DE19822327A1 - Sensor- und Auslösevorrichtung, insbesondere zum Auslösen von Rettungswesten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensor- und Auslösevorrichtung, insbesondere zum Auslösen von Rettungswesten, die beim Eintauchen in Wasser eine entsprechende Reaktion auslösen kann. DOLLAR A Die Sensor- und Auslösevorrichtung besteht aus zumindest zwei Metallelektroden aus unterschiedlichen Metallen, die in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet und isoliert voneinander kontaktiert sind. Eine elektronische Einrichtung erfaßt die Potentiale der beiden Metallelektroden über deren Kontaktierung und setzt bei Detektion einer Potentialdifferenz vorgebbarer Größe zwischen den beiden Metallelektroden einen Mechanismus zum Auslösen der Gasentladung in Gang. DOLLAR A Mit der vorgeschlagenen Sensor- und Auslösevorrichtung wird im Vergleich zu den bekannten Mechanismen eine deutliche Steigerung der Zuverlässigkeit beim Auslösen von Rettungswesten erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensor- und Auslösevorrichtung, insbesondere zum Auslösen von Rettungswesten, die beim Eintauchen in Wasser eine entsprechende Reaktion auslösen kann.

Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Sensor- und Auslösevorrichtung sind Rettungs- bzw. Schwimmwesten, die sich automatisch aufblasen sobald sie in Kontakt mit Wasser kommen. Das Aufblasen erfolgt bei diesen Westen durch eine Gasentladung aus einer Druckgasampulle, die über einen geeigneten Auslösemechanismus gestartet wird.

Ein noch heute angewendetes Verfahren zur Auslösung der Gasentladung in Schwimmwesten besteht im Einsatz einer Salzpille, die eine Feder unter Vorspannung hält. Diese Salzpille löst sich bei Kontakt mit Wasser auf, so daß die Feder eine dünne Metallmembran durchstoßen kann. Die Zerstörung der Metallmembran durch die Feder ermöglicht die Entladung einer kleinen Druckgasampulle in die Schwimmweste, die durch die Gasexpansion aufgeblasen wird.

Bei dieser Art der Sicherheitsvorrichtung sind jedoch zwei Fehlfunktionen möglich. Einerseits kann es vorkommen, daß sich eine Salzpille durch Luftfeuchtigkeit bzw. Spritzwasserkontakt aufweicht, so daß der Sicherheitsmechanismus ohne Vorliegen einer Gefahr ausgelöst wird. Andererseits besteht die Möglichkeit, daß die Salztablette durch Alterungseffekte und wechselnde Feuchtigkeitsgrade verbackt. Dies kann dazu führen, daß bei Eintreten eines Notfalls keine Auslösung des Rettungsmechanismus erfolgt.

Ein anderer bekannter Mechanismus zum Auslösen der Rettungswesten besteht im Einsatz eines Papierringes oder einer Papiermembran zum Vorspannen der Feder. Diese Notfallsysteme beruhen auf dem selben Prinzip wie die oben beschriebenen Systeme mit Salzpillen. Durch Einwirkung von Feuchtigkeit weicht das Papier durch und ermöglicht der Feder das Durchstoßen der Metallmembran. Bei diesem System treten daher vergleichbare Fehlfunktionen auf.

Die grundlegenden Nachteile der bekannten Systeme liegen daher einerseits in ihrer mangelnden Unterscheidungsfähigkeit zwischen dem tatsächlichen Eintauchen in Wasser und lediglich erhöhter Luftfeuchtigkeit oder Spritz- bzw. Tauwassereinwirkung. Auf der anderen Seite können Alterungseffekte dazu führen, daß der Auslösemechanismus versagt. Beides führt zu einer geringen Zuverlässigkeit dieser Systeme.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sensor- und Auslösevorrichtung, insbesondere für Rettungswesten, bereitzustellen, die eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Die Aufgabe wird mit der Sensor- und Auslösevorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Sensoreinrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche. Patentanspruch 7 betrifft die erfindungsgemäße Verwendung eines Sensors, der nach dem Prinzip der elektrochemischen Zelle arbeitet, zum Auslösen von Rettungssystemen, beispielsweise aufblasbarer Rettungswesten oder Rettungsboote, im Notfall.

Die erfindungsgemäße Sensor- und Auslösevorrichtung besteht aus zumindest zwei Metallelektroden aus unterschiedlichen Metallen, die in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet und isoliert voneinander kontaktiert sind. Eine elektronische Einrichtung erfaßt die Potentiale der beiden Metallelektroden über deren Kontaktierung und setzt bei Detektion einer Potentialdifferenz vorgebbarer Größe zwischen den beiden Metallelektroden einen Mechanismus zum Auslösen der Gasentladung in Gang.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß die elektrolytische Eigenschaft von Wasser vorteilhaft für die Ausbildung einer zuverlässigen Sensor- und Auslösevorrichtung benutzt werden kann. Der in der erfindungsgemäßen Sensor- und Auslösevorrichtung eingesetzte Sensor beruht auf dem Prinzip der elektrochemischen Zelle. Dabei werden die unterschiedlichen sich einstellenden Potentiale verschiedener Metalle beim Kontakt mit einem Elektrolyten ausgenutzt. Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung ist darauf zu achten, daß die Metalle nie direkten Kontakt zueinander haben (Kurzschluß), da dann keine Ausbildung verwendbarer Potentiale realisierbar ist. Bei einem Sturz ins Wasser tauchen beide Metalle in den Elektrolyt ein und bilden Elektrodenpotentiale aus, die von einer elektronischen Einrichtung abgetastet und beispielsweise zum Auslösen einer Rettungsweste verwendet werden können.

Es ist ersichtlich, daß die Elektrodenpotentiale nur beim Eintauchen in einen Elektrolyten ausgebildet werden, so daß Luftfeuchtigkeit oder Spritzwasser keinerlei Einfluß auf den Sensor ausüben.

Zur Vermeidung der Gefahr des direkten Kontaktes der unterschiedlichen Metalle werden diese vorzugsweise auf Vorder- und Rückseite eines Keramiksubstrates aufgebracht. Dies kann beispielsweise mittels einer Siebdrucktechnik erfolgen. Die Potentiale der Metalle werden voneinander isoliert abgeleitet. Vorzugsweise werden die Elektrodenpotentiale der Metalle, von einer getaktet arbeitenden, wasserdicht verkapselten elektronischen Einrichtung abgetastet.

Die erfindungsgemäße Sensor- und Auslösevorrichtung kann in vorteilhafter Weise das Auftreten von Spritz- und Tauwasserfeuchtigkeit von Unfällen durch Stürzen ins Wasser unterscheiden. Durch den Einsatz dieser Sensor- und Auslösevorrichtung an Schwimmwesten ist es möglich, den Auslösemechanismus der Schwimmwesten zuverlässig zu betreiben, so daß er nicht bereits durch die Einwirkung von normaler maritimer Luftfeuchtigkeit anspricht.

Mit der Entwicklung dieser Sensor- und Auslösevorrichtung ist es in vorteilhafter Weise gelungen, Alterungseffekte oder fehlerhaftes Auslösen der Sensoren zu unterbinden. Dabei ist die Sensor- und Auslösevorrichtung gegenüber Feuchte unempfindlich und keiner Alterung unterworfen, so daß sie als wartungsfrei betrachtet werden kann. Bei hoher Feuchte, die sowohl durch Spritzwasser als auch durch Luftfeuchtigkeit hervorgerufen werden kann, löst die auf dem Prinzip einer elektrochemischen Zelle beruhende Sensor- und Auslösevorrichtung die Rettungsweste nicht aus. Erst beim Eintauchen in Wasser entsteht ein Signal, das zum Auslösen des Rettungsmechanismus ausgenutzt werden kann. Somit wird im Vergleich zu den bekannten Mechanismen eine deutliche Steigerung der Zuverlässigkeit beim Auslösen der Rettungswesten erreicht.

Es versteht sich von selbst, daß die erfindungsgemäße Sensor- und Auslösevorrichtung nicht auf das Auslösen von Rettungswesten beschränkt ist, sondern beispielsweise auch das automatische Aufblasen von Rettungsbooten oder Schwimmbojen beim Eintauchen in Wasser auslösen kann.

Die erfindungsgemäße Sensor- und Auslösevorrichtung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der Fig. 1 nochmals erläutert.

In einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich ein fest fixiertes Keramiksubstrat, dessen Vorder- und Rückseite mit unterschiedlichen Metallen bedruckt wurde, in einem Kunststoffrohr aus mechanisch stabilem Kunststoff.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für den Aufbau des Sensors der erfindungsgemäßen Sensor- und Auslösevorrichtung in Explosionsdarstellung (ohne Kunststoffrohr). Hierbei wird ein Keramiksubstrat (1) aus Al₂O₃ mit einer Dicke von ca. 625 µm eingesetzt. Auf beiden Seiten des Keramiksubstrates sind zunächst Ableitelektroden (4, 5) zur Ableitung der Potentiale der unterschiedlichen Metalle (2, 3) vorgesehen. Im vorliegenden Fall handelt es sich hierbei um interdigital angeordnete Platinelektroden (4, 5). Die interdigitale Anordnung ermöglicht eine redundante Messung.

Bei den beiden unterschiedlichen Metallen bzw. Metallelektroden (2, 3) handelt es sich vorzugsweise um ein unedles Metall (2) und ein edles Metall (3). Im konkreten Fall wurden die Metalle Kupfer (3) und Aluminium (2) eingesetzt. Beide Metalle sind über die Ableitelektroden (4, 5) mit einer Elektronik (nicht dargestellt) verbunden, die die Potentiale der Metalle in einem Zeittakt von 1 Sekunde abtastet. Beispiele für die Ausgestaltung einer geeigneten Elektronik zur Erfassung von Potentialen bzw. Potentialdifferenzen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen werden muß. Die beiden Metalle sind vorzugsweise als dünne Metallschichten mittels planartechnischer Verfahren, beispielsweise Siebdrucktechnik, auf das Keramiksubstrat aufgebracht.

Zwischen den beiden Metallen wird dann eine Potentialdifferenz gemessen, wenn das Gesamtsystem ins Wasser fällt bzw. eintaucht, so daß eine elektrochemische Zelle ausgebildet wird. Die wasserdicht gekapselte (vergossene) elektronische Schaltung löst dann einen Mechanismus zur Befüllung der Rettungsweste mit Gas aus. Ein Schwellwert für das Ansprechen der Vorrichtung, d. h. die kleinste Potentialdifferenz, bei der eine Auslösung erfolgt, kann über die elektronische Schaltung vorgegeben werden. Als Auslösemechanismus kann hierbei, wie im Stand der Technik, das Durchstoßen einer Metallmembran bewirkt werden. Beispielsweise kann durch die erfaßte und gegebenenfalls verstärkte Potentialdifferenz ein Elektromotor angetrieben werden, der entweder die Membran selbst durchstößt oder eine mechanische Sperre für die Vorspannung einer Feder löst. Eine Spannung von 200 mV reicht zum Auslösen eines derartigen Mechanismus grundsätzlich aus. Selbstverständlich sind auch andere Mechanismen zum Auslösen der Gasentladung mit der erfindungsgemäßen Sensor- und Auslösevorrichtung einsetzbar.

Typische geometrische Abmessungen des Sensors einer derartigen Sensor- und Auslösevorrichtung betragen ca. 10 × 50 mm. Die Länge des Sensors inkl. Kunststoffrohr beträgt ca. 10 cm, der Durchmesser ca. 15 mm.

Die erfindungsgemäße Sensor- und Auslösevorrichtung benötigt keine ständige Wartung. Sie ermöglicht das eindeutige Unterscheiden von Feuchte und Spritzwasser vom tatsächlichen Eintauchen in Wasser, so daß diesbezüglich keine Fehlfunktionen auftreten können. Die Lebensdauer der Sensor- und Auslösevorrichtung ist im Vergleich zu den bekannten Sensoren deutlich verlängert, da keine Alterungseffekte auftreten. Die Sensor- und Auslösevorrichtung ist mehrfach verwendbar, da sie im Auslösefall nicht zerstört wird. Sie weist eine gesteigerte Resistenz gegen mechanische Einflüsse auf. Durch die einfache Herstellbarkeit des Sensors stellt sie eine kostengünstige Variante eines zuverlässigen Sicherheitssystems dar. Die Sensor- und Auslösevorrichtung ist ohne weitere Hilfsmittel, wie beispielsweise Salzzusätzen, sowohl in Süß- als auch in Seewasser einsetzbar.

Claims (7)

1. Sensor- und Auslösevorrichtung, insbesondere zum Auslösen von Rettungswesten, mit

• - zumindest zwei Metallelektroden (2, 3) aus unterschiedlichen Metallen, die in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet und isoliert voneinander kontaktiert sind,
• - einer elektronischen Einrichtung, die die Potentiale der beiden Metallelektroden (2, 3) über deren Kontaktierung (4, 5) erfaßt, und
• - einem Mechanismus zum Auslösen einer Gasentladung,
  wobei die elektronische Einrichtung bei Detektion einer Potentialdifferenz vorgebbarer Größe zwischen den beiden Metallelektroden (2, 3) den Mechanismus zum Auslösen der Gasentladung ansteuert.

2. Sensor- und Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Metallelektroden (2, 3) auf den gegenüberliegenden Oberflächen eines isolierenden Substrates (1) aufgebracht sind.

3. Sensor- und Auslösevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Substrat (1) ein Keramiksubstrat ist.

4. Sensor- und Auslösevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Metallelektroden (2, 3) mittels planartechnischer Verfahren hergestellt sind.

5. Sensor- und Auslösevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung getaktet arbeitet, so daß sie die Potentiale der beiden Metallelektroden (2, 3) in konstanten Zeitabständen erfaßt.

6. Sensor- und Auslösevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus so ausgestaltet ist, daß er die Gasentladung durch mechanisches Durchstoßen einer Membran auslöst.

7. Verwendung eines Sensors mit zumindest zwei Metallelektroden aus unterschiedlichen Metallen, die in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet und isoliert voneinander kontaktiert sind, und einer elektronischen Einrichtung, die die Potentiale der beiden Metallelektroden über deren Kontaktierung erfaßt, zum Auslösen von Rettungssystemen bei Eintauchen des Sensors in eine elektrolytische Flüssigkeit, insbesondere Wasser.