DE2436436C2

DE2436436C2 - Atemschutzmaske

Info

Publication number: DE2436436C2
Application number: DE2436436A
Authority: DE
Inventors: Olavi M. Ebeling; Risto W. Helsinki Lunden
Original assignee: OSAKEYHTIOE KONTEKLA HELSINKI FI
Current assignee: OSAKEYHTIOE KONTEKLA HELSINKI FI
Priority date: 1973-08-30
Filing date: 1974-07-29
Publication date: 1986-01-02
Also published as: FI49241C; SE432709B; DE2436436A1; FI49241B; SE7409710L

Description

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Die Erfindung betrifft eine Atemschutzmaske mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs.

Eine solche Atemschutzmaske ist bekannt (GB-PS 416 409). Sie kann übereinander 30 bis 50 dünne Metalldrahtnetze auf !eisen. Bei einer ähnlichen Maske (CH-PS 4 46 916) ist der Wärmetauscher aus eincäi elastischen, porösen Faserstoff gebildet, der im wesentlichen ganz aus hydrophobem, organischen polymeren Material, insbesondere Nylon-Stapelfasern, oder aus gestreckten (orientierten) oder ungestreckten (amorphen) Polyesterfasern, besteht Der Stoff wiegt weniger als 14 g und ist so porös, daß 501 Luft pro Minute mit einem Druckverlust von nicht mehr ah 2£ mm Wassersäule durch die Maske treten können und diese einen Wasseraufnahmewert von mindestens 10 g hat, damit sie auch im vollkommen durchnäßten Zustand atemfähig ist und sich nicht einstülpt

Solche Atemschutz- oder Gesichtsmasken werden als Schutz gegen Kälte, z. B. auf den Bergen oder in arktisehen Gebieten, und gegen Wärme, z. B. in der Wüste oder vor öfen, verwendet Gerade in sehr kalten Gebieten werden große Mengen kalte und trockene Luft eingeatmet deren relative Luftfeuchtigkeit bei der Erwärmung durch das Einatmen noch vermindert wird. Dies ist nicht nur aus gesundheitlichen Gründen höchst unerwünscht, sondern erhöht auch wesentlich den Wärmeverbrauch des Trägers, da der Körper bestrebt ist, die eingeatmete Luft bis auf Körpertemperatur zu erwärmen, und diese Wärmemenge mit der Ausatmungsluft abgegeben wird. Außerdem wirkt die trockene Einatmungsluft schädlich auf den normalen Feuchtigkeitsgehalt der Schleimhäute der Atmungskanäle und der oberen Lungenwege.

Es ist auch eine Atemschutzmaske bekannt (DE-GM 16 98 966), die einen aus mehreren perforierten kegelförmigen Scheiben hergestellten Wärmetauscher aufweist, der eine Eintrittsöffnung und ein Auslaßventil enthält. In diesem Wärmetauscher erfolgt die Strömung der Einatmungsluft nicht vollständig entlang des Weges der Ausatmungsluft, die durch das Auslaßventil austritt Dieser Wärmetauscher ist also vom Rekuperatortyp. Da die Wärmeübertragung über die Scheiben erfolgt und ein großer Teil der Wärme der Ausatmungsluft direkt durch das Auslaßventil abgegeben wird, ist die Wirkung des Wärmetauschers unbefriedigend. Dies gilt auch für seine Fähigkeit, Feuchtigkeit beim Ausatmen aufzunehmen und beim Einatmen abzugeben.

Allen bekannten Atemschutzmasken ist gemein, daß nicht vorgesehen ist, den Strömungswiderstand und (ie Wärmetauschleistung des Wärmetauschers je nach Bedarf zu ändern und darüber hinaus den Wärmetauscher zur Reinigung leicht zu entnehmen. Außerdem ist bei Atemschutzmasken mit Auslaßventilen die Vereisungsgefahr bei Benutzung in kalter Atmosphäre groß.

Es ist ferner ein Filterselbstretter zum Schutz gegen Kohlenoxid bekannt (DE-AS 17 08 843), der aus einem mit katalytischen Massen gefüllten Filtergehäuse und einem Ventilkopf mit Mundstück besteht, bei dem, in Strömungsrichtung der Einatmungsluft gesehen, hinter den katalytischen Massen ein Wärmetauschet aus Metalldrähten, -spänen, -sieben od.dgL zum Kühlen der Einatmungsluft angeordnet ist, der abwechselnd von der Ernstmungs- und der Äusatmungsiuft durchströmt wird. Dieser Wärmetauscher kann patronenartig austauschbar zwischen Filter und Mundstück, insbesondere in den Ventilkopf, eingesetzt sein.

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Atemschutzmaske dahingehend weiterzuentwickeln, daß der Strömungswiderstand und die Wärmetauschleistung des Wärmetauschers aus Metalldrahtnetzen leicht und bequem und unter Einsatz geringer Mittel an unterschiedliche Arbeits- und Klimaverhältrasse angepaßt werden kann und dennoch betriebssicher und leicht zu reinigen aufgebaut ist

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der Atemschutzmaske nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs vorgesehen, daß jeweils mehrere Metalldrahtnetze zu einem Bunde! zusammengefaßt sind und daß zur Anpassung der Kapazität des Wärmetauschers an unterschiedliche Arbeits- und Klimaverhältnisse der Wärmetauscher aus der erforderlichen Aazahl von Bündeln zusammenstellbar ist

Durch das bündelweise Zusammenfassen der Metalldrahtnetze eines für kälteste Umgebungsbedingungen ausgelegten Wärmetauschers ist es möglich, Bündel von Metalldrahtnetzen zu entnehmen, wenn die Umgebungsbedingungen nur einen Wärmetauscher geringerer Kapazität erfordern. Dieser hat dann auch einen geringeren Strömungswiderstand Durch diese Konstruktion erspart man den größeren Aufwand für das Vorsehen insgesamt austauschbarer Wärmetauscher unterschiedlicher Kapazität Es sind nur insgesamt so viele Metalldrahtnetze erforderlich, als zur Beherrschung der extremsten Umgebungsbedingungen erforderlich sind. Es ist auch nicht erforderlich, einen Kompromiß für einen großen Temperaturbereich der Außenluft zu Finden, um mit nur einem einzigen Wärmetauscher auszukommen. Es hat sich gezeigt, daß Wärmetauscher aus Metalldrahtnetzen bzw. Drahtgeweben solchen aus nichtmetallischen Fasern, insbesondere Kunstfasern, überlegen sind. Während bei Kunstfasern die Kondensation und Wiederverdampfung des Feuchtigkeitsgehalts der Atemluft nicht nur für deren Befeuchtung, sondern auch für den Wärmetausch maßgebend ist, bedarf es der Kondensation der Feuchtigkeit bei der erfindungsgemäßen Atemschutzmaske nicht Vielmehr konnte beobachtet werden, daß bei Metallgeweben bei kalter Umgebungsluft die in dieser enthaltene Feuchtigkeit unmittelbar in Form feinster Eiskristalle auf den Drahtgeweben niedergeschlagen und beim Ein-

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atmen unmittelbar diese Eiskristalle zu Feuchtigkeit formten Gehäuses la können elastisch sein, so daB der verdampft werden, ohne jeweils die flüssige Phase aus- eingesetzte Wärmetauscher zur Reinigung oder zum zubikten. Die Ausnutzung dieses Vorgangs setzt jedoch Austausch leicht entfernbar ist eine genauere Anpassung der Kapazität des Wärmetau- F i g. 3 zeigt das Ergebnis von an dem beschriebenen

schers an die Außentemperatur sowie an den notwendi- 5 Wärmetauscher durchgeführten Temperaturmessungen Luftdurchsatz, der seinerseits von den Anstrengun- gen, wobei vorausgesetzt wurde, daB eine Person etwa gen, denen der Maskenträger ausgesetzt ist, abhängt, 48 I/min einatmet In der Abbildung bezeichnet 2 den voraus. Durch das gruppenweise Zusammenfassen der Wärmetauscher, während die Unke Vertikallinie 2a die Metalldrahtnetze und dem Einsetzen der jeweils nur der Mündung des Wärmetauschers zugewandte Innenerforderlichen Anzahl derartiger Netzbündel in die 10 fläche und die rechte Vertikallinie 2b die der Außenluft Maske braucht also nicht für unterschiedliche Arbeits- zugewandte Außenfläche wiedergeben, und KJimaverhältnisse jeweils ein eigener Wärmetau- Die Kurve A gibt die Temperaturabnahme der Ausat-

scher vorgesehen zu werden. Die erfindungsgemäße mungsluft beim Durchströmen des Wärmetauschers Ausbildung des Wännstauschers erlaubt es auch, im dar, wenn die Außentemperatur —6O⁰C beträgt Die Laufe eines Tages bei Temperaturanstieg jeweils ein 15 Temperatur der Ausatmungsluft fällt von 37° C durch-Bündei aus der Maske herauszunehmen und mit den schnittlich auf —47° C, wobei sie Wärme und Feuchtigverbleibenden Bündeln weiterzuatmea Durch die je- keit an den eingesetzten Wärmetauscher abgibt weils läiögliche Anpassung an die Temperaturen der Die Kurve B zeigt die Temperaturerhöhung der ein-

Umgebungsluft kann jegliche Vereisung des Wärmetau- geatmeten Außenluft im Wärmetauscher durch Aufnahschers vermieden werden, was dann nicht der Fall ist, 20 me der gespeicherten Wärme. Die Temperatur der Auwenn Wärmetauscher zu geringer Kapazität in zu kalter ßenluft steigt von — 60° C durchschäiif tlich auf 24° C. Die

I Umgebungsluft bei angestrengter Arbeit r,± dgL ver- Außenluft gelangt also mit 24° C in den Körper des Tra

il wendet werdea gers.

I Die Teildrahtnetze können z.B. in Gruppen von Es hat sich gezeigt, daß der Strömungswiderstand des

lg 10 Netzen zusammengebunden sein und die jeweils er- 25 Wärmetauschers auch für die Atmung bei schwerer Ar-

H forderliche Anzahl derartiger Netzbündel ist sehr leicht beit ausreichend gering bei ausreichend hoher Wärme-

'ψ in der Maske austauschbar. tauschkapazität sein kann.

S Im Bündel der Metalldrahöietze ist die Größe der S Maschen größer als in einem Stoff (z. B. Gewebe) und Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

g somit ist auch der Widerstand geringer. Durch Anbrin- 30

jj gen der Netze aufeinander wird eine äußerst große

υ Wärmetauschfläche auch bei sehr geringer Dicke des

i| Bündels erreicht Ein aus Metalldrahtnetzen bestehen-

I* des Bündel ermöglicht auch die Reinigung des Wärme-

|| tauschers, was mit einem aus Stoff hergestellten War-

g metauscher nicht recht möglich ist, da sich die Porosität

jp und der Widerstand des Stoffes beim Waschen meist

fi verändern. Ein verwendbares Drahtnetz kann aus Draht

■•^;: mit gutem Wärmeübertragungskoeffizienten, der auch

% feuchtigke^:*sfest ist und daher gereinigt werden kann, «

':, bestehen, z. B. aus nichtrostendem Stahl.

i Der Durchströmungswiderstand eines wirksamen

' Wärmetauschers kann so gering gemacht werden, daß

'f- die Atmung auch nicht bei schwerer Arbeit nennens-

v 1 wert erschwert ist Die Luftströmung erfolgt sowohl bei

,,;_: Ein- als auch Ausatmung längs derselben Strömungswe-

Vt ge, so daß der Wärmetauscher als Gegenstromregene-

Je rator wirkt

U Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

f; Maske ist in einer Zeichnung näher dargestellt tieren

|| F i g. 1 und 2 diese schematisch in Seiten- und Vorderan-

ψ sieht zeigen. F i g. 3 zeigt diagrammatisch die Tempera-

'ß turänderung der Atmungsluft beim Ein- und Ausatmen.

g Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Atemschutzmas-

H ke hat einen den Mund und die Nase des Trägers über- I^ deckenden, aus Gummi od. dgL, wenigstens an seinen

ψ ' Kanten aus elastischem Material bestehenden Maskenteil 1, in welchem ein Gehäuse la für einen einsetzbaren Wärmetauscher 2 ausgeformt ist

Gemäß einer Ausführungsform besteht der Wärmetauscher 2 aus mehreren Bündeln äufeinändergestapelter rechteckiger Metalldrahtnetze der Abmessungen 50 mm ■ 60 mm. Die Dicke des Einsatzes beträgt 15 mm, sein Gewicht 65 g. Er besteht aus 27 aufeinandergelegten Drahtnetzen mit einer Maschenweite von 0,9 mm · 03 mm und einer Drahtstärke von OU mm. Die Drahte bestehen aus rcptfreiem Stahl (AiSi 316, Mo-Gehalt 24%)- Die Außenkanten des im Maskenteil ausge-

Claims

Patentanspruch:

Atemschutzmaske, bestehend aus einem Maskenteil (ΐχ der den Mund und die Nase einer Person überdeckt, und einem am Maskenteil befestigten Wärmetauscher (2), durch weichen die ein- und ausgeatmete Luft strömt, um die in der Ausatmungsluft (A) enthaltene Wärme und Feuchtigkeit zurückzugewinnen und sie an die Einatmungsluft (B) abzugeben, deren Wärmetauscher (2) aus aufeinandergeschichteten gewobenen Metalldrahtnetzen besteht, durch deren Maschen die Strömung der Ein- und Ausatmungsluftwechselweise in umgekehrten Richtungen, wie in einem Gegenstromregenerator, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Metalldrahtnetze zu einem Bündel zusammengefaßt sind und daß zur Anpassung der Kapazität des Wärmetauschers (2) an unterschiedliche Arbeit* und Klimaverhältnisse der Wärmetauscher aus der erforderlichen Anzahl von Bündein zusammenstellbar ist