DE2650349C3

DE2650349C3 - Verfahren zur Herstellung eines chemischen Sauerstoffgenerators

Info

Publication number: DE2650349C3
Application number: DE2650349A
Authority: DE
Inventors: William S. 2400 Luebeck Mcbridge
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1976-11-03
Filing date: 1976-11-03
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE2650349A1; CA1102098A; GB1572418A; DE2650349B2; NL7711236A; FR2369869B1; US4189460A; FR2369869A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- > lung eines chemischen Sauerstoffgenerators mit einer im Innern eines geschlossenen Behälters mit einseitigem Auslaß untergebrachten, durch thermische Reaktion Sauerstoff erzeugenden Chemikalmasse und einer Zündvorrichtung, und einen nach diesem Verfahren hergestellten chemischen Sauerstoffgenerator.

Chemische Sauerstoffgeneratoren werden in Atemschutz- und Wiederbelegungsgeräten zur Bereitstellung eines Sauerstoffvorrats benutzt. Bei chemischen Sauerstoff generatoren liegt der Sauerstoff in chemisch gebundener Form vor und wird im Bedarfsfälle im Abiaul einer chemischen Reaktion freigesetzt. Zu einem geregelten Ablauf der Reaktion muß die Chemikalmasse in einer definierten, gleichmäßigen Dichte vorliegen.

Bekannt ist ein chemischer Sauerstoff generator, bei dem der eigentliche Generatorkörper aus dem Chemikalgcmisch in verschiedener Weise hergestellt und anschließend in einem luftdicht verschlossenen Blechbehälter untergebracht wird. Zur Herstellung eines festen, selbsttragenden Generatorkörpers kommen die folgenden Verfahren in Betracht: Das pulverlörmigc Chcmikalgemisch wird mit Trichlortril'luoriitham befeuchtet, in einer Preßform gepreßt und nach dem Entformen in einem Ofen getrocknet. Das Pressen erfolgt in mehreren Arbeitsgängen, wobei in ein Ende des Generatorkörpers das Material für einen Zündkegel eingearbeitet wird.

Das pulverförmiger Chcmikalgemisch wird trocken verpreßt, wobei in einem Finde des Generatorkörpers eine Stelle für den Hinsatz eines Zündkegels vorgesehen ist. Nach dem Entformen wird der Zündkegel eingesetzt.

Das Chcmikalgemisch wird zu einem viskosen Zustand erhitzt und in eine Form gegossen. Die Trennung von der Form tritt durch Schrumpfen des gegossenen Gencratorkörpcrs bei der Abkühlung ein.

Das Chemikalgemisch wird aus der heißen Schmelze cxtrudiert.

Bei der Anwendung der Preßverfahren wird die gewünschte Dichte des Generatorkörpers durch den anzuwendenden Preßdruck bestimmt. Zur Einleitung der Reaktion bei Inbetriebnahme bestehen die Möglichkeiten einer Zündung des Zündkegels mittels Streichholz durch einen elektrischen Zünddraht oder bei einem mittels Wasserzugabe zündbaren Zündkegel durch Zerbrechen einer wassergefüllten Glasampulle. Nachteilig ist, daß nach den genannten Verfahren wejien Schwierigkeiten bei der Pressung oder der

Entformung oder wegen der fehlenden Stabilität beim Hantieren keine Sauerstoffgeneratoren mit Generatorkörpern von kleinem Querschnitt und großer Länge herstellbar sind, wie sie zur Erzeugung eines geringen Sauerstoffstromes (das ist diu Menge des in der Zeiteinheit freigesetzten Sauerstoffes) bei längerer Gebrauchsdauer erwünscht ist (DE-AS 2142185).

Ein bekannter chemischer Sauerstoffgenerator hat als Gehäuse einen zylindrischen Blechbehälter In diesem ist als sauerstofferzeugende Chemikalmasse eine Chloratkerze untergebracht. Sie hat die Form einer sechseckigen Säule, die sich zum einen Ende hin sechseckig und zum anderen Ende hin auf ein Rechteck verjüngt, dessen Schmalseiten mit zwei gegenüberliegenden Seiten des Sechsecks übereinstimmen. Die Chloratkerze ist ein formbeständiger Preßkörper, der an den Stirnseiten zwischen nachgiebigen Matten gelagert und durch ein Prallblech zentriert ist. Die Längsseiten sind ohne Isolation und haben von der Wand des Behälters hinreichenden Abstand für den Durchtritt des Sauerstoffes. Das rechteckige Ende des Preßkörpers ruht über der ctützenden Matte auf dem Boden des Behälters. Die beiderseits verjüngte Form des Preßkörpers soll eine gleichmäßige Sauerstoffentwicklung bewirken. Nachteilig ist. daß die Form der Chloratkerze nur innerhalb enger Grenzen abgewandelt werden kann und insbesondere eine Ausführung des Sauerstoffgenerators mit einer Chloratkerze von kleinem Querschnitt und großer Lange nicht möglich ist, weil die Stabilität des Preßkörpers beim Hantieren zu gering, das Einbringen des Preßkörpers in den riehälter schwierig und die äußere Form des Sauerstoffgenerators unhandlich ware. Die Herstellung ist durch das nachträgliche Einsetzen der Chloratkerze in den Behälter umständlich und auf die Einhaltung von Toleranzen zwischen Chloratkerze und Behälter angewiesen (US-PS 3«61880).

Nach einem bekannten Verfahren zur Erzeugung von Sauerstoff in Sauerstoffatmungsgeräten erfolgt die Sauerstofferzeugung aus einem Chemikalkörper, der so zusammengesetzt, gepreßt und geformt ist. daß nach durch Erwärmen erfolgter Einleitung des Verfahrens die Entwicklung des Sauerstoffes während der ganzen Benutzungsdauer des Gerätes erfolgt. Diese findet in einer durch den ganzen Chemikalkörper allmählich und stetig fortschreitenden Reaktion in einer dem laufenden Bedarf entsprechend konstanten Menge pro Zeiteinheit statt. Bei gewünschter längerer Benutzungszeit würde bei Verwendung nur eines geraden Chemikalstabes dieser unhandlich lang werden. In solchem Fall werden zweckmäßig an einem Ende zusammenhängende Doppelstäbe verwendet. In diesen wird durch Einfügung von Isolierschichten ein unerwünschtes Überspringen der Reaktion verhindert. Der hier verwendete Doppelstab ist zunächst als ein in einem Stück zusammenhängender zylindrischer Körper gepreßt. Er wurde dann in einer Längsebene aufgeschlitzt und in den Schlitz eine Isolierplatte, z. B. Asbestplatte, eingeschoben. Wird dieser Doppelstab dann in üblicher Weise entzündet, so pflanzt sich die Reaktion zunächst durch <'·:■ ;:;^:'fte mit der Zündung zum anderen Stabende fort, wo sie dann auf die andere Stabhälfte übergreift, um diese in umgekehrter Richtung zu durchwandern. Es ist eine mehr als zweiteilige Ausbildung möglich, wenn benachbarte Teilstabe abwechselnd an den beiden Enden miteinander verbunden werden. Dieses bekannte Verfahren wird durch die nachträgliche Bearbeitung mit dem Einbringen der Isolierplatte sehr aufwendig, das zusätzliche Einbringen in entsprechende Behälter erhöht den Aufwand abermals (CH-PS 139956).

• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines chemischen Sauerstoffgenerators zu schaffen, das die Herstellung eines Sauerstoffgenerators auf rationelle Weise mit unterschiedlich bestimmter Reaktions-Charakieristik gestattet. Der nach dem Verfahren hergestellte chemische Sauerstoffgenerator soll preiswert, sicher im Gebrauch und auf die spezielle Verwendung optimal abgestimmt sein.

Das Verfahren nach der Erfindung weist die fol-

' genden Verfahrensschritte auf:

1. in eine eine zusammenhängende Linie bildende Vertiefung einer Blechwandung wird die Chemikalmasse eingeführt,

2. die Vertiefung der Blechwandung wird mit einer zweiten Wandung abgedeckt,

3. beide Wandungen werden durch Schweißen verbunden und an den Rändern gasdicht verschlossen, und

4. die Wandungen werden in einer isostatischen Preßvorrichtung unter Verformung der Vertiefung gegeneinander gepreßt.

Die mit dieser Lösung erzielten Vorteile bestehen vor allem darin, daß in rationeller Weise robuste Sauerstoff generatoren mit in weiten Grenzen wählbaren Formender Blechwandungen und der Anordnung der Chemikalmasse hergestellt werden können. Mit der Methode des Einbringens der Chemikalmasse zwischen die Blechwandungen und anschließenden Pressens der Chemikalmasse einschließlich der Blechwandungwerden Formgebungen möglich, die mit früheren Verfahren nicht erreichbar waren, weil das nachträgliche Einbringen eines vorgeformten Chemikalmasse-Preßkörpers in schmale, tiefe und gegebenenfalls gekrümmte Behälter nicht möglich ist. Durch die umhüllenden, den Verlauf der Chemikalmasse umgebenden und verbindenden Blechwandungen ist der Sauerstoffgenerator stabil und der Chemikalmasse-Preßkörper schon im Augenblick des Entstehens geschützt, so daß Beschädigungen bei Einbau, Lagerung und Gebrauch nicht eintreten können. Dadurch wird in Verbindung mit der gleichmäßigen Verpressung hohe Sicherheit im Gebrauch gegen Unregelmäßigkeiten der Sauerstofferzeugung gewährleistet. Durch die Formgebung der Blechwandung und seinerden Verlauf der Chemikalmasse bestimmenden und verbindenden Abschnitte kann der für den speziellen Anwcndungsfall geeignete Verlauf der Sauerstofferzeugung unmittelbar durch die Festlegung der Querschnitte der Chemikalmasse sovie mittelbar durch die vorbestimmte Vertiefung der entstehenden Reaktionswärme erreicht werden. Die Verteilung der Reaktionswärme durch Ableitung in die Umgebung oder Vorwärmung benachbarter Bereiche wirkt über die Temperatur der Chemikalmasse auf deren Reakti-

> onsgeschwindigkeit. Die Verteilung der Reaktionswärme kann auch durch die Wahl des Materials und der Dicke der Blechwandung beeinflußt werden. Anordnungen der Chemikalmasse mit kleinem Querschnitt bei großer Länge sind sicher beherrschbar. Da-

> dui<-h ist die Herstellung von Sauerstoff generatoren möglich, die einen mäßigen Sauerstoffstrom über längere Zeit abgeben. Die Form der Blechwandungen können den Erfordernissen der Geräte angepaßt sein,

innerhalb derer sie benutzt werden.

Das spezielle Herstellverfahren mit den Kennzeichen des Anspruches 2 bestätigt die oben aufgezeigten Vorteile.

In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens nach dem Anspruch 1 mit dem Kennzeichen des Anspruches 3 wc; den gleichfalls die schon beschriebenen Vorteile erreicht. Darüber hinaus bietet die Rohrforni neben einer hohen Stabilität den Vorteil einer guten Raumausnutzung innerhalb des Gerätes, dessen Sauerstoffquelle der Sauerstoffgenerator bildet, indem im Bereitschaftszustand Einzelteile des Gerätes, wie Zuführungsschlauch und Atemmaske, im Innenraum des rohrförmigen Sauerstoffgenerators untergebracht werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung ist der eine zusammenhängende Linie bildenden Vertiefung über ihrem Weg ein wechselnder Querschnitt zuordbar. Damit kann ein ungleichmäßiger Sauerstoffstrom baulich vorgegeben werden.

In weiterer Ausbildung besitzt die eine zusammenhängende Linie bildende Vertiefung die Form einer Schlangenlinie. In gewundener Form ist eine vorteilhafte Unterbringung insbesondere schmaler und langer Vertiefungen auf kleinem Raum möglich. Durch die Anordnung der Windungen und ihren gegenseitigen Abstand kann die Verteilung der Reaktionswärme und damit die Sauerstofferzeugung beeinflußt werden.

In weiterer Ausgestaltung bilden im Schnitt die ebene Platte und die die Vertiefung aufweisende Platte im Bereich der Vertiefung bzw. der innere Rohrstutzen und der die Vertiefung aufweisende äußere Rohrstutzen im Bereich der Vertiefung ein unglcichschenkliges Dreieck. In einer anderen Ausbildung kann im Bereich der Vertiefung die Form aus mehreren über Knickstellen miteinander verbundenen Bogenstücken gebildet sein. Diese Ausgangsformen sind zweckmäßig, da sie während des isostatischen Pressens ein eindeutiges Faltungsverhalten zeigen, so daß ein gleichmäßiger Ausgangsquerschnitt zu einem gleichmäßigen Querschnitt nach dem Pressen führt und damit ein zusammenhängender Verlauf der Chemikalmasse nach dem Pressen gesichert ist. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen chemischen Sauerstoff generator in flacher Bauweise,

Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 auf der angegebenen Linie,

Fig. 3 den Querschnitt durch eine Vertiefung in Form eines ungleichschenkligen Dreiecks vor dem Pressen,

Fig. 4 den Querschnitt von Fig. 3 nach dem Pressen,

Fig. 5 die aus Bogenstücken bestehende Vertiefung vor dem Pressen,

Fig. 6 den Querschnitt von Fig. 5 nach dem Pressen,

Fig. 7 einen chemischen Sauerstoff generator in zylindrischer Bauweise,

Fig. 8 den Füllvorgang eines Sauerstoff generators nach Fig. 7, geschnitten dargestellt.

Der chemische Sauerstoff generator nach Fig. 1 und 2 weist einen Behälter 1 auf, der aus einer ebenen Platte 2 und einer mit einer Vertiefung 4 versehenen Platte 3 besteht. Die Platten 2 und 3 sind aus weichem

Stahlblech hergestellt. Die eine zusammenhängende Linie bildende Vertiefung 4 bildet in ihrem Verlauf die Form einer Schlangenlinie 5; ihr eines Ende 6 ist in sich abgeschlossen, ihr anderes Ende 7 ist über eine Erweiterung 8 zum Rande der Platte 3 hin offen. Der zwischen den Platten 2 und 3 durch die Vertiefung 4 eingeschlossene Raum enthält eine sauerstoffabgebende Chemikalmasse 9 und an dem offenen Ende 7 eine bekannte Zündvorrichtung 10, beispielsweise eine brechbare Wasserampulle. Die aufeinanderliegenden Ränder der Platten 2 und 3 sind gasdicht durch eine umlaufende elektrische Nahtschweißung 11 verbunden. Während der Lagerung ist das offene Ende 7 durch eine Folie 12 verschlossen und geschützt.

Das Verfahren zur Herstellung des Sauerstoffgenerators nach Fig. i und 2 erfolgt in der Weise, daß die Platte 3 waagerecht gelagert wird, wobei die Öffnung der Vertiefung 4 nach oben gerichtet ist. Die vorgeformte Vertiefung 4 hat im Rohzustand einen Querschnitt nach Fig. 3 oder 5. Dann wird die Vertiefung 4 mil der Chemikalmasse 9 gefüllt. Anstelle der Zündvorrichtung 10 wird zunächst ein Platzhalter gleicher Größe eingelegt. Nach dem Auflegen der ebenen Platte 2 werden die Platten 2 und 3 durch Punktschweißung 13 verbunden. Anschließend wird die gesamte Anordnung in den elastischen Aufnahmebehälter einer isostatischen Preßvorrichtung eingebracht und unter allseits wirkenden hydraulischen Druck gesetzt. Es erfolgt eine Verdichtung der Chemikalmasse 9 auf den für einen ordnungsgemäßen Ablauf der Reaktion erforderlichen Zustand. Dabei gehen die den äußeren Druck an die Chemikalmasse 9 weitergebenden Wände der Vertiefung 4 unter Faltung aus der in Fig. 3 bzw. 5 gezeigten Form in die in Fig. 4 bzw. 6 gezeigte Form über. Nach dem Pressen werden die Ränder des Sauerstoffgenerators mit Ausnahme des offenen Endes 7 durch die Nahtschweißung 11 gasdicht verschlossen, die Zündvorrichtung 10 eingebaut und das offene Ende 7 durch die Folie 12 verschlossen.

Im Gebrauch ist der Sauerstoffgenerator mit einem nicht dargestellten Gerät verbunden, das außer der Halterung für den Sauerstoffgenerator Einrichtungen für die Aufnahme und Verteilung des gebildeter Sauerstoffes besitzt. Nach mindestens teilweiser Entfernung der Folie 12 wird durch Betätigung der Zündvorrichtung 10 die Reaktion der Chemikalmasse 9 eingeleitet, die von dem offenen Ende 7 allmählich durch die Chemikalmasse 9 bis zum Ende 6 fortschreitet. Der gebildete Sauerstoff tritt dabei am offenen Ende 7 aus. Infolge der Erweiterung 8 ergeben sich bei Reaktionsbeginn größere Querschnitte und damit ein höherer Sauerstoffstrom als im weiterer Verlauf. Dies kann für die Füllung und Spülung des aufnehmenden Gerätes zweckmäßig sein.

Die Fig. 7 und 8 zeigen einen chemischen Sauerstoffgenerator in zylindrischer Bauweise. Ein Behältei 14 des Sauerstoffgenerators besteht aus einem inneren, glatten Rohrstutzen 15 und einem äußeren, mii einer Vertiefung 17 versehenen Rohrstutzen 16. Je nach Gegebenheiten können die Rohrstutzen durcr Herstellung vom Rohr, aus Platten mit anschließendem Runden und Verschweißen oder in anderei Weise gefertigt sein. Die eine zusammenhängende Linie bildende Vertiefung 17 bildet die Form einei Schlangenlinie 18, die abgesehen von ihrer Wölbung der Fig. 1 entspricht. Sie ist an ihrem Ende 19 übe; eine Erweiterung 20 zur Stirnseite des Rohrstutzen:

16 hin offen. Dort enthält sie die Zündvorrichtung 10 und ist während der Lagerung durch die Folie 12 verschlossen und geschützt. Der zwischen den Rohrstutzen 15 und 16 durch die Vertiefung 17 eingeschlossene Raum enthält die Chemikalmasse 9.

Die Füllung der Chemikalmasse 9 erfolgt nach Fig. 8 in der Weise, daß die Rohrstutzen 15 und 16 so weit ineinandergeschoben sind, daß die oberen Teile 21 aller Windungen der Schlangenlinie 18 noch unverschlossen über die Stirnseite 22 des inneren Rohrstutzens 15 hinausragen. An den sich berühren-

den Stellen passen die Rohrstutzen 15 und 16 beweglich, aber spielfrei zusammen. Während des Füllvorganges ist der Innenraum des Rohrstutzens 15 durch einen auf die Stirnseite 22 aufgesetzten Hilfskegel 23 abgedeckt. Nach beendeter Füllung werden die Rohrstutzen 15 und 16 ganz ineinandergeschoben und überschüssige Chemikalmasse 9 sowie der Hilfskegel 23 entfernt. Anschließend erfolgt das Verschließen der Ränder durch Nahtschweißung 24, das Pressen und die weitere Fertigstellung, sinngemäß wie oben für die flache Bauweise beschrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines chemischen Sauerstoffgenerators mit einer im Innern eines geschlossenen Behälters mit einseitigem Auslaß untergebrachten, durch thermische Reaktion Sauerstoff erzeugenden Chemikalmasse und einer Zündvorrichtung, gekennzeichnet durch die Verfahrenschritte:

1. in eine eine zusammenhängende Linie bildende Vertiefung (4; 17) einer Blechwandung (3; 16) wird die ChemikJmasse (9) eingeführt,

2. die Vertiefung der Blechwandung (3; 16) wird mit einer zweiten Wandung (2; 15) abgedeckt,

3. beide Wandungen (3, 2; 16. 15) werden durch Schweißen verbunden und an den Rändern gasdicht verschlossen, und

4. die Wandungen (3, 2; 16,15) werden in einer isostatischen Preßvorrichtung unter Verformung der Vertiefung (4; 17) gegeneinander gepreßt.

2. Verfahren zur Herstellung eines chemischen Sauerstoffgenerators nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verfahrensschrittc:

1. die Chemikalmasse (9) wird in die Vertiefung (4) einer waagerecht angeordneten Platte (3) eingefüllt,

2. die Vertiefung (4) wird mit einer ebenen Platte (2) abgedeckt,

3. beide Platten (2, 3) werden durch Punktschweißung(13) verbunden und an den Rändern gasdicht verschlossen, und

4. die Platten (2, 3) werden unter Verformung der Vertiefung gegeneinander gepreßt.

3. Verfahren zur Herstellung eines chemischen Sauerstoffgenerators nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

1. die Chemikalmasse (9) wird über einen Hilfskegel (23) in die Vertiefung (17) eines äußeren Rohrstutzens (16), der anliegend übcrcinen inneren Rohrstutzen (15) geschoben ist, eingefüllt,

2. der äußere Rohrstutzen (16) wird ganz auf den inneren Rohrstutzen (15) geschoben,

3. beide Rohrstutzen (15, 16) werden durch Nahtschweißung (24) miteinander verbunden und an den Rändern gasdicht verschlossen, und

4. die Rohrstutzen (15, 16) werden unter Verformung der Vertiefung (17) gegeneinander gepreßt.

4. Chemischer Sauerstoffgenerator, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine zusammenhängende Linie bildenden Vertiefung (4; 17) über ihrem Weg ein wechselnder Querschnitt zuordbar ist.

5. Chemischer Sauerstoffgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine zusammenhängende Linie bildende Vertiefung (4; 17) die Form einer Schlangenlinie besitzt.

6. Chemischer Sauerstoffgenerator nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt die ebene Platte ;2) und die die Vertiefung aufweisende Platte (3) im Bereich der Vertiefung (4) bzw. der innere Rohrstutzen (15) und der die Vertiefung aufweisende äußere Rohrstutzen (16) im Bereich der Vertiefung (17) ein ungleichschenkliches Dreieck bilden.

7. Chemischer Sauerstoffgenerator nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt die ebene Platte (2) und die die Vertiefung aufweisende Platte (3) im Bereich der Vertiefung (4) bzw. der innere Rohrstutzen (15) und der die Vertiefung aufweisende äußere Rohrstutzen (16) im Bereich der Verliefung (17) die Form eines aus mehreren, über Knickstellen miteinander verbundenen Bogenstückes bilden.