DE10301518A1

DE10301518A1 - Prüfgerät für ein Atemschutzprodukt

Info

Publication number: DE10301518A1
Application number: DE10301518A
Authority: DE
Inventors: Günter Seemann; Dirk Henf
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-18
Also published as: US20040139786A1; DE10301518B4

Abstract

Ein Prüfgerät für Atemschutzprodukte soll derart verbessert werden, dass Atemzyklen mit veränderbarem Druckanstieg simuliert werden können. Die erfindungsgemäß angegebene Vorrichtung enthält: DOLLAR A ein Gebläse (5) mit einem Saugstutzen (6) und einem Druckstutzen (7), DOLLAR A ein mit einem Gebläse (5) verbundenes Umschaltventil (10), welches dazu ausgebildet ist, in vorbestimmter Zeitabfolge den Druckstutzen (7) oder den Saugstutzen (6) strömungsmäßig mit dem Atemschutzprodukt (2) in der Weise zu verbinden, dass der jeweils freie Stutzen in Öffnungsstellung zur Umgebung geschaltet ist und DOLLAR A ein im Leitungszug zwischen dem Gebläse (5) und dem Atemschutzprodukt (2) befindliches Drosselelement (11, 13), welches eine nach einer Stellgrößenvorgabe veränderbare Querschnittsfläche aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen von Atemschutzprodukten.

Eine Vorrichtung zum Prüfen von Atemschutzmasken ist aus der US 3,486,366 bekannt geworden. Eine Atemschutzmaske ist an einem Prüfkopf befestigt, wobei der Maskeninnenraum mittels eines Gebläses und einer Umschaltvorrichtung mit einem Überdruck beaufschlagt wird. Wird während des Überdruckbetriebs eine Leckage festgestellt, schaltet der Anwender auf Vakuumbetrieb um, und die Leckagestelle kann abgedichtet werden.

Die bekannte Prüfvorrichtung eignet sich für einfache statische Funktionsprüfungen von Atemschutzprodukten, jedoch können Atemzyklen mit vorbestimmtem Druckverlauf nicht simuliert werden. Ein derartiger Druckverlauf kann beispielsweise sinusförmig sein, mit einem stetigen Anstieg des Druckes bis zu einem Maximalwert und anschließendem Abfall auf den Ausgangswert. Ein derartiger Druckverlauf wird zum dynamischen Prüfen von Atemgas-Bedarfsventilen, wie beispielsweise Lungenautomaten, benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfgerät für Atemschutzprodukte und ein Verfahren zum Prüfen von Atemschutzprodukten anzugeben, mit dem Atemzyklen mit veränderbarem Druckanstieg simuliert werden können.

Die Lösung der Aufgabe für die Vorrichtung erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Lösung der Aufgabe für das Verfahren erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.

Der Vorteil der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass durch ein im Leitungszug zwischen einer Prüfgas-Fördervorrichtung und dem Atemschutzprodukt angeordnetes Drosselelement, welches eine entsprechend einer Stellgrößenvorgabe veränderbare Querschnittsfläche aufweist, der Prüfgasfluss erhöht oder erniedrigt werden kann, wodurch sich der Druckanstieg oder Druckabfall innerhalb des zu prüfenden Atemschutzproduktes beeinflussen lässt. Als Drosselelemente eignen sich zum Beispiel Blenden, deren Querschnittsfläche mit einem Stellmotor verändert werden kann. Sofern der Stellmotor mit einer zeitlich veränderbaren Spannung angesteuert wird, ändert sich, entsprechend der Ansteuerspannung, die Querschnittsfläche. Als besonders zweckmäßig hat sich ein dreiecksförmiger Spannungsverlauf erwiesen, bei dem die Spannung auf einen Maximalwert ansteigt und dann auf den Ausgangswert wieder zurückgeht. Entsprechend der dreiecksförmig verlaufenden Spannung verändert sich die Querschnittsfläche, beginnend mit kleiner Querschnittsfläche mit großer Drosselwirkung bis zur großen Querschnittsfläche mit kleiner Drosselwirkung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Besonders vorteilhaft ist es, die Umschaltung von Überdruck- auf Unterdruckbetrieb mit einem drehbeweglich in einem Ventilgehäuse aufgenommenen Ventilelement auszuführen, das zwischen zwei Endstellungen hin- und herpendelt. Das Umschaltventil besitzt zwei Ventileingänge, die jeweils mit der Druck- und der Saugseite eines Gebläses verbunden sind und einem Ventilausgang. Ein im Ventilelement befindlicher Strömungskanal verbindet, je nach Stellung des Ventilelementes, die Saug- oder Druckseite mit dem Ventilausgang. Befindet sich das Ventilelement zwischen den Endstellungen, dann ist nur eine Teilfläche des Strömungskanals in Überdeckung mit dem jeweiligen Ventileingang, wodurch sich eine Drosselwirkung ergibt. Demgegenüber steht der volle Durchströmungsquerschnitt nur in den Endstellungen des Ventilelementes zur Verfügung.

In zweckmäßiger Weise wird das Ventilelement durch einen Motor betätigt. Dabei ist es zweckmäßig, die Momentanposition des Ventilelementes mittels eines Drehwinkelaufnehmers zu erfassen. Anhand einer Sollwertvorgabe und durch Vergleich von Istwert und Sollwert wird der Motor derart angesteuert, dass sich der Drehwinkel entsprechend der Sollwertvorgabe einstellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen eines Atemschutzproduktes ist gekennzeichnet durch die Schritte:
ein Gebläse mit einem Saugstutzen und einem Druckstutzen über ein Umschaltventil mit dem Atemschutzprodukt zu verbinden,
das Umschaltventil derart auszubilden, dass in einer vorbestimmten Zeitabfolge der Saugstutzen oder der Druckstutzen in Strömungsverbindung mit dem Atemschutzprodukt stehen, während der jeweils freie Stutzen zur Umgebung hin offen ist,
im Leitungszug zwischen dem Gebläse und dem Atemschutzprodukt ein Drosselelement mit einer entsprechend einer Stellgröße veränderbaren Querschnittsfläche anzuordnen, um den Gasfluss zum Atemschutzprodukt entsprechend eines vorgegebenen Atemmusters zu steuern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Prüfvorrichtung für eine Atemschutzmaske,
2 das Prüfgerät nach der 1 in der Prüfstellung für Überdruckbetrieb,
3 ein in einer Zwischenstellung befindliches Umschaltventil für die Prüfvorrichtungen nach der 1 oder der 2.
1 zeigt schematisch eine Prüfvorrichtung 1 für eine Atemschutzmaske 2 mit einem Lungenautomaten 3 an einem Prüfkopf 4. Die Prüfvorrichtung 1 besteht aus einem Gebläse 5 mit einem Saugstutzen 6 und einem Druckstutzen 7, die an einen ersten Ventileingang 8 und einen zweiten Ventileingang 9 eines Umschaltventils 10 angeschlossen sind. Das Umschaltventil 10 besteht aus einem Ventilgehäuse 11 mit den Ventileingängen 8, 9, einem Ventilausgang 12 sowie einem drehbar in dem Ventilgehäuse 11 aufgenommenen Ventilelement 13 mit einem Strömungskanal 14 und einem Entlüftungskanal 15. Das Ventilelement 13 wird von einem Motor 16 derart pendelartig bewegt, dass in einer ersten Endstellung, wie in der 1 veranschaulicht, der Saugstutzen 6 über den Strömungskanal 14 mit dem Ventilausgang 12 verbunden ist, während in einer zweiten Endstellung, entsprechend der 2, sich der Strömungskanal 14 zwischen dem zweiten Ventileingang 9 und dem Ventilausgang 12 befindet. Die Schwenkbewegung des Ventilelementes 13 von der ersten Endstellung in die zweite Endstellung ist in der 1 durch einen Pfeil 17 veranschaulicht. Ein mit der schematisch dargestellten Antriebswelle 18 des Motors 16 verbundener Drehwinkelaufnehmer 19 erfasst die momentane Winkelstellung des Ventilelementes 13. Der Ventilausgang 12 ist über eine Schlauchleitung 20 mit dem Prüfkopf 4 verbunden und mündet in eine Innenmaske 21 der Atemschutzmaske 2. Der Druck innerhalb der Atemschutzmaske 2 im Bereich der Augen wird von einem Drucksensor 22 erfasst. Der Drehwinkelaufnehmer 19, der Motor 16, der Drucksensor 22 und das Gebläse 5 sind an eine Rechen- und Steuereinheit 23 angeschlossen, von der aus der Prüfablauf gesteuert wird. Über eine Eingabeeinheit 24 können verschiedene Prüfprogramme eingestellt werden.
In der in der 1 veranschaulichten ersten Endstellung des Ventilelementes 13 ist der Saugstutzen 6 des Gebläses 5 über den Strömungskanal 14 mit dem Innenraum der Innenmaske 21 verbunden. Über ein an der Innenmaske 21 befestigtes Einatemventil 25 entsteht ein Unterdruck an dem Lungenautomaten 3, so dass dieser öffnet. Der Lungenautomat 3 ist über einen Mitteldruckschlauch 26 mit einem in der 1 nicht näher dargestellten Druckgasreservoir verbunden. Das von dem Lungenautomaten 3 gelieferte Gas strömt über das Einatemventil 25 in die Innenmaske 21 und über die Schlauchleitung 20 und das Gebläse 5 zum Entlüftungskanal 15 des Umschaltventils 10. Gleichzeitig wird das Ventilelement 13 durch den Motor 16 längst des Pfeils 17 aus der ersten Endstellung heraus in die zweite Endstellung verschwenkt, wie sie in der 2 dargestellt ist. Dabei vermindert sich die Überdeckung zwischen dem Strömungskanal 14, dem ersten Ventileingang 8 und dem Ventilausgang 12, wodurch der Gasfluss in der Schlauchleitung 20 gedrosselt wird. Da hierbei weniger Gas aus der Schlauchleitung 20 vom Gebläse 5 abgesaugt werden kann, kann der Lungenautomat 3 einen Druckausgleich in der Innenmaske 21 herstellen, wodurch der Lungenautomat 3 abgesperrt wird. Der Motor 16 erhält über die Steuereinheit 23 ein Ansteuersignal für die Drehwinkelposition des Ventilelementes 13, wobei der Istwert der Winkelposition von dem Drehwinkelaufnehmer 19 erfasst wird. Die Sollwertvorgabe für den Drehwinkel kann über die Eingabeeinheit 24 entsprechend einer Sinus-Rechteck- oder Dreiecksfunktion vorgewählt werden. Bei einer dreiecksförmigen Sollwertvorgabe für den Drehwinkel stellt sich näherungsweise ein sinusförmiger Druckverlauf innerhalb der Atemschutzmaske 2 ein, der mit dem Drucksensor 22 gemessen und anschließend in der Steuereinheit 23 protokolliert werden kann.
2 veranschaulicht das Umschaltventil 10 in seiner zweiten Endstellung, bei der der Druckstutzen 7 über den Strömungskanal 14 und die Schlauchleitung 20 mit dem Innenraum der Innenmaske 21 verbunden ist. Das Gebläse 5 saugt hierbei Luft aus der Umgebung über den Entlüftungskanal 15 an, wobei das angesaugte Gas durch ein Ausatemventil 28 an der Atemschutzmaske 2 entweichen kann. Während in der ersten Endstellung des Umschaltventils 10, 1, die Einatmung simuliert wird, steht die in der 2 veranschaulichte zweite Endstellung für den Ausatemvorgang. Gleiche Komponenten der 2 sind mit gleichen Bezugsziffern der 1 versehen. Beim Übergang von der zweiten Endstellung in die erste Endstellung des Umschaltventils 10 wird das Ventilelement 13 längs des Pfeils 27 gedreht.
3 zeigt das Umschaltventil 10 beim Übergang von der zweiten Endstellung, 2, zur ersten Endstellung entsprechend der 1. Die Drehung des Ventilelementes 13 erfolgt hierbei längst des Pfeils 27. In der in der 3 veranschaulichten Zwischenstellung des Ventilelementes 13 befinden sich die Bohrungen des zweiten Ventileingangs 9 und des Ventilausgangs 12 nur in teilweiser Überdeckung mit dem Strömungskanal 14, wodurch das Umschaltventil 10 aufgrund des verminderten Querschnittes als Drosselelement wirkt.
Bei einer Drehung des Ventilelementes 13 längst des Pfeils 27 wird der Gasfluss vom zweiten Ventileingang 9 zum Ventilausgang 12 stetig gedrosselt, bis das Ventilelement 13 die erste Endstellung erreicht hat.

Claims

Vorrichtung zum Prüfen eines Atemschutzproduktes, enthaltend: ein Gebläse (5) mit einem Saugstutzen (6) und einem Druckstutzen (7), ein mit dem Gebläse (5) verbundenes Umschaltventil (10), welches dazu ausgebildet ist, in vorbestimmter Zeitabfolge den Druckstutzen (7) oder den Saugstutzen (6) strömungsmäßig mit dem Atemschutzprodukt (2) in der Weise zu verbinden, dass der jeweils freie Stutzen (6, 7) in Öffnungsstellung zur Umgebung geschaltet ist und weiter enthaltend ein im Leitungszug zwischen dem Gebläse (5) und dem Atemschutzprodukt (2) befindliches Drosselelement (11, 13), welches eine nach einer Stellgrößenvorgabe veränderbare Querschnittsfläche aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (10) aus einem Ventilgehäuse (11) mit einem drehbeweglich darin zwischen zwei Endstellungen pendelnden Ventilelement (13) besteht, wobei das Ventilgehäuse (11) zwei mit dem Saugstutzen (6) und dem Druckstutzen (7) verbindbare Ventileingänge (8, 9) und einen zum Atemschutzprodukt (2) führenden Ventilausgang (12) besitzt und das Ventilelement (13) einen jeweils einen der Ventileingänge (8, 9) mit dem Ventilausgang (12) verbindenden Strömungskanal (14) sowie einen mit dem jeweils freien Ventilausgang (8, 9) verbindbaren Entlüftungskanal (15) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderbare Querschnittsfläche des Drosselelementes (11, 13) durch den Überdeckungsgrad zwischen der Querschnittsfläche eines der Ventileingänge (8, 9) mit der Querschnittsfläche des Strömungskanals (14) gebildet ist, wobei das Ventilelement (13) als Stellgröße für die Querschnittsfläche eine Drehwinkelposition gegenüber dem Ventilgehäuse (11) empfängt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (13) durch einen Motor (16) betätigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößenvorgabe einen als im Wechsel proportional ansteigenden oder proportional abfallenden Signalverlauf hat.
Verfahren zum Prüfen eines Atemschutzproduktes mit den Schritten: ein Gebläse (5) mit einem Saugstutzen (6) und einem Druckstutzen (7) über ein Umschaltventil (10) mit dem Atemschutzprodukt (2) zu verbinden, das Umschaltventil (10) derart auszubilden, dass in einer vorbestimmten Zeitabfolge der Saugstutzen (6) oder der Druckstutzen (7) in Strömungsverbindung mit dem Atemschutzprodukt (2) stehen, während der jeweils freie der Stutzen (6, 7) zur Umgebung hin offen ist, im Leitungszug zwischen dem Gebläse (5) und dem Atemschutzprodukt (2) ein Drosselelement (11, 13) mit einer entsprechend einer Stellgröße veränderbaren Querschnittsfläche anzuordnen, um den Gasfluss zum Atemschutzprodukt (2) entsprechend eines vorgegebenen Atemmusters zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 6, als Atemmuster einen in etwa sinusförmigen Druckverlauf auszuwählen.