DE1296018B

DE1296018B - Geraet zum Auffrischen der Atemluft

Info

Publication number: DE1296018B
Application number: DEM71282A
Authority: DE
Inventors: Staub Charles H; Mcgoff Miles J; Mausteller John Wilson
Original assignee: Mine Safety Appliances Co
Current assignee: MSA Safety Inc
Priority date: 1965-10-19
Filing date: 1966-10-14
Publication date: 1969-05-22
Also published as: GB1159522A; US3443906A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Auffrischen der Atemluft mit einem an zwei entgegengesetzten Seiten offenen Gehäuse, das als Chemikalmasse mehrere Schichten Alkalimetallhyperoxyd enthält, die quer zu den beiden Öffnungen verlaufen.

Es ist bekannt, daß die Alkalimetallhyperoxyde (Kalium- und Natriumhyperoxyd) Kohlendioxyd absorbieren und Sauerstoff abgeben. Kaliumhyperoxyd eignet sich für diese Zwecke am besten; es wird deshalb öfter in Atemschutzgeräten verwendet. Befindet sich in der mit der Chemikalmasse in Berührung kommenden Luft Feuchtigkeit, so beschleunigt diese die Erzeugung von Sauerstoff.

Bei einem bekannten Gerät zum Auffrischen der Atemluft sind die Luftreinigungspatronen mit granuliertem Natrium- oder Alkalihyperoxyd gefüllt. Hierdurch wird ein verhältnismäßig hoher Strömungswiderstand für die aufzufrischende Luft hervorgerufen, der auf das dicht gepackte Granulat zurückzuführen ist. Wird die Luft beispielsweise mittels eines Gebläses umgewälzt, so macht der hohe Strömungswiderstand ein leistungsfähiges Gebläse erforderlich, während bei der Verwendung eines solchen Geräts in Atemschutzgeräten das Granulat das Atmen erschwert.

Bei einem bekannten Gerät der eingangs erwähnten Art sind in dem Gehäuse quer zur Durchströmungsrichtung Sieb- und/oder Blechschalen angeordnet, auf denen sich von Gehäusewand zu Gehäusewand erstreckende Schichten granulierten Alkalimetallhyperoxyds liegen. In den Schichten befindet sich jeweils im Abstand von den Gehäusewänden eine Öffnung. Die Öffnungen sind von Schicht zu Schicht gegeneinander versetzt. Diese Maßnahmen verringern zwar den Strömungswiderstand gegenüber dem an erster Stelle beschriebenen bekannten Gerät, jedoch ist der Widerstand immer noch verhältnismäßig hoch, weil nur jeweils eine Öffnung je Schicht vorhanden ist. Außerdem ist der Grad der Ausnutzung des Alkalihyperoxyds auch bei diesem bekannten Gerät nicht besonders hoch, was darauf zurückzuführen ist, daß die Atemluft im wesentlichen nur an den mittleren Bereichen der Chemikalschichten vorbeiströmt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät dieser Art so zu verbessern, daß das Alkalimetallhyperoxyd vollständiger als bei dem bekannten Gerät ausgenutzt wird und daß außerdem der Strömungswiderstand noch geringer ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schichten von einem Stapel in geringem Abstand voneinander angeordneter, jeweils mit einer Mittelöffnung versehener, dichter Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben gebildet sind, zwischen deren Umfangsseite und der Gehäusewand ein Zwischenraum frei gelassen ist. Bei einem Gerät nach der Erfindung läßt sich das Chemikai leichter erneuern, weil es zu Scheiben gepreßt ist. Infolgedessen ist das Gerät auch an keine bestimmte Gebrauchslage gebunden. Vor allem aber strömt die aufzufrischende Luft außer durch die Mittelöffnungen der Scheiben auch in radialer Richtung längs der Scheibenober- und -Unterseite, da diese einen Abstand voneinander haben, und außerdem im Bereich der Umfangsseite der Scheiben, so daß diese ganz von der aufzufrischenden Luft umspült sind. Auf diese Weise läßt sich eine besonders vollständige Ausnutzung der Chemikalmasse erzielen.

Frisches Kaliumhyperoxyd führt im allgemeinen zur Überproduktion von Sauerstoff, weil KO₂ sowohl mit dem Kohlendioxyd als auch mit Wasserdampf unter Erzeugung von Sauerstoff reagiert. Der infolge der Umsetzung mit dem Wasserdampf erzeugte Sauerstoff stellt einen Überschuß gegenüber demjenigen Sauerstoff dar, der beispielsweise von einem Menschen beim Einatmen der aufgefrischten Luft benötigt wird. Diese Überproduktion tritt aber nur zu Beginn der Auffrischung auf, da nach kurzem Gebrauch des Chemikals eine gewisse Menge Kohlenmonoxyd von dem beim Umsetzen von Wasserdampf mit KO₂ entstehenden KOH absorbiert wird, so daß zum Ausgleich dieser Anteil des CO₂ keinen Sauerstoff mehr erzeugen kann. Da bei dem Gerät nach der Erfindung allseitig von der aufzufrischenden Luft umspülte, gepreßte Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben verwendet werden, ergibt sich eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Wasserdampf, so daß die Umsetzung des KO₂ mit Wasserdampf ohne Verminderung der Reaktionsfähigkeit mit CO₂ herabgesetzt wird. Infolgedessen wird die Überproduktion von Sauerstoff vermindert, und die Reaktionsmenge bleibt stets ungefähr gleich.

Da das Alkalimetallhyperoxyd selbst dann noch Kohlendioxyd absorbiert, wenn es den größten Teil seines Sauerstoffs abgegeben hat, wird in einem langen, mit Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben gefüllten Gehäuse die Luft beim Eintritt in das Gehäuse durch die teilweise verbrauchten Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben vom Kohlendioxyd befreit.

Durch die Pressen des Alkalimetallhyperoxyds zu festen Scheiben wird je Volumeinheit mehr Sauerstoff entwickelt und Kohlendioxyd absorbiert, da die Dichte des Alkalimetallhyperoxyds etwa doppelt so groß wie bei einem Granulat ist, in welcher Form das Alkalimetallhyperoxyd bei den bekannten Geräten zum Auffrischen der Luft verwendet wurde. Die Dichte bei dem Gerät nach der Erfindung beträgt ungefähr die Hälfte bis zwei Drittel der größtmöglichen Dichte, wohingegen bei Granulat die mittlere Dichte nur ungefähr ein Drittel der größtmöglichen Dichte ist. Durch die größere Dichte infolge der Verwendung von Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben kann je Volumeinheit mehr Sauerstoff gespeichert werden. Außerdem verringert die Verwendung fester Scheiben die Größe des Geräts und damit sein Gewicht. Eine weitere Gewichtsersparnis wird dadurch erreicht, daß die Scheiben selbsttragend sind, so daß keine zusätzlichen Haltemittel benötigt werden. Auch verstauben die festen Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben praktisch nicht. Da sie rund sind, haben sie auch weniger Kanten, an denen sich Staub ansetzen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht des Geräts, F i g. 2 einen Schnitt in der Ebene 2-2 in F i g. 1,

Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene 3-3 in Fig. 2 und

F i g. 4 einen Schnitt durch eine der Scheiben in der Ebene 4-4 in Fig. 3.

Das Gerät weist als Gehäuse ein Rohr 1 auf, das an seinen Enden offen ist und dort, sofern das Gerät nicht in Gebrauch ist, mittels reibungsschlüssig aufgesetzter Verschlußkappen 2 verschlossen ist. An dem Rohr 1 sind Fußbügel 3 befestigt, mit denen das Gerät auf einem Träger gelagert werden kann. Wie F i g. 2 zeigt, enthält das Rohr einen Stapel von gepreßten

Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben 4, für die als Alkalimetallhyperoxyd Natrium- oder Kaliumhyperoxyd verwendet wird, jedoch ist das letztere zu bevorzugen Der Stapel ist kürzer als das Rohr und endet im Abstand von den Enden des Rohrs. Die einzelnen Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben haben einen geringen Abstand voneinander, der dadurch sichergestellt ist, daß jede Scheibe an ihrer einen Scheibenfläche mit angeformten Vorsprüngen 5 versehen ist. Vorzugsweise sind die Scheiben ungefähr 4,75 mm dick. Liegt die Dicke unter ungefähr 3,2 mm, so sind die Scheiben zu zerbrechlich, wohingegen die Ausnutzung des Alkalimetallhyperoxyds stark abnimmt, wenn die Dicke der Scheiben über ungefähr 9,5 mm liegt. Der Durchmesser der Scheiben beträgt ungefähr 10 cm und der Abstand zwischen den einzelnen Scheiben ungefähr 1,6 mm. Es müssen so viele Scheiben in dem Rohr enthalten sein, daß sie in der Zeit, in der das Gerät benutzt werden soll, genügend Sauerstoff abgeben können.

Um den Luftstrom durch den Scheibenstapel hindurch zu ermöglichen, weisen die Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben Mittelöffnungen 7 auf. Damit die das Rohr durchströmende Luft die Scheiben umfließt, sind zwischen den Scheiben und dem Rohr in gleichen Abständen voneinander vier dünne Streifen 8 aus Metall oder einem anderen Werkstoff angeordnet, die in Längsrichtung des Rohrs an dessen Innenseite befestigt sind. Als Abstandhalter können aber auch mit den Scheiben aus einem Stück bestehende radiale Vorsprünge dienen. Infolgedessen strömt die durch das Rohr 1 hindurchgedrückte oder hindurchgesogene Luft nicht nur durch die Mittelöffnungen der Scheiben, sondern auch an der Außenseite des Scheibenstapels entlang und in radialer Richtung längs der Scheibenflächen. Dadurch ergibt sich eine besonders günstige Ausnutzung des Alkalimetallhyperoxyds der Scheiben.

Zum Umwälzen der Luft ist im Bereich eines Endes des Rohrs 1 ein elektrisches Gebläse 9 in einer kurzen Hülse 10 befestigt, die genau in das Rohr 1 paßt und dort von einem in eine Nut des Rohrs eingreifenden Sprengring 11 gehalten ist. Die Hülse weist an ihrem dem Innern des Rohrs zugekehrten Rand einen Schlitz 12 auf, in den ein Ende eines der Streifen 8 eingreift, damit sich das Gebläse nicht samt der Hülse im Rohr 1 drehen kann. In der Hülse ist ferner eine Steckdose 13 befestigt, mit der das Gebläse an eine Stromquelle angeschlossen werden kann.

Am gebläseseitigen Ende des Rohrs 1 ist ferner ein Filter aus mehreren zusammendrückbaren Maschendrahtpackungen 14 angeordnet, die zwischen dem inneren Rand der Hülse 10 und dem benachbarten Ende des Scheibenstapels eingeklemmt sind. Am anderen Ende des Rohrs 1 sind ein Staubfilter 15 und eine Maschendrahtpackung 16 angeordnet, die an dem anderen Ende des Scheibenstapels anliegen. Das Staubfilter ist von einem Sprengring 17 gehalten, so daß alle innerhalb des Rohrs 1 angeordneten Einzelteile des Geräts zwischen den beiden Sprengringen 11 und 17 festgeklemmt und auf diese Weise Schwingungen od. dgl. vermieden sind. Zum Auswechseln verbrauchter Alkalihyperoxyd-Scheiben wird wenigstens ein Sprengring abgenommen.

Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung eines ungefähr 82 cm langen Rohrs mit einem Durchmesser von ungefähr 10 cm, das mit 110 Scheiben aus Alkalihyperoxyd gefüllt ist, deren Stapellänge ungefähr cm und deren eine Oberfläche ungefähr 0,95 m² beträgt, die Luft in so starkem Maß aufgefrischt werden kann, daß sich ein Mensch in einer Kammer von nur 4 m³ Rauminhalt 24 Stunden lang aufhalten kann, wenn der Luftdurchsatz durch das Gerät ungefähr 0,25 m³/min beträgt.

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zum Auffrischen der Atemluft mit einem an zwei entgegengesetzten Seiten offenen Gehäuse, das als Chemikalmasse mehrere Schichten Alkalimetallhyperoxyd enthält, die quer zu den beiden öffnungen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten von einem Stapel in geringem Abstand voneinander angeordneter, jeweils mit einer Mittelöffnung (7) versehener, dichter Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben (4) gebildet sind, zwischen deren Umfangsseite und der Gehäusewand ein Zwischenraum frei gelassen ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Umfangsseite der Alkalimetallhyperoxyd-Scheiben (4) und der Gehäusewand in deren Längsrichtung verlaufende Streifen (8) angeordnet sind.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Alkalimetallhyperoxyds der Scheiben mehr als die Hälfte der größtmöglichen Dichte ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Scheibe auf ihrer einen Seite mit ihr aus einem Stück bestehende Vorsprünge (5) als Abstandhalter zur gegenüberliegenden Scheibe aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen