DE2243888A1

DE2243888A1 - Sauerstoff erzeugende vorrichtung

Info

Publication number: DE2243888A1
Application number: DE2243888A
Authority: DE
Inventors: Jun Charles Harry Staub
Original assignee: Mine Safety Appliances Co
Current assignee: MSA Safety Inc
Priority date: 1971-09-21
Filing date: 1972-09-07
Publication date: 1973-04-05
Also published as: DE2243888C3; DE2243888B2; US3767366A

Description

DR.-INQ. DIPL.-ΙΝΘ. M. SC. DIPL.-PHYS. OR. D1PL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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28.8.1972

Mine- Safety Appliances Company

400, Penn Center Boulevard,

Pittsburgh

Pennsylvania 15235 / USA

Sauerstoff erzeugende Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Sauerstoff erzeugende Vorrichtung, bestehend aus einer den Sauerstoff erzeugenden Kerze, Anordnungen zur Entzündung derselben, einer die Kerze umgebenden Metallhülle und einem das Hülleninnere mit der Außenseite der Vorrichtung verbindenden Sauerstoffdurchlaß.

Sauerstoff erzeugende Vorrichtungsn,bei welchen zur Erzeugung von Sauerstoff-Kerzen verbrennt werden,sind bekannt. Obwohl zwischen der Kerze und dem umgebenden Gehäuse und auch um das Gehäuse herum eine Isolation vorhanden sein kann, werden an der äußeren Oberfläche einer solchen Einheit so hohe Temperaturen entwickelt, daß diese in einer zu beanstandenden Weise heiß werden, insbesondere bei·Abwesenheit von auf eine Luftbewegung zurückzuführenden Konvektionsströmen, die die Hitze abführen könnten.

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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sauerstoff erzeugende Vorrichtung zu schaffen, bei welcher die Temperatur der äußeren Oberfläche niedrig genug gehalten wird, um für die Umgebung,in welcher die Vorrichtung verwendet wird,sicher zu sein, selbst wenn die Einheit nur klein und leichtgewichtig ist.

Zur·Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Sauerstoff erzeugenden Vorrichtung der eingangs als bekannt bezeichneten Art und besteht erfindungsgemäß, darin, daß die Hülle im Abstand von einem Entlüftungen zur Atmosphäre aufweisenden festen Gehäuse umgeben ist, das in dem Raum zwischen Hülle und Gehäuse eine absorbierende Isolation angeordnet ist und in diese um die Hülle mit Flüssigkeit gefüllte; an ihrem Ende abgedichtete Röhren eingebettet sind, daß die Abdichtung der Röhren so ausgebildet ist, daß eine Zerstörung derselben durch Wärmeeinwirkung erfolgt, wenn die brennende Kerze die Temperatur der Röhren auf einen vorgegebenen Wert angehoben hat, derart, daß die Flüssigkeit der Röhren in die Isolation zur Verdampfung freigebbar ist und zur Wärmeentfernung durch die Entlüftungen austritt.

Die Erfindung ermöglicht es daher, die während des Brennvorganges der Sauerstoff erzeugenden Kerze entwickelte Wärme im Bereich der gesamten Vorrichtung so niedrig zu halten, daß eine bestimmte Temperatur nie überschritten wird, insbesondere aber, daß die Kerze

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bzw. die die Kerze enthalten/Vorrichtung für ihre Umgebung nicht gefährlich wird.

Dabei ist die den Sauerstoff erzeugende Kerze von einer Meta11-

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hülle umgeben, die ihrerseits in einem Metallgehäuse eingeschlossen ist, das zu der Hülle einen Abstand einhält. Die Einheit weist einen Sauerstoffdurchlaß auf, der die Innenseite der Hülle mit der Außenseite der Einheit, d.h. der Sauerstoff erzeugenden Vorrichtung zur Freigabe von Sauerstoff verwendet. Der Abstand zwischen Hülle und Gehäuse ist mit einer absorbierenden, d.h. entsprechend porösen oder fibrösen Isolation gefüllt, in welche die wassergefüllten Röhren um die Hülle herum eingebettet sind. Die Enden dieser Röhren sind s.o abgedichtet, daß eine bestimmte Wärmeeinwirkung von der brennenden Kerze her diese zerstört oder.die Abdichtung doch bei einem Temperaturanstieg der Röhren über einen vorgegebenen Wert ausgeworfen wird. Auf diese Weise gelangt in den Röhren enthaltendes Wasser in die Isolation und verdampft dort, wobei der entwickelte heiße Dampf durch Entlüftungsöffnungen im Gehäuseboden austritt und Wärme aus der Einheit mit sich führt.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt. Im folgenden werden Ausführungsbeispiel der Erfindung in Aufbau und Wirkungsweise anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer seitlichen Schnittdarstellung mit teilweise weggebrochenen Teilen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sauerstoff erzeugenden Vorrichtung,

Fig. 2 stellt einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 dar,

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Fig. 3 zeigt einen Teilausschnitt aus einem Längsschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3

dargestellt

In den Fig. 1 und 2 ist ein länglicher zylindrischer Metallbehälter 1, der eine Sauerstoff erzeugende Kerze 2 bekannter Zusammensetzung enthält, beispielsweise eine Natriumchloratkerze. Der Behälter list von einer zu ihm im Abstand gehaltenen metallischen Hülle 3umgeben, die sich auch um einen kurzen Abstand über ihn hinaus erstreckt. Der Abstand zwischen diesen beiden ist mit einer porösen Isolation 4 angefüllt, die von der Hitze der Kerze nicht beeinflußt wird. Die Hülle 3 ist ihrerseits wiederum von einem zu ihr im Abstand gehaltenen,festen Gehäuse umgeben, der Abstand zwischen diesen beiden ist wiederum mit poröser Isolation 6 angefüllt. Diese Isolation kann fibrös sein, sie kann aber auch eine gegossene oder geschmolzene Isolation umfassen, wie beispielsweise feuerfesten Stein, Schamott**" stein oder dergleichen, oder jede beliebige andere Isolation, die eine Flüssigkeit zurückhält und verteilt. Das obere Ende der Hülle 3 ist mit dem Oberteil des Gehäuses 5 verbunden, der Abstand zwischen dem oberen Teil des Behälters 1 und dem oberen Teil des Gehäuses ist von einer isolierenden Scheibe 7 ausgefüllt.

Weiterhin ist am Oberteil des Gehäuses der übliche federbetätigte Abzugshebel 8 angebracht, der bei Freigabe eine in einem Durchlaß artgeordnete explosive Ladung 9 zur Explosion bringt. Der Durchlaß erstreckt sich nach unten durch die isolierende Scheibe und

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den Oberteil des Behälters. Die Explosion entzündet die Kerze, die dann mit der Sauerstofferzeugung beginnt. Nahe dem Oberteil des Behälters befinden sich seitliche Auslaßöffnungen.10, durch welche der erzeugte Sauerstoff in die Isolation 4 entweichen kann und dann durch diese nach unten zu einer Auslaßröhre 11 fließt, die sich durch Hülle 3 und Gehäuse 5 erstreckt.

Obwohl die die Kerze umgebenden Isolationsschichten die Temperatur des Gehäuses bis zu einem gewissen Ausmaß reduzieren, wird die Temperatur doch nicht soweit gesenkt, wie es erwünscht ist. Daher sind Mittel vorgesehen, um eine Flüssigkeit in die Isolation zwischen der Hülle und dem Gehäuse einzuführen, wo diese verdampft und durch Entlüftungsöffnungen 13 am Gehäuseboden Wärme aus der Einheit abführt. Am zweckmäßigsten wird · als Flüssigkeit Wasser verwendet, die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Wasser beschränkt. Wasser wird deshalb vorgezogen, weil es leicht erhältlich und billig ist und eine hohe spezifische Wärme sowie eine hohe Verdampfungswärme aufweist. Bevor das Wasser in die Isolation entlassen bzw. freigegeben wird, ist es in röhrenförmigen Anordnungen enthalten, die in die Isolation 6 eingebettet bzw, von diese umgeben sind. Die röhrenförmigen Anordnungen können ein oder mehrereSätze von über den Umfang zueinander im Abstand gehaltene Röhren 14 sein, die um die Hülle angeordnet sind. Mindestens die Endbereiche dieser Röhren stehen mit der Hülle in Kontaktverbindung bzw. dieser sehr nahe, so daß sie sehr schnell erhitzt werden, wenn die Kerze brennt. Die Enden dieser wassergefüllten Röhren sind mit Hilfe geeigneter Mittel 15 abgedichtet, die von der Hitze geschmolzen werden können oder die zerreißen oder von dem Wasser in den Röhren, wenn dieses heiß wird und sich ausdehnt, weggedrückt werden.

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Die Temperatur^bei welcher dieses auftritt.liegt vorzugsweise bei etwa 9 3,3° C.

Sind einmal die Röhren auf diese Weise geöffnet, dann verläßt daß Wasser diese Röhren aufgrund einer Kapillarwirkung oder durch das Ansteigen des Dampfdruckes und versickert und verläuft sich in der umgebenden Isolation. Das Wasser fließt zu der heißen Oberfläche der Hülle und wird verdampft und absorbiert dabei Hitze, um so die Gesamttemperatür in der Isolation auf annähernd der Siedetemperatur des Wassers bei Umgebungsdruck aufrecht zu erhalten. Der Dampf verläßt die Einheit durch die Entlüftungsöffnungen 13 im Boden. Auf diese Weise wird in einem solchen Ausmaß von der Einheit Hitze abgeführt, daß die Temperatur der äußeren Oberfläche des- Gehäuses auf etwa loo° C heruntergehalten wird. Eine sehr dünne Schicht 16 einer thermischen Isolation um das Gehäuse reduziert die Oberflächentemperatur der Einheit dann noch weiter auf etwa 65_#6°C.

Die auf diese Weise gebildete Kühlanordnung entfernt mit hoher Geschwindigkeit von allen Stellen^die gebildete Wärme, so daß sich Wärme oder Hitze in der Einheit nicht aufbauen kann. Tatsächlich weist diese Einheit eine hohe Kühlkapazität pro Einheitsgewicht auf, sie hat darüberhinaus eine große Lagerfähigkeit und gute Eigenschaft mit Bezug auf extreme Temperaturverhältnisse. Die innere Isolationsschicht 4 verhindert auch eine zu rasche Abkühlung der Kerze durch das verdampfende Wasser, was eine aus einer langsam brennenden Mischung hergestellte Kerze auslöschen könnte.

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In den abgeänderten Ausführungsbeispielen entsprechend den Fig. 3 und 4 ist der Kerzenbehälter weggelassen, die Kerze 20 hält jedoch zu der Hülle 21 aufgrund einer dünnen Isolierschicht 22 einen Abstand ein; dabei bildet die Isolierschicht zwischen sich einen Sauerstoffdurchlaß_fso, daß der an dem brennenden Ende der Kerze erzeugte Sauerstoff längs der Kerze und durch Filter 23 (siehe Fig. 3) zum entgegengesetzten Ende fliessen kann, von da aus fließt der Sauerstoff durch eine radiale Röhre 24 durch Hülle und Gehäuse 25. Die Temperatur der Einheit wird aufgrund des in der Isolation 26 um die Hülle 21 gebildeten Wasserdampfes auf einen vernünftigen Wert/fnaclidem die Hitze der Kerze eine Öffnung der abgedichteten Endteile der Röhre und somit eine Freigabe des Wassers bewirkt hat. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Röhren 27 in der Weise dargestellt, daß sie die Hülle kreisförmig einschließen. Dabei kann es sich um axial zueinander im Abstand gehaltene im wesentlichen eine kreisförmige Form aufweisende Röhre handeln, deren Endteile ebenfalls im Abstand gehalten sind oder um axial versetzte bzw. im Abstand gehaltene kurze spiralige Röhren,wie dargestellt. Der Dampf verläuft durch die Isolation 26 und verläßt die Einheit mit der von ihm aufgenommenen Hitze durch Entlüftungsöffnungen 28 im Boden des Gehäuses 25.

Es versteht sich; daß gerade in diesem besonderen Fall auch noch andere Anordnungen von wasserführenden Elementen in Isolationen bei zu kühlen den Kerzen gefunden .werden können, auch diese befinden sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung.

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Claims

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1. Sauerstoff erzeugende Vorrichtung, bestehend aus einer den Sauerstoff erzeugenden Kerze, Anordnungen zur Entzündung derselben, einer die Kerze umgebenden Metallhülle und einem das Hülleninnere mit der Außenseite der Vorrichtung verbindenden Sauerstoffdurchlaß,dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (3) im Abstand von einem Entlüftungen(13) zur Atmo-rsphäre aufweisenden festen Gehäuse (5) umgeben ist, daß in dem Raum zwischen Hülle(3) und Gehäuse (5) eine absorbierende Isolation angeordnet ist und in diese um die Hülle (3)

• mit Flüssigkeit gefüllte an ihren Enden abgedichtete Röhren (14) eingebettet sind, daß die Abdichtung(15) der Röhren (14) so ausgebildet ist, daß eine Zerstörung derselben durch Wärmeeinwirkung erfolgt, wenn die brennende Kerze (2) die Temperatur der Röhren (14) auf einen vorgegebenen Wert angehoben hat, derart, daß die Flüssigkeit der Röhren in die Isolation zur Verdampfung fieigebbar ist und zur Wärmeentfernung durch die Entlüftungen (13) austritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß Teile (Endbereiche) der Röhren die Hülle (3) berühren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Röhren (14) in Längsrichtung zur Hülle (3) erstrecken und im Abstand zueinander im Umfang um die Hülle (3) angeordnet sind.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren die Hülle (3) kreisförmig umgeben und zueinander axial im Abstand angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Ibis '4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Temperatur zur Zerstörung der Röhrenabdichtung annähernd 93,3⁰C beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß im "Innern der Hülle-(3) und zu dieser im Abstand ein Behälter (1) für die Kerze (2) vorgesehen ist, der an einem Ende der Kerze eine Auslaßöffnung (10) aufweist^mit einer Schicht einer thermischen Isolation (4) zwischen Behälter (1) und Hülle (3).

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Kerze (20) erfassene Isolierschicht (22) im Inneren der Hülle (21) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Ende des Sauerstoffdurchlasses (24) und der Isolierschicht (22) eine Filteranordnung (23) angeordnet ist.

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