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Wsesojusnyj Nautschno-Issledowatelskij Institut Gornospasatenowo Dela,
Donetsk/UdSSR ISOLIERENDES ATEMSCHUTZGERÄT Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf isolierende Atemschutzgeräte unter Luftregenerierung mit einer chewisch gebundenen
Sauerstoff enthaltenden Substanz.
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Die Erfindung dient zum Atemschutz von Menschen in einer schädliche
Gase enthaltenden Umgebung.
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Sie kann in Montanbetrieben und in Betrieben der chemi~ schen Industrie
beim Verlassen von Unglücksstellen sowie zur Ausrüstung von Rettungstruppen erfolgreich
benutzt werden.
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bekannt ist ein isolierendes Atemschutzgerät unter Anwendung chemisch
gebundenen Sauerstoffs, das einen Gesichtsteil enthält, welcher durch einen Schlauch,
in dem Einatem- und Ausatemventile eingebaut sind, mit einem Atembeutel
und
einer Regenerationspatrone verbunden ist, wobei der Atembeutel und die Regenerationspatrone
miteinander in Verbindung stehen. Im Schlauch, der sich an den Gesichtsteil anschließt,
befindet sich dabei iL Wege der ein - irnd ausgeatmeten Luft ein Kasten mit einem
feuch@tigkeitsaustauschenden Füllstoff.
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Als feuchtigkeitsaustauschende Füllstoffe dienen im Atemschutzgerät
der bekannten Bauart Metallspänne, Drähte oder Metallnetze. Die luft läuft im Atemschutzgerät
entweder iL Kreisprozeß, bei dem sie durch die Regenerationspatrone nur in einer
Richtung, d.h. beim Ausat@en, hindurchgeht, oder in dem so genannten Pendelbetrieb
um, wenn der Atembeutel und die Regenerationspatrone nacheinander verbunden sind
und die Luft sowohl beim Ausatmen als auch beim @inatmen durch die regenerationspatrone
ströt.
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In beiden Fällen wird die ausget@ete Luft, inden sie durch den Kasten
Lit dem feuchtigkeitsaustauschenden Füllstoff strömt, teilweise getrocknet, weil
sich die Feuchtigkeit an der Oberfläche dermetallspüne niederschlägt. Beim Einatmen
wird die niedergeschlagene Feuchtigkeit verdampf, wobei sie die eingetmete Luft
befeuchtet und deren Temperatur etwas herabsetzt.
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Es leuchtet ein , daß die Menge der an der Oberfläche von Metallspänen
niedergeschlagenen Feuchtigkeit von der Temperaturdifferenz der ausgeatmeten Luft
und des feuchtigkeitsaustauschbaren
Füllstoffs abhängt. Bei einer
verhältnismäßig kleinen Temperaturdifferenz enthält deshalb die ausgeatmete Luft,
die in die Regenerationspatrone gelangt, eine bedeutende Feuchtigkeitsmenge.
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In der mit einer sauerstoffhaltigen Substanz, z.B. Kaliumhyperoxid,
gefüllten Regenerationspatrone erfolgt die chemische Absorptionsreaktion des in
der Ausatemluft vorhandenen Kohlendioxids und Wasserdampfsund die Entwicklung von
Sauerstoff, welcher in den Ätembeutel und dann durch Schlauch und Gesichtsteil in
Atemwege des Menschen geleitet wird.
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Bei verhältnismäßig hoher Feuchtigkeit der in die Regenerationspatrone
einströmenden Luft, z.B. bei einem Verhältnis von etwa 3 Mol H2O zu 2 Mol C02, kommt
es zu einer heftigen exothermischen Reaktion unter Entwicklung einer bedeutenden
Wärmemenge, wodurch sich Reaktionsenbenprodukt ein te unter Hochtemperatureinreinwirkung
bilden,die /Zusammencas sintern Deirken,/ einen vollständigen Verbrauch der sauerstoffhaltigen
Substanz in der Regenerat ionsatrone verhinder.
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Dadurch werden der Sauerstoff-Ausnutzungsgrad der sauerstoffhaltigen
Substanz und deren Fähigkeit, Kohlendioxid zu sorbieren, herabgesetzt, was eineVerkürzung
der Schutzwirkungsdauer des Atemschutzgerätes zur Folge hat. Die ausnahme von Kohlendioxid
und Feuchtigkeit in dem oben genannten Verhältnis führt außerdem zur Entwicklung
von Sauerstoff in einer den Sauerstoffbedarf
des Meschen wesentlich
übersteigenden Menge und ner zum nutzlosen Sauerstoffverlust in die Umgebung. Da
sich Reaktionsnebenprodukte in der Regenerationspatrone bilden diese und/zusammensintert,
erhöht sich <bedeutend>der Atemwiderstand,<-> und es treten Alkalidämpfe
oder Aerosole in der Atemluft auf als Folge der Sublimation der sauerstoffhaltigen
Substanz in der am stärkte@ erhitzten Zone.
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Das bildet einen der Hauptnchteile des bekannten isolierenden Atemschutzgerätes.
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Ein andererNachteil besteht darin, daß der feuchtigkeitsaustauschende
Fullstoff eine geringe Sorptionskapazität besitzt und die Feuchtigkeit nur dann
kondensieren kann, wenn die Temperatur des Füllstoffs einer als die der ausgeatmeten
iiuft ist , d.h. bei verhältnismäßig niedriger Umgebungstemperatur und bei leichten
Arbeiten im Atmeschutzgerät. In allen anderen Fällen, z.B. bei Rettungsarbeiten
während eines Brandes unter Tage oder beim Verlassen er Unglücksstellen durch die
Bergleutete, erhöht sich die Atemlufttemperatur aus den oben genannten Gründen bis
auf +60°C bei einem wesentlich unter physiologischer Norm liegenden Feuchtigkeitsgrad.
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In der atemluft treten außerdem Alkalidämpfe und Berosoie auf, die
im Atemschutzgerät nicht neutralisiert und nichtfest gehalten werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein isolierendes Atemschutzgerät
mit einem solchen feuchtigkeitsaustauschenen
Füllstoff zu entwickeln,
daB ein vollständiger Verbrauch der sauerstoffhaltigen substanz in der Regenerationspatrone
begünstigt und die Entwicklung von Alkalidämpfen oder Aerosolen aus derselben verhindert
wird.
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Diese aufgabe wird bei einem isolierenden Atemschutzgerat unter Anwendung
- chemisch gebundenen Sauerstoffs, dls einen Gesichtsteil enthält, welcher durch
einen Schlauch, in dem Sinatem- und Ausatemventile eingebaut sind, mit einem Atembeutel
und einer Regenerationspatrone, welche miteinander in Verbindung stehen, verbunden
ist, wobei sich im Schlauch, der sich an den Gesichtsteil anschließt, ein Kasten
mit einem . feuchtigkeftsaustauschenden Füllstoff im Wege der ein- und ausgeatmeten
Luft begelöst,daß finder. erfindungsgemäß dadurch/der feuchtigkeitsaustauschen dc
Füllstoff aus einem Material von Silikagel- Typ oder in einem diesem/ Porigkeit
und Adsorptions- und Desorptionsfähigkeit für Beuchtigkeit ähnlichen material besteht.
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Dadurch, daß der erfindungsgemäße feuchtigkeitsaustauschende Füllstoff
zur Verwendung kommt, wird die ausgeatmete Luft teilweise getrocknet und gelangt
in die Regenerationspatrone, wenn sie eine kleinere Feuchtigkeit als im Verhältnis
von H2=:CO2=3:2 (in Mol) hat. Das führt zur Verminderung der bei der exothermischen
Reaktion freigesetzten Wärmemenge und folglich dazu, daß die sauerstoffhaltige Subdie
stanz
und/Reaktionsnebenprodukte nicht schmelzen und nicht daS gesintert werden sowie/keine
Alkalidämpfe und ærosole in der eingeatmeten Luft auftreten können.
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Die Sorptionskapazität des erfindungsgemäßen material für den feuchtigkeitsaustauschenden
Füllstoff hängt außerden% von der Umgebungstemperatur<nicht> ab.
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Vorteilhaft liegt die Menge des Materials für den feuchtigkeitsaustauschenden
Füllstoff zwischen 15 und 50 g je nach der Schutzwirkungsdauer des Atemschutzgerates.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Hinweis auf aie beiliegenden
Zeichnungen naher erläutert, in denen Fig. 1 ein isolierendes Atemschutzgerät, das
im Lreislaufbetrieb arbeitet, und Fig. 2 ein isolierendes atemschutzgerät, das im
Pendelbetrieb arbeitet, darstellt.
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Das isolierende Atemschutzgerät enthält einen Gesichtsteil 1 (Fig.
1), welcher eine Maske oder ein Mundstück darstellt. Der Gesichtsteil 1 ist durch
einen Schlauch 2 mit einer Regenerationspatrone 3 verbunden, die als ein Metallgefäß
gefüllt mit einer sauerstoffhaltigen Substanz, z.3.
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Kaliumhyperoxid in Form von Granalien, ausgeführt ist. Die Regenerationspatrone
3 ist durch ein Rohr 4 mit einem Atembeutel 5 verbunden, wo das aus der Regenerationspatrone
5 austretende Gas gesammelt wird.
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Im Schlauch 2 ist ein Ventileinsatz 6 eingebaut, der
ein
Metallgehäuse mit Stutzen hat, in dem Einatem- und Ausatemventile vorhanden sind.
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Im Atemschutzgerät, das im Kreislaufbetrieb arbeitet, ist der Atembeutel
5 durch einen Schlauch 7 mit dem Schlauch 2 verbunden, und der Ventileinsatz 6 ist
an der Verbindungsstelle der schläuche angebracht.
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Im Atemschutzgerät, das im PendelbetrieD arbeitet, sind der Gesichtsteil
1 (Fig. 2), die Regenerationspatrone 3 und der Atembeutel 5 der Reihe nach miteinander
verbunden.
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Im isolierenden Atemschutzgerät besteht der Schlauch 2 (Fig. 1,2)
aus zwei Abschnitten, zwischen denen ein Kasten 8 mit einem feuchtigkeitsaustauschenden
Füllstoff angeordneten ist. Der Kasten 8 ist ein Metallbehälter mit Stutzen die
zum Anschließen von Abschnftten des Schlauchs 2 dienen.
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Der Kasten 8 ist erfindungsgemäß mit granuliertem Silikagel gefüllt,
das als feuchtigkeitsaustauschender Füllstoff dient. Die Menge des feuchtigkeitsaustauschender
Füllstoffs im Kasten 8 liegt zwischen 15 und 50 g in Abhängigkeit von Typ, Verwendungszweck
und Konstruktionsmerkmalen des Gerätes, die sich ihrerseits nach der Schutzwirkungsdauer
desselben richten. Die Füllstoffmenge für den einmaligen Grubenselb~stretter mit
60 min Schutzwirkungsdauer beträgt beispielsweise 15 g, während sie für Atemgeräte,
deren Schutzwirkung 2 bis 3 Stunden dauert, 25 bis 50 g ausmacht. Die ausnutzung
des
feuchtigkeitsaustauschenden Füllstoffs in einer 50 g übersteigenden
Menge ist unzweckmäßig, da die genannte Füllstoff-Liter menge es sichert, jene Menge
der im / Ausatemvolumen vorhandenen Feuchtigkeit zu halten, die beim Einatmen zum
Befeuchten der eingeatmeten Luft verbraucht wird. Der feuchtigkeitsaustausch ende
Füllstoff ist aus Silihagel oder einem ihm in Porigkeit und Absorptions- und Desorptionsfähigkeit
für Feuchtigkeit ähnlichen Material ausgeführt. Solch ein Füllstoff verliert seine
Eingenschaften im Laufe der Nutzungsdauer des Gerätes nicht.
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Das htemschutzgerät arbeitet wie folgt. Die etwa 36°C warme Luft,
die eine relative Feuchtigkeit von etwa 100% aufweist und etwa 4% Kohlendioxid enthält,
geht bein Ausatmen durch Gesichtsteil 1, Schlauch 2 und Kasten d hindurch, wobei
der im Kasten 8 befindliche Füllstoff einen Mlteil der Luftfeuchtigkeit absdorbiert,
der zum Befeuchten und Abkühlen der eingeatmetenLuft auf etwa 37° C ausreicht. Die
getrocknete Luft wird dann durch das Ausatemventil des Ventileinsatzes 6 in die
Regenerationspatrone 3 geleitet, wo das Nohlendioxid und die restliche Feuchtigkeit
unter Sauerstolf-und Wärmeentwicklung aufgenommen werden, und gelangt in den Ätembeutel
5. Die trockene Heißluft, deren Temperatur am austritt aus der Regenerationspatrone
7 60°C und darüber beträgt, strömt beim 3inatmen aus dem Atembeutel 5 durch
Schlauch
7 und Atemventil des Ventileinsatzes 6 (Fig.1) oder rückläufig durch Patrone 3 (Fig.2)
und Schlauch 2 in den Kasten 8 ein, wo der feuchtigkeitsaustauschende Füllstoff
einen darin vom moment des Ausatmens aufgenommenenFeuchtigkeitsanteil desorbiert.
Die Luft wird dann durch den Gesichtsteil 1 zu den Atmungsorganen des Menschen geführt.
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Dadurch, daß Silikagel als feuchtigkeitsaustauschender Füllstoff
benutzt wird, ist die Schutztwirkungsdauer des Atemschutzgerätes um das 1,5 - bis
2fache gegenüber den bekannten Geräten vergrößert. Die Einatemlufttemperatur betrgt
dabei etwa 3700 und der Atemwiderstand ist etwa um das 3fache herabgesetzt. Die
Einatemlufttemperatur in den bekannten Geräten ist gleich 500C.