DE3109660A1

DE3109660A1 - Elektrisch und mechanisch steuerbares atemschutzgeraet nach dem kreislaufprinzip

Info

Publication number: DE3109660A1
Application number: DE19813109660
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: 1982-10-21
Also published as: GB2094642A; FR2501511B1; FR2501511A1; US4440166A; DE3109660C2; GB2094642B

Description

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Drägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55, 2400 Lübeck

Elektrisch und mechanisch steuerbares Atemschutzgerät nach dem Kreislaufprinzip

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

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. 15

Bei einem bekannten rückentragbaren 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 CO„-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 Einatemseite 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 ^O 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 CO^-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

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, überschreitet 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 1. ein Fehler auftritt. Als zusätzliche Überwachungseinrichtung ist in der Meßkammer 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-Gemisch 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 elektrischen Steuerung automatisch auf eine mechanisch gesteuerte Atemluftversorgung umgeschaltet wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs.

Mit der Ausfall der Elektrik, also damit auch der Steuerung des Nachschubs an Atemgas, schaltet eine Umschalteinrichtung über den sich immer einstellenden Druckabfall, das Magnetventil schließt und der Sauerstoff fließt über die Staudrossel in den Atembeutel ab, mechanisch den Sauerstoffnachschub auf einem anderen Wege ein. Es wird durch eine sich entspannende mechanische Feder ein Ventil zu einer Umgehungsleitung, die über einen passenden Druckminderer in den Atembeutel führt, geöffnet. Damit kann der benötigte Nachschub an Sauerstoff praktisch direkt aus der Vorratsflasche erfolgen. Die Lösung ist mechanisch einfach und auch sicher in rückengetragenen Geräten untergebracht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 das Atemschutzgerät in Prinzipdarstellung,
Fig. 2 die Umschalteinrichtung.

Das Atemschutzgerät 1 arbeitet nach dem Kreislaufprinzip. Den Aufbau zeigt die Fig. 1. Der Kreislauf wird in der Reihenfolge der Strömungsrichtung 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 CO^ gebunden 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 Hochdruckraum 11 angeschlossen, der dann über ein Magnetventil 13 und einen mit einer Staudrossel 15 versehenen Mitteldruckraum 14 mit dem Atembeutel 2 verbunden ist. An den Hochdruckraum ist zur Überwachung ein Druckmesser 12 angeschlossen.

Das Magnetventil 13 ist Teil einer elektrischen Regelvorrichtung 16 und wird von dieser über einen Sauerstoffsensor 17 im Atembeutel 2 gesteuert. Die Staudrossel 15 ist derart ausgelegt, daß sich bei einem Mindestbedarf des Gerätebenutzers von 1,2 1 0₂/min in dem Mitteldruckraum 14 ein Druck von etwa 0,5 bar aufbaut.

Die Umschalteinrichtung im Detail zeigt die Fig. 2. Der Hochdruckraum 11 ist über das Magnetventil 13 mit dem Mitteldruckraum 14 verbunden. Im Mitteldruckraum 14 ist ein Steuerzylinder 19 angeordnet. Dessen Inneres ist durch einen mit einer Druckfeder 20 belasteten Kolben 21 in einen Innenraum 22 oberhalb und einen Federraum 23 unterhalb geteilt. Der Innenraum ist über eine Öffnung 24 mit dem Mitteldruckraum 14 und der Federraum 23 über eine Ausgleichsöffnung 25 mit der Atmosphäre verbunden. Die Kolbenstange 26 ist dicht in einen Vordruckraum 27 geführt und dort an einen Hebel 28 angelenkt, der mit einem Ventil 29 zwischen dem Hochdruckraum 11 und dem Vordruckraum verbunden ist und dieses betätigt.

Durch den im Mitteldruckraum 14 bei geöffnetem Magnetventil 13 herrschenden Druck, der über die Öffnung auf den Kolben 21 einwirkt, ist der Kolben 21 gegen die Kraft der Druckfeder 20 in seine untere Endlage verschoben und das Ventil 29 geschlossen. Bei einem Versagen der elektrischen Regeleinrichtung 16 wird das Magnetventil 13 nicht mehr angesteuert; die Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 11 und dem Mitteldruckraum 14 bleibt geschlossen. Mit dem Abströmen des Sauerstoffes aus dem Mitteldruckraum 14 über die StaudrosseL 15 sinkt der Druck. Unterhalb eines Mindestdruckes bewegt die Druckfeder 20 den Kolben 21 in seine obere Endlage und öffnet dabei das Ventil 29. Der Sauerstoff strömt dann ohne Unterbrechung der Versorgung für den Benutzer über den Vordruckraum 27, einen Druckminderer 30, einen Hinterdruckraum 31 und

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eine Dosieröffnung 32 in den Atembeutel 2. Der Hinterdruckraum 31 ist in bekannter Weise über eine Leitung 34 mit dem Lungenautomaten 35 verbunden. Ein Signalgerät 33 am Vordruckraum 27 zeigt den Druckanstieg und damit eine erfolgte Umschaltung an.

Claims

Patentanspruch

Atemschutzgerät mit geschlossenem Kreislauf mit einem Sauerstoffvorrat in einer Druckgasflasche und einer CO^-Absorptionspatrone sowie einer mittels einer elektrischen Regelung über ein Magnetventil gesteuertenAtemluftversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall der elektrischen Regelung und dann geschlossenem Magnetventil (13) eine Umschalteinrichtung mit dem abfallenden Druck im Mitteldruckraum (14) über einen Steuerzylinder (19) mittels eines mit einer Druckfeder (20) bewegten Kolbens (21) und eines angelenkten Hebels (28) ein Ventil (29) zwischen dem Hochdruckraum (11) und einem Vordruckraum (27) , der über einen Druckminderer (30) und eine Dosieröffnung (32) mit dem Atembeutel (2) verbunden ist, öffnet.