DE4119660C2 - Luftreinigungspatrone für ein Atemschutzgerät mit einem Einlegeteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftreinigungspatrone für ein Atemschutzgerät mit einer Kohlendioxid bindenden Chemikalfüllung und einem Einlegeteil, welches senkrecht zur Durchströmungsrichtung strahlenförmig angeordnete zu der Patronenwand weisende Schenkel besitzt, die, von einem Zentrum ausgehend, die Chemikalfüllung in einzelne Chemikalstränge zerlegen.

Eine Luftreinigungspatrone der genannten Art ist aus der US 41 93 966 bekanntgeworden. Die bekannte Luftreinigungspatrone besitzt einzelne, sternförmige Einlegeteile, die in einem zylindrischen Patronengehäuse aufgenommen und deren Zwischenräume mit einer Kohlendioxid bindenden Chemikalie verfüllt sind. Die Einlegeteile sind aus festem, metallischen Werkstoff gefertigt und besitzen Schenkel in radialer Richtung, die in einem Zentrum zusammenlaufen und deren freie Schenkelenden an der Wand des Patronengehäuses anliegen.

Nachteilig bei der bekannten Luftreinigungspatrone ist, daß eine Befüllung der Schenkel-Zwischenräume wegen der Starrheit der Schenkel nur mit einer begrenzten Packungsdichte möglich ist, wodurch derartige Luftreinigungspatronen im Betrieb nicht schwing- und schockfest sind. Schwing- und schockfest bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Chemikalie sich nicht "zerreiben" darf beim Geräteeinsatz, wenn z. B. ein Atemschutzgerät für einen eventuellen Notfalleinsatz im Untertagebergbau mehrere Jahre am "Mann" getragen wird. Außerdem ist mit einem Einlegeteil der genannten Art nur eine radiale Wärmeleitung innerhalb der Luftreinigungspatrone möglich. Wird als Chemikalfüllung eine Kohlendioxid bindende und Sauerstoff erzeugende Substanz, z. B. Kalium-Peroxid, verwendet, ist zur gleichmäßigen Veratmung der Luftreinigungspatrone anstelle einer Wärmeleitung in radialer Richtung eine gute Wärmeverteilung bzw. Wärmespeicherfähigkeit durch das Einlegeteil sowohl in Radial- als auch in Umfangsrichtung notwendig.

Aus der CH-PS 207614 ist eine Luftreinigungspatrone bekannt, bei der eine gleichmäßige Packungsdichte dadurch erreicht wird, daß ein Drahtsiebband mit der Chemikalie gefüllt wird und anschließend spiralförmig aufgewickelt wird. Zur Führung der Strömung innerhalb der Luftreinigungspatrone sind Rippen innerhalb des Drahtsiebbandes vorgesehen, die zick-zack- oder wellenförmig ausgebildet sein können. Hierdurch soll eine gleichmäßige Wärmeverteilung und Veratmung der Luftreinigungspatrone erreicht werden.

Nachteilig bei der bekannten Luftreinigungspatrone ist, daß die Verwendung eines Drahtsiebbandes teuer ist und das Befüllen und Einrollen des Drahtsiebbandes in einer Massenherstellung nicht kostengünstig durchführbar ist. Außerdem wird durch das Volumen des Drahtsiebbandes die Chemikalmenge reduziert, mit der die Luftreinigungspatrone gefüllt werden kann. Da die äußeren Abmessungen der Luftreinigungspatronen durch Normung aber weitgehend festgeschrieben sind, müssen Einlegeteile mit kleinstmöglichem Volumen ausgelegt sein. Hinsichtlich dynamischer Beanspruchbarkeit hat eine Luftreinigungspatrone mit einem Drahtsiebband als Einlegeteil nur eine eingeschränkte Schockfestigkeit, da sich das Drahtsiebband unter Lasteinwirkung bleibend verformen kann, und dadurch die gleichmäßige Packungsdichte zerstört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftreinigungspatrone mit einem Einlegeteil derart zu verbessern, daß sie eine gute Wärmeverteilung in Radial- und Umfangsrichtung besitzt, und daß das Befüllen mit der Chemikalie hinsichtlich des Erreichens einer gleichmäßigen Packungsdichte innerhalb der Luftreinigungspatrone erleichtert wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß die aus metallischem Werkstoff bestehenden, zwischen benachbarten Chemikalsträngen liegenden Schenkel eine derartige Nachgiebigkeit, d. h. Biegesteifigkeit, besitzen, daß sie unter dem, durch unterschiedliche Füllungsgrade, d. h. Füllstände, in den Chemikalsträngen herrschenden Druck, in einer das Volumen der Chemikalstränge gegeneinander ausgleichenden Weise auslenkbar sind, und daß die Schenkel in ihrer Formgebung jeweils gleichartig zickzackförmig abgewinkelt ausgeführt sind.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß durch die nachgiebigen Schenkel, welche von einem Zentrum ausgehen, unterschiedliche Füllungsgrade der Chemikalie in den einzelnen Chemikalsträngen ausgeglichen werden können, und damit eine gleichmäßige Packungsdichte innerhalb der Luftreinigungspatrone erzielbar ist. Nachgiebig bedeutet elastische oder plastische Verformbarkeit der Schenkel, so daß unterschiedliche Füllungsgrade zwischen benachbarten Chemikalsträngen angepaßt werden können. Durch die gleichartige zickzackförmige Abwinkelung der Schenkel wird eine abgewinkelte Formgebung der Chemikalstränge erreicht, bei der sowohl eine Wärmeverteilung in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung erfolgt. Versuche haben gezeigt, daß durch das Zusammenwirken der einzelnen tangential abgewinkelten Teile der Schenkel eine ähnliche Wärmeverteilung in Umfangsrichtung erreicht wird, wie mit in die Luftreinigungspatrone eingelegten, geschlossenen Ringen möglich ist. Luftreinigungspatronen mit eingelegten geschlossenen Ringen ermöglichen jedoch keine gleichmäßige Befüllung mit der Chemikalie, da ein Ausgleich von unterschiedlichen Füllungsgraden zwischen den Ringen nicht möglich ist. Ein gleichmäßiger Füllstand bzw. eine homogene Packungsdichte innerhalb der Patrone ist aber Voraussetzung für eine gute Schwing- und Schockfestigkeit. Die mit den abgewinkelten Schenkeln gewonnene zweidimensionale Wärmespeicherfähigkeit innerhalb der Luftreinigungspatrone ergibt eine homogene Wärmeverteilung und gute Veratmung der Chemikalfüllung.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind die Schenkelenden derart abgewinkelt, daß sie tangential zur Patronenwand stehen. Hierdurch wird erreicht, daß die Schenkelenden den Teil eines äußeren Polygonzuges bilden, der zur Wärmespeicherung und Wärmeverteilung innerhalb der Luftreinigungspatrone in Umfangsrichtung im Bereich der Patronenwand dient.

Zweckmäßigerweise ist der Durchmesser des äußeren Polygonzuges so ausgelegt, daß er kleiner als die lichte Weite der Luftreinigungspatrone ist. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Bereich der Patronenwand der Luftreinigungspatrone und eine Ableitung der Wärme an die Patronenwand wird wegen des fehlenden Wandkontakts verhindert.

Es ist vorteilhaft, die Schenkel zwischen dem Zentrum und den Schenkelenden derart abzuwinkeln, daß sie stückweise als Schenkelabschnitte tangential zur Patronenwand verlaufen und den Teil mindestens eines inneren Polygonzuges bilden. Der innere Polygonzug dient zur Wärmespeicherung und Wärmeverteilung in Umfangsrichtung innerhalb des zugehörigen Teils der Chemikalfüllung. Durch zusätzliches Abwinkeln der Schenkel können auch mehrere innere Polygonzüge erzeugt werden, die die Wärmeverteilung innerhalb der Luftreinigungspatrone in Umfangsrichtung verbessern.

Es ist vorteilhaft, die Schenkel derart abzuwinkeln, daß die Winkelfolge vom Zentrum ausgehend aus einem ersten Winkel von 90 Grad im Gegenuhrzeigersinn, einem zweiten Winkel von 45 Grad in Uhrzeigersinn und einem dritten Winkel von 90 Grad im Gegenuhrzeigersinn besteht. Die Schenkelabschnitte, die um den ersten Winkel abgekantet sind, bilden den inneren Polygonzug.

Das Einlegeteil ist zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß das Zentrum als ein die Chemikalfüllung enthaltender Zentralstrang ausgeführt ist.

Eine kostengünstige Herstellung des Einlegeteils wird erreicht, wenn es aus einer Anzahl von n gleichartigen Schenkeln besteht, welche mit ihren Zentral-Schenkelabschnitten den Zentralstrang in Form eines n-Ecks, vorzugsweise eines symmetrischen Achtecks, umfassen.

Eine besonders zweckmäßige Nachgiebigkeit der Schenkel wird erreicht, wenn sie aus nichtrostendem Bandstahl gefertigt sind. Nichtrostender Stahl besitzt die für diesen Anwendungsfall erforderliche Wärmespeicherfähigkeit. Der Durchmesser des inneren Polygonzuges ist so ausgelegt, daß er dem 0,5fachen Teil und der des äußeren Polygonzuges dem 0,8fachen Teil der lichten Weite der Luftreingigungspatrone entspricht. Der Zentralstrang besitzt einen mittleren Durchmesser vom 0,2fachen Teil der lichten Weite der Luftreinigungspatrone.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Zentral-Schenkelabschnitte im Bereich des Zentralstranges eine verminderte Schenkelbreite besitzen. Dadurch ist eine besonders gute Befüllung im Bereich des Zentrums durch Überlauf möglich, indem der Überschuß an den jeweils benachbarten Chemikalstrang abgegeben wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine Luftreinigungspatrone (1) im Schnitt, welche aus einem Patronengehäuse (2), einem Einlegeteil (3) und einer Chemikalfüllung (4) besteht. Die Durchströmungsrichtung ist senkrecht zur Zeichenebene. Von der Chemikalfüllung (4), die das gesamte Patronengehäuse (2) ausfüllt, ist in der Figur nur ein einziger Chemikalstrang (5) dargestellt. Das Einlegeteil (3) besteht aus acht abgewinkelten Schenkeln (6), welche im Zentrum zu einem Zentralstrang (7) in Form eines symmetrischen Achtecks zusammengefügt sind. Der Zentralstrang (7) wird aus den Zentral-Schenkelabschnitten (16) gebildet, die ein Teil der Schenkel (6) sind. Die Schenkel (6) sind vom Zentralstrang (7) ausgehend abgekantet mit einem ersten Winkel (8) von 90 Grad im Gegenuhrzeigersinn, einem zweiten Winkel (9) von 45 Grad im Uhrzeigersinn und einem dritten Winkel (10) von 90 Grad im Gegenuhrzeigersinn. Durch das Abkanten entstehen Schenkelabschnitte (15) und Schenkelenden (13). Die Schenkelabschnitte (15) sind Teil eines inneren Polygonzuges (11) und die Schenkelenden (13) Teil eines äußeren Polygonzuges (12). Ein Abschnitt der Polygonzüge (11, 12) ist in der Figur als Strichlinie veranschaulicht. Die Schenkelenden (13), die Schenkelabschnitte (15) und die Zentral-Schenkelabschnitte (16) verlaufen tangential zur Patronenwand (14).

Die Schenkel (6) sind aus nichtrostendem Bandstahl der Stärke 0,2 Millimeter gefertigt und gegeneinander verschiebbar. Dadurch können unterschiedliche Füllungsgrade in den Chemikalsträngen (5) ausgeglichen werden. Die radial verlaufenden Teile der Schenkel (6) dienen der Wärmespeicherung innerhalb des Patronengehäuses (2) in radialer Richtung und die Schenkelabschnitte (15), die Schenkelenden (13) und die Zentral-Schenkelabschnitte (16) der Wärmespeicherung in Umfangsrichtung. Dadurch wird eine gleichmäßige, zweidimensionale Wärmeverteilung innerhalb der Luftreinigungspatrone (1) erreicht und eine gute Veratmung der Chemikalfüllung (4).

Der Zentralstrang (7) ist ebenfalls mit der Chemikalfüllung (4) versehen, was aber in der Figur der Übersicht wegen nicht dargestellt ist. Die Anpassung an den Füllungsgrad erfolgt hier dadurch, daß die Zentral-Schenkelabschnitte (16) im Bereich des Zentralstrangs (7) eine verminderte Schenkelbreite besitzen und über den dadurch entstehenden Freiraum der Überschuß an den benachbarten Chemikalstrang (5) abgegeben werden kann. Hierdurch ist eine hohe Packungsdichte der Chemikalfüllung (4) realisierbar.

Claims (9)

1. Luftreinigungspatrone für ein Atemschutzgerät mit einer Kohlendioxid bindenden Chemikalfüllung in einem Gehäuse und mit einem Einlegeteil in der Chemikalfüllung, welches senkrecht zur Durchströmungsrichtung strahlenförmig angeordnete, radial zur Gehäusewand weisende Schenkel besitzt, die von einem Zentrum ausgehend, die Chemikalfüllung in einzelne Chemikalstränge zerlegen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus metallischem Werkstoff bestehenden, zwischen benachbarten Chemikalsträngen (5) liegenden Schenkel (6) eine derartige Nachgiebigkeit, d. h. Biegesteifigkeit, besitzen, daß sie unter dem, durch unterschiedliche Füllungsgrade, d. h. Füllstände, in den Chemikalsträngen (5) herrschenden Druck, in einer das Volumen der Chemikalstränge (5) gegeneinander ausgleichenden Weise auslenkbar sind, und daß die Schenkel (6) in ihrer Formgebung jeweils gleichartig zickzackförmig abgewinkelt ausgeführt sind.

2. Luftreinigungspatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkelenden (13) derart abgewinkelt sind, daß sie tangential zur Patronenwand (14) stehen und den Teil eines äußeren Polygonzuges (12) bilden.

3. Luftreinigungspatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Polygonzug (12) einen Durchmesser kleiner der lichten Weite der Luftreinigungspatrone (1) besitzt.

4. Luftreinigungspatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (6) zwischen dem Zentrum und den Schenkelenden (13) derart abgewinkelt sind, daß sie stückweise als Schenkelabschnitte (15) tangential zur Patronenwand (14) verlaufen und den Teil mindestens eines inneren Polygonzuges (11) bilden.

5. Luftreinigungspatrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zickzackförmige Winkelfolge vom Zentrum ausgehend aus einem ersten Winkel (8) von 90 Grad im Gegenuhrzeigersinn, aus einem zweiten Winkel (9) von 45 Grad im Uhrzeigersinn und einem dritten Winkel (10) von 90 Grad im Gegenuhrzeigersinn besteht.

6. Luftreinigungspatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrum als ein die Chemikalfüllung (4) enthaltender Zentralstrang (7) ausgeführt ist.

7. Luftreinigungspatrone nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (3) aus einer Anzahl von n-Schenkeln (6) besteht, welche mit ihren Zentral-Schenkelabschnitten (16) den Zentralstrang (7) in Form eines n-Ecks - vorzugsweise eines symmetrischen Achtecks - umfassen.

8. Luftreinigungspatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (6) aus nichtrostendem Stahl bestehen und der Durchmesser des Zentralstranges (7) den 0,2fachen Teil, der des inneren Polygonzuges (11) den 0,5fachen Teil und der des äußeren Polygonzuges (12) den 0,8fachen Teil der lichten Weite der Luftreinigungspatrone (1) besitzt.

9. Luftreinigungspatrone nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentral-Schenkelabschnitte (16) im Bereich des Zentralstranges (7) eine verminderte Schenkelbreite besitzen.