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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein kombiniertes Überdruck/Unterdruck-Atemschutzsystem
und insbesondere einen Überdruck/Unterdruckluftadapter
für Atemschutzsysteme.
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Atemschutz-
oder Atemgeräte
werden in verschiedenen gesundheitsschädlichen oder lebensgefährlichen
Umgebungen verwendet, wie beispielsweise in Lackierzellen oder -kabinen,
Kornspeichereinrichtungen, Laboratorien und Fertigungseinrichtungen,
in denen Schadstoffe vorhanden sind. Atemschutzmasken sind typischerweise
dafür geeignet,
verschiedenartige Filtereinsätze
oder -kartuschen oder Luftzufuhrverbindungsstücke aufzunehmen, um für einen
Träger
oder Benutzer eine Quelle atembarer Luft bereitzustellen, so daß die gleiche
Schutz- oder Gesichtsmaskenkonstruktion in verschiedenen gesundheitsschädlichen
oder lebensgefährlichen
Umgebungen verwendet werden kann.
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Die
zwei Hauptgruppen von Atemschutzsystemen sind Überdruck- und Unterdruckatemschutzgeräte. Ein Überdruckatemschutzgerät weist
typischerweise eine Überdruck-Luftquelle
bzw. Druckluftquelle, wie beispielsweise eine externe Pumpe oder
einen unter Druck stehenden Behälter
auf, durch die/den einer Schutz- oder Gesichtsmaske zwangsweise
Reinluft zugeführt
wird. Durch die Überdruck-
oder Druckluftquelle wird einer Schutzmaske ein Übermaß reiner, atembarer Luft zuge führt. Durch
den durch die Druckluftquelle erhaltenen Netto-Überdruck
in der Schutzmaske wird verhindert, daß die in der Umgebung der Gesichtsdichtung
der Maske vorhandene Umgebungsluft angesaugt wird.
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Eine
Druckluftquellenart für
ein Überdruckatemschutzsystem
ist ein kraftbetriebenes oder elektrisch betriebenes Luftfilter-
oder Luftreinigungs-Atemschutzgerät (PAPR). Ein kraftbetriebenes
Luftfilter-Atemschutzgerät
weist typischerweise eine sich von der Schutzmaske zu einer vom
Benutzer getragenen batteriebetriebenen Gebläseeinheit erstreckende Rohr-
oder Schlauchleitung auf. Die Gebläseeinheit weist typischerweise
ein Filter zum Herausfiltern von Schadstoffen aus der Umgebungsluft
auf. Kraftbetriebene Luftfilter-Atemschutzgeräte haben den Vorteil, daß der Benutzer
sich frei bewegen kann, ohne daß er
mit einer Luftleitung verbunden ist. Kraftbetriebene Luftfilter-Atemschutzgeräte sind
jedoch normalerweise wesentlich teurer als Durchlauf- oder Dauerfluß-Atemschutzsysteme.
Außerdem
sind kraftbetriebene Luftfilter-Atemschutzsysteme batteriebetrieben
und können
daher nur für
eine begrenzte Zeitdauer verwendet werden. Schließlich ist für kraftbetriebene
Luftfilter-Atemschutzgeräte
ein Beatmungsschlauch oder -rohr mit großem Öffnungsdurchmesser erforderlich
(etwa 25 mm), weil durch batteriebetriebene Gebläse im allgemeinen kein ausreichender Druck
für einen
Beatmungsschlauch mit kleinerem Durchmesser erzeugt werden kann.
Diese Schläuche
mit großem Öffnungsdurchmesser
können
für den
Benutzer hinderlich sein.
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Alternativ
kann die Druckluftquelle ein Kompressor oder ein Druckbehälter sein,
der durch eine Luftleitung mit dem Benutzer verbunden ist. Typischerweise
weisen diese Systeme einen am Kompressor angeordneten Filter auf,
um dem Benutzer atembare Luft zuzuführen. Bei einigen Anwendungen
wird durch die Luftleitung jedoch die Leistungsfähigkeit bzw. Beweglichkeit
des Benutzers zum Ausführen
bestimmter Funktionen eingeschränkt.
Außerdem
kann die Luftleitung geknickt oder die Druckluftzufuhr zufällig bzw.
unbeabsichtigt unterbro chen werden, wodurch der Benutzer möglicherweise
Schadstoffen ausgesetzt wird.
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Die
andere Hauptgruppe von Atemschutzgeräten werden als Unterdruck-Atemschutzgeräte bezeichnet,
weil durch den Einatmungs- oder Inhalationsvorgang des Benutzers
Luft durch eine Filterkartusche in die Schutzmaske gezogen bzw.
gesaugt wird. Die Filterkartusche kann verschiedene Filterelemente
aufweisen, wie beispielsweise geblasene Mikrofasern oder auf Kohlenstoff
basierende Systeme für
Gas- oder Dampfschutzzwecke. Unterdruck-Atemschutzgeräte haben
den Vorteil, daß der
Träger
oder Benutzer keine Luftleitung mitziehen oder ein teures kraftbetriebenes
Luftfiltersystem tragen muß.
Der Nachteil der Unterdruck-Atemschutzgeräte ist, daß der Benutzer Lungenleistung
aufbringen bzw. ausnutzen muß,
um Luft durch das Filtermedium anzusaugen, und durch den erhaltenen
Unterdruck in der Schutzmaske möglicherweise
in der Umgebung der Gesichtdichtung vorhandene Schadstoffe angesaugt
werden. Außerdem
kann durch die für den
Einatmungsvorgang erforderliche Lungenleistung zum Ansaugen von
Luft durch das Filtermedium die Schutzmaske erwärmt werden, wodurch ein unangenehmes
Gefühl
für den
Benutzer erzeugt wird. Daher weisen Unterdruck-Atemschutzgeräte im allgemeinen
einen geringeren Schutzgrad auf als Überdruck-Atemschutzgerät.
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US-A-2
775 968 beschreibt ein Atemschutzgerät, dessen hinteres Maskenende
Mund und Nase abdeckt, mit einer vorderen Öffnung, wobei eine an der Maske
befestigte Filterscheibe die vordere Öffnung abdeckt, einem Lufteinlasselement,
das in den unteren Teil der Maske hervorsteht und von einem Anschluss
am unteren Ende des Lufteinlasselements an eine unter Druck stehende
Luftquelle abhängt,
und einer Düse
am oberen Ende des Lufteinlasselements, die der Vorderseite zum
Ausstoßen
der Luft gegen die Filterscheibe zugewandt ist.
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US-A-4
411 264 beschreibt ein Atemschutzgerät mit einem abnehmbaren Luftstromführungselement, wobei
das Luftstromführungselement
eine erhöhte
Luftfluss-Leistungsfähigkeit
mit einem niedrigen Geräuschpegel
hat. Das Luftstromführungselement
ist aus einem Rohr geformt, das eine Vielzahl von Öffnungen
mit einer Schaumstoffhülle
darum hat.
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DE-A-94
11 933 beschreibt eine Gaszuführleitung,
die einen Abschnitt, über
den Gas an die Umgebung abgegeben wird, aufweist und an eine Atemmaske
zur künstlichen
Beatmung eines Patienten anschließbar ist. Der Abschnitt besteht
aus einem porösen
oder feinporigen Werkstoff.
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DE-A-28
53 225 beschreibt ein Druckluftschlauchgerät zur Verwendung in kontaminierter
Umgebung mit einem Druckluftanschluß und einem Schwebstoffilter
mit einem Einatemventil, mit dem der Benutzer entweder über den
Druckluftschlauch aus dem Druckluftnetz oder ohne Überdruck
im Gerät
durch das sich beim Einatmen öffnende
Einatemventil über
das Schwebstoffilter aus der Umgebungsatmosphäre mit Atemluft versorgt wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt allgemein die Aufgabe zugrunde, einen
Luftdruckadapter, insbesondere einen Überdruck/Unterdruckluftadapter
zum Ausbilden einer Fluidverbindung zwischen einer Überdruck-Luftquelle
und einem Atemschutzgerät
sowie ein von einem Benutzer tragbares Atemschutzsystem zur Verwendung
mit einer Überdruck-Luftquelle
bereitzustellen, die die obengenannten Nachteile überwinden.
Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kombiniertes Überdruck/Unterdruck-Atemschutzsystem
bereitzustellen, bei dem an einer einzelnen Einatemöffnung einer
Schutzmaske sowohl die Funktion eines Überdruck- als auch eines Unterdruck-Atemschutzsystems
bereitgestellt wird, wobei auch bei Unterdruck ein hoher Schutzgrad
für den
Benutzer gewährleistet
ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen derartigen
Luftdruckadapter bereitzustellen, bei dem im Überdruckbetrieb die Intensität der Luftströmung dissipiert
und/oder der Schallpegel reduziert wird.
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Die
Erfindung ist durch die Merkmale der Patentansprüche gekennzeichnet.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Überdruck/Unterdruckluftadapter
für ein
Atemschutzsystem. Der Überdruck/Unterdruckluftadapter
weist einen Öffnungsbereich
auf, der in Fluidverbindung mit einer Filterkartusche oder einem
Atemschutzgerät
verbunden werden kann. Der Adapter weist eine Einlaßöffnung für eine Verbindung
mit einer Druckluftquelle und ein erstes Absperr- oder Rückschlagventil
auf, um die Luftströmung bzw.
den Luftdurchfluß vom Öffnungsbereich
zur Filterkartusche zu verhindern. Es kann ein zweites Absperr- oder
Rückschlagventil
vorgesehen sein, um die Luftströmung
vom Atemschutzgerät
zum Öffnungsbereich
zu verhindern.
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Der Überdruck/Unterdruckluftadapter
kann eine zwischen der Einlaßöffnung und
dem Öffnungsbereich
angeordnete poröse Struktur
aufweisen. Die poröse
Struktur kann als Geräusch- oder Schalldämpfer und/oder
als Diffusor dienen. Die poröse
Struktur kann aus einem porösen
Polymermaterial, einem Sintermetall, wie beispielsweise Messing
oder Eisenkies, poröser
Keramik oder einem anderen porösen
Material gebildet sein.
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Das
erste Absperr- oder Rückschlagventil
kann an der Filterkartusche oder am Überdruck/Unterdruckluftadapter
angeordnet sein. Das zweite Absperr- oder Rückschlagventil kann an einer
Einatem- oder Inhalationsöffnung
des Überdruck/Unterdruckluftadapters
oder am Atemschutzgerät
angeordnet sein. Der Überdruck/Unterdruckluftadapter
und die Filterkartusche können
als einzelne Einheit konstruiert sein. Alternativ können der Überdruck/Unterdruckluftadapter
und das Atemschutzgerät
als einzelne Einheit aufgebaut sein.
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Eine
Luftleitung verbindet die Einlaßöffnung mit
einer Druckluftquelle. Die Druckluftquelle kann einen tragbaren
kraftbetriebenen Luftreiniger oder eine Durchlauf- oder Dauerströmung von
von einem Kompressor oder einem unter Druck stehenden Behälter zugeführter Luft
aufweisen. Die Luftleitung kann eine Schnell-Trennkupplung aufweisen,
so daß die
Verbindung zwischen dem Benutzer und der Luftleitung gelöst werden
kann. Wenn die Verbindung zwischen dem Atemschutzgerät und der
Druckluftquelle gelöst
ist, arbeitet das Atemschutzgerät
als Unterdruck-Atemschutzgerät.
Zwischen der Schnell-Trennkupplung und der Schutzmaske ist vorzugsweise
ein Absperr- oder Rückschlagventil
angeordnet, um zu verhindern, daß Umgebungsluft in das Atemschutzgerät gezogen
bzw. gesaugt wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein kombiniertes Überdruck/Unterdruck-Atemschutzsystem.
Durch das vorliegende Atemschutzsystem wird an einer einzelnen Einatemöffnung einer
Schutzmaske sowohl die Funktion eines Überdruck- als auch eines Unterdruck-Atemschutzsystems
bereitgestellt. Der Überdruck/Unterdruckluftadapter
weist einen Öffnungsbereich
auf, durch den eine Fluidverbindung zwischen einer Einatemöffnung der
Schutzmaske und mindestens einer Filterkartusche hergestellt werden
kann. Eine Druckluftquelle kann mit dem Adapter verbunden werden.
Mindestens eine Filterkartusche kann am Überdruck/Unterdruckluftadapter
befestigt werden. Ein Absperr- oder Rückschlagventil ist vorgesehen,
um die Luftströmung
vom Überdruckadapter
zur Filterkartusche zu verhindern. Ein zweites Absperr- oder Rückschlagventil
kann in der Nähe
der Schutzmaske angeordnet sein, um die Luftströmung von der Schutzmaskenkammer
zum Überdruck/Unterdruckluftadapter
zu verhindern.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
betrifft die Verbindung einer Druckluftquelle mit einem zwischen
einer Filterkartusche und einem Atemschutzgerät angeordneten Adapter. Die
Luftströmung
vom Überdruck/Unterdruckluftadapter
zur Filterkartusche wird verhindert. Die Verbindung zwischen der
Druckluftquelle und dem Überdruck/Unterdruckluftadapter
kann daher gelöst
werden, so daß das
System als Unterdruck-Atemschutzgerät arbeitet. Beim erfindungsgemäßen Verfahren
kann außerdem
die Druckluftquelle zu einem späteren Zeitpunkt
erneut mit dem Adapter verbunden werden, so daß das System als Überdruck-Atemschutzgerät arbeitet.
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In
der vorliegenden Patentanmeldung werden folgende Definitionen verwendet:
"Umgebungsluft" bezeichnet in der
Umgebung vorhandene Luft
"Absperr-
oder Rückschlagventil" bezeichnet eine
Einrichtung, durch die eine Strömung
automatisch auf eine Richtung begrenzt wird;
"Schadstoff" bezeichnet für die Atmung
schädliche
oder gefährliche
gas-, dampf- oder partikelförmige
Chemikalien;
"Außenumgebung" bezeichnet außerhalb
des Atemschutzgerät
vorhandene Umgebungsluft;
"Schutzmaske" bezeichnet eine
vollständige
Gesichtsabdeckung oder eine Teil-Gesichtsabdeckung mit einer mit
dem Gesicht, dem Hals und/oder dem Kopf eines Benutzers in Eingriff
stehenden Dichtung;
"Übergießen" bzw. "Überformen" bezeichnet einen bezüglich einem
vorhandenen Element ausgeführten
Gieß- bzw.
Form prozeß,
um eine zusätzliche
Gieß-
bzw. Formstruktur zu erhalten;
"Druckluftquelle" bezeichnet eine Vorrichtung, durch
die einem Atemschutzgerät
atembare Luft zwangsweise zugeführt
wird, wie beispielsweise eine tragbare Luftpumpe, wie z.B. ein kraftbetriebenes
Luftfilter-Atemschutzgerät
(PAPR), eine ortsfeste Luftpumpe bzw. ein ortsfester Kompressor
oder ein unter Druck stehender Behälter.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Atemschutzsystems mit einem
mit einer Druckluftquelle verbundenen Überdruck/Unterdruckluftadapter;
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2 zeigt
eine Seitenansicht des Atemschutzsystems von 1;
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Überdruck/Unterdruckluftadapters
teilweise im Schnitt;
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4 zeigt
eine Seiten-Querschnittansicht eines Atemschutzsystems mit einem
mit einer Druckluftquelle verbundenen Überdruck/Unterdruckluftadapter;
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5 zeigt
das Atemschutzsystem von 4, wobei die Druckluftquelle
abgeschaltet bzw. verbraucht oder ihre Leistung reduziert ist;
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6A und 6B zeigen
Seiten-Querschnittansichten eines Überdruck/Unterdruckluftadapters
vor bzw. nach dem Übergießen;
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7A und 7B zeigen
perspektivische Ansichten eines Y-Anschluß- oder Verbindungsstücks für den erfindungsgemäßen Überdruck/Unterdruckluftadapter
vor bzw. nach dem Übergießen;
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8 zeigt
eine alternative Anordnung des Atemschutzsystems von 1;
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9 zeigt
eine Seitenansicht des Atemschutzsystems von 8;
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10 zeigt
eine alternative Ausführungsform
des Atemschutzsystems von 1, wobei
Filterkartuschen entfernt sind; und
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11 zeigt
ein alternatives Atemschutzsystems mit Voll-Schutzmaske und einem
mit einer Druckluftquelle verbundenen Überdruck/Unterdruckluftadapter.
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines kombinierten Überdruck/Unterdruck-Atemschutzsystems 20.
Ein Paar Überdruck/Unterdruckluftadapter 22, 24 sind
an entsprechenden Einatemöffnungen
(vergl. 4) mit einer Teil-Schutzmaske 26 verbunden.
Die Schutzmaske 26 weist eine Abluft- oder Auslaßöffnung 28 mit einem
Absperr- oder Rückschlagventil
(nicht dargestellt) und Bänder 30 für eine Befestigung
am Benutzer auf. Die Teil-Schutzmaske 26 umschließt im wesentlichen
den Mund und die Nase des Benutzers. Die vorliegende Erfindung kann
mit einem beliebigen Schutzmaskentyp verwendet werden.
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Ein
Paar Filterkartuschen 32, 34 ist an den Adaptern 22 bzw. 24 befestigt.
Eine Luftleitung 36 mit einem Y-Verbindungsstück 37 verbindet
die Adapter 22, 24 mit einer Druckluftquelle 38.
Durch die Verwendung eines Paars von Adaptern 22, 24 und
der Filterkartuschen 32, 34 ist das Atemschutzgerät 20 im
wesentlichen gleichmäßig ausbalanciert.
Die vorliegende Erfindung umfaßt
jedoch auch ein Atemschutzsystem mit einem einzelnen Adapter und
einer einzelnen Filterkartusche.
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Ein
Absperr- oder Rückschlagventil 40 und
ein Schnell-Trennmechanismus 42 sind
in der Luftleitung 36 angeordnet, so daß der Benutzer die Verbindung
zur Druckluftquelle 38 schnell lösen kann. Durch das Absperr-
oder Rückschlagventil 40 wird
verhindert, daß Umgebungsluft
in die Schutzmaske 26 gezogen wird, wenn die Luftleitung 36 von
der Druckluftquelle 38 getrennt ist. Das Absperr- oder
Rückschlagventil 40 kann an
einer beliebigen Position zwischen dem Schnell-Trennmechanismus 42 und dem
Atemschutzsystem 20 entlang der Luftleitung 36 angeordnet
sein. Ein unter der Handelsbezeichnung ICV Series von Generant Company,
Butler, New Jersey, USA, erhältliches
Absperr- oder Rückschlagventil
ist für
diesen Zweck geeignet. Die Luftleitung 36 oder das Absperr-
oder Rückschlagventil 40 können eine
Unterdruckalarm einrichtung aufweisen, um den Benutzer zu warnen,
wenn die Luftdurchflußmenge
von der Druckluftquelle 38 unter einen vorgegebenen Pegel
abgesunken ist und mindestens ein Teil der Luft über die Filterkartuschen 32, 34 zugeführt wird.
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2 zeigt
eine Seitenansicht des Atemschutzsystems 20 von 1 zum
Darstellen der sich von der Schutzmaske 26 ausgehend erstreckenden
Luftleitung 36. Eine Band- oder Gurtklammer 39 ist
vorgesehen, um die Luftleitung 36 am Benutzer zu befestigen,
so daß das
Atemschutzsystem 20 nicht unbeabsichtigt vom Gesicht (nicht
dargestellt) des Benutzers abgezogen werden kann.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Überdruck/Unterdruckluftadapter 22, 24 teilweise
im Schnitt, wobei durch Pfeile die Luftströmung von der Luftleitung 36 in
einen Luftverteilerkanal 50 dargestellt ist. Bei der in 3 dargestellten
Ausführungsform
erstreckt sich der Luftverteilerkanal 50 allgemein um einen Öffnungsbereich 52,
wie nachstehend ausführlicher
beschrieben wird. Es können
jedoch verschiedenartige Luftverteilerkammeranordnungen verwendet
werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ein
Bajonettverbindungsstück 60 ist
in der Nähe
einer Einatemöffnung 68 am
Adaptergehäuse 23 angeordnet.
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Die
durch die Pfeile dargestellte zugeführte Luft tritt in den Luftverteilerkanal 50 ein,
durchläuft
radial ein poröses
Element 54 und tritt in den Öffnungsbereich 52 ein.
Das poröse
Element 54 kann aus verschiedenartigen porösen Materialien
hergestellt sein, wie beispielsweise Sintermetall (z.B. Messing
oder Eisenkies), poröses
Polypropylen oder Acetal, eine poröse Keramik oder eine Glaskugelstruktur.
Ein von General Polymeric, Reading, Pennsylvania, USA, hergestelltes
poröses
Polyethylen mit einer mittleren Porengröße von 100 μm ist bekanntermaßen für diesen
Zweck geeignet.
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Es
wurden Atemschutzmasken bezüglich
des aufgrund der Luftströmung
durch die Luftleitung, die Adapter, die Ventile und die Bestandteile
des Schutzmaskensystems erzeugten Schall- oder Geräuschpegels
in einem mit Teppichmaterial und schalldämpfenden Decken ausgestatteten
schallgedämpften
Laboraufbau getestet. Die getesteten Masken wurden an einem Modellkopf
befestigt, und ein Schallaufnahmemikrofon wurde 3.5 cm von der Kopffläche an einer
einem Ohr entsprechenden Position angeordnet. Der durch die Luftströmung erzeugte
Ton oder Schall wurde unter Verwendung eines Mikrofons, eines Vorverstärkers und
eines Signalverstärkers
Model 2610, erhältlich
von Bruel & Kjaer,
Inc. (Naerum, Dänemark)
mit einer "A"-Gewichtung des Signals
erfaßt.
Das Signal wurde unter Verwednung eines Signalanalysators Model
3561A Dynamic Signal Analyzer, erhältlich von Hewlett Packard
Co. (Everett, WA, USA) analysiert, der auf einen 1/3-Oktavenmodus mit
quadratischer Mittelwertbildung eingestellt war. Durch die Analysebandbreite
wurde ein Frequenzbereich von 12.5 Hz bis 20 kHz erfaßt. Das
Mikrofon, der Vorverstärker
und der Verstärker
wurden unter Verwendung einer Schallpegelkalibriereinrichtung Model
4230, erhältlich
von Bruel & Kjaer,
Inc. kalibriert. Ein Halbmasken-Atemschutzgerät 3M Brand Easi-Air (TM) 7200,
erhältlich
von 3M Company, St. Paul, Minnesota, USA, wurde bei einer Luftdurchflußmenge von
3.304 Liter/Sekunde sowohl mit einem 3M W-3187-Luftleitungsadapter
als auch mit einem erfindungsgemäßen Adapter
mit und ohne den Geräuschdämpfer 54 getestet.
Das poröse
Element 54 hatte einen Außendurchmesser von 4.0 cm,
einen Innendurchmesser von 3.3 cm und eine Höhe von 1.1 cm. Die am Mikrofon
gemessenen Schalldruckpegel sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Schalldruckpegelmessungen Tabelle
1
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Diese
Ergebnisse zeigen, daß durch
den Schalldämpfer
der integrierte Schalldruckpegel über einen Frequenzbereich von
12.5 bis 20 kHz um typischerweise 20 dB reduziert wird. Dies entspricht
einem Viertel des Geräuschpegels,
der vorhanden ist, wenn die Adapter ohne schalldämpfendes Material verwendet
werden. Außerdem
wirkt das poröse
Element 54 als Diffusor, durch den die Intensität der Luftströmung dissipiert wird,
wodurch die Maximalgeschwindigkeit der in die Schutzmaske 26 eintretenden
Luft reduziert wird, während
eine den Bedarf des Benutzers überschreitende
kontinuierliche Strömung
zugeführter
Luft bereitgestellt wird.
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4 zeigt
eine Seitenansicht des Überdruck/Unterdruckluftadapters 22 oder 24,
durch den eine Filterkartusche 32 bzw. 34 mit
einer Einatemöffnung 62 der
Schutzmaske 26 in Fluidverbindung verbunden wird. Die Filterkartusche 32 bzw. 34 wird
an dem an der Einatemöffnung 68 des
Adapters 22 bzw. 24 vorgesehenen Bajonettverbindungsstück 60 befestigt
(vergl. auch 3). Außerdem ist ein entsprechendes
Bajonettverbindungsstück 60' in der Nähe der Einatemöffnung 62 der
Schutzmaske 26 vorgesehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform
sind die Bajonettverbindungsstücke 60, 60' identisch,
so daß eine
Filterkartusche 32, 34 direkt an der Schutzmaske 26 befestigt
werden kann. Für
einige Verwendungszwecke kann es wünschenswert sein, eines der
Bajonettverbindungsstücke 60, 60' zu modifizieren,
um die Art der Komponenten zu begrenzen, die daran befestigt werden
können.
Zwischen den Adaptern 22, 24 und der Filterkartusche 32, 34 bzw.
zwischen den Adaptern 22, 24 und der Schutzmaske 26 sind
vorzugsweise Dichtungen 64, 66 angeordnet. Die
Dichtungen können
aus verschiedenartigen elastischen Materialien hergestellt sein,
wie beispielsweise aus geschlossenzelligem Urethangummi oder Silikon.
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Obwohl
bei der bevorzugten Ausführungsform
Bajonettverbindungsstücke 60, 60' vorgesehen
sind, ist die vorliegende Erfindung bezüglich der Art des Verbindungsstücks, durch
das die verschiedenen Komponenten 22, 24, 26, 32, 34 in
Fluidverbindung verbunden werden, nicht eingeschränkt. Andersartige
Verbindungsstücke,
die ausschließlich
dazu geeignet sind, ein mit Gewinde versehenes Element aufzunehmen,
das in einen entsprechenden einteiligen bzw. einstückigen Zylinder
geschraubt werden kann, der mit oder ohne permanente oder lösbare Dichtung
gedichtet ist, können
kombiniert werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu
verlassen. Außerdem
können
einige der Komponenten als einzelne Einheit aufgebaut sein. Beispielsweise
können
die Filterkartusche 32, 34 und der Adapter 22, 24 als
einzelne Einheit ausgebildet sein. Alternativ können die Einatemöffnung 62 der
Schutzmaske 26 und die Adapter 22, 24 als
einzelne Einheit konstruiert sein.
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Wie
in 4 dargestellt, wird, wenn Luft das poröse Element 54 durchströmt und in
den Öffnungsbereich 52 eintritt,
durch ein Überdruckventil 66 verhindert,
daß Luft
durch die Einatemöffnung 68 in
die Filterkartuschen 32, 34 eintritt. Das Überdruckventil 66 ist
an einer Halterung 70 befestigt, die sich algemein in die
Einatemöffnung 68 erstreckt.
Durch den durch die Luft erzeugten Druck wird das Überdruckventil 66 gegen
einen Ventilsitz 72 auf dem Adaptergehäuse 23 gezwungen,
wodurch die Dichtwirkung des Ventils verbessert wird. Wenn durch
die Druckluftquelle 38 keine dem Bedarf des Benutzers entsprechende
geeignete Luftdurchflußmenge
bereitgestellt wird, wird durch die Inhalation bzw. den Einatmungsvorgang
des Benutzers ein Netto-Unterdruck in der Schutzmaskenkammer 84 erzeugt.
Durch den Netto-Unterdruck wird das Ventil 66 vom Ventilsitz 72 weggezogen,
so daß Luft
durch die Kartuschen 32, 34 gezogen bzw. angesaugt
werden kann. Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform
ist das Überdruckventil 66 ein
aus einem hochflexiblen Material, wie beispielsweise Silikongummi,
hergestelltes Membranventil. Für
diesen Zweck sind verschiedenartige Absperr- oder Rückschlagventilanordnungen
geeignet, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die bestimmte
Absperrventilart beschränkt
ist.
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Durch
ein quer über
eine Öffnung 82 in
der Nähe
der Einatemöffnung 62 angeordnetes
Inhalations- oder Einatemventil 80 wird ermöglicht,
daß die
Luft im Öffnungsbereich 52 in
eine durch die Schutzmaske 26 und das Gesicht des Benutzers
(nicht dargestellt) definierte Schutzmaskenkammer 84 eintreten
kann. Das Einatemventil 80 kann ebenfalls aus einem hochflexiblen
Material, wie beispielsweise Silikongummi, hergestellt sein. Das
Einatemventil 80 kann alternativ am Adaptergehäuse 23 angeordnet
sein. Durch den während
des Ausatmungsvorgangs des Benutzers erzeugten Netto-Überdruck
in der Schutzmaskenkammer 84 wird das Einatemventil 80 gegen
einen Ventilsitz 86 gezwungen. Der Überdruck in der Schutzmaskenkammer 84 wird durch
die Auslaßöffnung 28 (vergl. 1)
freigesetzt.
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Die
Leistung der Druckluftquelle 38 kann aus verschiedenen
Gründen
vermindert oder unterbrochen werden. Beispielsweise kann eine Fehlfunktion
oder Störung
des Kompressors vorliegen, kann die Luftleitung 36 unbeabsichtigt
geknickt oder durchtrennt werden oder kann der Benutzer die Luftleitung 36 absichtlich
abtrennen, um eine größere Bewegungsfreiheit
zu erhalten. Die Pfeile in 5 bezeichnen
die Luftströmung durch
das Atemschutzsystem 20, wenn die Leistung der Druckluftquelle 38 den
Bedarf des Benutzers unterschreitet oder unterbrochen ist. Durch
den Überdruckver lust
im Öffnungsbereich 52 kann
sich das Überdruckventil 66 von
seinem Ventilsitz 72 abheben, um eine Luftströmung durch
die Filterkartusche 32, 34 zu ermöglichen.
Bei der in 5 dargestellten Anordnung arbeitet
das Atemschutzsystem 20 als Unterdrucksystem, das von der
Lungenleistung des Benutzers abhängig
ist, um Luft durch die Öffnungen 90 in
die Filterkartusche 32, 34, durch das Filtermedium 92 und
in die Schutzmaskenkammer 84 zu ziehen. Wie in Verbindung
mit 4 beschrieben wurde, wird das Einatemventil 80 gegen
seinen Ventilsitz 86 gezwungen, wenn der Benutzer ausatmet,
so daß der übermäßige Druck
in der Schutzmaskenkammer 84 über die Auslaßöffnung 28 freigesetzt wird
(vergl. 1).
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Wenn
der Benutzer die Luftleitung 36 von der Druckluftquelle 38 trennt,
wird durch das Absperrventil 40 in der Luftleitung 36 verhindert,
daß verschmutzte
Luft durch die Luftleitung angesaugt wird, wenn das Atemschutzsystem 20 im
Unterdruckmodus arbeitet. Bei der in 1 dargestellten
Ausführungsform
ist das Absperrventil 40 in der Nähe eines Schnell-Trennmechanismus 42 angeordnet,
durch den der Benutzer das Atemschutzsystem 20 von der
Druckluftquelle 38 trennen kann.
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Die 6A und 6B zeigen
ein exemplarisches Verfahren zum Herstellen der Überdruck/Unterdruckluftadapter 22, 24.
Die Hauptkomponenten des Adapters sind eine Basis 100,
eine Abdeckung 102, das poröse Element 54 und
Dichtungen 55. Die Basis 100 weist ein Aufnahme-Bajonettverbindungsstück 60F auf, das
mit dem Bajonettverbindungsstück 60' der Schutzmaske 26 in
Eingriff gebracht werden kann. Die Basis 100 weist außerdem ein
Widerhakenverbindungsstück 104 mit
einem Ring- oder Muffenbefestigungsmechanismus oder einem anderen
geeigneten Befestigungsmechanismus zum Halten der Luftleitung 36 auf.
Zusätzlich
können
eine Zugentlastungsfeder und eine Halteklemme vorgesehen sein, um
die Luftleitung 36 auf dem Widerhakenverbindungsstück 104 zu
halten. Die Basis 100 und die Abdeckung 102 können aus
verschiedenartigen Polymermaterialien hergestellt sein, wie beispielsweise
Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol. Polypropylen 6323, erhältlich von
Himont, Minneapolis, Minnesota, USA, ist ein für diese Zwecke geeignetes Material.
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Die
Luftleitung 36 weist allgemein einen dem Außendurchmesser
des Widerhakenverbindungsstücks 104 entsprechenden
Innendurchmesser von 6 mm auf, obwohl für einige Zwecke auch Luftleitungen
mit einem Innendurchmesser von 3 mm geeignet sein können. Für Anwendungen,
bei denen ein tragbares kraftbetriebenes Luftfilter-Atemschutzgerät verwendet
wird, sind allgemein Luftleitungen mit einem Öffnungsdurchmesser von 25 mm
erforderlich. Der Außendurchmesser
des Widerhakenverbindungsstücks 104 kann
so hergestellt werden, daß Luftleitungen
beliebiger Größe aufgenommen
werden können.
Für diesen
Zweck kann ein aus einer 50/50-Mischung aus Shell Kraton G2701 und
G2705, erhältlich
von Shell Chemical Company, Houston, Texas, USA, hergestellter Schlauch
verwendet werden.
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6B zeigt
ein exemplarisches Verfahren zum Befestigen der Luftleitung 36 am
Verbindungsstück 104 und
zum Herstellen eines luftdichten Verschlusses zwischen der Basis 100 und
der Abdeckung 102. Das an der Luftleitung 36 befestigte
Adaptergehäuse 23 wird
in einer Form angeordnet, wo es mit einem Polymermaterial 106 überformt
bzw. übergossen
wird. Obwohl für
diesen Zweck verschiedenartige Polymermaterialien 106 verwendet
werden können,
hat sich gezeigt, daß durch
die Kompatibilität
bestimmter Polymermaterialien eine chemische Verbindung erhalten
wird, durch die eine ideale mechanische Festigkeit und ein idealer
luftdichter Verschluß erhalten
werden. Beispielsweise sind ein unter der Handelsbezeichnung Monprene
2850M, erhältlich
von Quality Service Technology, St. Albans, Vermont, USA, verkauftes
Polymermaterial sowie die vorstehend erwähnten Materialien Kraton oder
Polypropylen besonders kompatibel mit einer Basis und einer Abdeckung 100, 102,
die aus Polypropylen hergestellt sind, und einer aus Kraton oder
Monoprene hergestellten Luftleitung 36.
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7A und 7B zeigen
die Verwendung des vorliegenden Übergießverfahrens,
um ein Y-Verbindungsstück 37 für die Verbindung
mit einem Paar von Adaptern 22, 24 herzustellen.
Ein Y-Anschlußstück 110 ist
an drei Luftleitungsabschnitten 36 befestigt. Das Y-Anschlußstück 110 und
die Luftleitungen 36 werden daraufhin unter Verwendung
der vorstehend erwähnten
Materialien 106 übergossen,
wie in 7B dargestellt.
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8 und 9 zeigen
eine alternative Ausführungsform
des Atemschutzsystems 20, wobei die Luftleitungen 36 so
angeordnet sind, daß sie
sich zur Rückseite
der Schutzmaske 26 erstrecken. Wie in 9 dargestellt,
erstreckt sich die Luftleitung 36 zur Rückseite des Benutzers, so daß sie die
Aktivitäten
des Benutzers nicht behindert.
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10 zeigt
eine andere alternative Ausführungsform
des Atemschutzsystems 20, wobei die Filterkartuschen 32, 34 entfernt
und durch Ventilklappen 112, 114 ersetzt sind.
Bei dem in 10 dargestellten Aufbau arbeitet
das Atemschutzsystem 20 im wesentlichen ähnlich wie
das in 1 dargestellte System nur als Überdruck-Atemschutzsystem.
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11 zeigt
ein alternatives Voll-Schutzmasken-Atemschutzsystem 20' mit einem Paar Überdruck/Unterdruckluftadapter 22', 24', die mit einer
Druckluftquelle 38 verbunden sind. Die Voll-Schutzmaske 20' umschließt typischerweise
den Mund, die Nase und die Augen des Benutzers.
