DE2846139C2

DE2846139C2 - Wärmeschutzanzug, der ein Kühlsystem zur Körperkühlung des Trägers aufweist

Info

Publication number: DE2846139C2
Application number: DE19782846139
Authority: DE
Inventors: Adalbert Dipl.-Ing. 2407 Bad Schwartau Pasternack
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1978-10-23
Filing date: 1978-10-23
Publication date: 1982-12-23
Also published as: PL123947B1; GB2032255B; SE7908723L; DE2846139A1; GB2032255A; BE879556A; FR2439594A1; PL218241A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmeschutzanzug, der ein Kühlsystem zur Körperkühlung des Trägers aufweist.

Der menschliche Körper erzeugt durch den Stoffwechsel ständig Wärme. Diese Wärme wird normalerweise durch Strahlung, Leitung, Konvektion und Verdampfung in die Umgebung abgeleitet. Das notwendige Gleichgewicht, bei der die Körpertemperatur nicht über die physiologischen Grenzen ansteigt, kann nur erreicht werden, wenn die Umgebung die j Wärme so schnell aufnehmen kann, wie sie entsteht.

Ein bekanntes Schutzsystem mit Schutzanzug gegen Schadstoffe und Temperatureinfluss·: aus der Umgebung besitzt in einem isolierenden äußeren Anzug einen inneren Anzug, bestehend aus zwei Lagen eines

iü lockeren, luftdurchlässigen Gewebes, zwischen denen ein Netzwerk von Führungskanälen eingearbeitet ist. Dieses dient der Luftführung und ist mit einer innerhalb des Schutzanzuges untergebrachten Luftbehandlungseinrichtung verbunden, die die Luft innerhalb des Schutzanzuges im Kreislauf durch die Führungskanäle, über die Körperoberfläche und durch den Raum zwischen innerem und äußeren Anzug umwälzt. Unerwünschte Wärme wird der Luft bei ihrer Auffrischung in der Luftbehandlungseinrichtung durch

Übergang an einen regenerierbaren Wärmespeicher entzogen, wobei zugleich überschüssige Feuchtigkeit auskondensiert wird. Die flachen Führungskanäle aus dichter Kunststoff-Folie sind im Inneren mit porösen Abstandshaltern versehen, die den Durchfluß nicht behindern. Auf der dem Körper zugewandten Seite sind die Kanäle an den Stellen, wo Luft über die Körperoberfläche des Trägers streichen soll, mit kleinen öffnungen versehen. Der Luftstrom nimmt außer der Körperwärme auch Feuchtigkeit als verdunsteten

jo Schweiß mit sich. Nachteilig bei dem bekannten Schutzanzug ist, daß mit Luft als Wärmeträger allein unter erschwerten Einsatzbedingungen nur eine unzureichende Wärmeabfuhr möglich ist. Das Aufnahmevermögen der vorgesehenen Wärmespeicher ist begrenzt

η und läßt keine längeren Einsätze zu (US 31 74 300).

Ein weiteres bekanntes Schutzsystem gegen lebensfeindliche Umweltbedingungen besitzt einen doppelwandigen Schutzanzug. Die zwischen den doppelten Wänden gebildete äußere Kammer des Schutzanzuges

4« ist in nicht näher erläuterter Weise zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit ausgebildet. Sie ist mit einem äußeren Kreislauf verbunden, in dem ein durch verdunstendes Wasser gekühlter Wärmetauscher für die Wärmeabfuhr aus der Kühlflüssigkeit und eine Rotationspumpe für die Umwälzung der Kühlflüssigkeit sorgen. In dem Kreislauf sind zwei weitere Wärmetauscher angeordnet, in denen Atemgas und Zusatzsauerstoff durch die Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Die innere Kammer des Schutzanzuges ist durch atembares Gas unter Druck

w gesetzt und gefüllt. Sie ist mit einem geschlossenen Atemkreislauf verbunden. Die Umwälzung des atembaren Gases erfolgt durch ein Gebläse. Das aus dem Schutzanzug austretende Gas wird über einen Kohlensäureabsorber geleitet und in einem Wärmetauscher

5ϊ getrocknet und gekühlt. Dabei kondensiert die aus der inneren Kammer des Schutzanzuges mitgeführte Feuchtigkeit; sie wird in einem Behälter gesammelt. Nach Anreicherung mit Sauerstoff wird das Gas wieder in die innere Kammer des Schutzanzuges eingeleitet.

Die Umwälzpumpe für die Kühlflüssigkeit und das Gebläse für das Atemgas sind zu einer Baueinheit zusammengefaßt und werden von einem gemeinsamen Elektromotor mittels Batterie angetrieben. Nachteilig ist, daß durch den inneren Atemgasraum der Wärmeübergang zwischen der Körperoberfläche und dem Kühlflüssigkeitssystem behindert und in seiner Wirksamkeit herabgesetzt ist. Andererseits ist das Atemgas in der inneren Kammer des Schutzanzuges mit der

gesamten ausgeatmeten Feuchtigkeit belastet und zur Aufnahme zusätzlicher Hautfeuchtigkeit kaum noch geeignet. Ferner hängt die Belüftung der Körperoberfläche vom jeweiligen Sitz des Schutzanzuges ab und ist nicht für alle Flächen jederzeit gesichert (US 35 00 827). Es ist eine andere tragbare Einrichtung zum Schütze des menschlichen Körpers gegen Hitze bekannt, die eine die Bewegungsfreiheit des Trägers nicht behindernde Einrichtung zur Schaffung einer schützenden Zwischenzone zwischen der Außenluft und Teilen des menschlichen Körpers zeigt. Die Einrichtung ist dabei ein weites Kleidungsstück, das aus isolierendem Material besteht, welches innen angebrachte Leisten aufweist, durch die zwischen ihnen und den benachbarten Teilen des Körpers senkrechte Kanäle für den Durchfluß der Luf. sowie ggf. eines Gases gebildet werden. Um dies zu erreichen, ist am Kragen eine Kühleinrichtung befestigt, die auf den Schultern des Benutzers getragen wird. Sie bildet einen Einlaß für Außenluft, die nach der Abkühlung in der Kühleinrichtung durch ihre Schwere in die zwischen dem Körper und dem Kleidungsstück gebildeten Kanäle fließt. Die Kühleinrichtung enthält zur Abkühlung der einströmenden Luft in einem mit Rippen versehenen Behälter ein verdampfbares Kühlmittel, wie z. B. Trockeneis in Form von CO2. Die abgekühlte Luft und das sich hineinmischende CO2 bilden dann das Kühlgas. Dieses Gerät enthält im Bereich des Anzuges und damit des Körpers des Trägers keine geschlossenen Kanäle. Das Kühlmittel ist keine Flüssigkeit. Die Trocknung erfolgt nicht in einem zweiten, einem separaten Kanalsystem. Die Effektivität ist wesentlich geringer, schon bedingt durvh die Undefinierte Strömung des Kühlgases und die wesentlich geringere Wärme- bzw. Kälteaufnahme des Kühlmittels. Ein Vergleich mit einer Kühlflüssigkeit führt etwa bei 3 m³ Kühlgas zu gleichen Verhältnissen wie mit 1 1 Kühlflüssigkeit. Die direkte Vorbeiführung des Kühlgases, bestehend aus der Luft und dem Kühlmitteidampf, am Körper des Trägers vorbei kann möglicherweise zu gesundheitlichen Schaden führen (DE-AS 10 39 004).

Die zu lösende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Wärmeschutzanzug der ein Kühlsystem zur Körperkühlung des Trägers aufweist so auszubilden, daß die Körperpartien des Trägers gleichmäßig und in definierter Weise intensiv gekühlt und gleichzeitig Schweiß-und Feuchtigkeitsansammlungen an der Körperoberfläche zuverlässig beseitigt werden.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalendes Kennzeichens der Ansprüche 1 und 2.

Die mit dieser Lösung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Flüssigkeitskühlung über die dem Körper anliegenden Flüssigkeitskanäle eine intensive Kühlwirkung erreicht und gleichzeitig durch die Belüftung mit getrocknetem Gas, beispielsweise Luft, über die dem Körper anliegenden Gaskanäle Schweiß und Feuchtigkeit an der Körperoberfläche beseitigt und der Innenraum des Wärmeschutzanzuges getrocknet werden. Damit werden das allgemeine Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit des Anzugträgers aufrechterhalten. Durch die festgelegte Verteilung der Flüssigkeits- und Gaskanäle erfolgt eine definierte und gesicherte Verteilung der Kühlung und Feuchtigkeitsaufnahme auf die verschiedenen Körperpartien. Eine für Betrieb und Versorgung besonders einfache und sichere Lösung ergibt sich durch die Verwendung eines genieinsamen Wärmeaustauschers für den Flüssigkeits· und den Gaskühler, durch die Nachfüllen und

Kontrolle des Kältemittels sowie die Erfassung des entstehenden Kältemitteldampfes an einer einzigen Stelle konzentriert sind. Die Ausnutzung des Kältemitteldampfes zum Antrieb des gemeinsamen Motors der Fördereinrichtungen für Kälteträger und Gas unterstützt die einfache Handhabung und macht den Wärm;schutzanzug von zusätzlichen Energiequellen unabhängig.

Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Mit der wechselweisen Anordnung der Flüssigkeits- und Gaskanäle ist bei einfacher Herstellungsweise für eine besonders feine und gleichmäßige Verteilung beider Medien gesorgt. Zugleich bilden die Flüssigkeitskanäle, gestützt durch die in ihnen enthaltene Flüssigkeit des geschlossenen Kreislaufes, eine Stütze für die Gaskanäle. Die Ausbildungen der Gaskanäle erlauben durch mittelbaren oder unmittelbaren Körperkontakt Bauformen für unterschiedliche Arbeitsbedingungen und damit verbundene Feuchtigkeitsabgabe.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Wärmeschutzanzug,
Fig. 2 ein Funktionsschema des Wärmeschutzanzuges,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Wand des Wärmeschutzanzuges,

Fig.4 und 5 Querschnitte durch die Wand des Wärmeschutzanzuges in abgewandelten Ausführungen. In Fig. 1 besteht der den Anzugträger umgebende Wärmeschutzanzug aus einer äußeren Hülle 1 und der einen Innenanzug bildenden Wand 2. Die Hülle 1 besteht im Kopfbereich aus einem Helm 3 und ist gegen äußere Einwirkungen widerstandsfähig und so ausgebildet, z. B. durch entsprechende Oberflächenausführung, daß der Wärmeeinfall von außen minimiert wird. Die Wand 2 liegt als Innenanzug mit ihrer Innenseite 4 eng der Körperoberfläche des Anzugträgers an. Sie enthält im Wechsel nebeneinander angeordnete Flüssigkei'skanäle 5 und Gaskanäle 6, die über Verbindungen an den auf dem Rücken getragenen Wärmeaustauscher 7 angeschlossen sind.

Der Wärmeaustauscher 7 besitzt die Aufnahme 8 für das als CCh-Trockeneis in fester Form vorliegende Kältemittel 9. Mittels der von der Druckfeder i0 belasteten Druckplatte 11 wird das Kältemittel 9 gegen die Wände der Aufnahme 8 gepreßi, die den Flüssigkeitskühler 12 und den Gaskühler 13 bilden. Damit werden ein verbesserter Wärmeübergang und eine lageunabhängige, sichere Funktion des Wärmeaustauschers 7 erreicht. Die Leitung 14 dient der gesonderten Atemgaszufuhr.

Nach Fig. 2 wird in dem ersten Leitungssystem 27 der flüssige Kälteträger, ein auch bei tiefen Temperaturen ausreichend dünnflüssiges Siliconöl, durch die Fördereinrichtung 16, die gemeinsam mit der Fördereinrichtung 17 für das Gas von dem COvGasmotor 15 angetrieben wird, im Kreislauf durch die Flüssigkeitskanäle 5 und den Flüssigkeitskühler 12 gefördert. Während der Verweilzeit in den Flüssigkeitskanälen 5 nimmt der Kälteträger die vom Anzugträger produzierte und die von außen durch die Hülle 1 eingedrungene Wärmemenge auf und führt sie dem Flüssigkeitskühler 12 zu. Nach der dort erfolgten Wärmeabgabe gelangt der Kälteträger wieder in die Flüssigkeitskanäle 5 und kühlt die Körperoberfläche des Anzugträgers. Die im Flüssigkeitskühler 12 dem Kälteträger entzogene

Wärmemenge bedingt ein Sublimieren des als CO2-Trockeneis in fester Form vorliegenden Kältemittels 9. Das dabei produzierte CC>2-Gas wird über die Leitung 18 zum Antrieb des CCVGasrnotors 15 benutzt.

Durch die Fördereinrichtung 17 für das Gas wird an dem Gaseintritt 19 Umgebungsluft in das zweite Leitungssystem 28 angesaugt. Sie wird im Gaskiihler 13 gekühlt und damit durch Ausfall der Feuchtigkeit getrocknet. Die so aufbereitete Luft gelangt über die Fördereinrichtung 17 in die in der Wand 2 angeordneten n Gaskanäle 6, wo sie die an der Körperoberfläche des Anzugträgers befindliche Feuchtigkeit aufnimmt. Anschließend gelangt sie über den Gasaustritt 20 in die Umgebung zurück.

Nach F i g. 3 sind in der Wand 2 die Flüssigkeitskanäle 1 ■ 5 und die Gaskanäle 6 im Wechsel nebeneinander angeordnet. Auf der Innenseite 4 der Wand 2 sind sie mit einer saugfähigen Schicht 21 von schwammartiger Struktur aus Wolle bedeckt. Der Querschnitt der Flüssigkeitskanäle 5 ist geschlossen, der Querschnitt der :n Gaskanäle 6 dagegen zur Schicht 21 offen. Durch die Saugfähigkeit der Schicht 21 wird auf der Körperoberfläche 22 des Anzugträgers auftreteiv.'e Feuchtigkeit aufgenommen und an die Lj¹Ti im Gaskanal f· abgegeben.

In einer abgewandelten Ausührung nach F i g. 4 sind die Flüssigkeitskanal 5 und '.ie Gaskanäle 6 auf der Innenseite 4 der Wand 2 mi' der perforierten Folie 23 bedeckt, der Querschnitt d.r Gaskanäle 6 ist zur Folie 23 offen. Bei dieser Ai^fjhrung verdunstet die an der Körperoberfläche 22 ;.i I tretende Feuchtigkeit durch die Perforation der Folie in die Gaskanijle 6 hinein, oder sie wird von der in Jie Perforation eintretenden Luft aufgenommen.

In der weiteren abgewandelten Ausführung nach F i g. 5 ist der Querschnitt der Gaskanäle 24 über die Durchtrittsöffnungen 25 und die Verteilungskamniern 26 zur Innenseite 4 der Wand 2 und damit zur Körperobeniüi he 22 offen. Dabei tritt die Luft aus den Gaskanälen 24 über die Durchtrittsöffnungen 25 in die Verteilungskammern 26 und bewirkt eine direkte Verdunstung der an der Körperoberfläche 22 auftretenden Feuchtigkeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Warmeschutzanzug, der ein Kühlsystem zur Körperkühlung des Trägers aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmeabfuhr von dem Träger durch ein erstes Leitungssystem (27), das aus an dem Körper anliegenden und zum Körper geschlossenen Flüssigkeitskanälen (5), in dem der flüssige Kälteträger strömt, erfolgt und daß gleichzeitig eine Feuchtigkeitsabfuhr durch ein zweites Leitungssystem (28), das aus an dem Körper anliegenden und zum Körper gas- und/oder feuchtigkeitsdurchlässigen Gaskanälen (6, 24), in dem strömendes Gas angeordnet ist, erfolgt, wobei der flüssige Kälteträger im Kreislauf über einen Flüssigkeitskühler (12) und das Gas über einen Gaskühler (13) in die Gaskanäle (6,24) geführt ist.

2. Warmeschutzanzug nach Anspruch 1, der einen in seiner Wand geführten flüssigen Kälteträger, eine dazugehörige Fördereinrichtung und einen Wärmeaustauscher mit dem Kältemittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmeschutzanzug die in einer Wand (2) angeordneten getrennten Flüssigkeitskanäle (5) und Gaskanäle (6, 24), den Wärmeaustauscher (7) mit dem getrennten Flüssigkeilskühler (12) und Gaskühler (13), ferner eine Aufnahme (8) für das Kältemittel (9) sowie einen durch den Kältemilieldampf angetriebenen gemeinsamen Motor (15) der Fördereinrichtung (16) des flüssigen Kälteträgers und der Fördereinrichtung (17) des Gases besitzt, wobei flüssigkeitsseitig die Flüssigkeitskanäle (5), die Fördereinrichtung (16) für den flüssigen Kälteträger und der Flüssigkeitskühler (12) im Kreislauf miteinander i.u dem ersten Leitungssystem (27) und gasseitig ein Gaseintritt (19), der Gaskühler (13), die Fördereinrichtung (17) für das Gas, die Gaskanäle (6,24) und ein Gasaustritt (20) zu dem zweiten Leitungssystem (28) verbunden sind.

3. Warmeschutzanzug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskanäle (5) und die Gaskanäle (6) im Wechsel nebeneinander angeordnet und auf der Innenseite (4) der Wand (2) mit einer saugfähigen, schwammartigen Schicht (21) oder mit einer perforierten Folie (23) bedeckt sind, wobei der Querschnitt der Flüssigkeitskanäle (5) geschlossen und der Querschnitt der Gaskanäle (6) zur Schicht (21) oder zur Folie (23) offen ist.

4. Warmeschutzanzug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Flüssigkeitskanäle (5) geschlossen und der Querschnitt der Gaskanäle (24) über Durchtrittsöffnungen (25) und Verteilungskammern (26) zur Innenseite (4) der Wand (2) offen ist.

5. Warmeschutzanzug nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel (9) ein bekanntes COyTrockeneis ist und daß der gemeinsame Motor (15) ein durch den Kältemitteldampf angetriebener Gasmotor oder eine Gasturbine ist.