DE3502157A1 - Geraet zur chemischen erzeugung von sauerstoff - Google Patents
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Description
Ets. RUGGIERI - PH/IIP 2221-DE
35G2157
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Beschreibung
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Sauerstofferzeugungsgerät
und richtet sich im besonderen auf ein Sauerstofferzeugungsgerät zur Verwendung in Flugzeugen in Verbindung
mit den für Druckabfälle vorgesehenen individuellen Atemmasken.
Herkömmliche Sauerstofferzeugungsgeräte dieser Art weisen im allgemeinen eine Sauerstofferzeugungsmasse auf
der Grundlage eines Alkalimetallchlorats auf, die durch einen elektrischen oder Schlagzünder in Gang gesetzt wird,
der sich im gleichen Raum befindet wie die Sauerstofferzeugungsmasse.
Dies hat zur Folge, daß der von der Sauerstofferzeugungsmasse
freigesetzte Sauerstoff nicht vernachlässigbare Mengen an Verunreinigungen enthält, die für das Atemsystem
fatal sind und die deshalb entfernt werden müssen.
Es ist jedoch schwierig, den Gehalt des Sauerstoffs an Verunreinigungen auf zulässigen Werten zu halten, was
insbesondere für die Zeitdauer des Arbeitens des Zünders gilt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die genannten Nachteile bekannter Sauerstofferzeugungsgeräte zu vermeiden
und ein Sauerstofferzeugungsgerät zu schaffen, welches ein Gas abgibt, dessen Gehalt an Verunreinigungen
auf ein Minimum reduziert ist.
Hierzu schlägt die Erfindung ein Sauerstofferzeugungsgerät
mit einem Mantel, welcher eine Sauerstofferzeugungsmasse enthält, deren Auslösung durch einen Initiator
bewirkt wird, der seinerseits durch von Hand steuerbare Mittel in Tätigkeit gesetzt wird, vor, welches dadurch gekennzeichnet
ist, daß der Initiator ein thermischer Initiator ist, welcher durch eine gasdichte Abschirmung
von der Sauerstofferzeugungsmasse getrennt ist.
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EtS. RUGGIERI : PH/HP 2221-DE
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Auf dieser ist
Fig. 1 ein Seitenschnitt eines Sauerstofferzeugungsgeräts
gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung, welche den Gehalt an CO des von drei Beispielen eines Sauerstofferzeugungsgeräts
gemäß der Erfindung abgegebenen Sauerstoffs in Abhängigkeit von der Zeit wiedergibt,
Fig. 3 eine derjenigen der Fig. 2 entsprechende graphisehe
Darstellung,welche den Gehalt an CO~ in Abhängigkeit
von der Zeit wiedergibt.
Das in Fig. 1 dargestellte Sauerstofferzeugungsgerät
weist einen Körper auf, der durch einen äußeren Mantel 1 gebildet ist, an dessen einem Ende durch Schweißen ein
Ring 2 befestigt ist, welcher auf einem Teil seiner Seitenfläche ein Gewinde 3 trägt, auf welches ein beispielsweise
aus Messing bestehender Deckel 4 geschraubt ist. Der Ring 2 weist eine nach innen springenden Flansch 5 auf,
welcher eine Lagerung für das Ende des Außenmantels 1 bildet.
An seinem dem Ring 2 abgekehrten Ende ist der Außenmantel 1 mit einem Boden 6 mit einer axialen öffnung 7
versehen, in welcher ein thermischer Initiator 8 für; ο im»
Sauerstofferzeugungsmasse 9 angebracht ist, welche in einem im wesentlichen kegelstumpfförmigen Innenmantel 10-enthalten
ist, welcher innerhalb des Außenmantels 1 anqeord-
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Ets. RUGGIERI " PH/HP 2221-DE
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net ist. Dieser Innenmantel ist durch ein Gewebe aus von Spuren von Kohlenwasserstoffen freien wärmebeständigen Pasern gebildet.
Die Sauerstofferzeugungsmasse ist vorteilhafterweise
auf der Basis eines Alkalimetallchlorats gebildet. In seiner dem thermischen Initiator 8 ,zugekehrten Fläche 11 weist
der Innenmantel 10 eine axiale Öffnung 12 auf, in welcher
ein für Gas des Initiators 8 dichter Wärmeschild 13 eingesetzt ist. Der Wärmeschild ist vorteilhafterweise aus rostfreiem
Stahl hergestellt. Das Ende des Schilds 13, welches in die Sauerstofferzeugungsmasse 9 eindringt, ist von einer
axialen Kammer 14 umgeben, welche in die Masse 9 eingetieft ist und zur Aufnahme einer Übertragungszusammensetzung
15 bestimmt ist. Die Übertragungszusammensetzung ist beispielsweise folgende: Natriumchlorat (NaClO.,)
60 %, Eisen (Fe) 30 %, Kaliumpermanganat (KMnO.) 10 %.
Außerhalb der Innenumschließung 10 ist der Wärmeschild 13 des Initiators 8 von einer Dichtungsschale 16, beispielsweise
aus Messing, umgeben. Die Endwand 11 des Innenmantels
10 weist einen kegelstumpfförmigen Rand 18 auf, gegen welehe
sich ein Einsatz 19 aus rostfreiem Stahl legt, welcher von Löchern 20 durchsetzt ist, über die alle Teile des
Zwischenraums zwischen dem Außenmantel 1 und dem Innenmantel 10 miteinander in Verbindung stehen. Der Einsatz 19
ist in ein ebenfalls aus rostfreiem Stahl bestehendes zylindrisches Gehäuse 21 eingeschweißt, welches eine seitliche
Schürze 22 bildet, die sich über ungefähr 1/3 der Länge des Außenmantels 1 in den durch die Mantel 1 und 10
bestimmten Zwischenraum erstreckt. Der Boden 2 3 des Gehäuses 21 ist mit einer axialen öffnung 24 versehen, in welehe
der Wärmeschild 13 eingesetzt ist. Der Boden 23 des Gehäuses 21 ist gegen einen mit dem Wärmeschild einstückigen
Kragen 25 gedrückt, welcher am Boden 6 des Außenmantels 1
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EtS. RUGGIERI ·" - " ; " PH/HP 2221-DIi
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anliegt. Das Ende des Einsatzes 19 ist durch eine angesetzte Scheibe 26 gebildet, welche gegen den Boden 2 3 des
Gehäuses 21 durch eine Mutter 27 gedrückt wird, welche mit einem Gewindeabschnitt 28 des Wärmeschilds 13 zusammenwirkt.
Dieser Wärmeschild begrenzt eine Kammer 29, in welcher eine gasfreie Zusammensetzung 30 angeordnet ist, welche
Wärme unter der Wirkung eines Zünders 31 erzeugt, der in einem Zünderträger 32 angeordnet ist, welcher an dem
über den Boden 6 des Außenmantels 1 hervorstehenden Ende des Wärmeschilds 13 befestigt ist. Die Zusammensetzung
hat beispielsweise die folgende Formulierung: Fe: 50 %,
KMnO4: 50 %. Der Zünderträger 32 ist seinerseits außen mit
einem Gewinde versehen, und eine ein Zwischenrohr bildonde und auf den Zünderträger 32 geschraubte Muffe 33 mit
Innengewinde ist mit ihrem Ende gegen die Außenfläche des Bodens 6 des Außenmantels 1 gedrückt. Die Muffe 33 ist
mit einem Bundring 34 versehen, welcher mit einem auf dem Boden 6 vorgesehenen nach außen weisenden Rand 35 zusaramenwirkt,
der die Öffnung 7 dieses Bodens umgibt. Auf diese Weise legt die Muffe 33 über den Zünderträger 34 den
Wärmeschild 30 bezüglich des Bodens 6 des Außenmantels 1 fest. Die durch den Wärmeschild 13 begrenzte und den Zünder
31 verschlossene Kammer 29 bildet eine bis zu Höhen der Größenordnung von 1500 0 m dichte Kammer. Hierzu ist
eine Dichtung 3 2a auf dem Innengewinde des Zünderträgers angeordnet. Im Zünderträger 32 sitzt ein Schlagbolzenträger
37, welcher ein mit einem Schlagbolzen 38 versehenen Kopf und einen Schaft 39 umfaßt, der durch eine Schraubenfeder
40 belastet wird, welche den Schaft 39 umgibt und zwischen dem Kopf und dem Boden einer vom Schaft 3 9
durchsetzten Abdeckhaube 41 aufgenommen ist, welche an einer
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Wand 42 befestigt ist, die Teil einer Wärmeschutzumfassung
des Sauerstofferzeugers bildet.
Der Schaft 3 9 des Schlagbolzenträgers wird durch einen Stift 43 in gespannter Stellung gehalten.
Im Boden 6 des Außenmantels 1 ist ferner ein als Kugelventil ausgebildetes Unterdruckventil 44 angebracht, wobei die Kugel
45 durch eine Feder 46 gegen einen torisehen Sitz 47, beispielsweise
aus einem Elastomer, gedrückt wird.
An seinem dem Initiator abgekehrten Ende ist der Innenmantel 10 der Sauerstofferzeugungsmasse 9 mit einer
Schale 48 aus rostfreiem Stahl versehen, welche sich der Form des Endes der Masse 9 anschmiegt und eine eine Umlenkung
für die von der Masse abgegebenen Gase bildende Schürze 49 darstellt.
In gewissen Fällen kann die aus rostfreiem Stahl bestehende Schale 48 mit einem (nicht dargestellten)Wärmeschutzschild
aus hitzebeständigen Fasern ausgekleidet sein. In Berührung mit dem mit der Schale 48 versehenen Ende des
Innenmantels 10 ist ein zweites Gehäuse 50 vorgesehen, wobei in einer Vertiefung 51 desselben das entsprechende
Ende der Sauerstofferzeugungsmasse 9 angeordnet ist. Das Gehäuse 50 weist Öffnungen 52 auf, über welche der Raum
zwischen Außenmantel 1 und Innenmantel 10 mit einer Kammer 53 in Verbindung steht, in welcher ein Molekularsieb 54 als
Auffänger für CO.-, und teilweise CO vorgesehen ist. Der vom
Außenmantel 1 und vom Innenmantel 10 einerseits und den Gehäusen 21 und 50 andererseits begrenzte Raum ist mit
Glaswolle oder wärmebeständigen Fasern ausgefüllt. Der durch das im Gehäuse 50 angeordnete Molekularsieb gebildete
Aufbau ist in einem Filterträger 56 angeordnet, welcher einen abgewinkelten Rand 57 aufweist, über den er "gegen
den einwärtsspringenden Flansch 5 des Rings 2 anliegt.
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Der Filterträger 56 weist in seinem Mittelteil einen Sitz 58 auf, in welchem ein Filter 59 sitzt, der durch ein Metallmaschengitter
mit Maschen von maximal 40 μπι gebildet ist. Der Filter 59 ist im Sitz 58 mittels einer Haltemutter
60 befestigt. Der Filterträger 56 weist ferner eine Randringschulter 61 auf, auf welcher eine Ringdichtung 6 2
angebracht ist, welche durch den Deckel 4 unter Zwischenlage eines Auflagerings 63 gegen den Filterträger gedrückt
wird. Der Sitz 58 des Filterträgers weist eine Mittelöffnung 64 auf, über welche er mit dem Molekularsieb 54 in
Verbindung steht.
Im Deckel 4 ist ein mit einem Innengewinde versehener Stopfen 65 angebracht, in welchen ein als Kugelventil
vorgesehenes Ausgangsventil 66 eingeschraubt ist, welches 5 durch eine Feder 68 geeicht ist und wobei die Kugel 67 gegen einen törtchen
Sitz 69, beispielsweise aus Elastomer, gedrückt wird.
Die Funktionsweise des beschriebenen Sauerstofferzeugungsgeräts
ergibt sich direkt aus seinem Aufbau. Sobald der Stift 43 zurückgezogen wird, schlägt der Schlagbolzen
38 auf den Zünder 31, welcher ein Entzünden der Zusammensetzung 30 bewirkt, womit Wärme freigesetzt wird,
die für ein Ingangsetzen des Vorgangs der Sauerstoffproduktion durch die Erzeugermasse 9 ausreicht. Das Vorhandensein
des Wärmeschilds 13, welcher die Wärme auf die die Übertragungszusammensetzung 15 enthaltcinde Kammer 14
unter gleichzeitiger Verhinderung eines Eindringens von dem Zünder 31 und der Zusammensetzung 30 entstammendem
Gas in das Innere des Erzeugers überträgt, bewirkt, daß Verunreinigungen, die in dem durch die Erzeugermasse 9
erzeugten Gas enthalten sind, nur auf die Reaktion der Erzeugermasse selbst zurückgehen. Man sieht also, daß anders
als bei herkömmlichen Sauerstofferzeugungsgeräten, der Er-
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zeuger gemäß der Erfindung eine erhebliche Verminderung der Spitze des Gehalts an Verunreinigungen, wie CO., und
CO, zu Beginn der Gaserzeugung gestattet.
Die durch die Masse 9 erzeugten Gase durchlaufen die Wolle und durchsetzen die öffnungen 20 und 52 des Einsatzes
19 bzw. des Gehäuses 50. An dem dem Gehäuse 50 nahen Ende der Masse 9 finden die Gase ihren Weg zum Ausgang,
welcher durch die eine Umlenkung bildende Schale 4 9 verlängert ist, wodurch die Gase sich abkühlen und außerdem
einer besseren Filtrierung unterworfen werden können.
Danach werden die Verunreinigungen und die ggf. in dem vom Gerät erzeugten Sauerstoff enthaltenen faserartigen
Teilchen nach und nach durch das Molekularsieb 54 und in der Achse des Erzeugers durch das Metallfilter 59
aufgehalten.
Die Leistungsdaten des Sauerstofferzeugungsgeräts mit
gasdichtem thermischen Schild gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Figuren 2 und 3, die jeweils graphische Darstellungen
der CO- und CO^-Konzentration als Funktion der Zeit für drei Beispiele des Sauerstofferzeugungsgeräts gemäß
der Erfindung sind.
Diese Erzeugungsgeräte werden mit A, B und C bezeichnet,
Die Sauerstofferzeugungsmassen 9 sind für alle Erzeugungsgeräte
identisch und durch Pressung und Verschmel-5 zung gewonnen. Der Sauerstoff wurde in Kolben von 5 dm
entnommen, welche vorher mit Argon gespült wurden.
Die Füllzeit eines Kolbens hängt von der Ausströmmenge für das Gerät ab, mit dem experimentiert wird.
Die Analyse des Gehalts an CO-, C02~, Cl?" und H2°~
Verunreinigungen geschah mittels "Dräger"-Röhren.
Das Gaserzeugungsgerät A wurde ohne Verwendung eines Molekularsiebs am Ausgang hergestellt.
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Am Ende des Experiments wurde ein Schmelzen des Schilds 13 des thermischen Initiators festgestellt.
Für das Erzeugungsgerät B, das auch keinen chemischen Filter aufwies, wurde keine Beschädigung des Schilds 13
des thermischen Initiators festgestellt.
Für das Gerät C, in welchem ein chemischer Filter in
Form des Molekularsiebs 54 angeordnet war, wurde ebenfalls festgestellt, daß der Schild des thermischen Initiators
nicht beschädigt wurde.
Die Entwicklung des Gehalts an CO und an CO- des durch
die drei Erzeugungsgeräte A, B und C erzeugten Sauerstoffs ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt, und zwar für das
Gerät A in ausgezogener Linie, für das Gerät B in strichpunktierter Linie und für das Gerät C in gestrichelter
Linie.
Die zulässigen Referenzwerte für die Gehalte an verschiedenen Verunreinigungen des vom Gerät abgegebenen
Sauerstoffs sind die folgenden.
Gehalt an CO: Während der ersten 5 Sekunden unter 30 ppm, dann unter 15 ppm.
Gehalt an CO2: Während der ersten 30 Sekunden unter
5000 ppm, dann unter 1000 ppm.
Gehalt an Cl2: Während der ersten 5 Sekunden unter
5 ppm, dann unter 0,2 ppm.
Gehalt an H2O: Unter 10 mg/1.
Gehalt an H2O: Unter 10 mg/1.
Betrachtet man die Kurven der Figuren 2 und 3, so stellt man fest, daß die vom Gerät gemäß der Erfindung
gelieferten Ergebnisse deutlich besser als die zulässigen Referenzwerte sind.
Man sieht gemäß Kurve B, daß der Gehalt an CO von Anfang an korrekt ist, wenn die Wand des Initiators einen
vollkommen Schild für das Gas des Zünders bildet, und
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gemäß Kurve C, das die Leistungswerte durch Hinzufügen des Molekularsiebs noch verbessert werden.
Ebenso ist aus den gleichen Gründen wie oben der Gehalt an CO2 durch das Vorhandensein des Molekularsiebs
deutlich verbessert, wie ein Vergleich der Kurven B und C zeigt. Der zeitliche Verlauf für den Gehalt an Cl2 ist
zwar nicht dargestellt, es hat sich aber gezeigt, daß dieser stets unter 0,2 ppm lag.
Was den Gehalt an H2O anbelangt, so war er unter
10 mg/1 für die Geräte A und C und im Bereich von 10 mg/1 für das Gerät B.
Ein exaktes Funktionieren der Ausgangsventile gestattet zum Teil einer Steuerung des Arbeitsdruckes des
Geräts.
Das Hinzufügen des für Gas des thermischen Initiators dichten Schildes zusammen mit dem Molekularsieb am
Ausgang des Geräts gewährleistet eine erhebliche Verbesserung der Reinheit des gewonnenen Sauerstoffs.
KI/vm
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- Leerseite
Claims (8)
1. Sauerstofferzeugunggerät mit einem Mantel (1, 10),
welcher eine Sauerstofferzeugungsmasse (9) enthält, deren Auslösung durch einen Initiator (8) bewirkt wird, we\.eher
seinerseits durch von Hand zu steuernde Mittel (37, Ί3) in
Tätigkeit gesetzt wird, wobei der Mantel mit einem Ausqutiq:;
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ventil (66) für den Sauerstoff versehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Initiator (8)
ein thermischer Initiator ist, welcher durch einen gasdichten Schild (13) von der Sauerstofferzeugungsmasse
(9) getrennt ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeschild (13) des Initiators
(8) an einem seiner Enden in eine in die Sauerstofferzeugungsmasse
eingetiefte Kammer (14) eingefügt
ist, wobei diese Kammer eine Übertragungszusammensetzung
(15)' enthält.
3. Gerät nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei welehern
der Mantel durch einen Außenmantel (1) und einen Innenmantel (10) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Wärmeschilds (13)
des Initiators, welches in die Sauerstofferzeugungsmasse (9) eingefügt ist, eine Endwand (11) des Innenmantels
(10) durchsetzt und von einer Dichtungsschale (16) umgeben ist, welche außen an der Endwand (11) des Innenmantels
(10) befestigt ist.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wärmeschild (13) des Initiators eine dichte Kammer (29) aufweist, welche
eine gasfreie Zusammensetzung (30) zur Erzeugung von Wärme enthält und mit einem Zünder (31) in Verbindung
steht, welcher in einem Zünderträger (32) angebracht ist, der an dem der Sauerstofferzeugungsmasse (9) abgekehrten
Ende des Wärmeschilds (13) befestigt ist.
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5. Gerät nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeschild einen
Kragen (25) aufweist, über welchen er zwischen dem Boden (6) des Außenmantels (1) und einem in dem Außenmantel (1)
angebrachten ersten Gehäuse (21) befestigt ist.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß an dem dem Initiator
(8) abgekehrten Ende der Sauerstofferzeugungsmasse
(9) ein zweites Gehäuse (50) angeordnet ist, welches Löcher
(52) aufweist, über welche der Raum zwischen dem Außenmantel (1) und dem Innenmantel (10) mit einer ein
Molekularsieb (54) enthaltenden Kammer (53) in Verbindung steht.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem dem Initiator (8) abgo
kehrten Ende der Sauerstofferzeugungsmasse (9) und dem
ihm zugeordneten zweiten Gehäuse (50) eine eine Umleitung für das Gas bildende Schale (48) angeordnet ist.
8. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeschild
(13) des Initiators (8) aus rostfreiem Stahl besteht.
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