DE4419734C2

DE4419734C2 - Verfahren zur Ermittlung der Resteinsatzzeit von Atemschutzgeräten und Atemgascontroller zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4419734C2
Application number: DE19944419734
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Bauer; Eugen Neumann; Roland Nigrini
Original assignee: FOERDERVEREIN INST fur MEDIZI
Current assignee: FOERDERVEREIN INST fur MEDIZI
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1998-04-30
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: DE4419734A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Rest einsatzzeit von Atemschutzgeräten und einen Atemgascontroller zur Durchführung des Verfahrens.

Für den Geräteträger ist es im Interesse seiner Sicherheit von überaus großer Bedeutung, laufend zuverlässig über den momentanen Atemgasvorrat und die davon abhängige Resteinsatz zeit informiert zu sein.

In der DE-OS 34 10 408 wird eine elektronische Warneinrichtung für Rettungsgeräte vorgestellt, die insbesondere im Bergbau zur Sicherheit der Bergleute Anwendung findet.

Sie ist mit einem Druckfühler und einer an diesem angeschlosse nen Signalverarbeitungseinheit ausgerüstet und weist eine mit Umschaltern zur Einstellung der aktuellen Betriebsart versehe ne Bedieneinheit auf, die darüberhinaus einen Lichtsignalgeber sowie einen den Vorratsgasdruck anzeigenden Digitalanzeiger umfaßt.

Dieser Lösung haftet als wesentlicher Nachteil an, daß keine Resteinsatzzeit ermittelt wird und daß der zur Auslösung des Warnsignals benutzte Druckwert temperaturabhängig und damit als Maß für den Atemgasvorrat fehlerbehaftet ist. Der Einsatztempe raturbereich lt. Europäischer Norm EN 137 ist -30°C bis +60°C. Die Annahme einer konstanten Temperatur in dieser OS (S. 4; Zeilen 28/29) ist nicht allgemeingültig.

In der DE-OS 39 11 154 ist ein Atemschutzgerät beschrieben, das den Geräteträger auf den zur Neige gehenden Atemgasvorrat auf merksam machen soll.

In diesem Gerät wird der momentane Atemgasverbrauch über eine Kurzzeitdruckdifferenzmessung in zyklischen Abständen von einer Recheneinheit ermittelt, welche die für den Träger verbleibende Einsatzzeit errechnet. Diese Einsatzzeit wird zusammen mit dem aktuellen Druckwert auf einer LED-Digitalanzeige dargestellt.

Der vorstehenden Lösung haftet der Mangel an, daß darauf ein wirkende äußere physikalische Einflüsse dazu führen, daß der gemessene momentane Gasdruck keine verläßliche Grundlage für die Ermittlung des tatsächlich noch verfügbaren Atemgasvorrates und hieraus abgeleitet die Resteinsatzzeit, bildet.

Es besteht somit die Gefahr einer Fehlinformation für den Geräteträger.

Je nach den momentanen Einsatzbedingungen, die sich zum Bei spiel bei der Brandbekämpfung laufend ändern können, ergeben sich stark schwankende Resteinsatzzeitwerte, die zu falschen Schlußfolgerungen des Geräteträgers führen können. Bei kurz zeitig starker Atmung, z. B. bei einem Hustenreiz, würden ein großer Atemgasverbrauch und eine nur noch geringe Restein satzzeit vorgetäuscht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Er mittlung der Resteinsatzzeit von Atemschutzgeräten und einen Atemgascontroller zur Durchführung des Verfahrens zu ent wickeln, die unabhängig von den Einsatzbedingungen und vom momentanen physischen Zustand (z. B. bei Hustenreiz) des Gerä teträgers stets eine exakte, unverfälschte Anzeige der Rest einsatzzeit garantieren.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung erläutert werde. Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild des Atemgascon trollers.

An die Atemgasquelle 1 des nicht detailliert dargestellten Atemschutzgerätes sind der Drucksensor 2 und der Temperatursen sor 3 angeschlossen. Sowohl der mit dem Drucksensor 2 verbunde ne Verstärker 4 als auch der mit dem Temperatursensor 3 ver bundene Verstärker 5 sind mit ihren Ausgängen an den zum Sensor-Signal-Prozessor 6 gehörenden Analog-Digital-Wandler 7 angeschlossen. Über den Ausgang 6a und den Eingang 6b des Sensor-Signal-Prozessors ist mit diesem der Programmspeicher 8, in den das Zeitglied 9, ein erstes Druckdifferenzglied 10 und ein zweites Druckdifferenzglied 11 einbezogen sind, verbunden. In Verbindung steht der Programmspeicher 8 über das Zeitglied 9 sowie das erste Druckdifferenzglied 10 mit der akustischen Alarm einrichtung 13 und über das zweite Druckdifferenzglied 11 mit der optischen Alarmeinrichtung 14 und der akustischen Alarm einrichtung 13.

Weiterhin ist der Sensor-Signal-Prozessor 6 über seinen Aus gang 6c mit dem LCD-Anzeigeglied 12 gekoppelt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung des Resteinsatz zeit läuft unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Atem gascontrollers wie folgt ab:

Nachdem die Atemgasquelle 1 mit Atemgas bis zum normierten Start druck P₀ (20°C) von 300 bar gefüllt und in Betrieb genommen wor den ist, wird dieser maximale Druckwert P₀ (20°C) im Programm speicher abgelegt. Während der Geräteträger den ersten Atemzug vornimmt, wird das Zeitglied 9 gestartet und vom Drucksensor 2 der in der Atemgasquelle 1 vorhandene Gasdruck p_xM gemessen und über den Verstärker 4 und den Analog-Digital-Wandler 7 dem Sensor- Signal-Prozessor 6 als Digitalwert zugeführt.

Gleichzeitig wird vom Temperatursensor 3 die jeweilige Gas temperatur gemessen und über den Verstärker 5 und den Analog- Digital-Wandler 7 gleichfalls als Digitalwert zugeführt. Die Zu führung der Werte zum Prozessor erfolgt kontinuierlich.

Im Prozessor 6 werden die zugeführten Werte für den aktuellen Druckmeßwert p_x als unmittelbar ständig gemessener Flaschen druck, die Gastemperatur und der aktuelle Zeitwert t_x des Zeitgliedes 9 miteinander verrechnet. Daraus resultiert der Resteinsatzzeitwert t_R, der die wahrscheinlich mögliche Gerä tenutzungszeit bis zum nicht nutzbaren Gasquellen-Restdruck darstellt und laufend auf dem LCD-Anzeigefeld 14 abgebildet wird, so daß der Geräteträger ständig informiert ist, wieviel Zeit ihm zur Gerätenutzung noch zur Verfügung steht.

Die Ermittlung des Resteinsatzwertes t_R erfolgt nach der Beziehung:

worin t_x der aktuelle Zeitwert, p_x (20°C) der aktuelle, im Sensor-Signal-Prozessor 6 auf 20° normierte Druckwert in der Atemgasquelle 1, p₀ (20°C) der auf 20°C im Sensor-Signal- Prozessor normierte Startdruck (Anfangsdruck) und P_R der nicht nutzbare Gasquellen-Restdruck sind. Der vorstehend geschilder te Vorgang wiederholt sich kontinuierlich, bis der Druck in der Atemgasquelle 1 so weit abgesunken ist, daß das noch vor rätige Atemgas für einen ungefährdeten Rückzug des Geräteträ gers ausreicht.

Dafür gilt als Kriterium entweder der in DIN 58645 bzw. EN 137 (Entwurf 1992) oder anderen Vorschriften festgelegte Reserve druck oder eine festzulegende, sich aus der Umrechnung dieses Reservedruckes bei Annahme eines mittleren Atemgasverbrauchs sich ergebende minimale Resteinsatzzeit t_Rmin. Ab diesem Re servedruck oder diese Resteinsatzzeit t_Rmin wird von dem im Programmspeicher 8 integrierten Zeitglied 9 die akustische Alarmeinrichtung 13 aktiviert. Die Alarmeinrichtung 13, 14 wird deaktiviert, wenn der Resteinsatzwert t_R null ist oder die Gasquelle vorher geschlossen wird. Für den Fall, daß vom Geräte träger eine zu große Menge an Atemgas verbraucht wird, setzt das erste Druckdifferenzglied 10 die akustische Alarmeinrich tung 13 in Tätigkeit. Wird vom Sensor-Signal-Prozessor 6 dagegen ein zu geringer Atemgasverbrauch festgestellt oder hat der Geräteträger gar aufgehört zu atmen, so werden vom zwei ten Druckdifferenzglied 11 die akustische Alarmeinrichtung 13 oder die optische Alarmeinrichtung 14 oder beide Alarmeinrich tungen 13, 14 zusammen in Tätigkeit gesetzt.

Nur die optische Alarmeinrichtung 14 wird bei einem Startdruck p₀ < 180 bzw. < 280 bar aktiviert und weist auf die Nichtein haltung des im Atemschutz-Merkblatt EZ geforderten Min deststartdruckes hin.

Weiterhin wird durch den Sensor-Signal-Prozessor 6, nach Akti vierung des Zeitgliedes 9, ein periodischer, in seiner Länge und im Abstand programmierbarer akustischer Kurzton über die Alarmeinrichtung 14 zur Signalisation des aktiven Betriebszu standes des Atemgascontrollers und bis zum Zeitpunkt t_R gleich null oder bis zum Schließen der Atemgasquelle abgegeben.

Bezugszeichenliste

1

Atemgasquelle

2

Drucksensor

3

Temperatursensor

4

Verstärker

5

Verstärker

6

Sensor-Signal-Prozessor

6

a Ausgang

6

b Eingang

6

c Ausgang

7

Analog-Digital-Wandler

8

Programmspeicher

9

Zeitglied

10

erstes Druckdifferenzglied

11

zweites Druckdifferenzglied

12

LCD-Anzeigeglied

13

akustische Alarmeinrichtung

14

optische Alarmeinrichtung
p₀

(20°C) Startdruck (auf 20°C normiert, Anfangsdruck)
p_x

(20°C) aktueller Druck (auf 20°C normiert)
p_R

Gasquellen-Restdruck
p_xM

aktueller Druckmeßwert
t_x

aktueller Zeitwert
t_Rmin

Resteinsatzzeit (Alarmschwellenwert)
t_R

Resteinsatzzeitwert (laufend angezeigter Wert)

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung der Resteinsatzzeit von Atemschutz geräten, bei welchen während des Betriebes der Druck der Atem gasquelle gemessen, über einen Verstärker und einen Analog- Digital-Wandler dem mit einem Programmspeicher ausgerüsteten und mit einer Digitalanzeige verbundenem Sensor-Signal- Prozessor zugeführt wird und die von diesem gelieferten Druck werte zur Ermittlung der verbleibenden Einsatzzeit herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der im Programmspeicher ab zulegende Startdruck p₀ (20°C) identisch mit dem auf 20°C normierten Anfangsdruck ist und mit dem ersten Atemzug des Geräteträgers ein während der Einsatzzeit laufendes, den Zeit wert t_x abgebendes Zeitglied gestartet wird, wonach der jewei lige aktuelle Druckmeßwert p_xm kontinuierlich dem Sensor- Signal-Prozessor zugeführt, in diesem unter Einbeziehung der gemessenen aktuellen Gastemperatur in den Druckwert p_x (20°C) umgerechnet und unter Berücksichtigung des vorher festgelegten Gasquellenrestdruckes p_R und des jeweiligen Zeitmeßwertes t_x nach der Beziehung
als Resteinsatzzeitwert t_R bestimmt und auf einem Anzeigeglied abgebildet wird und bei Erreichen einer festgelegten minimalen Resteinsatzzeit t_Rmin eine akustische und/ oder optische Alarmeinrichtung eingeschaltet werden.

2. Atemgascontroller zur Ermittlung der Resteinsatzzeit von Atemschutzgeräten zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend Atemgasquelle, Drucksensor, Analog-Digital- Wandler, mit Programmspeicher ausgerüsteten und mit Digitalan zeige verbundenen Sensor-Signal-Prozessor, Speicher, Anzeigeglied und Alarmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit dem Analog-Digital-Wandler (7), einem Zeitglied (9) und zwei Druckdifferenzgliedern (10; 11) ausgerüsteten Sensor-Signal-Prozessor (6) der an die Atemgasquelle (1) angeschlossene Drucksensor (2) und ein an die Atemgasquelle (1) ebenfalls angeschlossener Temperatursensor (3) jeweils über einen mit dem Analog-Digital-Wandler (7) des Sensor- Signal-Prozessors (6) verbundenen Verstärker (4; 5) vor geordnet sind, der Sensor-Signal-Prozessor (6) über seinen Ausgang (6a) und seinen Eingang (6b) mit dem Programm speicher (8) sowie über seinen Ausgang (6c) mit einem LCD- Anzeigeglied (12) gekoppelt ist und das Zeitglied (9) und das erste Druckdifferenzglied (10) des Sensor-Signal- Prozessors (6) mit der akustischen Alarmeinrichtung (14) und das zweite Druckdifferenzglied (11) mit der optischen Alarm einrichtung (13) und der akustischen Alarmeinrichtung (14) verbunden sind.