010 übermittelt die Kontrolleinheit 5 daraufhin das Fehlersignal 1000 an optische Alarmierungsmittel 1020, beispielsweise eine Lichtquelle, Lampe oder LED oder akustische Alarmierungsmittel 1030, beispielsweise eine Hupe oder einen Tongenerator. Zusätzlich kann eine Alarmweiterleitung des Fehlersignals 1000 nach Extern, an andere Personen, an das Gesichtsteil 7 des Anwenders 100, beispielsweise mittels einer Funkschnittstelle 1040, an dem Gebläsefilteratemsystem 1 vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gebläsefilteratemsystem
- 3
- Filterelement
- 5
- Kontrolleinheit
- 7
- Gesichtsteil
- 8
- Drucksensor
- 9
- Luftzuführungsleitung, Schlauchelement
- 30
- Gebläseeinheit
- 31
- Lufteinlass, Einlassseite
- 33
- Umgebung, Umgebungsluft
- 35
- Luftauslass, Auslassseite
- 37
- Atemluftmenge, Strömung
- 39
- Gebläse (Fan)
- 41
- Batterie/Energieversorgungskomponente
- 51
- Kenndatenspeicherungselement
- 53
- Datenspeicher
- 55
- Leseeinheit (RFID- Reader)
- 57
- Microcontroller (µC)
- 78
- Betriebskennung
- 79
- Gesichtsteil/Schlauchkombination
- 81
- aktueller Druckmesswert
- 83
- Solldruckwert
- 100
- Benutzer, Anwender
- 530
- betriebsbedingte Systemeigenschaften
- 531
- strömungstechnische Eigenschaften der Gebläseeinheit 30
- 532
- strömungstechnische Eigenschaften der Filterelements 3
- 533
- strömungstechnische Eigenschaften des Gebläses 39
- 790
- spezifische Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombination
- 791
- strömungstechnische Eigenschaften der Gesichtsteil/Schlauchkombination
- 1000
- Fehlersignal
- 1010
- Fehlersignalausgabe
- 1020
- Alarmierungsmittel (optisch)
- 1030
- Alarmierungsmittel (akustisch)
- 1040
- Alarmweiterleitung, Funkschnittstelle
