DE1953754A1 - Sauerstoff-Notgeraet - Google Patents

Description

DFt-INO. DIPL.-INO. M. SC. OtPl -PHVi. OR. OIPL.-PHYJ.

HÖGER - STELLRECHT- GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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21. Oktober I969

Mine Safety Appliances Company 201 North. Braddock Avenue PITTSBURGH, Penn. 15208 / USA

[Belegexemplar!

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Sauerstoff-Notgerät

Die Erfindung betrifft ein Sauerstoff-Notgerät, insbesondere ein Gerät, das in Verbindung mit einem Hauptversorgungssystem für Sauerstoff verwendbar ist. Militärflugzeuge u.dgl. sind mit SauerstoffVersorgungsgeräten für den Notfall ausgerüstet, in denen

2 Sauerstoff unter hohem Druck, z.B. etwa 125 kg/cm , gespeichert ist. Diese Geräte sind auf einen engen Raum beschränkt und sie haben deswegen und wegen des bei handelsüblichen Sauerstoffflaschen zur Verfügung stehenden Druckes eine begrenzte Sauerstoff kapazität. Die Geräte müssen gewartet v/erden, um den Druck

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aufrecht zu halten, damit eine ausreichende Sauerstoffversorgung gewährleistet ist. Bei einer Zunahme der Flughöhe von etwa 12 000 auf etwa 21 000 m ist eine größere Sauerstoffkapazität erforderlich, insbesondere dann, wenn das fliegende Personal aus einer Höhe von etwa 21 000 m abspringen muß. Die gegenwärtigen Systeme arbeiten nur bis zu einer maximalen Höhe von etwa 12 000 m zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sauerstoff-Notgerät zu schaffen, das eine größere Kapazität bei etwa gleicher Größe als die bisher bekannten Geräte besitzt.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch einen Vorratstank, der mit einem Auslaß versehen ist, einem Druckreduzierventil, das an diesen Auslaß angeschlossen ist und das ferner über einen Auslaß mit einem Ventil für eine Atemmaske anschließbar ist, eine Leitung, die an ein Hauptsystem für die Zufuhr von Sauerstoff unter Druck zu diesem Tank anschließbar ist, ein Sperrventil in der Leitung, das eine Strömung nur in Richtung auf den Tank zuläßt, eine Sauerstoffkerze, einen Behälter, in der die Sauerstoffkerze angeordnet ist, eine Leitung, die den Behälter mit dem Tank verbindet, und eine manuell betätigbare Einrichtung zum Zünden 'der Kerze um Sauerstoff für den Tank zu erzeugen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfordert praktisch keine Wartung, sie arbeitet auch nach jahrelanger Lagerung einwandfrei und sie ist auch in Verbindung mit einem Hauptversorgungssytem für Sauerstoff betätigbar. .

Eine beispielsweise AusführungsTorrn der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

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Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, wobei Teile davon abgebrochen sind.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 und '

Fig. 3 zeigt ein Arbeitsdiagramm der Vorrichtung.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein Speichertank für Notfälle vorgesehen", der vorzugsweise aus mehreren Hochdruckzylindern gebildet ist, so daß die Breite der Vorrichtung als Ganzes auf einige wenige Zoll beschränkt werden kann ( 1 Zoll = 2,5 cm). Um die gewünschte Kapazität des Tankes zu erreichen sind beispielsweise fünf Zylinder vorgesehen, wobei die Zahl jedoch von der Länge und .vom Durchmesser der Zylinder abhängt. Drei dieser Zylinder 1 sind kürzer als die beiden am Ende angeordneten Zylinder 2, um einen Raum zu schaffen, in welchem die verschiedenen Ventile und Steuerelemente angeordnet werden können. Die unteren Enden sämtlicher Zylinder sind durch kurze Rohrstücke 3 verbunden, so daß sie praktisch einen einzigen Tank bilden. In der Beschreibung werden unter der Bezeichnung Tank diese Zylinder verstanden.

Einen der Zylinder, z.B. der mittlere hat in seinem oberen Ende einen Auslaß, an den ein Druckreduzierventil U angeschlossen ist. Der Auslaß dieses Ventils kann mit dem Bedarfs-Ventil 5 einer Atemmaske 6 verbunden werden, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Um den Aufbau zu vereinfachen wird vorzugsweise ein T-Kupplungsstück 7 am Auslaß des Druckreduzierventiles angeschlossen. Das

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21.Oktober I969 ~ -erEnde des Kupplungsstückes ist über ein Rohr 8 mit dem Ventil 5 verbunden. Das untere Ende der Kupplung ist mit einem Rohr 9-verbunden, das an seinem entgegengesetzten Ende, das sein Einlaßende ist, mit einer schnell lösbaren Kupplung 10 üblicher Bauart versehen ist, durch welche dieses Rohr schnell mit der Leitung 11 des primären Sauerstoffversorgungssystems des Plugzeuges gekuppelt oder entkuppelt werden kann, in welchem die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Dieses Rohr enthält ein Sperrventil 12, das nur eine Sauerstoffströmung durch das Rohr in Richtung auf die T-Kupplung zuläßt, so daß durch das Rohr kein Sauerstoff austreten kann, wenn es von dem Hauptsystem getrennt wird.

Das Druckreduzierventil 4 ist so eingestellt, daß es öffnet,· wenn der Sauerstoffdruck an seinem Auslaß unter einen vorgegebenen Mindestwert fällt. Dieser Mindestwert liegt im allgemeinen bei etwa 5₃6 kg/cm (80 psig). Das Drückreudzierventil 1*1 des primären Sauerstoffversorgungssystes ist so eingestellt, daß aus der Hochdruck-Sauerstofflasche 15 Sauerstoff mit einem niedrigeren Druck z.B. mit etwa 5 kg/cm (70 psig) zugeführt wird. Wenn daher der Tank 1, 2 über die Kupplung 10 an das HauptVersorgungssystem angeschlossen wird, bleibt das Druckreduzierventil 4 offen und es strömt Sauerstoff aus der Flasche .15 zurück durch dieses Ventil, um den Tank mit Sauerstoff bei einem Druck

von etwa 5 kg/cm zu füllen. Solange normale Bedingungen vorherrschen, erhält der Träger der Sauerstoffmaske Sauerstoff aus dem Hauptsystem und zwar durch die Leitung 9 und die T-Kupplung·. Falls gewünscht, kann Sauerstoff aus dem Hauptsystem zu dem Tank geleitet werden, ohne daß er durch das Ventil 4 strömt, wobei dann das Rohr 9 direkt mit dem Tank verbunden wird, oder-

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wenn es mit einer Zweigleitung versehen ist, die direkt zum Tank führt und ein weiteres Sperrventil enthält, wobei diese' Ausführungsformen jedoch einen besonderen Einlaß am Tank erfordern würden und außerdem im einen Fall ein weiteres Sperrventil.

Ein Merkmal der Erfindung liegt darin, daß beim Ausfall des primären Sauerstoffsystemes während des Fluges Sauerstoff aus dem Notbehälter entnommen werden kann, -während dieser Sauerstoff aus einer anderen Quelle vollgehalten wird. Diese andere Sauerstoffquelle ist ein chemischer Feststoff, z.B. eine Natriumchlorat-Kerze, die durch thermischen Zerfall Sauerstoff freisetzt. Im oben erwähnten Notfall können zwei Kerzen verwendet werden, um eine einwandfreie Versorgung zu erreichen. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Kerzen 17 in rohrförmigen Druckbehältern l8 untergebracht, deren entgegengesetzte Enden durch Auslaßrohre 19 mit den nächstliegenden Druckzylindern 2 verbunden sind. Die Enden jeder Kerze haben einen Abstand von den Enden ihres jeweiligen Behälters und es ist ferner zwischen den Kerzen und den Auslaßrohren ein Filtermaterial 20 angeordnet. Im mittleren Zylinder .1 kann ein weiteres Filter 21 angeordnet und mit dessen Auslaß verbunden sein. Eine elektrische Zün-deinrichtung 22 ist in beide Ende,n jeder Kerzen eingebettet, um jede. Kerze an beiden Enden gleichzeitig zu zünden, um dadurch schneller Sauerstoff zu erzeugen. Die Zündeinrichtungen sind durch Drähte 23 mit dem sie umgebenden Behälter verbunden und geerdet und durch einen anderen Draht 2k der durch ein abgedichtetes Rohr 25 aus dem Behälter nach außen läuft an einen elektrischen Schalter 26 angeschlossen.

Wenn die beiden Kerzen gezündet werden, strömt der von ihnen erzeugte Sauerstoff durch die Rohre 19 in die Zylinder des Not-Tankes in denen der gewünschte Druck aufrecht erhalten wird bis

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die .Kerzen verbraucht sind. Um Unfälle bei einem eventuellen zu starken Druckaufbau im Tank zu vermeiden, kann einer der Zylinder mit einem Überdruckventil 27 versehen sein, das sich öffnet ehe ein gefährlicher Druck erreicht ist. Das Druckreduzierventil 4 schließt, wenn der Druck zwischen seinem Auslaß und dem Ventil 5 über etwa 5,6 kg/cm (80 psig) steigt, es öffnet jedoch, wenn der Träger der Sauerstoffmaske einatmet, wodurch das Ventil 5 geöffnet und der Druck am Auslaß des Druckreduzierventiles unter etwa 536 kg/ei
fließen kann.

etwa 536 kg/cm reduziert wird, so daß aus dem Tank Sauerstoff ab-

Um die beiden Kerzen zu zünden, ist eine Abzugsleine* 30 vorgesehen, um den Schalter 26 im Zündkreis, zu schließen. Dieser Schalter kann verschiedene Formen haben, von denen eine schematisch in Pig* 3 dargestellt ist, und zwar nur um zu zeigen, wie die Vorrichtung. _. arbeitet. Das Ende des beweglichen Kontaktes 31 ist mit einem ;.v Paar Batterien 32 verbunden und es wird normalerweise gegen einen festen Kontakt 33 gedruckt, und^zwar mit Hilfe eines herausnehmbaren Stiftes 34, der mit der 'AbzugsIeinsverbunden ist. Der Schaltkreis ist jedoch normalerweise nicht geschlossen,- da der Kontakt 33 mit einem anderen noch zu'beschreibenden Schalter verbunden ist, der normalerweise geöffnet ist. Wenn mit Hilfe der Abzugsleine 30 an dem Stift gezogen wird, wird der bewegliche Kontakt freigegeben und falls er nicht selbst als federnder Kontakt ausgebildet ist, wird er durch eine Feder 35 gegen einen zweiten festen Kontakt 36 gezogen, der über Drähte 37 ^und 38 mit den Drähten 24 und mit einem Druckschalter 39 verbunden ist, der dem ■Druck im Nbtbehälter ausgesetzt ist. Der Druckschalter wird offen gehalten solange der Druck im Tank über einer bestimmten Höhe liegt z.B. über etwa 3"8,5 kg/cm (55 psig). Wenn datier an der

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Abzugsleine gezogen wird ehe der Druck unter diesen Wert fällt, so daß kein zusätzlicher Sauerstoff benötigt wird, werden die Kerzen 17 nicht gezündet. Gewöhnlich benötigt der Benutzer der Vorrichtung keinen zusätzlichen Sauerstoff ehe der Druck im Tank so niedrig ist, daß der Druckschalter geschlossen wird. Wenn er dann an der Abzugsleine 30 zieht, werden die Kerzen sofort gezündet worauf dem Tank Sauerstoff zugeführt wird, um den Druck im Tank zu erhöhen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß, falls eine Person aus dem Plugzeug mit der Noteinrichtung abspringen muß, , so daß er von dem Hauptversorgungssytem getrennt und ganz auf das Notversorgungssystem angewiesen ist, dieser Person nicht nur der Sauerstoff3 der durch die Kerzen freigesetzt wird, zur Verfügung steht sondern'außerdem weiterer Sauerstoff aus einer anderen Quelle. Diese weitere Sauerstoffquelle'umfaßt ebenfalls zwei Kerzen in Behältern 4l, die durch Rohre 42 mit den Zylindern 2 verbunden sind. Die Kerzen können durch elektrische Zündgeräte gezündet vier den, die durch Drähte 44 und 45 mit einem festen Kontakt 46 eines zweiten Schalters 47 verbunden sind. Der bewegliche Kontakt 48 dieses Schalters wird normalerweise gegen einen Anschlag 49 gedrückt, und zwar durch einen beweglichen Stift 50, der mit einer weiteren Abzugsleine 51 verbunden ist. Wenn dieser Stift durch die Abzugsleine herausgezogen wird, federt der bewegliche Kontakt zurück oder er wird durch eine Feder 52 gegen den festen Kontakt gedrückt, um ein Paar Batterien 53 mit den Zündgeräten zu verbinden, um die Kerzen zu zünden.

Die Abzugsleine 5I betätigt ferner gleichzeitig einen dritten Schalter 55, in welchem der bewegliche Kontakt 56 in gleicher Weise gegen einen Anschlag 57 gedrückt wird, und zwar durch ei-

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nen entfernbaren Stift 58, der mit der Abzugsleine verbunden ist. Dieser Kontakt ist durch einen Draht 59 mit dem festen Kontakt, 33 des Schalters 26 verbunden. Beim Abspringen zieht der Flieger nicht an der Abzugsleine 30 sondern an der Abzugsleine 51* und wenn dies erfolgt ist, wird der Kontakt 56 durch eine Feder 60 gegen einen festen Kontakt 6l gedrückt, der durch einen Draht 62 mit dem Draht 37 verbunden ist. Hierdurch wird der Druckschalter 39 durch die Drähte 37 und 62, den.Schalter 55, den Draht 59 und den Schalter 26 an die Batterien 32 angeschlossen. Da die Kerzen in den Behältern 4l den Sauerstoff jedoch zu dem Notbehälter liefern und dadurch in diesem einen hohen Druck aufrecht erhalten, bleibt der Druckschalter geöffnet und die Kerzen 17 in den Behältern 18 werden in diesem Zeitpunkt nicht gezündet. Wenn später ein weiterer Bedarf an Sauerstoff besteht, nachdem die Kerben in den Behältern hl verbraucht sind und der Druck im Tank unter etwa 3j85 kg/cm (55 psig)zu fallen beginnt, schließt der Druckschalter wobei der Draht 37 mit den Zündgeräten 2^ verbunden wird, wodurch automatisch die Sauerzufuhr zum Tank für mehrere Minuten verlängert wird.

Beim Abspringen wird der Flieger daher fortlaufend mit Sauerstoff versorgt, und zwar etwa zweimal solang als es durch die Kerzen 17 allein möglich ist. Wenn er jedoch vor dem Abspringen die Kerzen 17 benützen mußte, würden ihm zum Abspringen immer noch die Kerzen in den Behältern ¹Il zur Verfügung stehen. Wenn er andererseits nicht Abspringen muß jedoch über eine längere Periode zusätzlich Sauerstoff benötigt, d.h. über eine Periode, .die langer ist als die Kerzen 17 Sauerstoff liefern können, kann er die Abzugsleine 51 ziehen und Sauerstoff durch die Kerzen in den Behältern ¹H erhalten.

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Da die brennenden Kerzen eine beträchtliche Wärme ^ve-rzeugen, sind die Kerzen-Behälter vorzugsweise in isolierenden Schutzmänteln 65 untergebracht, wie gestrichelt in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist. -^

Aus Sicherheitsgründen sind, wie dargestellt, zwei Sätze von Batterien vorgesehen. Wenn aus irgend einem Grund ein Satz aus- _ fällt und die an ihn angeschlossenen Kerzen nicht gezündet werden, so kann der andere Satz zum Zünden der anderen Kerzen verwendet werden, was für den Notfall ausreichend ist.

Ein großer Vorteil der Verwendung einer Sauerstoffquelle in Form eines Feststoffes liegt darin, daß die Wartung ganz beträchtlich reduziert werden kann. Die Kerzen können jahrelang ohne irgendr welche Wartung und Überwachung gelagert werden, was bei gasförmi gem Sauerstoff nicht möglich ist, der fortwährend unter Druck gehalten und periodisch überprüft werden muß. Außerdem kann bei den chemischen Feststoffen kein Druckabfall auftreten.

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Claims (10)

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1. Sauerstoff-Notgerät, insbesondere zur Verwendung mit einem Sauerstoff-Hauptversorgungssystem, gekennzeichnet durch einen Vorratstank (1, 2, 3) der einen Auslaß aufweist, ein Druckreduzierventil (4), das an diesen Auslaß angeschlossen und mit einem Auslaß zum Anschluß an ein Ventil (5) einer Atemmaske versehen ist, eine Leitung (9)₃ die an ein Hauptsystem (11,14,15) angeschlossen ist, um Sauerstoff unter Druck von diesem zu dem Tank (1,2,3) zuzuführen, ein Sperrventil (12) in dieser Leitung, das eine Strömung nur in Richtung auf den Tank zuläßt, eine Sauerstoffkerze, einen Behälter (41),indem die Kerze angeordnet ist, eine Leitung (42), die den Behälter mit dem Tank verbindet, und eine manuell betätigbare Einrichtung (51*42,43)., um die Kerze zu zünden^ um Sauerstoff für den Tank zu erzeugen.

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine schnell lösbare Kupplung (10), um den Einlaß der Leitung (9) jnit dem Hauptsystem zu verbinden.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (9) mit dem Auslaß des Druckreduzierventiles (4) verbunden ist, um dem Tank Sauerstoff durch das Ventil zuzuführen, wobei das Druckreduzierventil normalerweise geöffnet ist jedoch schließt, wenn der Druck an seinem Auslaß'über einen vorgegebenen Wert steigt.

4. Gerät nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch ein T-förmiges Kupplungsstück (7), das drei Öffnungen hat, von denen eine mit dem Auslaß des Druckreduzierventiles (4) verbunden ist,

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während die andere mit der Leitung (9) und die dritte Öffnung mit dem Ventil (5) verbunden sind.

5. Gerät nach Anspruch I₅ gekennzeichnet durch wenigstens eine zweite Sauerstoffkerze (17), einen Behälter (l8), in dem die Kerze angeordnet ist, eine Leitung (19), die den Behälter (18) mit dem Tank verbindet, eine Einrichtung, (22, 39, 55,51), die tätig wird, nachdem die erste Kerze gezündet worden ist, um automatisch die zweite Kerze zu zünden, wenn der Druck des Sauerstoffs im Tank unter einen vorgegebenen Mindestwert fällt.

6. Gerät.nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine manuell betätigbare Einrichtung (30, 26, 22), um die zweite Kerze zu zünden, ohne die erste Kerze zu zünden.

7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Zündeinrichtung einen elektrischen Zündkreis umfaßt, ferner ein normalerweise geschlossenes Druckventil (39) in dem Kreis, dag auf den Sauerstoffdruck in dem Tank anspricht, wobei der Schalter durch den Druck im Tank solange offen gehalten wird, v/ie dieser Druck über dem vorgegebenen Mindestwert bleibt,

8. Gerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen normalerweise geöffneten Hauptschalter (26) in diesem Kreis, der in Reihe mit dem Druckschalter (39) liegt, ferner durch eine manuell betätigbare Einrichtung (30), um den Hauptschalter zu schließen, um nur die zweite Kerze zu zünden.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen elektrischen Zündkreis, der mit der zweiten Kerze verbunden ist, einai normalervieise geöffneten Hauptschalter (55) in dem Kreis, der in Reihe mit dem Druckschalter (39) liegt,

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eine manuell betätigbare Einrichtung (51) mit einem elektrischen Zündkreis, der mit der ersten Kerze verbunden ist, "einen normalerweise geöffneten Schalter (47) in dem letztgenannten Schaltkreis, ferner dadurch, daß die Schalter (55₃ ^7) im wesentlichen gleichzeitig durch die Einrichtung (51) schließbar sind.

10. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die manuell betätigbare Einrichtung (30) der Hauptschalter schließbar ist, ehe die erste Kerze gezündet wird, so daß nur die zweite Kerze gezündet wird, wenn der Druck im Tank soweit fällt, daß der Druckschalter (39) schließt.

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