DE69215868T2

DE69215868T2 - Atemschutzgerät und entsprechende luftführungseinrichtung

Info

Publication number: DE69215868T2
Application number: DE69215868T
Authority: DE
Inventors: Hannu Inkinen
Original assignee: AIRACE Oy
Current assignee: Air-Ace Jyvaeskylae Fi Oy
Priority date: 1991-05-02
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2012-05-01
Also published as: EP0582612B1; ATE146089T1; JP3438073B2; EP0582612A1; FI87047C; FI912138A0; AU1655992A; DE69215868D1; FI912138A; WO1992019322A1; CA2102296A1; CA2102296C; JPH06506845A; FI87047B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutz-Gasmaske mit einem Luftleitsystem, wobei die Gasmaske aufweist einen Gesichtsabdichtungsabschnitt, der aus einer kautschukartigen Substanz hergestellt ist, ein Inhalations- und ein Exhalationsventil, die mit einem Rahmen verbunden sind, wobei der Rahmen mit dem Abdichtungsabschnitt verbunden ist, und einen an dem Rahmen angebrachten Filter, durch den zu reinigende Luft geatmet wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Leiten der Luft in einer Schutz-Gasmaske mit einem Luftleitsystem, wobei die Gasmaske aufweist einen Gesichtsabdichtungsabschnitt, der aus einer kautschukartigen Substanz hergestellt ist, ein Inhalations- und ein Exhalationsventil, die mit einem Rahmen verbunden sind, wobei der Rahmen mit dem Abdichtungsabschnitt verbunden ist, und einen an dem Rahmen angebrachten Filter, durch den die zu reinigende Luft geatmet wird, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, die Luft durch den Filter durch das Inhalationsventil in den Gesichtsabdichtungsabschnitt zur Atmung zu leiten und die geatmete Luft durch das Exhalationsventil nach außen zu leiten.
Eine solche Gasmaske und ein solches Verfahren sind aus der EP-A-0 258 508 bekannt.
Ein weitere Gasmaske ist aus der FI-B-69757 bekannt, wobei eine Einfassung zwischen einem Rahmen und einem Gesichtsabdichtungsabschnitt vorgesehen ist. Eine insbesondere für kalte Temperaturen geeignete Gasmaske ist aus der US-A-2,741,246 bekannt. Die Gasmaske umfaßt eine Lage zum Wärmeaustausch, die zwischen einem Gesichtsabdichtungsabschnitt und einer Außenschicht der Maske vorgesehen ist.
Schutz-Gasmasken werden herkömmlich größtenteils in industrieller Umgebung und in landwirtschaftlicher Umgebung eingesetzt, um den Benutzer gegenüber schädlichem Staub und Gasen zu schützen. In steigendem Maße werden Schutz-Gasmasken auch im Heimbereich verwendet; bspw. zur Vermeidung von Pollenallergien. Im folgenden werden einige alternative Lösungen betreffend die Ventilanordnung von Schutz-Gasmasken beschrieben.
Das Exhalationsventil ist gemäß der FI-Patentanmeldung 833006 eine Halbmaske vom Filterbrückentyp und ist unter einem Winkel in dem oberen Teil des Schirmes bzw. des Visiers der Maske angeordnet, um ausgeatmete Luft austreten zu lassen. Bei der EP-Patentanmeldung 258508 sind das Exhalationsventil und das Inhalationsventil konzentrisch in dem Gesichtsabschnitt des vorderen Teils der Schutzmaske angeordnet. Die Exhalationsluft wird aus dem Gesichtsabschnitt direkt in die umgebende Luft gefördert.
Eines der Hauptprobleme bei Schutz-Gasmasken ist die Bildung von Kondenswasser an der Dichtoberfläche des Gesichtsabschnittes. Die überschüssige Feuchtigkeit verursacht einen starken Baktierenwuchs auf den Oberflächen, die sich mit der Haut in Kontakt befinden, und führt somit zu Hautinfektionen und Überempfindlichkeiten. Weiterhin ist eine solche Maske außerordentlich unhygienisch, sollte die Maske von mehr als einer Person getragen werden. Die Bildung von Kondenswasser wird dadurch hervorgerufen, daß die Temperatur der Luft außerhalb des Gesichtsabschnittes der Vorrichtung niedriger ist als im Inneren des Gesichtsabschnittes. Die warme und feuchte Exhalationsluft kondensiert an den Oberflächen des Gesichtsabschnittes, wenn die Temperatur dieser Oberflächen unter eine Temperatur fällt, die als Taupunkttemperatur bezeichnet wird.
Ein weiteres erhebliches Problem tritt auf, wenn kalte Inhalationsluft bei Temperaturen unter Null eingeatmet wird. Da das Atmen durch die Schutz-Gasmaske immer ein gewisses Maß an Atmungswiderstand hervorruft, ist die die Schutzmaske verwendende Person generell (und insbesondere dann, wenn währenddessen hart gearbeitet wird) dazu gezwungen, die Luft unter Verwendung einer Atmungstechnik einzuatmen, die dazu führt, daß die kalte Luft direkt in die Atmungsorgane der Person geleitet wird. Personen, die an Asthma leiden, gehen in einer derartigen Situation zweifellos ein Gesundheitsrisiko ein.
Temperaturen unter Null führen ebenfalls häufig zu der Bildung von Eis in dem Exhalationsventil. Wenn dies auftritt, kann nicht gefilterte Luft über das Exhalationsventil in falscher Richtung in den Gesichtsabschnitt strömen.
Ein üblicher Nachteil bei Schutz-Gasmasken liegt darin, daß die Exhalationsluft zu nahe an dem Inhalationseinlaß aus der Gasmaske austritt. Dies führt zu dem Risiko, daß die Kohlendioxidkonzentration der eingeatmeten Luft einen unangemessen hohen Pegel übersteigen kann. Hohe Pegel an Kohlendioxid verursachen Kopfschmerzen, Müdigkeit und können in extremen Fällen sogar zur Bewußtlosigkeit führen. Von seiten der Behörden wird angegeben, daß beim Einatmen ein Grenzwert der Kohlendioxidkonzentration von etwa 1 % noch sicher ist.
Ein Nachteil bei einigen derzeit verfügbaren Masken, der die Arbeitssicherheit und den Tragekomfort reduziert, liegt darin, daß die Brillen und Schutzbrillen des Benutzers dazu neigen, aufgrund von warmer und feuchter Exhalationsluft anzulaufen. Dies liegt generell daran, daß die Möglichkeit besteht, daß die Exhalationsluft ungehindert von dem Exhalationsventil direkt auf die Brille oder Schutzbrille des Benutzers geführt wird.
Da sich das Exhalationsventil an herkömmlichen Schutz-Gasmasken an der Außenseite der Maske in unmittelbarer Nähe zu der umgebenden, nicht gefilterten Luft befindet, kann ein Leck in dem Exhalationsventil dazu führen, daß ungefilterte Luft außerhalb des Ventils und in dessen unmittelbarer Nachbarschaft in kleinen Mengen zusammen mit der Inhalationsluft eintreten kann, und zwar aufgrund des während des Inhalationsvorganges hervorgerufenen Ansaugens.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schutz-Gasmaske und ein Verfahren zum Leiten der Luft in einer Schutz-Gasmaske anzugeben, die entscheidende Verbesserungen bezüglich der obigen Nachteile mit sich bringen.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs erwähnten Schutz-Gasmaske dadurch gelöst, daß eine Einfassung zwischen dem Rahmen und dem Gesichtsabdichungsabschnitt vorgesehen wird, in die die Luft geleitet wird, die durch das Exhalationsventil strömt.
Die obige Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren zum Leiten der Luft in einer Schutz-Gasmaske dadurch gelöst, daß das Verfahren den weiteren Schritt aufweist, die von dem Exhalationsventil kommende Luft in eine Einfassung zwischen dem Rahmen und dem Gesichtsabdichtungsabschnitt zu leiten.
Der Hauptvorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, daß die Bildung von Kondenswasser an den Dichtoberflächen des Gesichtsabschnittes bemerkenswert reduziert wird. Dies geht einher mit einer Aufwärmung der Inhalationsluft. Die Gasmaske ist selbst bei Temperaturen unter Null sicher zu verwenden. Weiterhin wird die Vermischung von Exhalationsluft in die Inhalationsluft minimiert.
Bei den Anordnungen gemäß der Erfindung ist aufgrund der Anordnung des Exhalationsventils die durch das Exhalationsventil ausströmende Luft in bemerkenswertem Maße reiner als die die Gasmaske umgebende Luft. Da sich die unreine umgebende Luft nicht in unmittelbarer Nähe des Exhalationsventils befindet, besteht die ausströmende Luft hauptsächlich aus Luft, die einmal gefiltert und exhaliert bzw. ausgeamtet worden ist. Beispielsweise ist Luft, die Partikel als Unreinheiten enthält, zwischen dem Rahmen und Gesichtsabdichtungsabschnitt reiner als auf der äußeren Oberfläche der Maske, da die ausgeatmete Luft zwischen den Atmungsvorgängen des Benutzers um das Exhalationsventil herum verbleibt und der Druck der ausgeatmeten Luft die unreine Luft dazu zwingt, durch die Ventilöffnung weg zu strömen.
Im folgenden wird die Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist eine Explosionsansicht der Schutz-Gasmaske;
Fig. 2 zeigt die Schutz-Gasmaske in einer teilweise geschnittenen Darstellung von oben;
Fig. 3 zeigt eine teilweise entlang der Linie C-C in Fig. 2 geschnittene Seitenansicht der Schutz-Gasmaske;
Fig. 4a und 4b zeigen zwei unterschiedliche Arten der Implementierung der Oberflächen zum Wärmeaustausch; und
Fig. 5 ist eine isometrische Darstellung der Anordnung einer Gasmaske gemäß der Erfindung.
Fig. 1 ist eine schematische Explosionsdarstellung einer Schutz- Gasmaske gemäß der Erfindung. Die Gasmaske besteht aus einem Gitterabschnitt 1, der den Filter schützt, einem Filter 2, einem Rahmenabschnitt 3, der aus Stützrippen mit einer Öffnung für die Inhalationsluft besteht, einem Ventilrahmen 4, an dem das Inhalations- und das Exhalationsventil montiert sind, und einem Gesichtsabdichtungsabschnitt 7, der mit einem Ventilrahmen 4 mittels Montageriemen verbunden ist, wobei diese Riemen in Fig. 1 nicht gezeigt sind. Die Oberseite des Rahmenabschnittes 3 der Gasmaske nimmt eine Luftleitplatte 8 auf.
Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht der Schutz- Gasmaske von oben. Die Montageriemen 9 sind in dieser Figur durch gestrichelte Linien gezeigt.
Fig. 3 zeigt die zusammengebaute Maske in einem Zustand, bei dem sie über das Gesicht des Benutzers gestülpt ist. Die Darstellung ist eine teilweise entlang der Linie C-C aus Fig. 2 geschnittene Seitenansicht. Die Zeichnung zeigt, wie die warme Exhalationsluft durch das Exhalationsventil 6 durch den Rahmenabschnitt 3 und in die Lufteinfassung 11 des Gesichtsabdichtungsabschnittes 7 geführt wird. Aufgrund von Konvektionskräften steigt die warme Exhalationsluft in der Lufteinfassung 11 nach oben, bis sie auf die Luftleitplatte 8 trifft. Die Luftleitplatte 8 führt den größten Teil der warmen Luft nach hinten und nach oben in Richtung auf die Ohren der Person, die die Schutz- Gasmaske trägt. In diesem Fall wird ein Strom aus warmer Luft in der Lufteinfassung erzeugt, die zwischen dem Rahmenabschnitt der Schutz-Gasmaske und dem Gesichtsabdichtungsabschnitt gebildet ist, wobei der Strom aus warmer Luft die Temperatur in der Lufteinfassung generell höher hält als die der Außenluft. Die Bezugsziffer 16 zeigt einen abnehmbaren Schutzschirm.
Die warme Exhalationsluft in der Lufteinfassung hält die Temperatur der Außenoberfläche des Gesichtsabdichtungsabschnittes über der Taupunkttemperatur. Hierdurch wird die Bildung von Kondenswasser an den inneren Oberflächen des Gesichtsabdichtungsabschnittes erheblich reduziert.
Die warme Exhalationsluft in der Lufteinfassung erwärmt ebenfalls die Oberfläche 12 zum Wärmeaustausch, die die hintere Oberfläche des Rahmenabschnittes 3 bildet. Wärme wird durch Konduktion bzw. Wärmeleitung von der Oberfläche zum Wärmeaustausch zu den Stützrippen übertragen. Sobald die Stützrippen erwärmt sind, geben sie Wärme an die gefiltere Inhalationsluft ab, die zwischen den Rippen strömt. Daher ist die Temperatur der Inhalationsluft selbst für an Asthma leidende Personen nicht gefährlich kalt.
Da die an Kohlendioxid reiche Exhalationsluft in ihrer eigenen Lufteinfassung strömt und im wesentlichen über die Endabschnitte der Gasmaske austritt, gibt es kaum eine Möglichkeit, daß die Exhalationsluft zurückströmt und erneut eingeatmet wird. Dies erhöht die Betriebssicherheit der Gasmaske.
Aufgrund der Führungsplatte 8 wird verhindert, daß die warme Luft ein Anlaufen von Brillen oder Schutzbrillen hervorruft.
Die Fig. 4a und 4b zeigen weitere mögliche Lösungen für die Struktur der Oberfläche 12 zum Wärmeaustausch. Die Rippen 13 sind so gebildet, daß der Rahmenabschnitt 3 an den Punkten der Rippen im wesentlichen dieselbe Dicke besitzt wie in der Nähe der Lufttransferkanäle 10. Diese Konstruktion erleichtert einen effizienteren Austausch von Wärme, und zwar aufgrund der größeren Oberfläche und der größeren Dicke des Rahmenabschnittes.
Fig. 5 zeigt einen Befestigungsbolzen bzw. -beschlag, mittels dessen der Gitterabschnitt 1 an dem Rahmenabschnitt festgelegt wird. Die Druckausgleichsöffnungen 14 können bspw. in dem Abschnitt des Gitters 1 ausgeführt werden, der sich unter die Schutzmaske herum krümmt. Wenn dies ausgeführt wird, konvergieren die Druckausgleichsöffnungen mit den Öffnungen, die in den entsprechenden Teilen des Rahmenabschnittes 3 ausgebildet sind, wenn die Gasmaske zusammengebaut ist.

Claims

1. Schutz-Gasmaske mit einem Luftleitsystem, wobei die Gasmaske aufweist:

- einen Gesichtsabdichtungsabschnitt (7), der aus einer kautschukartigen Substanz hergestellt ist;

- ein Inhalations- und ein Exhalationsventil (5, 6), die mit einem Ventilrahmen (4) verbunden sind, wobei der Rahmen (4) mit dem Abdichtungsabschnitt (7) verbunden ist; und

- einen an einem Rahmenabschnitt (3) angebrachten Filter (2), durch den zu reinigende Luft geatmet wird,

gekennzeichnet durch eine Einfassung (11) zwischen dem Rahmenabschnitt (3) und dem Gesichtsabdichtungsabschnitt (7), in die die Luft geleitet wird, die durch das Exhalationsventil (6) strömt.

2. Gasmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Rahmenabschnittes (3) eine Luftleitplatte (8) aufweist, die sich selbst an die Konturen des Gesichtes des Trägers anpaßt und im wesentlichen von dem Rahmen (3, 4) in Richtung auf das Gesicht des Gasmaskenträgers orientiert ist.

3. Gasmaske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exhalationsluft derart geleitet wird, daß sie eine Wärmetauscherfläche (12) des Rahmenabschnittes (3) und eine daran vorgesehene Wärmetauscherriffelung (13) erwärmt, von der die Wärme an die Inhalationsluft abgegeben wird.

4. Gasmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Exhalationsluft derart geleitet wird, daß sie die äußere Oberfläche des Abdichtungsabschnittes (7) erwärmt, so daß dessen Innentemperatur über dem Taupunkt gehalten und somit die Bildung von Kondenswasser im Inneren des Gesichtsabdichtungsabschnittes (7) verhindert wird.

5. Gasmaske nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Vertiefungen oder Hohlräume, die sich der Orientierung der Wärmetauscherriffelung (13) anpassen, in der Riffelung ausgebildet worden sind.

6. Gasmaske nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Exhalationsluft derart geleitet wird, daß sie aus der Gasmaske im wesentlichen in Richtung einer Filterfläche austritt, wobei die Wärmetauscherfläche (12) des Rahmenabschnittes (3) und die Leitplatte (8) die Strömung der Exhalationsluft leiten.

7. Gasmaske nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherfläche (12), die die andere Wand der Einfassung (11) bildet, mit der Wärmetauscherriffelung (13) unter Ausbildung eines zusammenhängenden Stückes verbunden ist.

8. Gasmaske nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite der Wärmetauscherfläche (12), die der Einfassung (11) gegenüberliegt, aus länglichen Vertiefungen und/oder Hohlräumen besteht, die sich zur Einfassung (11) hin öffnen.

9. Gasmaske nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rahmenabschnitt (3) Druckausgleichsöffnungen (14) angefertigt worden sind und ein Gitter (1) außerhalb und/oder unterhalb des Exhalationsventils (6).

10. Gasmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein entfernbarer Schutzschirm (16) an dem Rahmenabschnitt (3) angebracht ist.

11. Verfahren zum Leiten der Luft in einer Schutz-Gasmaske mit einem Luftleitsystem, wobei die Gasmaske aufweist:

wobei das Verfahren die Schritte aufweist, die Luft durch den Filter (2) durch das Inhalationsventil (5) in den Gesichtsabdichtungsabschnitt (7) zur Atmung zu leiten und die geatmete Luft durch das Exhalationsventil (6) nach außen zu leiten, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, die von dem Exhalationsventil (6) kommende Luft in eine Einfassung (11) zwischen dem Rahmenabschnitt (3) und dem Gesichtsabdichtungsabschnitt (7) zu leiten.