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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen kleinen tragbaren Gasdetektor und
eine damit geeignet zu verwendende Aufnahme.
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Ein
Gasdetektor, der dazu ausgelegt ist, an der Kleidung oder an dem
Körper
zum kontinuierlichen Überprüfen der
Anwesenheit von Gasen in dem Arbeitsumfeld angebracht zu werden,
umfasst Gassensoren für
verschiedene Arten von Gasen, eine Stromversorgung, und ein in einem
kleinen Gehäuse enthaltenes
Anzeigegerät.
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Da
es dazu verwendet wird, Unfälle
durch das Erfassen der Anwesenheit von toxischen Gasen in dem Arbeitsumfeld
so früh
wie möglich
zu verhindern, wird von dieser Art von Vorrichtung gefordert, dass
sie einen hohen Zuverlässigkeitsgrad
hat.
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Um
die gewünschte
Zuverlässigkeit
sicherzustellen, muss jeder Sensor in der Lage sein, das Zielgas
mit Sicherheit wahrzunehmen, und eine angemessene Stromversorgung
ist aufrechtzuerhalten. Andere Beispiele von Vorrichtungen des Standes
der Technik werden in WO/0114873, WO/0052444 und
US3415108 offenbart.
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Um
die mit den Vorrichtungen des Standes der Technik verbundenen Probleme
zu lösen,
sieht die vorliegende Erfindung einen tragbaren Gasdetektor vor,
wie er in Anspruch 1 definiert ist.
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Die
Kommunikationsanschlüsse
werden vorzugsweise durch in dem Gehäuse vorgesehene Fenster freigelegt.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ferner eine Aufnahme mit vertikalen
gegenüberliegenden Wänden, um
eine mittige Aussparung bereitzustellen, um dazwischen einen tragbaren
Gasdetektor zu halten, wobei eine der Wände eine zurückschiebbare Stromversorgung
und Kommunikationsanschlüsse hat,
und die andere Wand bewegbar gemacht ist und Referenzgasauslässe besitzt.
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Vorzugsweise
wird die andere Wand normalerweise durch eine Feder von der Aussparungen weg
gedrückt,
und sie hat ein Gleitelement, um mit einem Haken in Eingriff zu
kommen, um die Wand in einer Position näher zu der Aussparung zu halten.
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1a und 1b sind
perspektivische Ansichten eines kleinen Gasdetektors, der das Konzept dieser
Erfindung verkörpert.
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2a bis 2c sind
eine Vorderansicht, eine linke Seitenansicht und eine rechte Seitenansicht
desselben Gasdetektors.
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3 ist
eine Querschnittansicht desselben Gasdetektors.
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4 ist
eine Querschnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Gassensorhalters
in demselben Gasdetektor zeigt.
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5 ist
eine Querschnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Rahmens
zeigt, der den Gassensorhalter ausmacht.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel des Gassensorhalters
zeigt.
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7 zeigt
einen Zustand, in dem die Gassensoren gewechselt werden.
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8a bis 8c zeigen
ein Ausführungsbeispiel
der Stromversorgungseinheit für
den Gasdetektor.
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9 zeigt
das Verfahren des Zusammenbaus der Teile des Gasdetektors.
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10 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
des Gassensorhalters für
denselben kleinen Gasdetektor.
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11a bis 11c sind
perspektivische Ansichten, eine Draufsicht und eine Querschnittansicht,
die die hauptsächlichen
Teile einer Aufnahme zeigen, die für die Verwendung mit dem oben
beschriebenen Gasdetektor geeignet ist.
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12 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Aufnahme.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 bis 3 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
des kleinen Gasdetektors entsprechend dieser Erfindung, das ein
aus Hochpolymer-Spritzguss gemachtes Gehäuse und eine elektrisch leitende
Abdeckung 2 umfasst. Eine Stromversorgungseinheit 3, eine
Signalverarbeitungseinheit 4 und ein Tonerzeugungselement 7 sind
aufgenommen. Eine Metalltafel 1a (ein durch Punkte in 2a angedeuteter
Bereich), die auch als Verzierung dient, ist integral durch Einlageformgebung
in die Oberfläche
des Gehäuses 1 eingelassen.
Das Platzieren der Metalltafel 1a auf der Oberfläche des
zur elektrostatischen Aufladung neigenden Gehäuses 1 aus Hochpolymer
schränkt die
Erzeugung von statischer Elektrizität so weit wie möglich ein,
und gibt damit selbst in Anwesenheit entzündlicher Gase die Gewissheit
der sicheren Anwendung des Gasdetektors.
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An
beiden Enden des Gehäuses 1 gebildete Riemenbuchsen 1b nehmen
einen daran befestigten Riemen auf, wodurch der Gasdetektor am Handgelenk
getragen wird.
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Die
Signalverarbeitungseinheit 4 umfasst ein Protokolldaten
speicherndes Speicherelement, ein Flüssigkristall-Displayfeld 41,
externe Betätigungsschalter 42 und
Leuchtdiodenelemente 43. Das Flüssigkristall-Displayfeld 41 ist
in dem Gehäuse 1 so
befestigt, dass es durch ein Fenster 11 in dem Gehäuse 1 nach
außen
freigelegt ist.
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Aussparungen 12 sind
auf einer Seite des Gehäuses 1 vorgesehen,
um Gassensoren 5 vom Typ Mehrfachkopf aufzunehmen, um verschiedene Arten
von Gasen zu erfassen, wie im 4 und 7 gezeigt.
Ein Sensorbefestigungsrahmen 61 mit Fenstern 61a zum
Separieren der Gaseinlassöffnungen
der einzelnen Gassensoren ist an dem Gehäuse 1 mittels des
Eingreifens von Haken 61b an beiden Enden in Vorsprünge 1c an
dem Gehäuse 1 angebracht.
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Ein
Filterbefestigungsrahmen 63, der einen gemeinsamen Staubfangfilter 62 zum
Entfernen von Staub aus der den Gassensoren 5 zugeführten Atmosphäre hält, ist
auf der Oberfläche
des Sensorbefestigungsrahmens 61 angebracht. Der Filterbefestigungsrahmen 63 hat
Gaseinlassöffnungen 63a,
die den einzelnen Gassensoren gegenüberliegen, und ist an dem Sensorbefestigungsrahmen 61 durch
vier Haken 63b, die auf beiden Seiten vorgesehen sind, befestigt.
Da die Anwesenheit von Störgasen
einige Sensoren beeinflussen kann, sind Filter 64 und 65 zwischen
den Sensorbefestigungsrahmen 61 und den Staubfangfilter 62 gelegt,
um solche Störgase
zu entfernen.
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Die
beiden aufeinander gelegten Befestigungsrahmen 61 und 63 sind
an dem Gehäuse 1 durch
Schraubbolzen 66 in den darin vorgesehenen Durchgangslöchern 61c und 63c befestigt.
Bezugszeichen 68 und 69 bezeichnen ringförmige Dichtungen.
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Diese
Konstruktion erlaubt den einfachen Wechsel von Gassensoren 5,
wenn ihre Empfindlichkeit bei verlängerter Verwendung gesunken
ist, durch Lösen
der Bolzen 66 und Entfernen der Befestigungsrahmen 61 und 63 von
dem Gehäuse 1.
Wenn die Filter 62, 64 und 65 schlecht
funktionieren, können
sie durch das Entfernen des Filterbefestigungsrahmens 63 leicht
ausgewechselt werden. Durch das Entfernen des Filterbefestigungsrahmens 63 können der
Staubfangfilter 62 und die Störgas-Beseitigungsfilter 64 und 65 leicht
ausgewechselt werden.
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Wieder
bezugnehmend auf 1, sind auf der anderen
Seite des Gehäuses 1 Ladekontakte 13 zum
Anschließen
an die Ladeanschlüsse 38 der Stromversorgungseinheit 3 und
ein Fenster für
die Infrarotkommunikation 14 vorgesehen. 8a bis 8c zeigen
ein Ausführungsbeispiel
der Stromversorgungseinheit 3 mit auf einer Tafel 32 angebrachten
Sekundärzellen 31.
Die Anschlüsse
der Sekundärzellen 31 sind
mittels eines in Serie verbundenen Strombegrenzungswiderstands 33 mit
einem Verbindungsstück 34 verbunden.
Die in die Stromversorgung eingebundenen Teile, wie die Zellen,
der Strombegrenzungswiderstand 33 und eine leitende Schaltungsstruktur,
sind mit einer Oberseiten-Abdeckung 35 abgedeckt, die Haken 35a hat,
um mit Aussparungen 1d in dem Gehäuse 1 und einer Grundplatte 36 in
Eingriff zu treten. Die Oberseiten-Abdeckung 35 hat nach
innen vorstehende Vorsprünge 35b,
die die Grundplatte 36 befestigen. Bezugszeichen 37, 38 und 39 bezeichnen
eine Pufferzelle, Ladeanschlüsse
und eine Batterieabdeckung.
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Nun
wird mit Bezug auf 9 das Verfahren des Zusammenbaus
des gerade beschriebenen Gasdetektors beschrieben.
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Das
Gehäuse 1 hat
eine Aussparung 1e auf der Seite (am oberen Ende in der
Zeichnung), auf der das Flüssigkristall-Displayfeld angebracht
ist, die mit einem nicht gezeigten Vorsprung auf der Rückseite eines
später
beschriebenen Befestigungselements 45 in Eingriff gebracht
wird. Zuerst wird das Flüssigkristall-Displayfeld 41,
das an beiden Seiten seiner Rückseite
Elektroden 41a und 41b besitzt (die oberen und
unteren Enden in der Zeichnung), montiert. Das Flüssigkristall-Displayfeld 41 ist
vorzugsweise durch Leuchtdioden oder andere ähnliche Mittel, die auf beiden
Seiten davon vorgesehen sind, über
einen Streufilter hintergrundbeleuchtet.
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Die
Verbindungselemente 44 sind aus anisotropem leitenden Gummi
gemacht (welches ein Material ist, das durch Mischen eines speziellen
leitenden Feststoffmaterials mit Gummi oder anderem ähnlichen
Isoliermaterial angefertigt ist, das einen extrem hohen elektrischen
Widerstand hat, wenn kein Druck aufgebracht wird, aber eine lokale
elektrische Leitfähigkeit
in einem Gebiet entfaltet, das einem lokal begrenzten Druck ausgesetzt
wird, und in dem die Entfernung zwischen dem leitenden Feststoffmaterial kürzer wird,
um den Isolierwiderstand zu verringern). Die Signalverarbeitungseinheit 4,
die einen Flüssigkristall- Aktivierungsschaltkreis
mit Elektroden enthält,
ist gegenüber
den Verbindungselementen 44 angebracht. Die Signalverarbeitungseinheit 4 ist
in diesem Zustand vertikal gedrückt,
um das Befestigungselement 45 einzusetzen, dessen Breite
fast gleich der der Signalverarbeitungseinheit 4 in der Aussparung 1e in
dem Gehäuse 1 ist.
Dann befestigen mehrfache auf der Oberfläche des Verbindungselements 44 gebildete
Vorsprünge 45a die
Signalverarbeitungseinheit 4 mit dem Gehäuse 1,
wobei die Verbindungselemente 44 dadurch elastisch gedrückt werden.
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Nach
der Montage einer Verbindungstafel 46, die Verbindungsstücke zum
Verbinden der Signalverarbeitungseinheit 4 mit der Stromversorgungseinheit 3 und
der Außenseite
der Stromversorgungseinheit 3 trägt, wird die Abdeckung 2 mit
dem Gehäuse,
nachdem eine Dichtung 8 entlang des Randes dessen Öffnung angebracht
ist, mit Bolzen oder anderen ähnlichen
Mitteln befestigt.
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Auf
die Verbindungselemente 44 wirkt keine kippende bzw. verkantende
Kraft, da das Befestigungselement 45 in Position gebracht
wird, während die
Verbindungselemente 44 elastisch in einer Richtung senkrecht
zu dem Flüssigkristall-Displayfeld 41 und
der Signalverarbeitungseinheit 4 gedrückt werden, wobei die Verbindungselemente 44 aus
anisotropem leitenden Gummi dazwischen angebracht sind. Diese Anordnung
eliminiert die Notwendigkeit für
Bolzen oder andere Befestigungsmittel und erlaubt das Errichten
einer elektrischen Verbindung dazwischen, ohne über die Elektroden, die nahe
an der inneren Wand des Gehäuses 1 und
mit kleinen Zwischenräumen
zueinander angebracht sind, einen elektrischen Kriechverlust zu
verursachen. Bezugszeichen 47 bezeichnet in der Zeichnung
einen Rahmen zur Befestigung des Tonerzeugungselements 7.
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Diese
Konstruktion erlaubt das Befestigen der Stromversorgungseinheit 3 an
dem Gehäuse 1, ohne
dass Bolzen erforderlich sind. Auch kann durch Entfernen der Abdeckung 2 und
Entriegeln der Haken 35a aus den Aussparungen 1d die
Stromversorgungseinheit einfach ausgetauscht werden.
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Wenn
Gase aus dem Umfeld in die Gassensoren 5 in den an dem
Handgelenk befestigten kleinen Gasdetektor strömen, reagieren die Gassensoren 5 darauf
und generieren entsprechend den Konzentrationen der einzelnen Gase
Signale.
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Die
Schaltung in der Signalverarbeitungseinheit 4 erhält die Signale
von den Gassensoren 5, speichert die Konzentrationen der
Gase zu jedem Zeitpunkt in dem Speicher, und zeigt die Konzentration
des durch die externen Betätigungsschalter
ausgewählten
Gases auf dem Flüssigkristall-Displayfeld 41 an.
Es ist auch möglich,
die Zeit anzuzeigen, indem der externe Betätigungsschalter wie gefordert betätigt wird.
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Wenn
die Konzentration irgend eines durch die Gassensoren 5 erfassten
Gases das vorbestimmte Standardniveau überschreitet, leuchten die Leuchtdiodenelemente 43 auf,
und das Tonerzeugungselement 7 ertönt mit einem Alarm, und das Flüssigkristall-Displayfeld 41 zeigt
automatisch die Konzentration des betroffenen Gases an.
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Das
gerade beschriebene Ausführungsbeispiel
hat einen Riemen zum Befestigen am Handgelenk, der an den Riemenbuchsen 1b befestigt
ist. Ein Befestigungselement 73, das ein elastisches Blatt 72 umfasst,
das sich zwischen den Riemenbuchsen 1b erstreckt, von dem
ein Ende 72a zu einer Basisplatte 71 ausgekragt
ist, und an den Riemenbuchsen 1b durch Bolzen 74 befestigt
ist, die an beiden Enden davon in Befestigungslöcher 71 eingeführt sind,
erlaubt es, dass der Gasdetektor einfach an der Kleidung befestigt
wird.
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Wenn
das Tonerzeugungselement 4 eine Funktion hat, Vibrationen
niedriger Frequenz in der Größenordnung
von wenigen Dutzend Zyklen pro Sekunde (Hertz) zu erzeugen, vibriert
das elastische Blatt 72 mit hohen Amplituden, indem es
mit den durch das Gehäuse übertragenen
Vibrationen schwingt, wodurch der Alarm verstärkt und mit größerer Gewissheit übertragen
wird.
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11a bis 11c zeigen
ein Ausführungsbeispiel
der Aufnahme, die für
die Verwendung mit dem gerade beschriebenen kleinen Gasdetektor
geeignet ist. Die Aufnahme umfasst eine Basis 94, auf der
eine mittlere Aussparung 91 vorgesehen ist, deren Breite etwas
größer ist
als die des Gasdetektors, ein Segment 92 zur Aufnahme der
Stromversorgungsschaltung und anderer Komponenten auf einer Seite,
und eine Kalibriergasversorgungseinheit 93 auf der anderen
Seite.
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Zwei
zurückschiebbare
Elektroden 95 aus elastischem leitendem Material sind auf
einer Wand 92a des Aufnahmesegments 92 näher zu der
Aussparung vorgesehen, während
ein Kommunikationsanschluss 96 zur Kommunikation mit der
Aussenwelt auf der anderen Wand 92b vorgesehen ist.
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Die
Kalibriergasversorgungseinheit 93 wird normalerweise durch
eine Feder gedrückt,
um so aus der Aussparung 91 zurückzuweichen, mit einem Gleitelement 97,
das eine am äußeren Ende
vorgesehene Drückstange 97a besitzt.
Das Gleitelement 97 hat mehrere Fenster 97c, die
in der der Aussparung 91 gegenüberliegenden Wand 97b in Übereinstimmung
mit der Anordnung der Gassensoren in dem Gasdetektor vorgesehen
sind, und Gasversorgungsöffnungen 97d,
die separat Referenzgase an die einzelnen Fenster 97c liefern.
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Ein
Haken 98a mit einem Hebel 98, der normalerweise
in Richtung des Gleitelements gedrückt ist und von außen bedient
werden kann, ist in einem Bereich vorgesehen, der dem rückwärtigen Ende
des Gleitelements 98 gegenüberliegt.
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Wenn
die Zellen 31 nach einer langen Verwendungszeit verbraucht
sind, kann das Gleitelement 97 mit dem Haken 98a festgesetzt
werden, während
eine Seite des kleinen Gasdetektors gedrückt wird, wenn die Drückstange
gedrückt
wird, wobei der kleine Gasdetektor in der Aussparung der Aufnahme
angebracht ist.
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In
diesem Zustand können
die Sekundärzellen 31 wieder
aufgeladen werden, und interne Daten können mittels Infrarotkommunikationsmitteln
gelesen werden, während
die zwei Elektroden 95 mit den Ladeanschlüssen 38 der
Stromversorgungseinheit 3 in Kontakt sind, die durch die
Fenster 13 freigelegt sind. Auch kann die Kalibrierung
durch die Versorgung mit Referenzgasen von den Gasversorgungsöffnungen 97d an
die Gassensoren 5 durch die Fenster 97c ausgeführt werden.
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Wenn
der Hebel 98 heruntergedrückt wird, nachdem der Vorgang
auf der Aufnahme abgeschlossen ist, geht das Gleitelement 97 durch
die Stoßkraft
der Feder zurück,
um den kleinen Gasdetektor zu lösen,
sodass er frei ist, entnommen zu werden.
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Wenn
sich die Sekundärzellen 31 durch
eine lange Verwendungsdauer verschlechtert haben, kann die Stromversorgungseinheit 3 durch
Lösen der Haken 35a auf
der Abdeckung 35 von dem Gehäuse 1 ausgetauscht
werden. Selbst wenn irgend eine leitende Substanz mit den Ladeanschlüssen 38 der Stromversorgungseinheit
in Kontakt kommt, verhindert der zwischen den Ladeanschlüssen 38 vorgesehene
Strombegrenzungswiderstand 33 das Risiko von Feuer selbst
bei Anwesenheit entzündbarer
Gase. Selbst wenn die Stromversorgungseinheit 3 zufällig fallen
gelassen wird, und die darin enthaltenen Teile mit irgend einer
leitenden Substanz in Berührung kommen,
verhindert die die Teile schützende
Abdeckung 35 bei der Anwesenheit entzündbarer Gase einen Kurzschluss
und das Risiko einer Explosion.
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Während die
gerade beschriebene Aufnahme Lade-, Kommunikations-, und Gaskalibrierungsfunktionen
hat, hat eine andere Aufnahme 100 nur Lade- und Kommunikationsfunktionen,
wie in 12 gezeigt. Die Gaskalibrierungseinheit
kann als eine Option hinzugefügt
werden.
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Eine
optionale Gaskalibrierungseinheit umfasst ein Gleitelement 97,
das bewegbar auf einer Basis 101 angebracht ist, die Bolzenlöcher 101a und eine
zu den Bolzenlöchern 100a passende
Aussparung 101b hat, und einen Positionierungsvorsprung 100b auf
einer Aufnahme 100, wobei das Gleitelement 97 angepasst
ist, durch einen Hebel 98 festgehalten zu werden. Eine
Abdeckung 102 ist mit der Basis 101 verschraubt.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
erlaubt es, eine Gaskalibrierungsfunktion der Aufnahme 100,
die nur Lade- und Kommunikationsfunktionen hat, durch Anschrauben
der eben beschriebenen optionalen Einheit hinzuzufügen. Es
wird jedoch nur eine Aufnahme mit einer bewegbar gemachten Wand
und mit Referenzgasauslässen
durch Anspruch 3 geschützt.
Eine Aussparung, die nur Lade- und Kommunikationsfunktionen hat,
ist aus 11 von WO/005244 bekannt.