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Luftreinigungseinsatz für Atmungs- und Gassehutzgeräte. Bei den für
das Grubenrettungswesen zu benutzenden Atmungsgeräten besteht die Vorschrift, nach
welcher die Luftreinigungseinsätze so beschaffen sein müssen, daß der durch sie
verursachte Atmungswiderstand nicht größer sein darf als ein Druck oder Zug von
2o mm Wassersäule bei 5o l Luftdurchlaß in der Minute. Früher wurden die Luftreinigungseinsätze
fast durchweg in der Weise gebaut, daß darin quer zum Luftwege und gegeneinander
versetzt eine Anzahl Siebe oder Bleche angeordnet wurden, die das chemische Bindemittel
für die Atmungsluft trugen. Zwischen diesen Sieben oder Blechen wurde die Luft zwangläufig
in Zickzackführung geleitet. Soll jedoch der Widerstand der Luftreinigungseinsätze
so gering wie möglich werden,-so erfüllt die genannte Einrichtung diese Forderung
nicht, weil die Luft auf diesem Zickzackwege verhältnismäßig enge Querschnitte durchstreichen
muß, die naturgemäß durch das Quellen- oder Ausblühen des Bindemittels während der
Absorption noch weiter verengt werden. Den geringsten Atmungswiderstand haben in
erster Linie diejenigen Einrichtungen, welche die Luft in vollem Querschnitt des
ganzen Einsatzes durchtreten lassen und das Bindemittel auf luftdurchlässigen Unterlagen
gleichmäßig im Raum verteilt tragen, oder die, welche mit Bindemittel gefüllt sind,
das in besondere Formen gepreßt ist.
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Auch bei diesen Anordnungen sind bisher Übelstände aufgetreten. Bei
zu weitläufiger Verteilung des Bindemittels kann ein Teil der Luft hindurchstreichen,
ohne mit dem Bindemittel genügend in Berührung gekommen- zu sein. Bei dichten Füllungen
besteht die Gefahr, daß durch das Quellen des Bindemittels während der Absorption
sich die Luftzwischenräume verstopfen und dadurch der Luftdurchtritt erschwert oder
auch ganz unterbunden wird. Der Versuch, das Verstopfen der Luftkanäle dadurch zu
verhindern, daß man der Füllmasse Körper beifügt, die nicht an der Absorption teilnehmen,
hat nicht zum gewünschten Ergebnis geführt.
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Für Luftreinigungseinsätze zu Gasschutzmasken ist auch eine Ausführung
bekannt, bei der in der Mitte des Bindemittels ein bis zum Boden reichender, den
Abzugskanal bildender Trichter aus gelochtem Blech angeordnet ist. Der Durchmesser
der Lochung nimmt nach abwärts zu, um die angesaugte Luft entsprechend ihrer Neigung,
stets den Weg des geringsten Widerstandes zu wählen, möglichst gleichmäßig durch
das Bindemittel zu führen, also eine möglichst innige Berührung der Luft mit dem
Bindemittel herbeizuführen und eine Patrone mit möglichst gleichbleibendem Widerstand
zu erhalten. Dieser Luftabzugstrichter ist aber nicht in der Lage, den durch das
Ausblühen des Bindemittels auftretenden erhöhten Widerstand zu überbrücken, und
kann demzufolge nicht mit geringstem Widerstand arbeiten.
Die angegebenen
Nachteile sollen gemäß torliegender Erfindung durch einen Luftreinigungseinsatz
vermieden werden, in welchem außer dem Luftwege durch die chemischen Bindemittel
noch gesonderte, gegen das Quellen der Bindemittel geschützte Luftwege vorgesehen
sind, die durch Anfüllung mit geeigneten Mitteln, z. B. Drahtwolle, oder durch die
begrenzte Luftdurchlässigkeit ihrer Wandung einen Atmungswiderstand bieten. Dieser
Widerstand wird so bemessen, daß er größer ist als derjenige der unverbrauchten
Bindemittel, so daß die gesonderten Luftwege von der Atmungsluft so weit benutzt
werden, als die jeweilig benachbarten Lagen des Bindemittels durch ihr Quellen einen
noch größeren Widerstand bieten.
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In der beigefügten Zeichnung ist der neue Luftreinig ingseinsatz in
Abb. r im Längsschnitt und in Abb. 2 im Querschnitt dargestellt.
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In der Zeichnung ist die bekannte Anordnung gewählt, bei der gleichmäßig
auf den Innenraum verteilte, durch Drahtsiebe a gebildete Fächer vorgesehen sind,
die das körnige Bindemittel b ebenfalls gleichmäßig verteilt enthalten. In der durch
Pfeile angedeuteten-Richtung des Atmungsweges sind durchgehende Kanäle c zwischen
den Bindemitteln frei gelassen. Die Luft streicht durch die körnigen Bindemittel,
vorzugsweise aber durch die Kanäle c hindurch, und wird auf diesem Wege von ihren
schädlichen Bestandteilen befreit. An der Lufteintrittsseite des Einsatzes ist in
seiner ganzen Breite ein freier Raum d vorgesehen, damit die Luft sich sofort auf
den ganzen Querschnitt verteilen kann.
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Bei der Luftreinigung wird durch die Verbindung des aus Ätzkali, Ätznatron
o. dgl. bestehenden Bindemittels mit der in der Ausatmungsluft enthaltenen Kohlensäure
und durch die ebenfalls darin enthaltene Feuchtigkeit ein Ausblühen, d. h. ein Quellen
des Bindemittels, hervorgerufen. Durch dieses Quellen wird die Luftdurchlässigkeit
vermindert und kann schließlich vollständig unterbunden werden.
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Damit die Atmungsluft durch das Quellen des Bindemittels nicht mehr
über den zulässigen Widerstand hinaus gehemmt wird, sind gemäß der Erfindung gesonderte
Luftwege oder Sicherheitskanäle vorgesehen, die durch die Größe ihres Querschnitts,
durch ihre Lage oder durch ihre Umwandung eine Verstopfung ausschließen und gleichzeitig
auf einen bestimmten Widerstand eingestellt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein solcher Sicherheitskanal e an einer der beiden schmalen Längsseiten des
Einsatzes angeordnet. Diese Lage des Kanals erscheint besonders zweckmäßig, weil
er dort der Ausdehnung des quellenden Bindemittels am wenigsten ausgesetzt ist.
Damit nun die Atmungsluft nicht ständig den ihr bequemeren Weg durch den Sicherheitskanal
nimmt, ist dieser mit einem geeigneten Mittel durchsetzt, das dem Luftdurchzug einen
Widerstand bietet. Zu diesem Zweck kann der Kanal mit Drahtwolle oder einem sonstigen
zweckentsprechenden Stoff angefüllt werden. Drahtvolle ist sehr geeignet, weil sich
damit der Luftwiderstand sehr leicht bestimmen läßt. Auch kann sie dem Ausblühen
des Bindemittels in den Kanal hinein genügenden Widerstand bieten. Die Umwandung
des Kanals kann .auch durch eine Drahtspirale, ein Filter, ein Sieb oder aus festem
Material mit Öffnungen gebildet werden.
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Der Widerstand im Sicherheitskanal wird so bemessen, daß er größer
ist als derjenige, den die Luft beim Durchstreichen der unverbrauchten Bindemittel
zu überwinden hat. In Abb. z der Zeichnung ist oben eine Widerstandsskala für den
Sicherheitskanal und unten eine Widerstandsskala für die unverbrauchten Bindemittel
eingetragen. Erfahrungsgemäß tritt das Dichtsetzen der Bindemittel stets auf dem
ersten Drittel an der Lufteintrittsseite auf, während- der nach der Luftaustrittsseite
gelegene Teil des Einsatzes genügend offene Luftwege behält. In der Abb. r- ist
der Einsatz so gezeichnet, wie er nach Gebrauch aussieht. In den vorderen Lagen,
wo die Bindemittel zuerst mit der unreinen Luft in Verbindung kommen, also die Absorption
am größten ist, ist das Ausblühen sehr stark erfolgt.- Nach. hinten läßt das Quellen
allmählich nach und hört etwa in der Mitte vollständig auf. Ein solcher Einsatz
ist also ohne Sicherheitskanal vollständig unbrauchbar geworden, obwohl er zur Hälfte
noch. mit unverbrauchten Bindemitteln angefüllt ist.
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Bietet der Einsatz mit seinen gesamten unverbrauchten Bindemitteln
einen Luftwiderstand von etwa ro mm und der gesonderte Luftweg auf seiner ganzen
Länge einen solchen von etwa 15 mm, so wird bei Ingebrauchnahme des Einsatzes
die Luft den ihr bequemeren Weg zwischen den Bindemitteln nehmen. Tritt nun in den
vorderen Lagen des Bindemittels die Quellung und damit die Vergrößerung des Widerstandes
ein, so wird die Luft, sobald dieser Widerstand größer wird als derjenige in dem
Sicherheitskanal, ihren Weg durch letzteren, nehmen. Den Weg durch diesen Kanal
nimmt sie jedoch nur so lange, bis sie in der nächsten Lage unausgeblühter Bindemittel
geringeren Widerstand findet und dann wieder durch diese streicht.
Nach
der oberen Skala bietet der Sicherheitskanal im ersten Drittel 5 mm, bis zum zweiten
Drittel io mm und auf seiner ganzen Länge 15 min Widerstand, während dagegen
nach der unteren Skala die unverbrauchten Bindemittel bis zu ihrer Hälfte nur 5
mm und in ihrer ganzen Länge io mm Widerstand bieten. Wenn nun im ersten Drittel
der Bindemittel sich durch Ausblühen der Widerstand vergrößert, so wird die Atmungsluft
durch den freien Raum d in den Sicherheitskanal e übertreten und diesen nach der
oberen Skala etwa bis zu einem Widerstand von bis 7 mm durchstreichen. Alsdann wird
sie wieder ihren Weg durch die einen geringeren Widerstand bietenden Bindemittel
neh-. tuen. Der Gesamtwiderstand wäre dann in dein Sicherheitskanal etwa 61nm, in
dem hinteren Teil der Bindemittel noch etwa 7mm, im ganzen also ungefähr
13 mm. Wenn durch (len weiteren Gebrauch auch die folgenden Lagen des Bindemittels
ausblühen, so nimmt die Atmungsluft einen entsprechend längeren Weg durch den Sicherheitskanal,
bis sie hinter den ausgeblühten Lagen wieder in noch unverbrauchte Bindemittel übertreten
kann. Der Widerstand in dem Sicherheitskanal vergrößert sich entsprechend der Länge
des Weges, den die Luft darin nehmen muß. Die Bindemittel können also bis zur letzten
Lage ausgenutzt werden, ohne daß eine Verstopfung oder ein Gesamtwiderstand eintreten
kann, der die vorgeschriebene Grenze überschreitet.
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Die Anordnung des Sicherheitskanals e beseitigt nicht nur die großen
Gefahren, die das Quellen des Bindemittels durch zu großen Widerstand oder durch
vollständige Verstopfung verursacht, sondern sie gestattet auch den restlosen Verbrauch
des ganzen Inhaltes derkeinigungspatrone, verlängert demnach deren Gebrauchsdauer.
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Wie bereits erwähnt, können auch mehrere solcher Sicherheitskanäle
vorgesehen werden. Es kann auch ein gesonderter Luftweg angeordnet sein, der in
mehreren Abzweigungen verläuft. Es genügt auch, wenn der Sicherheitskanal nur die
hauptsächlich gefährdeten Bindemittelschichten durchstreicht, er braucht also nicht
den Einsatz in der ganzen Länge zu durchziehen.
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Der Widerstand in dem Sicherheitskanal braucht auf seiner ganzen Länge
nicht gleichmäßig zu' sein. Er kann z. B. nach hinten vergrößert werden, um die
Luft zu veranlassen, soweit wie möglich noch die brauchbaren Schichten des Bindemittels
zu durchstreichen. Der Sicherheitskanal würde auch dann noch vorteilhaft wirken,
wenn sein Widerstand mit demjenigen der Bindemittel gleich wäre.
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Anstatt den gesonderten Luftweg mit Widerstandsmaterial auszufüllen,
kann er auch leer bleiben und den notwendigen Atmungswiderstand durch die begrenzte
Luftdurchlässigkeit seiner Wandung bieten. Dieser Wandungswiderstand kann durch
die verschiedensten Mittel erreicht werden. Z. B. kann, wie bereits erwähnt, die
Wandung des gesonderten Luftweges aus einer Drahtspirale bestehen, die an der Lufteintrittsseite
offen und hinten geschlossen ist und bei welcher die einzelnen Windungen vorn lose
und nach hinten zu immer dichter gegeneinanderliegen. Die durch diese Spirale streichende
Luft ird also bei ihrem Austritt in der gleichen Weise wie bei der Drahtwolle einen
Widerstand bekommen, der mit der Länge des in der Spirale zurückgelegten Weges zunimmt.
Die gleiche Wirkung würde als Trennungswand zwischen dem Sicherheitskanal und den
Bindemitteln ein Filter oder Sieb erzielen, das in der Richtung des Luftweges an
Dichtigkeit zunimmt, welches also z. B. vorn grob beginnend nach hinten immer dichter
würde. Auch kann der vorn offene- Sicherheitskanal eine im übrigen geschlossene
feste Wandung haben, die in der Längsrichtung mit öffnen= gen versehen ist, welche
infolge ihrer zunehinenden Verengung oder durch ansteigend belastete Ventile einen
von vorn nach hinten zunehmenden Luftdurchtrittswiderstand bieten.