DE3109658A1

DE3109658A1 - Elektrisch steuerbares atemschutzgeraet nach dem kreislaufprinzip

Info

Publication number: DE3109658A1
Application number: DE19813109658
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing 2407 Groß Parin Matthießen; Adalbert Dipl.-Ing. Dr. 2407 Bad Schwartau Pasternack; Ernst 2400 Lübeck Warncke; Jörg Dipl.-Ing. 2406 Stockelsdorf Winkler
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1981-03-13
Filing date: 1981-03-13
Publication date: 1982-10-28
Also published as: GB2094641B; FR2501510A1; JPS57209489A; GB2094641A; DE3109658C2; CS234034B2; FR2501510B1; US4423723A; PL128604B1; PL233705A1

Description

D t ä_ cj e t w (.· r k Ak tiongcsoll schaft Mo j slinger Allee 53-55, 2400 J., ii_ beck

Elektrisch steuerbares Atemschutzgerät nach dem Kreislaufprinzip

Die Erfindung betrifft ein Atemschutzgerät mit geschlossenem Kreislauf, entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Die mit einer elektrischen Steuerung arbeitenden Atemschutzgeräte nach dem Kreislaufprinzip erlauben es, den Sauerstoff in der im Kreislauf geführten Atemluft unabhängig von dem umgebenden Druck, z.B. bei einer Anwendung als Tauchgerät, bei einem gewünschten Normalanteil von etwa 21 % zu halten. Es muß aber sichergestellt sein, daß der Geräteträger auch bei einem etwaigen Ausfall der elektrischen Atemgassteuerung ohne Schädigung weiterarbeiten oder aber auf jeden Fall seine Ausgangsbasis wieder erreichen kann.

Bei einem bekannten rückentragboren Atemschutzgerät mit geschlossenem Kreislauf wird durch eine elektronische Sauerstoff-Regelungseinrichtung der Sauerstoffpartialdruck im Kreislauf auf einem gewünschten Wert gehalten.

In einer 1. Ausführungsform umfaßt der Kreislauf einen Atemanschluß mit Mundstück sowie Richtungsventilen für die zwei Atembeutel, und zwar je einen auf der Ein- und Ausatemseite, die über eine COp-Absorptionspatrone

miteinander verbunden sind. Die Einspeisung des erforderlichen Sauerstoffes erfolgt aus einer Druckgasflasche über eine Parallelschaltung einer mit einem Handrad einstellbaren Drossel und eines im Ruhezustand geschlossenen Magnetventils auf der Eingangsseite der Absorptionspatrone. Ein elektrochemischer Sauerstoffsensor ist auf der Ausgangsseite der Absorptionspatrone angeordnet und regelt über eine elektronische Regelungseinrichtung und das damit verbundene Magnetventil den Sauerstoffpartialdruck im Kreislauf auf einen einstellbaren Sollwert. Der gemessene Wert des Sauerstoffpartialdruckes ist an einem Anzeigegerät sichtbar, das an einem Armband getragen wird. Die einstellbare Drossel ist so eingestellt, daß sie den für ein Überleben des Benutzers nötigen Mindestbedarf an Sauerstoff sichert. Der Normalverbrauch wird dann über das Magnetventil nachgeführt.

In einer 2. Ausführungsform erfolgt die Ergänzung des verbrauchten Sauerstoffes über eine Serienanordnung einer festen Drossel und eines von der Regelungseinrichtung betätigten, im Ruhezustand offenen Magnetventils in den auf der E:.natemseite gelegenen Atembeutel. Im Störfall, wie Ausfall des Magnetventils, wird, wenn das Signal des Sensors einen Grenzwert unterschreitet, ein optisches und/oder akustisches Warnsignal abgegeben. Dann wird durch Handbetätigung einer Umschalteinrichtung das Magnetventil umgangen und der Sauerstoff durch die feste Drossel kontinuier-

lieh zugeführt.

Nachteilig ist, daß im Störfall bei der 1. Ausführungsform eine Notversorgung zwar erhalten bleibt, für den Normalbedarf, wie er auch für den Rückzug notwendig sein kann, aber nicht ausreicht. Wenn der Fehlerfall deshalb nicht durch ständige Beobachtung des Anzeigegerätes bemerkt wird, kann es trotzdem zu einer bedrohlichen SauerstoffVerarmung im Kreislauf kommen. Bei "Lo der 2. Ausführungsform ist im Störfall ein Umschalten von Hand erforderlich. Dies setzt rechtzeitiges Erkennen der Störung durch Beobachtung des Anzeigegerätes oder des Alarms und dann noch bestehende Handlungsfähigkeit des Benutzers voraus. (US-PS 32 52 458)

In einem bekannten Kreislaufgerät, insbesondere für Unterwasserarbeiten, gelangt das Atemgas, von Einwegklappenventilen gesteuert, aus einer Mischkammer über ein vielleicht auch in einer Maske angeordnetes Mundstück zum Benutzer und von dort über einen Atemsack und einen C0_?-Aufnehmer wieder in die Mischkammer. Ein Sicherheitsventil am Atemsack entlastet einen etwaigen Überdruck in die Umgebung. Eine Gasflasche mit einem Inertgas-Sauerstoff-Gemisch ist über ein Druckregelventil und ein Druckausgleichsventil sowie ein paralleles handbetätigtes Druckknopfventil an den Kreislauf angeschlossen. Der Kreislauf kann damit automatisch oder von Hand gefüllt werden. Eine zweite Gasflasche mit Sauerstoff ist über ein Druckregelventil und ein handbetätigtes Druckknopfventil mit der Mischkammer verbunden. Parallel zu dem Druckknopfventil sind hintereinandergeschaltet ein Magnetabschaltventil und ein Magnetventil angeordnet, die über einen

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elektrischen Stromkreis betätigt werden. Der Stromkreis ist mit zwei in der Mischkammer angeordneten Sensoren verbunden, deren einer den Gesamtdruck und deren anderer den Sauerstoffpartialdruck erfaßt. Die Schaltungsanordnung des Stromkreises zeigt die Meßwerte auf Anzeige-Ausgabeeinrichtungen an, die an einem Armband getragen werden. Die Schaltungsanordnung des Stromkreises regelt ferner durch Betätigung des Magnetventils die Sauerstoffzufuhr so, daß im Kreislauf wahlweise ein konstanter Partialdruck oder ein vorgegebener Prozentgehalt an Sauerstoff aufrechterhalten wird. Übersch.iitet der Sauerstof fpartialdruck einen gesundheitsschädlichen Grenzwert, so schließt die Schaltungsanordnung des Stromkreises das Magnetabschaltventil, bis der Sauerstoffwert wieder sinkt, und zeigt die Überschreitung durch das Aufleuchten einer Alarmeinrichtung an. Außerdem wird an innerhalb der Maske angeordneten Sauerstoff-Warnlampen angezeigt, ob der Sauerstoffgehalt im gewünschten Bereich oder darüber bzw. darunter liegt. Zur Erhöhung der Sicherheit wird vorgeschlagen, eine 2. identische Schaltungsanordnung vorzusehen, falls in der J. fin Fehler auftritt. Als zusätzliche Überwachungseinrichtung ist in der Meßkarmer ein ohne Fremdenergie arbeitender dritter Sensor angeordnet, der ohne Verbindung mit dem Stromkreis den Sauerstoffpartialdruck mißt und auf einem unabhängigen Meßwerk anzeigt. Im Fehlerfall kann der Benutzer über die beiden Druckknopfventile aus der Gasflasche mit Sauerstoff oder mit Inertgas-Sauerstoff-Geiri.^ch eine Notversorgung von Hand durchführen.

Nachteilig ist, daß trotz hohen elektronischen und apparativen Aufwands der Benutzer gezwungen ist, eine auftretende Störung aus der Beobachtung von Anzeigen und Signalen zu erkennen und dann unter Verfolgung der Anzeigen durch fortgesetzte Handsteuerungen, die ihn in der Vollendung seiner Aufgabe oder beim Rückzug behindern, eine Notversorgung aufrecht zu erhalten. (DE-OS 26 08 546)

Aufgabe der Erfindung ist ein elektrisch gesteuertes Atemschutzgerät nach dem Kreislaufprinzip, in dem nach dem Ausfall der Steuerung durch das Magnetventil automatisch auf eine zusätzliche Atemluftversorgung umgeschaltet wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß den Kennzeichen der Patentansprüche.

Mit dem Ausfall der Steuerung durch das Magnetventil fällt der Nachschub von Sauerstoff in den Atemkreislauf hinein aus. Der Gerätebenutzer ist durch die Lösung mit der automatischen Umschaltung auf einen anderen Versorgungsweg weiterhin durch das Atemschutzaerät mit atembarem Atemgas versorgt. 25

Die Lösung besteht in einem über einen 2. Sauerstoffsensor elektrisch gesteuerten Umschaltventil, das nach dem Umschalten die Sauerstoffzufuhr auf einem neuen Weg in den Atemkreislauf hinein sicherstellt. Es werden dabei bewährte Einrichtungen, wie eine Grunddos ierung über eine Düse und ein Lungenautomat zum Ausgleich des Spitzenbedarfs verwendet. Der Sauerstoff-

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bedarf wird dabei auch nach Ausfall der Normalversorgung möglichst klein gehalten. Es wird damit für den Gerätebenutzer nicht nur der Rückzug, sondern darüber hinaus die Erledigung der vorgesehenen Aufgabe möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Die Figur zeigt das Atemschutzgerät in Prinzipdarstellung.

Das Atemschutzgerät 1 arbeitet nach dem Kreislaufprinzip. Den Aufbau zeigt die Figur. Der Kreislauf wird in der Reihenfolge der Durchströmung in dem Einatemteil aus einem Atembeutel 2, einem Einatemventil 3, einem Einatemschlauch 4 und einem Atemanschluß 5 gebildet. Die Ausatemluft gelangt dann über einen Ausatemschlauch 6, ein Ausatemventil 7 und eine Absorptionspatrone 8, in der das CO₂ ge-

bunden wird in den Atembeutel 2 zurück. Der verbrauchte Sauerstoff wird aus einem Vorrat ergänzt. Dazu ist eine mit einem Absperrventil 10 versehene Sauerstoffflasche 9 vorhanden. An das Absperrventil 10 ist ein Druckminderer 11 angeschlossen, dessen Hinterdruckanschluß über eine Sauerstoffversorgungsleitung 13 mit einem elektrisch gesteuerten Umschaltventil 17 verbunden ist. Ein Druckmesser zeigt den Druck des Sauerstoffs vor dem Druckminderer 11 an.

Ein 1. Strömungsweg führt über ein Magnetventil durch eine Leitung 24 in den Atembeutel 2. Das

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Magnetventil JM ist Toil einer 1. iiegelvorrichtung 22 und wird von dieser über einen 1. Sauerstoffsensor 20 im Atembeutel 2 gesteuert.

Ein 2. Strömungsweg aus dem Umschaltventil 17 führt durch eine Leitung 25 einmal über eine Abzweigung 26 mit einer Dosierung 19 in den Atembeutel 2 und außerdem durch eine Umschaltleitung 14 zu einem Lungenautomaten 15.
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Das Umschaltventil 17 wird durch eine elektrische

2. Regelvorrichtung 23 über einen 2. Sauerstoffsensor im Atembeutel 2 gesteuert.

Die beiden Regelvorrichtungen 22,23 besitzen zur Energieversorgung je eine Batterie 27,28. Anzeigegeräte 29,30 zeigen die Betriebsbereitschaft bzw. den Betrieb.

Während des Normalbetriebes wird das Atemschutzgerät 1 und damit der Gerätebenutzer auf dem 1. Strömungsweg mit dem notwendigen Sauerstoff versorgt. Über den 1. Sauerstoffsensor 20 gesteuert wird über das Magnetventil 18 der verbrauchte Sauerstoff in den Atemkreislauf hinein ersetzt. Bei einem Ausfall während des Normalbetriebes und damit des Magnetventils 18 fällt der Sauerstoffgehalt im Ateinkreislauf ab. Es könnte auch geschehen, daß bei z.B. einer Dejustierung des 1. Sauerstoffsensors 20 oder einer Störung des Magnetventils der Sauerstoffgehalt zu stark ansteigt. In beiden Fällen wird nach Erreichung der festgelegten Konzentrationsgrenzen an Sauerstoff über den 2. Sauerstoffsensor 21 und die 2. Regelvorrichtung 23 das Umschaltventil 17u auf den 2. Strömungsweg umgeschaltet. Damit fließt der Sauerstoff dann in bekannter Weise mit einer Grundmenge

über dit! Dosierung J 9 in den Atembeutel 2 und zum Ausgleich des Spitzenbedarfs gesteuert mittels des Lungenautomaten 15 durch die Umschaltleitung 14 zum Gerätebenutzer.

, -to.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Atemschutzgerät mit geschlossenem Kreislauf mit einem Sauerstoffvorrat in einer Druckgasflasche und einer C0₂-Absorptionspatrone sowie einer mittels einer elektrischen Regelung über ein Magnetventil gesteuerten Atemluftversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffversorgungsleitung (13) über einen Druckminderer (11) zu einem über einen 2. Sauerstoffsensor (21) im Atembeutel (2) und eine 2. Regelvorrichtung (23) gesteuerten Umschaltventil (17) führt, an das in einem 1. Strömungsweg das über einen 1. Sauerstoffsensor (20) im Atembeutel (2) sowie eine 1. Regelvorrichtung (22) gesteuerte Magnetventil (18) in einer Leitung (24) zum Atembeutel (2) und in einem

2. Strömungsweg nach Umschaltung in bekannter Weise über eine Umschaltleitung (14) ein Lungenautomat (15) angeschlossen sind und die Umschaltleitung (14) eine Abzweigung (26) mit einer Dosierung (19) direkt in dem Atembeutel (2) besitzt.

2. Atemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtungen (22,23) je eine Batterie (27,28) als Energieversorgung besitzen.

3. Atemschutzgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtungen (22,23) Anzeigegeräte (29,30) für die Betriebsbereitschaft besitzen.

4. Atemschutzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffsensoren (20,21) elektrochemischer Art sind.

5. Atemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 2. Regelvorrichtung (23) mit einem Differenzglied über eine Verbindungsleitung mit der

1. Regelvorrichtung (22) verbunden ist.

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