DE7327445U - Vorrichtung zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in der Atemluft - Google Patents

Description

Bekanntlich wird die Urteilsfähigkeit und das Reaktionsvermögen von Testpersonen, beispielsweise Kraftfahrern, durch den Genuss von Alkohol umso stärker beeinträchtigt, je höher der Alkoholgehalt im Blut ist. Dieser wird normalerweise in Promille angegeben und kann durch eine Blutuntersuchung bestimmt werden. Der Alkoholgehalt im Blut steigt nach dem Genuss von alkoholischen Getränken zunächst bis zu einem nach etwa ein bis zwei Stunden erreichten Maximum an, um dann langsam wieder abzufallen. Da das Blut im Blutkreislauf auch durch die Lungen geführt wird und dort mit der Atemluft in Berührung kommt, enthält die Atemluft von Testpersonen, die zuvor Alkohol zu sich genommen haben, eine den Blutalkoholgehalt proportionale, geringe Menge Alkohol. Dies wird zur gasanalytischen Schnellbestimmung des Blutalkoholgehaltes benutzt, wobei die Testperson ihre Atemluft durch ein Prüfröhrchen hindurchbläst. Der in der Atemluft enthaltene Alkohol bewirkt durch chemische Umsetzung eine Verfärbung der das Prüfröhrchen füllenden Chemikalien, wobei die Länge der Verfärbungszone umso größer ist, je höher der Blutalkoholgehalt ist. Diese Methode wird insbesondere von der Verkehrspolizei zur Kontrolle des Blutalkoholgehaltes von Kraftfahrern benutzt, lässt jedoch an Genauigkeit zu wünschen übrig.

Darüber hinaus sind gasanalytische Verfahren zur Ermittlung des Gehaltes an brennbaren organischen Verbindungen, beispielsweise auch Alkohol, in sauerstoffhaltigen Gasgemischen bekannt, bei welchen diese an einem erhitzten

Platindraht verbrannt werden. Da der Widerstand elektrischer Leiter normalerweise mit steigender Temperatur zunimmt und die bei der Verbrennung auftretende Wärmetönung der Menge des verbrannten Brennstoffes proportional ist, kann der Gehalt des Gasgemisches an brennbaren Stoffen durch Messung des Widerstandes ermittelt werden. Dabei werden jedoch nur dann zuverlässige Ergebnisse erzielt, wenn die verwendete Messvorrichtung alle das Ergebnis beeinflussende Nebenfaktoren sorgfältig ausschaltet. Hierzu sind insbesondere eine genaue Thermostatisierung und eine gleichmäßige Gaszuführung wesentlich, so dass derartige Messvorrichtungen für viele Zwecke zu kompliziert und aufwendig sind.

Es besteht nun ein starkes Bedürfnis nach einer einfachen, robusten und unaufwendigen Vorrichtung zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in der Atemluft, welche bei handlicher, tragbarer Ausgestaltung eine rasche und zuverlässige Bestimmung des Alkoholgehaltes ermöglicht und darüber hinaus leicht in den Zündstromkreis von Kraftfahrzeugen so eingebaut werden kann, dass der Kraftfahrer das Fahrzeug nur starten kann, wenn sein Blutalkoholgehalt unter dem gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwert von in Deutschland 0,8 Promille liegt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in der Atemluft erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine mit einer Einblasöffnung und mindestens einer Auslassöffnung versehene Gaskammer, eine in der Einblasöffnung angeordnete, zwischen einer Sperrstellung und einer Öffnungsstellung bewegliche Sperrklappe, eine diese in ihre Sperrstellung drängende, schwache Federvorrichtung, eine in der Gaskammer angeordnete Gaszelle mit einem erhitzbaren Heizdraht zur Verbrennung des eingeblasenen Alkohols und eine Messvorrichtung für die dem Alkoholgehalt proportionale Wärmetönung mit einer in geringem Abstand vom Heizdraht angeordneten Sonde.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden wird eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer in den Zündstromkreis eines Kraftfahrzeuges eingebauten Vorrichtung und

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch die zugehörige Gaskammer.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung besitzt eine Gaszelle 1 mit einem in einem porösen Keramikmantel 5 eingebetteten Heizdraht 2, der über einen Vorschaltwiderstand 4 mit einer Stromquelle verbunden ist und im Betrieb auf Temperaturen zwischen 300 und 350°C, insbesondere etwa 330°C erhitzt wird. In den Keramikmantel 5 ist in einem Abstand von Heizdraht 2 eine als Drahtwicklung ausgebildete Anodensonde 3 eingebettet, deren Enden miteinander kurzgeschlossen sind. Die Anodensonde 3 ist über eine Anodenleitung einerseits mit der Basis eines Transistors 9 und andererseits über einen Regelwiderstand 6 und ein Milliamperemeter 7 mit der Emitterseite des Transistors 9 verbunden. Die Kollektorseite des Transistors 9 ist über ein Relais 10 mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden. Das Relais 10 betätigt einerseits einen Sperrschalter 11 und andererseits einen Kontrollampenschalter 14 für eine grüne Kontrollampe 15 und eine rote Kontrollampe 16.

Der Sperrschalter 11 steht über eine Verbindungsleitung mit einem Zündrelais 20 in Verbindung, das im Zündstromkreis angeordnet ist. Das Zündrelais 20 betätigt einen Zündspulenschalter 21 und einen Selbsthalteschalter 22. Der Zündschalter 21 ist in der vom Zündschloss 17 zur Zündspule 18 und zum Unterbrecher 19 führenden Zündleitung so angeordnet, dass dieser nur geschlossen ist, solange das Zündrelais 20 von Strom durchflossen wird. Der Zündspulenschalter 21 und der Selbsthaltehalter 22 werden vom Zündrelais 20 jeweils gemeinsam so betätigt, dass bei stromdurchflossenem Zündrelais 20 der Zündspulenschalter 21 und der Selbsthalteschalter 22 geschlossen sind.

Der Sperrschalter 11 ist andererseits über einen Mikroschalter 12 und einen Widerstand 13 gegen Masse geschaltet.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Gaszelle 1 in einer rohrförmigen Gaskammer 30 mit einer Einblasöffnung 31 und mehreren Auslassöffnungen 32 angeordnet. In der rohrförmig ausgebildeten Einblasöffnung 31 ist eine um eine mittlere Drehachse 35 verdrehbare Sperrklappe 33 schwenkbar gelagert, die in der in Fig. 2 dargestellten Sperrstellung die Einblasöffnung 31 im wesentlichen vollständig verschließt. Gegen die Rückseite der Sperrklappe 33 liegt eine schwache Feder 34 an, die in der Sperrstellung der Sperrklappe 33 den Schaltknopf eines Mikroschalters 12 lose berührt und bei der Verdrehung der Sperrklappe 33 in die Öffnungsstellung den Schaltknopf des Mikroschalters 12 betätigt. Die Feder 34 dient weiterhin dazu, die Sperrklappe 33 in ihre Sperrstellung zu drängen.

Im folgenden wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter erläutert. Vor der Betätigung des Zündschlosses 17 sind das Relais 10 und das Zündrelais 20 stromlos, so dass der Zündspulenschalter 21 und der Selbsthalteschalter 22 geöffnet sind und der Sperrschalter 11 geschlossen ist. Da auch der Mikroschalter 12 geöffnet ist, bleibt das Zündrelais 20 auch nach einer Betätigung des Zündschlosses 17 noch stromlos. Dies zwingt den Kraftfahrer dazu, zunächst in die Einblasöffnung 31 der Gaskammer 30 hineinzublasen, wobei der Luftstrom die Sperrklappe 33 in ihre

Öffnungsstellung verdreht, so dass die Atemluft bis zur Gaszelle 1 gelangt. Durch die Verdrehung der Sperrklappe 33 wird die Feder 34 ausgelenkt, so dass sie ihrerseits den Schaltknopf des Mikroschalters 12 betätigt und diesen schließt. Bei der Beendigung des Einblasens drängt die Feder 34 die Sperrklappe 33 in ihre Sperrstellung zurück, so dass die eingeblasene Atemluft im Innenraum der Gaskammer 30 eingeschlossen bleibt und nur sehr langsam aus den Auslassöffnungen 32 herausdiffundiert. Sofern die Atemluft Alkohol enthält, wird dieser in der auf 330°C erhitzten Gaszelle katalytisch verbrannt, wobei die etwaige Wärmetönung den Widerstand der Gaszelle von beispielsweise 2000 Ohm auf bis zu etwa 200 Ohm herabsetzt. Dabei fließt in der Anodenleitung ein dem Alkoholgehalt in der Atemluft proportionaler, schwacher Strom, der durch das Milliamperemeter 7 angezeigt wird. Wenn der Alkoholgehalt der Atemluft und die diesem proportionale Stromstärke in der Anodenleitung einen vorbestimmten, durch den Regelwiderstand 6 einstellbaren Wert übersteigt erfolgt über den Transistor 9 ein Stromfluss durch das Relais 10, wodurch der Sperrschalter 11 geöffnet und der Kontrollampenschalter 14 in seine die rote Kontrollampe 16 mit der Stromquelle verbindende Stellung bewegt wird.

Solange der Alkoholgehalt in der Atemluft und damit die diesem proportionale Stromstärke in der Anodenleitung den vorbestimmten Wert nicht überschreitet, bleibt das Hauptrelais 10 stromlos und damit der Sperrschalter 11 in seiner geschlossenen Stellung. Da der Mikroschalter 12 nach dem Einblasen der Atemluft in die Gaskammer 30 geschlossen ist, fließt nunmehr ein Strom vom Zündschloss 17 über das Zündrelais 20, den Sperrschalter 11, den Mikroschalter 12 und dem Widerstand 13. Infolge dessen wird durch das Zündrelais 20 der Zündspulenschalter 21 und der Selbsthalteschalter 22 geschlossen, so dass das Zündrelais 20 bei einem nachfolgenden

Öffnen des Mikroschalters 12 nicht mehr stromlos wird und das Kraftfahrzeug in der üblichen Weise gestartet werden kann. Durch die Kontrollampen 15 und 16 wird jeweils angezeigt, ob der Alkoholgehalt in der Atemluft über oder unter dem zulässigen Grenzwert liegt.

Die vorstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläuterte Vorrichtung kann vom Fachmann je nach den Anforderungen in verschiedener Weise zweckentsprechend abgewandelt werden, wobei insbesondere auch auf die Kontrollampen 15 und 16 und/oder das Milliamperemeter 7 verzichtet werden kann. Sofern die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht in den Zündstromkreis eines Kraftfahrzeuges eingeschaltet wird, kann sie mittels des Milliamperemeters 7 und/oder der Kontrollampen 15 und 16 auch zur Kontrolle des Alkoholgehaltes der Atemluft von Testpersonen in ähnlicher Weise benutzt werden, wie dies bisher mit Gasprüfröhrchen erfolgte. Beim Einbau in den Zündstromkreis eines Kraftfahrzeuges können erforderlichenfalls auch weitere Funktionen, beispielsweise optische oder akustische Alarmeinrichtungen betätigt werden.

Claims (4)

1.) Vorrichtung zur Bestimmung des Alkoholgehaltes in der Atemluft, gekennzeichnet durch eine mit einer Einblasöffnung (31) und mindestens einer Auslassöffnung (32) versehene Gaskammer (30), eine in der Einblasöffnung (31) angeordnete, zwischen einer Sperrstellung und einer Öffnungsstellung bewegliche Sperrklappe (33), eine diese in ihre Sperrstellung drängende, schwache Federvorrichtung (34) eine in der Gaskammer angeordnete Gaszelle (1) mit einem erhitzbaren Heizdraht (2) zur Verbrennung des eingeblasenen Alkohols und eine Messvorrichtung für die dem Alkoholgehalt proportionale Wärmetönung mit einer in geringem Abstand vom Heizdraht angeordneten Sonde (3).

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizdraht (2) und die Sonde (3) in einen porösen Keramikmantel (5) eingebettet sind.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung einen bei Überschreitung eines vorbestimmten Messwertes betätigten Schalter (10, 11) enthält.

4.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskammer (30) einen durch die Bewegung der Sperrklappe (33) in die Öffnungsstellung den Zündstromkreis eines Kraftfahrzeuges schließenden Mikroschalters (12) aufweist.