DE1667615B1 - Vorrichtung zur geregelten erzeugung von sauerstoff durch verbrennen von sauerstoff erzeugenden chemikalienkoerpern insbesondere von natriumchlorat enthaltenden kerzen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeu- wird von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten gung von Sauerstoff durch Verbrennen von Sauerstoff Art ausgegangen, wobei die Erfindung darin besteht, erzeugenden Chemikalienkörpern, insbesondere von daß für jede der innerhalb eines den Sauerstoff auf-Natriumchlorat-Kerzen. Dabei ist weiterhin ein nehmenden Druckbehälters angeordneten Kerze ein Druckbehälter zur Speicherung des durch Verbren- 5 gesonderter elektrischer Zünder vorgesehen ist, der nung von Sauerstoff erzeugenden Chemikalienkörpern mit einer vom Sauerstoffdruck gesteuerten Schaltvorhergestellten Sauerstoffs vorgesehen. richtung in Verbindung steht. Die erfindungsgemäße

Ein üblicher Weg zur Herstellung von Sauerstoff Einrichtung arbeitet also vollständig automatisch, und innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit besteht darin, sie kann dank der Tatsache, daß die verwendeten Kerzen, die aus einem Sauerstoff erzeugenden Chemi- io Chemikalienkörper nicht alle auf einmal verbrannt kalienkörper bestehen, und zwar insbesondere Na- werden, leichter und kleiner gebaut sein, da der triumchlorat-Kerzen, zu verbrennen. Um nun wäh- Druckbehälter keinen so hohen Drücken standhalten rend eines längeren Zeitraumes Sauerstoff an einen muß; ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbraucher liefern zu können, wurden bisher der- Einrichtung ist darin zu sehen, daß der momentane artige Kerzen von Hand nacheinander oder aber aus- 15 Bedarf an elektrischer Energie kleiner als bei der reichend viele Kerzen gleichzeitig entzündet; im letz- bekannten Einrichtung mit Druckbehälter ist, so daß teren Fall ergab sich der nötige Sauerstoffvorrat sich die erfindungsgemäße Konstruktion besonders jedoch unter erhöhtem Druck, so daß er in einem für die Raumschiffahrt eignet.

Druckbehälter gespeichert wurde, um den Sauerstoff- Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin-

bedarf während eines längeren Zeitraumes zu decken. 20 dung darstellende Merkmale ergeben sich aus der Wird bei dem erstgenannten Verfahren abgewartet, nachfolgenden Beschreibung, die der Erläuterung bis eine brennende Kerze nahezu verbraucht ist und eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsdann erst die nächste entzündet, so führt dies zu nicht beispieles der erfindungsgemäßen Einrichtung dient; ganz zufriedenstellenden Ergebnissen, denn wind die _es zeigt

zweite Kerze zu früh entzündet, so steigt der Sauer- 25 Fig. 1 eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen stoffdruck in unzulässiger Weise an, wo hingegen ein Einrichtung,

Stauerstoffmangel dann eintritt, wenn die zweite F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Teil der

Kerze nicht frühzeitig genug entzündet wird. Das an Einrichtung in größerem Maßstab als in F i g. 1,
zweiter Stelle erwähnte Verfahren der gleichzeitigen Fig. 3 eine Draufsicht auf die Kerzen im Innern

Verbrennung mehrerer Kerzen, macht einen verhält- 30 des Druckbehälters sowie auf die schematisch darnismäßig großen und schweren Druckbehälter erfor- gestellte Schaltung und
derlich, damit der Sauerstoff bei dem hohen Druck F i g. 4 ein Schaltschema für die Einrichtung,

auch gespeichert werden kann. Die Fig. 1 bis 3 zeigen zum Teil einen Druck-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, kessel 1, der zweckmäßigerweise kugelförmig ist, um eine Vorrichtung zur Erzeugung von Sauerstoff durch 35 seine Wandstärke so gering wie möglich halten zu Verbrennung von Sauerstoff erzeugenden Chemi- können. Er besteht vorzugsweise aus zwei Hälften, kalienkörpern zu schaffen, die die Aufrechterhaltung die mittels eines Spannbandes 2 zusammengepreßt eines möglichst gleichmäßigen Sauerstoffdruckes in sind. Innerhalb des Druckkessels 1 sind mehrere einer Verbraucherleitung gestattet und die außerdem sauerstofferzeugende Kerzenkörper 3 untergebracht, leichter als die bisher bekannten Einrichtungen mit 40 die im wesentlichen aus Natriumchlorat bestehen und Druckbehälter ist. in deren jeweils einem Ende ein elektrischer Zünder 4

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, eingelassen ist. Der Brennstoff und der Zünder sind daß Sauerstoff erzeugende Chemikalienkörper, die in mit Vorteil in einen Metallzylinder 5 eingesetzt, von i der Lage sind, bei Verbrennung Sauerstoff abzugeben, dessen einem Ende zwei Zuleitungen 6 und 7 des " in vielfältiger Kombination bekannt sind und in 45 Zünders 4 wegführen. Das andere Ende des Metallunterschiedlichen Wirkungsgraden zur Herstellung Zylinders hat eine zentrale Öffnung, von der weg sich von Sauerstoff verwendet werden können. So sind ein Gewindestutzen 8 erstreckt, so daß die Kerze in beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 3 293 197 eine Öffnung einer Trägerplatte 9 eingeschraubt wer-Alkalimetallperchlorate (Lithium, Natrium oder den kann, die fest im unteren Teil des Druckkessels 1 Kalium) Mangan- und Lithiumoxyde bekanntgewor- 50 angebracht ist. Diese Trägerplatte hat bei dem darden, die zur Erzeugung von Sauerstoff verwendet gestellten Ausführungsbeispiel sechs Öffnungen zur werden können. In der USA.-Patentschrift 3 276 846 Montage von sechs längs eines Kreises angeordneten werden zur Erzeugung von Sauerstoff Alkalimetall- Kerzen, wie dies die F i g. 3 erkennen läßt. Der chlorate, Magnesium und Mangandioxyde verwendet, Brennstoff in jeder Kerze ist von der Öffnung an wo hingegen das USA.-Patent 3 174 936 Lithium- 55 deren Boden durch ein geeignetes Filter 11 getrennt, perchlorat, Bariumperoxyd, Eisen und Bor verwendet. das Rauch und andere feste oder gasförmige Verun-

Weiterhin können dem USA.-Patent 2 469 414 reinigungen zurückhält, so daß im wesentlichen reiner ebenfalls zur Erzeugung von Sauerstoff Alkalimetall- Sauerstoff durch den Gewindestutzen ausströmt, chlorate, Eisen, Bariumperoxyde und Glasfasern und Oben hat der Druckkessel eine Auslaßöffnung für dem USA.-Patent 2004243 zur Erzeugung von 60 den Sauerstoff, an der ein Steuerventil 12 für den Sauerstoff Verbindungen wie Perborate, Perchlorate, Sauerstoff angebracht ist. Außerdem kann der Druck-Chloratpermanganate, Bichromate, Plumbate, Per- kessel einen weiteren Auslaß mit einem Druckminoxyde von Alkali und alkalischen Erdmetallen ent- derventil 13 haben.

nommen werden. Wie schon erwähnt, sind sämtliche Wie die F i g. 3 zeigt, sind die oben aus den Kerzen

dieser Verbindungen und noch einige andere in der 65 herausführenden Zuleitungen an Anschlußschienen Lage, erfolgreich zur Erzeugung von Sauerstoff ein- angeschlossen, die auf der Trägerplatte montiert sind, gesetzt zu werden. Eine Zuleitung 6 einer jeden Kerze führt zu einer

Zur Lösung der weiter oben genannten Aufgabe allen Kerzen gemeinsamen Anschlußschiene 15, an

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die auch ein gemeinsamer Anschlußdraht 16 an- das äußere Ende eines kurzen Rohrstutzens 49 angeschlossen ist, der durch eine Öffnung 17 in der geschlossen, der sich an eine Öffnung an der Wand Trägerplatte hindurch und durch eine Kabeldurch- des Druckkessels anschließt.

führung 18 aus dem Druckkessel herausgeführt ist; Der druckgesteuerte Schalter 48 kann so eingestellt

diese Kabeldurchführung ist dicht in die Wand des 5 werden, daß er schließt, wenn der Druck im Druck-Druckkessels eingesetzt. Die andere Zuleitung 7 kessel unter einen vorgegebenen Wert abfällt, beieiner jeden Kerze führt zu getrennten Anschluß- spielsweise unter einen Druck von 2,1 kg/cm², klemmen 19 an Anschlußschienen 20. Von jeder die- Außerdem läßt er sich auch so einstellen, daß er ser Anschlußklemmen führt ein besonderer Anschluß- andererseits öffnet, wenn der Gasdruck im Druckdraht 21 nach unten durch die Öffnung 17 in der io kessel verhältnismäßig geringfügig ansteigt, also bei-Trägerplatte hindurch sowie durch die Kabeldurch- spielsweise bei einem Druck von 5 kg/cm². Sind alle führung 18 nach außen. Wird der Anschlußdraht 16 vier Schalter geschlossen (Fig. 4), so zieht die Eran eine Stromquelle angeschlossen, deren anderer regerspule 46 des Relais 44 an, so daß dieses öffnet. Pol nacheinander mit den verschiedenen Anschluß- Infolgedessen stellt sich der bewegliche Schaltarm 35 drähten 21 verbunden sind, so werden die Zünder 15 des Schrittschalters 36 auf einen seiner festen Konnacheinander betätigt. takte ein und schließt dabei einen der Zünder an die

Der Druckkessel ist auf einem Gehäuse 25 mon- Batterie an, so daß dieser die zugehörige Kerze enttiert, in dem der größte Teil der elektrischen Schalt- zündet. Steigt infolge des erzeugten Sauerstoffes der elemente untergebracht ist. Die Frontwand dieses Druck im Druckkessel genügend an, so öffnet der Gehäuses dient als Schaltbrett, wie dies die F i g. 1 20 druckgesteuerte Schalter 48, das Relais fällt ab und erkennen läßt, und in ihr befinden sich drei elektri- schließt infolgedessen den Stromkreis für die Schaltsche Schalter 26, 27 und 28 sowie zwei Signallampen spule 40, so daß der Schaltarm 35 in seine nächste 29 und 30, die zwei von den drei Schaltern zugeord- Zwischenstellung bewegt wird, die gestrichelt in net sind. Außerdem tragt die Frontwand eine Reihe Fig. 4 dargestellt ist. Diese Zwischenstellung befinvon Signallampen 31, die den verschiedenen Kerzen 25 det sich zwischen zwei festen Kontakten. Sobald der zugeordnet sind. Wie die F i g. 4 zeigt, ist der An- Sauerstoffdruck im Druckkessel unter ein vorschlußdraht 16, der aus dem Innern des Druckkes- gegebenes Minimum abfällt, schließt der drucksels durch die Kabeldurchführung 18 hindurch her- gesteuerte Schalter und das Relais 44 öffnet, so daß ausführt, mit einem Anschlußdraht 32 verbunden, der Stromkreis der Schaltspule 40 des Schrittschalters der zu einer geeigneten Steckerfassung 33 in der 30 unterbrochen wird; infolgedessen bewegt sich der Rückseite des Gehäuses führt, über die die Einrich- Schaltarm des Schrittschalters bis zu dessen nächtung mit einer Batterie oder einer anderen Strom- stem, festem Kontakt, so daß die nächste Kerze entquelle verbunden werden kann. Der andere Pol der zündet wird, um den Sauerstoffdruck im Druckkessel Batterie steht über diese Steckerfassung 33 mit einem wieder zu erhöhen. Nacheinander werden nun alle Anschlußdraht 34 in elektrisch leitender Verbindung, 35 Kerzen entzündet, und zwar entweder bis zur letzten in den der Netzschalter 26 und der Zündschalter 27 oder bis der Netzschalter 26 oder der Zündschalter 27 eingeschaltet sind. Schließlich führt der Anschluß- geöffnet werden. Die Öffnung 17 in der Trägerplatte 9 draht 34 zu einem beweglichen Schaltarm 35 eines bewirkt, daß die beiden Zonen über und unter der üblichen Schrittschalters 36, der bei diesem Ausfüh- Trägerplatte miteinander kommunizieren,
rungsbeispiel sechs Positionen sowie — wie später 40 Damit eine Bedienungsperson des erfmdungsnoch zu erläutern sein wird — eine Anzahl von gemäßen Gerätes weiß, welche Kerze gerade brennt, Zwischenpositionen einnehmen kann. Die sechs ist ein zweiter Schrittschalter 51 vorgesehen, der die festen Kontakte 37 des Schrittschalters sind jeweils Signallampen 31 steuert. Dieser Schrittschalter kann mittels eines gesonderten Anschlußdrahtes 38 mit den genau so aufgebaut sein, wie der Schrittschalter 36, verschiedenen Anschlußdrähten 21 verbunden, die 45 jedoch ist jeder seiner festen Kontakte 52 elektrisch ihrerseits mit den verschiedenen Zuleitungen 7 der mit einer der verschiedenen Signallampen 31 verbun-Zünder in Verbindung stehen. den. Der andere Pol einer jeden Lampe liegt am AnWenn sich also der bewegliche Schaltarm des schlußdraht 32. Der bewegliche Schaltarm 53 des Schrittschalters von einem festen Konatkt zum nach- Schrittschalters 51 ist elektrisch mit dem Anschlußsten bewegt, so werden die Zünder 4 der Reihe nach 50 draht 34 zwischen dem Zünd- und dem Netzschalter in Betrieb genommen. Zur Auslösung dieser Be- verbunden, und die Schaltspule 54 des Schrittschalwegung des Schaltarmes ist ein Ende einer Schalt- ters liegt an denselben Anschlußdrähten 41 und 42 spule 40 des Schrittschalters mittels eines Anschluß- wie die Schaltspule des anderen Schrittschalters. Indrahtes 41 an den Anschlußdraht 32 angeschlossen, folgedessen werden die beiden Schrittschalter synwährend das andere Ende der Schaltspule mittels 55 chron betätigt, so daß die Signallampen in der Weise eines Anschlußdrahtes 42 mit dem festen Kontakt 43 nacheinander aufleuchten, wie die Zünder nacheineines normalerweise geschlossenen Relais 44 verbun- ander betätigt werden.

den ist. Der bewegliche Kontakt 45 dieses Relais ist Das erfindungsgemäße Gerät wird bei offenem

an den Anschlußdraht 34 zwischen dem Zünd- und Netz- und Zündschalter an eine Batterie als Stromdem Netzschalter angeschlossen. Die Erregerspule 46 60 Versorgung angeschlossen. Dann wird der Netzschaldes Relais ist mit einem Ende über einen Anschluß- ter geschlossen, worauf der Schalter 28 geöffnet und draht 47 an den Anschlußdraht 41 und mit dem an- geschlossen werden kann, bis sich die Schrittschalter deren Ende über den Schalter 28 an einen normaler- in der richtigen, gewünschten Ausgangsposition beweise geschlossenen, druckgesteuerten Schalter 48 an- finden und die ausgewählte Signallampe aufleuchtet, geschlossen, der mit dem Netzschalter in Verbindung 65 Dabei werden die durchlaufenen Kerzen nicht entsteht. Der druckgesteuerte Schalter 48 ist dem Gas- zündet, da der Zündschalter 27 offen ist. Zu Beginn druck innerhalb des Druckkessels ausgesetzt, wie dies ist der Sauerstoffdruck im Druckkessel geringer als die F i g. 2 erkennen läßt. Zu diesem Zweck ist er an der vorgegebene Wert, so daß der druckgesteuerte

Schalter 48 geschlossen ist. Beim Schließen des Zündschalters 27 wird daher der in der Anfangsstellung gerade angeschlossene Zünder betätigt und entzündet so diejenige Kerze, die von den Signallampen 31 angezeigt wird. Danach öffnen und schließen die Schrittschalter periodisch mit dem Ansteigen und Abfallen des Sauerstoffdruckes im Druckkessel die ihnen zugeordneten Stromkreise der Kerzen und Signallampen nacheinander, so daß im Mittel der vorgegebene Sauerstoffdruck im Druckkessel 1 aufrechterhalten wird.

Einer der Vorteile des erfindungsgemäßen Gerätes besteht darin, daß ein ziemlich gleichmäßiger und verhältnismäßig niederer Sauerstoffdruck selbst über eine lange Zeit hinweg im Druckbehälter aufrechterhalten werden kann. Dies bedeutet, daß Größe und Gewicht des Druckbehälters, d. h. im Fall des bevorzugten Ausführungsbeispieles des Druckkessels klein gehalten werden können, was besonders in der Raumfahrt wünschenswert ist. Außerdem führt das erfindungsgemäße Gerät noch zu einem weiteren wesentlichen Vorteil: Obwohl die Kerzen beim Verbrennen Wärme erzeugen, werden die wesentlichen thermischen Probleme durch das aufeinanderfolgende Entzünden der Kerzen beseitigt, denn die Wärmeentwicklung erstreckt sich über einen ziemlich langen Zeitraum und wird daher bei weitem nicht zu einer derart starken Erhitzung wie bei den bekannten Geräten führen, bei denen alle Kerzen auf einmal entzündet werden. Dadurch wird auch verhindert, daß sich die Festigkeitseigenschaften der Werkstoffe wie bei den bekannten Geräten stark verschlechtern; aus diesem Grunde mußten die bekannten Geräte schwer und aufwendig gebaut werden. Schließlich ist auch der elektrische Energieverbrauch des erfmdungsgemäßen Gerätes bei weitem geringer als bei den bekannten Geräten.

Claims (10)

Patentansprüche: 40

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Sauerstoff durch Verbrennen von Sauerstoff erzeugenden Chemikalienkörpern, insbesondere von Natriumchlorat-Kerzen, dadurch gekennzeichne daß für jede der innerhalb eines den Sauerstoff aufnehmenden Druckbehälters angeordneten Kerzen ein gesonderter elektrischer Zünder (4) vorgesehen ist, der mit einer vom Sauerstoffdruck gesteuerten Schaltvorrichtung (44, 48, 46) in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung eine Fortschaltvorrichtung für Stromkreise (21, 7, 6, 16) der Zünder aufweist, so daß beim Unterschreiten des vorgegebenen Sauerstoffdrucks jeweils der Stromkreis des nächsten Zünders geschlossen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortschaltvorrichtung ein vom Sauerstoffdruck gesteuerter Schrittschalter (36) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung einen normalerweise geschlossenen Schaltkreis (34, 21, 7, 6,16, 32) aufweist, in dem eine Unterbrechervorrichtung (36, 44, 48) zum Öffnen des Schaltkreises beim Überschreiten des vorgegebenen Sauerstoffdruckes vorgesehen ist, und daß die Fortschaltvorrichtung (36) beim Schließen dieses Schaltkreises betätigbar ist. ^

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch den Chemikalienkörpern zugeordnete Signallampen (31), die in der Reihenfolge der Zünder beleuchtbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signallampen in ihrer Reihenfolge ohne Betätigung der Zünder beleuchtbar sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung einen vom Sauerstoffdruck gesteuerten Schalter (48) zur Betätigung des Schrittschalters (36) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (48, 44) im Steuerstromkreis des Schrittschalters liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (48) bei zu niederem Druck geschlossen ist und ein normalerweise geschlossenes Relais (44) im Steuerstrom- i kreis des Schrittschalters (36) steuert.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch einen weiteren Schrittschalter (51) für die Signallampen (31), der durch den Sauerstoffdruckgesteuerten Schalter (48) steuerbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen