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Die Erfindung betrifft ein Atemschutzgebläse.
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Das Tragen von Schutzkleidung ist bei vielen unterschiedlichen Tätigkeiten unbedingt erforderlich, da Feinstaubpartikel, Asbestreste, Ausdünstungen von Lacken und Farben sowie ähnliche weitere Kontaminierungen des Bodens, der Luft, also allgemein des Raumes, in welchem die Tätigkeit verrichtet werden soll, zu erheblichen gesundheitlichen Risiken bzw. Schäden führen können. Insbesondere der Kopf des Trägers mit den empfindlichen Sinnesorganen, nämlich Augen, Mund, Nase und Ohren ist besonders schutzbedürftig
Ein besonders wichtiger Bestandteil der Schutzkleidung stellt die Gesichtsmaske und die damit verbundene Luftzuführung dar.
Die Luft wird dem Träger gefiltert zugeführt. Hierbei ist es wichtig, dass Luftstrom und Filter so beschaffen sind, dass sie dem Träger ein risikoloses und problemloses Arbeiten ermöglichen.
So darf der zugeführte Luftstrom nicht zu gering sein, da dies sonst zu Atemnot beim Träger führen kann. Ein zu starker Luftstrom stellt aber auch einen Behinderung dar. Daher existieren heute schon Atemschutzgebläse auf dem Markt, die den Luftstrom auf einen bestimmten Wert regeln können. Der zur Luftreinigung verwendete Filter muss ebenfalls bestimmten Kriterien genügen und darf keinesfalls für die zu reinigende Luft unbrauchbar sein. So sind manche Atemschutzgebläse mit Warnvorrichtungen ausgestattet, die bei einem behinderten Luftstrom, der ja auch durch einen verstopften Filter hervorgerufen werden kann, dies durch ein akustisches oder optisches Signal kenntlich machen. Motorunterstützte Gebläse, welche Strom aus einem Akku beziehen zeigen einen niedrigen Akkustand ebenfalls an und ermöglichen somit den rechtzeitigen Austausch des Akkus. Atemschutzgebläse entwickeln sich durch die Verwendung von elektronischen Sensoren und Aktoren somit zu intelligenten Gebläsen. Doch obwohl die Verwendung von intelligenten Atemschutzgebläsen immer unerlässlicher wird, da die Produktions- und Herstellungsmethoden auf feiner verarbeitetem und teilweise auch auf giftigere Ausgangmaterialien beruhen, weisen diese leider noch Möglichkeiten zur Verbesserung oder sogar eklatante Mängel auf, die zur einer Behinderung des Arbeitsprozesses oder gar zur einer Schädigung des zu schützenden Arbeiters führen können.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein intelligentes Atemschutzgebläse bereitzustellen, welches die bislang aufgetretenen Mängel ausgleicht oder beseitigt und die wesentlichen Betriebs- und Umgebungsparameter kontinuierlich und sorgfältig überwacht.
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Die Aufgabe wird grundsätzlich durch ein erfindungsgemäßes Atemschutzgebläse, bestehend aus einem Atemanschluß, einem batterie- und/oder einem akkubetriebenen Gebläse, einem Filter oder einem Filtersystem sowie einem Regel/Steuerungsmodul gelöst, wobei der Luftvolumenstrom in Echtzeit erfasst und gemessen wird.
Das Atemschutzgebläse umfasst also eine Gebläse-Einheit mit Motor betrieben durch einen Akku. Auf der Ausgangseite, dem Atemanschluß ist ein Schlauch mit einem Kopfteil angeschlossen, das mit Atemluft aus dem Gebläse versorgt wird.
Auf der Eingangsseite des Gebläses, also dort wo die Atemluft hineingeht, werden Filter oder Filtersysteme angeschlossen die, die kontaminierte Umgebungsluft die vom Gebläse angesaugt wird reinigt/filtert und dann ins Kopfteil befördert. Im Kopfteil kann ein konstanter Überdruck aufgebaut sein, damit dort keine Schadstoffe von außen eindringen können oder sich durch die verbrauchte Atemluft des Trägers Kohlendioxid ansammelt. Die Atmung und der Sauerstoffverbrauch des jeweiligen Trägers hängt natürlich von der Anstrengung und der Tätigkeit ab. Sie variiert somit ständig, zusätzlich erzeugen die Filter während ihrer Lebenszeit einen immer höheren Atem-Widerstand. Das Gebläse muss also stets nachregelt werden. Die Regelung der Luftzufuhr kann direkt oder indirekt geschehen. Die Angabe des Luftvolumenstromes wird bei den gängigen Geräten aus Sekundärdaten abgeleitet. Es ist nicht genau bekannt wie groß der aktuelle Luftvolumenstrom ist. In dem erfindungsgemäßen Atemschutzgebläse wird nun die Strömungsgeschwindigkeit direkt in der Atemluftzuführung gemessen. Es hat sich ein Meßort genau am Ausgang des Gebläses als besonders geeignet erwiesen.
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Zur Messung und Überwachung der Strömungsgeschwindigkeit können unterschiedliche Verfahren verwendet werden.
Hier sind folgende Verfahren zu nennen:
- Turbinenflußmessverfahren
- Durchflußmessverfahren mit Hilfe eines Flügelrades
- Durchflußmessverfahren mit Hilfe von Zahnrädern und/oder Ovalrädern
- Kolbenzählverfahren
- Durchflußmessverfahren mit Hilfe des Staudrucks über eine Stauscheibe
- Durchflußmessverfahren mit Hilfe von Schwebekörpern
- Magnetische Durchflussmessung
- Flussmessung nach dem Coriolisprinzip
- Diverse thermische Durchflußmessverfahren
- Durchflußmessverfahren mit Hilfe von Blenden und Düsen
- Ultraschall Laufzeitverfahren und
- Strömungsmessung unter Ausnutzung des Dopplereffekts
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Die Regelung in dem erfindungsgemäßen Atemschutzgebläse erfolgt durch eine Echtzeit-Volumenstrommessung. Der Meßsensor befindet sich direkt in der Gebläse-Ausstrom-Öffnung, dort wo der Atemluftschlauch angeschlossen ist. Hier wird kontrolliert, ob genügend Atemluft zum Kopfteil befördert wird. Die Regelung wird anhand der Messdaten ständig geführt, sodass der Mindest-Druck bzw. Mindest-Volumenstrom immer genau den vorgegebenen Werten entspricht. In einer anderen Ausführungsform kann der Messsensor auf der der Gebläseeingangseite vorliegen, nämlich dort wo die Filter angeschlossen werden.
Der Sensor misst wie viel Luft durch die Filter gesaugt wird. Dies kann über eine Eingangsdruckmessung erfolgen. Der Luftstrom regelt sich dann automatisch nach wenn der Filter voller und verstopfter wird. Die durch den Filter eingezogene Luft muss in ihrer Menge ausreichend sein, um das Kopfteil genügend zu belüften, also mit Atemluft zu versorgen. In einer dritten Ausführungsform der Regelung durch Echtzeit Volumenstrommessung wird durch einen ersten Sensor an der Gebläseeingangseite den Eingangsdruck und durch einen zweiten Sensor auf der Ausgangseite den Ausgangsdruck gemessen. Die Messungen der beiden Sensoren werden miteinander abgeglichen und der Mindest-Volumenstrom berechnet. Weiter unten werden die einzelnen Messverfahren, welche verwendet werden können noch im Einzelnen beschrieben. Die Vorteile eines solchen Messaufbaus liegen unter Anderem in dem Wegfall der Gebläsemotorkalibrierung, dieser liefert ja nach einer aktuellen Anforderung und passt sich zeitgenau den geforderten Werten an. Diese realen Messergebnisse verlängern die Einsatzzeit der Filter bzw. Filtersysteme, da eben nicht auf extrapolierten und aus Motordaten geschätzten Anforderungen auf den Luftvolumenstrom geschlossen wird. Der Träger kann selbstverständlich bei Bedarf den Luftvolumenstrom und damit die Luftzufuhr jederzeit erhöhen. Bei einer Herunterregelung ist jedoch der Mindestvolumenstrom die untere einzustellende Größe.
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Die Bauweise des Atemschutzgebläses soll kompakt und platzsparend sein. Dies kürzt die Liste der zu verwenden Messverfahren. Des Weiteren scheiden auch die komplizierteren Messverfahren aus, so dass nur noch die Durchflußmessung mit Hilfe von Blenden und Düsen, das Ultraschall Laufzeitverfahren und die Ausnutzung des Dopplereffekts zur Messung herangezogen werden können. Die Durchflussmessung zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit mit Hilfe von Messblenden dient zur Bestimmung eines gleichförmigen Durchflusses eines der durchströmenden Luft in die Atemluftzuleitungsschläuche. Eine Blende schnürt den Querschnitt des Schlauches (Querschnittsverengung) ein, sodass sich an dieser Stelle die Geschwindigkeit erhöht. Die Zunahme der Geschwindigkeit an der Einschnürungsstelle bewirkt entsprechend der bernoullischen Energiegleichung eine Verringerung des statischen Druckes. Diese bedeutet, dass bei der stationären (zeitlich sich nicht verändernden) Bewegung einer idealen reibungsfreien Flüssigkeit, die nur der Schwerkraft unterworfen ist, für alle Punkte einer Stromlinie gilt, dass die Summe aus Geschwindigkeitshöhe w*w/2g und Druckhöhe ϱ/ϱg und geodätischer Höhe z konstant ist. Die Geschwindigkeitshöhe kann somit als Staudruck der Strömung verstanden werden und die Druckhöhe als Maß des Druckes der Flüssigkeit
wobei
- w: Strömungsgeschwindigkeit
- g: Schwerebeschleunigung
- p: Druck
- ϱ : Dichten
- z: Höhe über/unter einer Bezugsebene mit gleicher geodätischer Höhe
bedeutet.
Die dabei entstehende Druckdifferenz wird als Wirkdruck bezeichnet und ist ein Maß für den Durchfluss (Volumen- oder Massestrom). Die wesentlichen Merkmale einer Normblende sind eine scharfe Einlaufkante, eine konzentrische Anordnung der Bohrung sowie eine zylindrische Bohrung von definierter Länge. Der mögliche Messbereich (Min / Max) liegt bei 1 zu 10. Die Durchflussmessung mit einer Messblende bzw. einer Blendenmessstrecke ist eichfähig, muss aber nicht kalibriert werden. Entsprechen die Geräte den hohen geometrischen Anforderungen der ISO 5167, kann aus der Geometrie des Drosselelementes, den jeweiligen Stoffwerten des Fluides und dem Wirkdruck über das Drosselelement der Durchfluss berechnet werden. Es werden Genauigkeiten bis zu ±0,2 % erreicht. Die jeweilige Messabweichung wird primär durch den jeweiligen Fehler der Differenzdruckmessung bestimmt, da der Durchfluss proportional der Quadratwurzel aus dem Differenzdruck ist. Bei höheren Genauigkeitsanforderungen ist ebenfalls der Einfluss der Temperatur und der Dichteänderung des Fluides zu berücksichtigen. Entscheidenden Einfluss auf die Messgenauigkeit haben weiterhin die Ein- und Auslaufstrecken die in der ISO 5167 detailliert beschrieben sind. Der hier geforderte störungsfreie Strömungsverlauf (von 6- bis zu 44-mal dem Rohrinnendurchmesser) steht häufig mit dem zur Verfügung stehenden Platzangebot in Konflikt. Infolge der erhöhten Reibung hat eine Blendenmessstrecke im Vergleich zu anderen Durchflussmessgeräten einen höheren Druckverlust (der sogenannte bleibende Differenzdruck). Dieser ist abhängig von den Fluideigenschaften sowie vom Durchmesserverhältnis β und ist kleiner als der Wirkdruck, beträgt jedoch üblicherweise mindestens 40 %. Bevorzugt werden Messblenden daher vor allem zur Kalibrierung von Volumenstrommessgeräten und in Prüfeinrichtungen eingesetzt. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird diese Methode zur Luftvolumenstrombestimmung eingesetzt.
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In einer anderen besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist diese dadurch gekennzeichnet, dass Luftvolumenstrom mit Hilfe der Methode des Ultraschall-Laufzeitverfahrens oder mit Hilfe der Methode Strömungsmessung mittels Dopplereffekt bestimmt wird.
Diese akustische Durchflussmessung bietet einige Vorzüge gegenüber anderen Messverfahren. Die Messung ist weitgehend unabhängig von den Eigenschaften der verwendeten Medien wie elektrische Leitfähigkeit, Dichte Temperatur und Viskosität Das Fehlen bewegter mechanischer Teile verringert den Wartungsaufwand und ein Druckverlust durch die oben genannte Querschnittsverengung entsteht nicht. Ein großer Messbereich zählt zu den weiteren positiven Eigenschaften dieses Verfahrens. Für die akustische Strömungsmessung in dem erfindungsgemäßen Atemschutzgebläse mittels Ultraschall kommen die erwähnten zwei wesentliche Messprinzipien zum Einsatz: Das Ultraschall-Doppler-Verfahren und Ultraschall-Laufzeit-Verfahren. Die Messverfahren der Ultraschalldurchflussmessung können in die folgenden vier unterschiedlichen Messprinzipien unterteilt werden:
Die für dieses Verfahren verwendeten Ultraschall-Durchflussmesser messen die Geschwindigkeit der einströmenden Luft mit Hilfe akustischer Wellen. Diese Durchflussmesseinrichtung besteht gemäß der grundlegenden DIN Norm 1319 aus zwei Teilen: dem eigentlichen Messaufnehmer, einem Ultraschallsensor sowie einem Auswerte- und Speiseteil (Transmitter oder Messumformer).
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Das auf dem Doppler-Prinzip basierende Verfahren, nämlich bei der Doppler-Ultraschallmessung, wird die Frequenzverschiebung des ausgesendeten Signales aufgrund der Fließgeschwindigkeit der Atemluft im Medium erfasst. Hierzu werden im Medium Reflexionspunkte (Verschmutzung, Luftbläschen) benötigt. In teilgefüllten Rohren muss zusätzlich zum Durchfluss die Füllhöhe bestimmt werden, um den Durchfluss berechnen zu können.
Die Methode der Laufzeitdifferenzmessung benötigt ein möglichst homogenes Medium, welches bei der Atemluft gegeben ist. Es wird nun eine Zeitmessung der Bewegung der Ultraschallwellen in und gegen die Strömungsrichtung. Sie bewegen sich unterschiedlich schnell, wobei die Differenz der Laufzeit proportional zur mittleren Fließgeschwindigkeit der Atemluft ist.
Die Ultraschallmessmethoden, insbesondere die Methode der Ultraschalllaufzeitmessung, weisen viele Vorteile auf, so sind die Ein- und Auslaufstrecken der Atemluftströmung gering. Es fehlen jegliche mechanische Komponenten, so dass kaum Abnutzungserscheinungen zu erwarten sind. Auch die Stoffeigenschaften und die meisten Randbedingungen, wie elektrische Leitfähigkeit, Dichte, Temperatur und Viskosität sind für das Messverfahren nicht relevant.
In dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das Atemschutzgebläse ein Erkennungsmodul auf, welches Informationen von den verwendeten Filtern oder den verwendeten Filtersystemen auslesen kann. Die Atemluft wird durch den Filter geleitet und dort werden die kontaminierenden Stoffe gehalten. Hierdurch wird der Filter verbraucht und seine Durchlässigkeit kann abnehmen. Damit der Luftstrom aber konstant bleibt, also immer eine optimale Menge an gereinigter Atemluft beim Benutzer ankommt, muss die Gebläseleistung angepasst werden. Es ist somit ein großer Vorteil, wenn das Gebläse und die jeweiligen Filter aufeinander abgestimmt sind. Eine Leistungsabstimmung des Gebläses ist nach einer Filtertypenidentifizierung leichter durchzuführen. So können die verschiedenen Filter bzw. Filtertypen mit RFID Tags versehen werden. Die dort gespeicherten Informationen werden über ein entsprechendes RFID-Lesegerät, welches ein Teil des Erkennungsmoduls ist, ausgelesen und dienen dann als Daten für die Gebläseansteuerung. Damit die Steuerdaten geeignet sind die Gebläseleistung korrekt zu steuern, sind Kenndaten für die jeweiligen Filter aufzunehmen. Die Kenndatenaufnahme wird vorteilhafterweise an einem kalibrierten und geeichten Messstand vorgenommen. So werden dort unter anderem Daten über den Filterwiderstand und dann über die Änderung des Filterwiderstandes bei Gebrauch, also der Beladung mit Partikeln und Fremdkörpern, gewonnen. Diese Daten werden dann in einer internen Datenbank hinterlegt. Es können dort auch die aktuellen Nutzungsdaten hinterlegt sein, so dass ein Abgleich der Filterdaten des ungebrauchten Filters mit den aktuellen Filterdaten jederzeit möglich ist. So kann beispielsweise die erlaubte maximale Nutzungsdauer oder die erlaubte maximale Durchflussmenge in laufenden Betrieb überwacht werden. Es werden natürlich auch fehlerhafte Filter und Fremdfilter sowie ungeeignete Filter durch Vergleich der Daten erkannt und so kann der Benutzer vor unliebsamen Überraschungen und bösen Folgen gewarnt werden. So sind die Anforderungen bei chemischen Filtern sehr hoch. Es sind je nach Filtertyp unterschiedliche maximale Durchflußgeschwindigkeiten einzuhalten, dadurch kann gewährleistet werden, dass die ausreichende Verweildauer der zur filternden Luft zur wirksamen Adsorption der Giftstoffe im Filter eingehalten wird. Allerdings ändert sich mit abnehmender Filterkapazität nicht der Strömungswiderstand des chemischen Filters, während genau dies aber bei den Partikelfiltern passiert. Diese „setzen sich zu“. Eine Bestimmung der Filterkapazität erfolgt also auf unterschiedliche Weise. Bei chemischen Filtern wird die Anzahl der Betriebsstunden als Verbrauchskriterium herangezogen. Bei niedriger Restkapazität wird der Benutzer automatisch gewarnt.
Der zurzeit bestehende RFID-Standard mit einer Frequenz von 13,56 MHz erlaubt sogar das Auslesen mehrerer räumlich beieinanderstehender Marker mit einer einheitlichen Antenne.. Dies erlaubt ein paralleles Erfassen von mehreren Filtern mit nur einer Antenne. Handelsübliche RFID-Controller verfügen bereits über eine integrierte Antenne auf der Platine des Controllers. Frequenzen und Antennen, die von den RFID's verwendet werden, richten sich nach dem Einsatzzweck des Moduls sowie der aktuellen Technologie der Tags.
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Mit diesem erfindungsgemäßen intelligenten Atemschutzgebläse lässt sich aber nicht nur der jeweilige Filtertyp erkennen und seine Laufzeit kontrollieren. Es lassen sich nun auch andere Informationen auslesen und erfassen, welche für einen effizienten Arbeits- und Betriebsablauf sorgen. Die Filter verfügen mit der permanenten Schreib-Lese-Möglichkeit über ein mächtiges Tool zur Sicherung von aktuellen Daten. Die Speicherung der Betriebsstunden wurde schon genannt, aber es können auch Daten über die Maske und vielleicht darauf basierend über den Träger hinterlegt werden. Der Filter kann bei Bedarf gesperrt werden, um gesundheitliche Schäden zu verhindern. Das Atemschutzgebläse lässt sich dann gar nicht erst anschalten. Der Filter kann Hinweise auf Mängel, also ehemalige unsachgemäße Behandlung oder Ähnliches dem Träger mitteilen, worauf dieser dann die geeigneten Schritte ergreift. Ein weiterer Vorteil wäre die Sicherheit, das nur zugelassene Filter verwendet werden, da die Zulassung jeweils geprüft wird. Die heutzutage noch nicht übliche Kombination mehrerer unterschiedlich arbeitender Filter zu Verbesserung der Sicherheit und dass Kombinieren (hintereinanderschalten) gleicher Filtertypen zur Erhöhung der Kapazität wird ebenfalls vereinfacht, da der Luftvolumenstrom nach Erkennen des Filtersystems der Situation angepasst wird. Dies führt im besten Fall zu einer möglichen Verwendung von Standardgewinden. Kurz gesagt die Filteridentität und Filterhistorie ist direkt mit dem Filter zugänglich.
Ein möglicher vorgegebener Organisations-Ablaufplan könnte wie folgt aussehen:
Nach dem Einschalten des Atemschutzgerätes laufen folgende Routinen ab:
- • Erkennen ob ein Filter ordnungsgemäß angeschlossen ist.
- • Wenn kein Filter erkannt wird, lässt sich das Gerät nicht einschalten. Es kann somit kein Staub und Dreck in das Gerät gesaugt werden. Dies könnte zu Beschädigungen führen.
- • Wenn ein ordnungsgemäß angeschlossener Filter erkannt wurde, wird der Filtertyp geprüft, also, ob der Filter zugelassen bzw. ob der Filter einer bekannten Marke angeschlossen ist.
- • Wenn nicht zugelassene Filter angeschlossen werden, wird beim Starten des Gebläses eine Fehlermeldung ausgegeben mit dem Hinweis den Filter zu wechseln
- • Es wird der Filterzustand bzw. die Filtersättigung des jeweiligen Filters überprüft
- • Wenn der zugelassene Filter nicht mehr zu benutzen ist, so wird dies auf dem Display angezeigt und ein Austausch des Filters gefordert.
- • Nach der Identifikation des Filters, wird die Regelung auf den erlaubten Durchfluss eingestellt, da manche Filter nicht mit zu hohem Luftstrom betrieben werden dürfen. Sie können sonst nicht mehr ausreichend Filtern und lassen dementsprechend eine Menge des Schadstoffes durch. Filter und die ihm zugeordneten erlaubten Volumenströme sind in einer Datenbank abgelegt und werden bei Bedarf abgerufen.
- • Erkennen der Filter und seine vorgeschriebene Nutzungsdauer. In der Datenbank sind ebenfalls die vorgeschriebenen Nutzungsdauern für die jeweiligen Filter hinterlegt. Es werden die erste Nutzungsdauer und Anzahl und Dauer der Verwendung gespeichert. Hieraus kann dann das Erreichen der Nutzungsdauer berechnet werden.Im Falle des Erreichens der Nutzungsdauer gibt das Gerät eine Warnung zum Filterwechsel heraus.
- • Erkennen wie viele Filter angeschlossen sind. In Normalfall sollten zwei Filter angeschlossen sein, sind zu wenig Filter ordnungsgemäß angeschlossen, wird eine Warnung herausgegeben. Sind die erkannten Filter nicht vom gleichen Typ, also es sind zwei unterschiedliche Filter angeschlossen z.B. ein Partikelfilter und ein Gasfilter, so wird ebenfalls eine Warnung herausgegeben.
- • Des weiteren wird die Prüfung auf ordnungsgemäßes Anschließen und Betriebsbereitschaft, sowie Vollständigkeit nicht nur während der Einschaltphase, sondern auch während des Betriebes durchgeführt. Auch hier wird bei Mängeln eine entsprechende Warnung herausgegeben.
- • Zudem werden die in Datenbank hinterlegten Daten nicht nur abgerufen, sondern auch ständig aktualisiert, damit beispielsweise die Nutzungsdauer exakt berechnet werden kann.
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Die Verwendung von RFID's kann weiterhin auch zur Erkennung der gesamten Kopfteile verwendet werden. Hier werden nun ebenfalls Nutzungsprofile und die Historie der Kopfteile in Kombination mit dem jeweiligen Filter auf Kompatibilität und Sicherheit geprüft. Filter und Kopfteil können bei falscher Zusammenstellung und falscher Handhabung in ihrer Gesamtheit ein Risiko für den Träger darstellen.
Ein möglicher vorgegebener Organisations-Ablaufplan könnte wie folgt aussehen:
Nach dem Einschalten des Atemschutzgerätes laufen folgende Routinen zur Kopfteilerkennung über RFID- oder NFC-Technik ab:
- • Es wird in einem ersten Schritt geprüft, ob ein Kopfteil angeschlossen wurde. Wenn kein Kopfteil angeschlossen wurde wird eine Fehlermeldung ausgegeben.
- • Das Kopfteil, welches Kopfteil angeschlossen wurde, wird identifiziert. Aus der Datenbank werden die Daten des benötigten Mindestvolumenstroms übergeben. Sie sind notwendig, um den richtigen Überdruck aufzubauen. Das Gerät passt sich mit der Regelung dann auf das Kopfteil an.
- • Erkennung des Kopfteils. Es wird geprüft ob das Kopfteil mit dem Gebläse kompatibel ist bzw. zugelassen ist. Wenn nicht wird eine Fehlermeldung ausgegeben und der Anwender muss ein anderes Kopfteil verwenden.
- • Nach der Identifikation des Kopfteils, der Einstellung des Mindestvolumenstroms, werden Filter und Kopfteil auf Kompatibilität geprüft. Sollte die Kopfteil-Filter-Kombination nicht zugelassen sein, so gibt das Gerät eine Fehlermeldung aus.
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Die Kommunikation des erfindungsgemäßen Atemschutzgebläses mit seinem Träger und Anderen zur Übermittlung der Informationen und Warnungen erfordern zusätzlich zur Schnittstelle (hier sind Bluetooth, W-Lan oder andere Schnittstellen vollkommen geeignet) auch die am besten geeignete Wahl der Übertragungsart. Eine akustische Warnung kann leicht in Arbeitsgebieten mit hoher Lautstärkebelastung überhört werden. Vibrationsalarm kann bei der meist sehr starren und dicken Schutzkleidung ebenfalls nur sehr schwer wahrgenommen werden.
Das Gerät sollte beispielsweise über eine W-Lan Funktion verfügen, wodurch es mit einem W-Lan Netzwerk, insbesondere dem Netzwerk des Anwenders oder des Betriebes verbunden werden kann. Mit einer zusätzlichen Software kann dann eine weitere Person in geschützter Umgebung (Basisstation) die Statuswerte des Atemschutzgeräts (ASG), des Anwenders und möglicherweise der Umgebung beobachten. Der Beobachter in der Basisstation hat die Möglichkeit die Nutzungsdauer des Filterträgers und Anderes abzurufen, um diesen ggfs. bei einem langen Rückweg rechtzeitig aus der Gefahrenzone zurückzurufen. Besitzt das ASG eine Bluetooth Schnittstelle kann es mit optionaler Hardware, die allgemein erhältlich ist verbunden werden. So können zum Beispiel Fitnessarmbänder Puls, Körpertemperatur und andere Zustände des Trägers messen. Bei entsprechend schlechten Werten des Trägers, was leicht durch eine höhere Anstrengung beim Arbeiten in unkomfortablen Schutzanzügen mit schlechtem Wärmeausgleich vorkommen kann, wird der Beobachter in der Basisstation den Träger umgehend informieren und auffordern eine Pause einzulegen oder andere Maßnahmen zu ergreifen, um die drohende starke Erschöpfung und deren Folgen zu vermeiden. Weiterhin kann mit einer Bluetooth Schnittstelle und wiederum optionaler Hardware eine Verbindung zu allen Werten des ASG hergestellt werden. Diese können mit einem HUD-Display angezeigt .werden. Warnungen werden dann hier angezeigt oder durch einen Kopfhörer oder mittels Vibration an den Träger übermittelt.
Die Übertragung auf optischen Kanälen erscheint als beste Wahl. So kann auf dem Visier, oder auf dem Atemschutzgebläse oder einem Armband oder ein sonst wie geartetes Display die optische Widergabe bewerkstelligen. Ein Armband mit Display hat abgesehen von der unproblematischen Zugänglichkeit, nämlich dem Sicherstellen eines schnellen Sichtkontaktes, auch noch den Vorteil, dass die Körperfunktionen, wie Puls, Temperatur und Anderes gemessen werden können. Weiterhin können auch Gebläse bezogene Daten, wie Laufzeit, Akkukapazität, und natürlich auch der Volumenstrom angezeigt werden. Die Verwendung von organischen Leuchtdioden (OLED) als Display bietet den Vorteil des geringen Gewichtes und der variablem Anbringung, da die organischen Leuchtdioden, aufgebracht auf einer biegsamen Kunststofffolien fast überall befestigt werden können. Eine organische Leuchtdiode ist ein leuchtendes Dünnschichtbauelement aus organischen halbleitenden Materialien, das sich von den anorganischen Leuchtdioden (LED's) durch geringere elektrische Stromdichte und Leuchtdichte unterscheidet. Es sind keine einkristallinen Materialien erforderlich. Im Vergleich zu herkömmlichen (anorganischen) Leuchtdioden lassen sich organische Leuchtdioden daher in Dünnschichttechnik kostengünstiger herstellen. Es liegt hier also auch kein großer finanzieller Aufwand vor. Diese optische Anzeige, welche Daten aus dem Atemschutzgerät übernimmt und anzeigt, zeigt unter Anderem alle Statuswerte / Systemwerte des ASG an und kann zum Beispiel in das Kopfteil oder den Anzug montiert werden. Für den Fall, dass das Display des ASG nicht einsehbar ist, da das Gerät am Rücken getragen wird oder das Gerät in einem Schutzanzug befindlich ist. Zusätzlich warnt es den Träger, wenn die ASG-Werte nicht mehr tolerabel sind, durchblinken und schlechte Werte anzeigen.
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Zusätzliche Hilfen können externe Geräte sein, die vom erfindungsgemäßen Atemschutzgebläse angesteuert werden und dann unüberhörbar und/oder unübersehbar Alarm „schlagen“, also die Alarmmeldung verstärken. Dies dient der Sicherheit der Maskenträgers. Eine solch externe Alarmüberwachung wird aber bei einem Visierdisplay nicht notwendig sein. Es ist aber auch leicht möglich aus dem Display ein externes Alarmmodul zu machen, indem dies vom Atemschutzgerät, Visier oder Arm abgleöst und an anderer Stelle angebracht werden kann.
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Auch ein GPS-Sensor oder ein Lagesensor können durch ihre Angaben über den Standort und die Lage des Trägers (stehend, liegend, schwebend) dem jeweiligen Benutzer in riskanten Situationen oder bei Unfällen große Hilfe leisten. Auch ein zusätzliches Gasmessgerät kann bei Ausströmen von Fremdgasen durch Leitungsbrüche oder Ähnlichem dem Schutz der Arbeiter dienen.
Wenn das Atemschutzgerät den Lagesensor mit GPS aufweist, kann wahrgenommen werden, ob der Anwender steht oder liegt oder sich bewegt. Der Mitarbeiter in der Basisstation kann die Lage des Anwenders sehen. Wenn ein Anwender umgekippt ist, da zum Beispiel Gas in einen undichten Anzug eingetreten ist, kann Verstärkung gerufen und genau an den Unfallort geschickt werden, um die verletzte Person zu retten (Totmannwarner Funktion). Gerade bei Einsätzen des Katastrophenschutzes oder bei Industriebetrieben mit Großen Geländen ist dies sehr hilfreich.
In einer ganz besonderen Ausführungsform der Erfindung weist dies zusätzlich noch ein Rechen/Speichermodul auf, welches gespeicherte und aktuelle Daten analysiert und dann die maximale Betriebszeit des Atemschutzgebläses berechnet. Die Filterlaufzeit, Akkulaufzeit und andere Bedingungen, die die Betriebszeit des Atemschutzgebläses bestimmen, sind nicht einfach im Voraus zu berechnen. Jede Arbeitssituation kann neue, teilweise riskante Bedingungen hervorrufen. Arbeit unter extremen Stressbedingungen, wie Hitze, Feuchtigkeit, Lärm, enormer körperlicher Anstrengung und Ähnlichem können das Gebläse zu Höchstleistungen treiben. Stark kontaminierte Räume setzen den Filter schnell zu oder verbrauchen den chemischen Filter in kurzer Zeit. Dies ist nicht unbedingt vor dem Arbeitseinsatz zu erkennen. Auch während der Tätigkeit kann der Verbrauch an Ressourcen unterschätzt werden. Damit Katastrophen verhindert werden können, sind in dem Atemgebläse Daten aus der Vergangenheit, die aktuellen Daten und sogar Daten aus ähnlichen Situationen abgelegt. Aus diesen berechnet das Rechen/Speichermodul die voraussichtliche Betriebszeit des Atemschutzgebläses. So sind Sättigungswerte zur Berechnung der Laufzeit sehr nützlich und teilweise schon als Kenndaten vorhanden. Sie können aber auch im laufenden Betrieb ermittelt und dann gespeichert werden.
Es können nun auch die persönlichen Befindlichkeiten von Nutzern Beachtung finden, indem jeder seinen Luftstrombedarf selbst wählen kann. Dies natürlich nur im Rahmen der gesundheitlichen Bedingungen. Jeder Nutzer kann seine Daten als Profil anlegen und in das Atemschutzgerät laden. Dies garantiert das optimale persönlich Wohlbefinden.
Die schon oben erwähnten Mehrfachfiltergeräte können auch schon als Profil hinterlegt sein. Sie werden ja automatisch erkannt und der Nutzer erhält sein optimalen Einstellungen in das Gerät geladen. Falls notwendig wird das Atemschutzgerät auch ohne Akku über einen Generator oder das Stromnetz selbst anzusteuern sein. Dies trägt zu einer Betriebslaufzeitverlängerung bei.
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Die W-lan Schnittstelle ermöglicht es ausserdem das Gerät mit der Service-Software zu verbinden. Der Servicetechniker ist so in der Lage auch aus der Ferne den Datenspeicher des Gerätes auszulesen und eine Fernwartung zu machen. Das spart für den Anwender Geld und Zeit da die Warnung schneller geht die Anfahrtskosten des Servicetechnikers nicht bezahlt werden müssen und die Ausfall durch nicht Nutzung des Gerätes verkürzt werden.
Zusammenfassend verfügt das Atemschutzgerät über eine „Intelligente Sensor Technik“ (z. Bsp. einem Gassensor oder einem Sauerstoff Sensor)
Das ASG verfügt über mehrere Sensoren. Drucksensoren für die Regelung, die sich in der Eingangsdruckseite und der Ausgangsdruckseite des ASG befinden und die einströmende- und ausströmende Luft kontrollieren und regeln. Zudem hat das Gerät einen Gas-Sensor in der Eingangsdruckseite und einen Sauerstoffsensor in der Ausgangsdruckseite verbaut.
6.1- Es gibt zwei Arten von Filtern einen Partikelfilter der, wenn er voller, also sich mit Partikeln anreichert, einen immer höheren, steigenden Widerstand erzeugt und das Gebläse genau dann warnt, sobald der Widerstand zu hoch ist und/oder die Motordrehzahl an seine Grenze gekommen ist. Die andere Art von Filter ist ein Gasfilter der eine gewisse Kapazität an Gas aufnehmen und/oder speichern kann. Ist die Kapazität erschöpft, bricht das Gas durch den Filter und wird ungehindert zum Träger geleitet. Dieser muss dann durch Schmecken und Riechen die Gefahr selber wahrnehmen, nämlich den vollen Filter, der gewechselt werden muss. Der Gassensor, der in der Eingangsseite verbaut ist, misst die einströmende Luft. Sobald die Filterkapazität erschöpft ist und Gas durchbricht warnt das ASG den Träger.
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Dies ist ein großer Vorteil, da es so eine „Gasfilter-Warnung“ noch nicht gibt. Fatalerweise kann es vorkommen, dass der Träger irgendwann den Geruch oder Geschmack des Gases nicht mehr wahrnimmt, da er sich dran gewöhnt hat. Grundsätzlich dürfen Filtergeräte nur in einer Umgebung eingesetzt werden, wo ein Mindestgehalt an Sauerstoff vorhanden ist. Sonst dürfen Filtergeräte wie Atemschutzgebläsesystem nicht eingesetzt werden. Daher ist in der Ausgangsdruckseite des ASG einen Sauerstoffsensor verbaut, der ständig die Sauerstoffkonzentration der Ausgangsluft misst, die zum Kopfteil des Anwenders geführt wird und die dieser veratmet. Sollte die Sauerstoffkonzentration unter den Mindestwert fallen, so gibt das ASG eine Warnung aus.
Eine moderne Akku-Technik / Lade-Technik und Stromversorgung vervollkommnet das Atemschutzgerät. Das Gerät verfügt über einen Wechsel-Akku der über einen Klickmechanismus am ASG befestigt und entfernt wird. Das ASG wurde so entwickelt das mehre Akkus verwendet werden können. Es gibt einen Standard Akku für normale Anwendungen und einen Power-Akku für Langzeit Einsätze. Das ASG kann auch mit einem Akkupack aus handelsüblichen Batterien betrieben werden. Diese werden einfach in die Akkuschale reingelegt und an das Gerät geklickt. Bei dieser Verwendung läuft das ASG dann nur auf seinen Mindesteinstellungen um so wenig wie möglich Energie zu benötigen. Diese Funktion ist sehr wichtig für den Katastrophenschutz damit diese im Notfall auch normale Batterien verwenden können. Das ASG kann auch anstatt mit einem Akku oder Batterien über eine konstante 230V Stromzufuhr betrieben werden. Also mit einem Adapter über die Steckdose betrieben werden für Langzeit Einsätze oder wenn das ASG als Basisstation verwendet wird um zum Beispiel mehrere Personen mit Luft zu versorgen über mehrere Schläuche.
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Das schon weiter vorne erwähnte Modulares Gehäuse Konzept, erlaubt es eine Gebläse-Grundeinheit mit der Elektronik zu gewährleisten. Auf diese Grundeinheit können verschiedene Aufnahmen geklickt werden, die wiederum ermöglichen verschiedene Filter mit verschiedenen Anschlüsse aufzunehmen. Der Vorteil ist es hier, dass Filter eingelegt werden können, die platzsparender sind als Filter mit einem DIN Schraubgewinde. Hier wird das Gehäuse sehr hoch aufgebaut und sperrig. Ein anderer Vorteil ist es, dass der Katastrophenschutz im Notfall verschiedene Filter mit anderen Anschlüssen nehmen kann, wenn es keine Rundgewindefilter mehr gibt bzw. lieferbar sind.
Für manche Gase müssen Filter eingesetzt werden, welche zur Filterung 3 Filter dieses Typs benötigt, damit diese überhaupt noch Filtern. Für diesen Fall muss man nur das Grundgerät umrüsten. Die Anschaffungskosten und die laufenden Wartungskosten sind somit geringer. Zugleich werden Ressourcen gespart und es ist nachhaltiger.
Eine automatische Verschließung des Filtereingangs, falls der Filter versehentlich entfernt wird oder nicht angeschlossen ist, ist ebenfalls eingerichtet. (Lösung durch Zusatzbauteil) Auch wird beim Einschrauben eines Filters mit Gewinde eine Blende hoch gedrückt, erst dann kann Luft in das Gerät eindringen. Wenn keine Filter an der Aufnahme. angeschlossen wurden, ist diese geschlossen. Diese Funktion ermöglicht es zudem einen Filter Austausch in einem kontaminierten Bereich durchzuführen, wobei ein Filter nach dem anderen ausgetauscht wird.
