EP0515870B1 - Luftreinigungspatrone mit einem dehnbaren Folienbeutel für die Füllung - Google Patents

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EP0515870B1
EP0515870B1 EP92107539A EP92107539A EP0515870B1 EP 0515870 B1 EP0515870 B1 EP 0515870B1 EP 92107539 A EP92107539 A EP 92107539A EP 92107539 A EP92107539 A EP 92107539A EP 0515870 B1 EP0515870 B1 EP 0515870B1
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EP
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filling
pressure
foil bag
air purification
connection piece
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EP92107539A
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Werner Jumpertz
Werner Sartor
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Draegerwerk AG and Co KGaA
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B19/00—Cartridges with absorbing substances for respiratory apparatus

Definitions

  • the invention relates to an air cleaning cartridge and device for filling the same with a filling of a granular chemical for processing breathing air in a housing, the side walls of which are at least partially made of an elastic, elastic material, and each with a breathing connection for introducing breathing gas and for discharging it of processed breathing gas.
  • a cylindrical outer wall is provided between the two breathing connections, which consists of an elastically resilient material, for example rubber.
  • the filling of the cartridge with a granular chemical which absorbs, for example, the CO2 of the exhaled air in a respirator in order to feed the processed breathing gas back to the device wearer, takes place with the container open to the atmosphere. Due to the gravity of the filling, the elastic wall part of the air-cleaning cartridge is stretched as the degree of filling progresses, so that when the cartridge is completely filled, the granular filling bodies are under a contraction force of the stretched wall part. Due to this contraction force, the granular fillings are held together and packed in a firm bond.
  • the elasticity of the elastic housing wall under the internal pressure of the filling is not sufficient to keep the filling, which can weigh up to a few kilograms, under a compressive pressure even during a long storage period, so that the granular filling bodies remain tightly packed , even during a possible transport.
  • the choice of suitable materials was limited to those that could either accommodate the heavy filling but were therefore not stretchable enough to exert sufficient contraction pressure, or were stretchable to the extent that an initial contraction pressure after filling was carried out on the granular ones Filling bodies could be exercised, but after a long period of storage the elasticity decreased to such an extent that the force of contraction also decreased to a disappearing level.
  • the known stretchable air cleaning cartridge is not very suitable for accommodating particularly large fillings which are required with the increasingly prolonged service life of the respiratory protective devices which accommodate these air cleaning cartridges.
  • the known air cleaning cartridge expands more or less, which also results in the resulting air cleaning cartridge Contraction force takes different values. If the contraction force of the known filled air cleaning cartridge were to be increased even further, mechanical pressure would have to be exerted on the full filling in order to expand the wall of the cartridge even further. Such a mechanical application of pressure would, however, result in the packing bodies breaking and thereby changing the packing density required for operation. The break on the chemical grains creates dust that settles in the spaces between the grains and increases the flow resistance.
  • the present invention is therefore based on the object of improving an air cleaning cartridge and a device for filling the same in such a way that the expansion of the housing can be expanded in a controlled manner before the chemical is filled in, in order to achieve a reproducible contraction force of the filled housing, and in order to ensure that it is ready for use Extend cartridge storage time.
  • a pressure port can be connected to one of the connections, through which a compressed gas can be introduced into the housing, which is designed as an isometrically expandable, elastic film bag that can be expanded by a multiple of its original volume, and that the granular chemical can be introduced into the inflated, pressurized foil bag via a filler neck.
  • the advantage of the invention lies essentially in the fact that the housing designed as a film bag can now be inflated to a predetermined volume in order to be able to exert a load on the subsequent filling in accordance with the expansion force of the inflated film bag Contraction force to be determined in advance.
  • the granular packing material is compressed with reproducible compression and the filling remains tightly packed and tightly packed even during a long storage period and during transport.
  • the filling process is facilitated in that the film bag is expanded to its final state in advance by introducing enough compressed air into it until it reaches the desired extent.
  • the packing elements can then be introduced into this expanded film bag via the filling nozzle.
  • the filler neck must be sealed pressure-tight with respect to the inflated foil bag, but on the other hand it must also allow the chemical to be filled.
  • one of the connections is provided with the pressure port, and the other connection is connected to the filling chamber in which the chemical to be filled is in a suitable amount.
  • the filling chamber can be closed at the level of the connection with a slide.
  • the chemical is poured from the filling chamber into the expanded film bag, whereupon the pressure is released and the expanded film bag tries to contract, which prevents it from being completely filled.
  • the pressure port and filling chamber can now be removed from the connections, and the air cleaning cartridge can be used.
  • the pressure port directly to the filling chamber.
  • This forms a coherent filling unit which can be placed pressure-tight on one of the connections of the cartridge, the other connection being sealed.
  • the compressed gas is passed through the pressure nozzle both into the filling chamber filled with the chemical and into the foil bag, whereupon this expands to a resulting volume in accordance with its extensibility and the filling pressure of the compressed gas, whereupon the filling from the filling chamber into the expanded foil bag can be emptied.
  • the pressure of the compressed gas is then relieved, so that the film bag contracts around the filling.
  • the film bag is expanded to such an extent that more filling material fits into it than is provided in the filling chamber, a possibility should be provided for repeatedly filling the film bag from the filling chamber.
  • a film bag made of an elastomer with a thickness of approximately 0.25 mm is suitable for expanding in welded form from a starting volume of 800 cm3 to a volume of approximately 2500 cm3 due to a slight excess pressure of approximately 150 mbar.
  • an elastomer, eg polyurethane, welded in a film to form a film bag has the sufficient Elasticity in order to obtain a desired volume, but on the other hand also sufficient rigidity so that the contraction force exerted on the filling does not decrease in the long term under the back pressure of the filling. In this way, expansions of the film bag to five times the original volume can be achieved.
  • the single figure shows a housing of an air cleaning cartridge designed as a film bag (1), which is connected with its connections (2) on the one hand to a filling chamber (3) and on the other hand is closed to the environment via a pressure-tight plug (4).
  • the filling chamber (3) is filled with a granular chemical (5) as a filling and sealed off from the environment by a cover (6).
  • the cover (6) has a pressure nozzle (7) which is connected to a pressure gas source (not shown) via a pressure line (8) which is only partially shown.
  • the pressure nozzle (7) and the connections (2) are tightly connected on the one hand to the pressure line (8) and on the other hand to the foil bag (1) via clamps (9).
  • the filling connection (10) of the filling chamber (3) is closed pressure-tight towards the foil bag (1) by means of a slide (11) which can be moved into the open position in a slide guide (12).
  • Compressed gas of approximately 150 mbar pressure coming from the pressure line (8) from the pressure line (7) is passed into the initially empty filling chamber (3), the opened slide (11) into the foil bag (1 '), which is shown in dashed lines relaxed shape up to the blown film bag (1) shown in solid lines. Then the slide (11) is closed so that the foil bag (1) remains in its inflated form and the filling chamber (3) can be opened via the screw-on cover (6) and filled with the granular chemical (5). After closing the filling chamber (3) and restoring the pressure connection to the compressed gas source via the pressure nozzle (7) and pressure line (8), the slide (11) is opened and the contents of the filling chamber (3) trickle into the film bag (1).
  • the pressure from the filling chamber (3) and the film bag (1) can be released to the environment, so that the film bag (1) tries to contract to its original shape (1 ') and firmly compresses the filling (5) it encloses.
  • Another filling option is to connect the filling chamber filled with the chemical (5) when the slide (11) is closed but retains the chemical (5) but allows the compressed gas to pass through to the compressed gas source (not shown) via the pressure line (8) and the pressure port (7) and inflating the foil bag (1 ') from its original shape onto the inflated shape (1) shown.
  • the filling (5) of the filling chamber (3) trickles into the stretched film bag (1).
  • both the filling chamber (3) and the film bag (1) remain under the excess pressure of the compressed gas supplied by the pressure line (8).
  • the film bag (1) is provided with a sealing film (15) on its surface to seal it off from the water vapor.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Luftreinigungspatrone und Vorrichtung zum Befüllen derselben mit einer Füllung aus einem körnigen Chemikal zur Aufbereitung von Atemluft in einem Gehäuse, dessen Seitenwände zumindest teilweise aus einem dehnbaren, elastischen Material bestehen, und das mit je einem Atemanschluß zur Einleitung von Atemgas und zur Ausleitung von aufbereitetem Atemgas versehen ist.
  • Eine bekannte Luftreinigungspatrone ist in der DE-B 10 96 759 beschrieben worden.
  • Bei dieser bekannten Luftreinigungspatrone ist zwischen den beiden Atemanschlüssen eine zylinderförmig gestaltete Außenwand vorgesehen, welche aus elastisch nachgiebigem Material, beispielsweise Gummi, besteht. Das Füllen der Patrone mit einem körnigen Chemikal, welches z.B. das CO₂ der Ausatemluft in einem Atemschutzgerät absorbiert, um das so aufbereitete Atemgas dem Geräteträger wieder zuzuführen, erfolgt bei zur Atmosphäre geöffnetem Behälter. Durch die Schwerkraft der Füllung wird mit fortschreitendem Füllungsgrad der elastische Wandteil der Luftreinigungspatrone gedehnt, so daß sich bei vollständig gefüllter Patrone die körnigen Füllkörper unter einer Kontraktionskraft des gedehnten Wandteils befinden. Durch diese Kontraktionskraft werden die körnigen Füllkörper zusammengehalten und in einem festen Verbund gepackt. Der Zweck einer solchen Patrone besteht darin, daß während des Gebrauchs die Volumenreduktion der Füllung infolge der erwarteten Kontraktionskraft ausgeglichen wird, so daß die Durchströmung des Atemgases durch die Patrone entlang den körnigen Füllkörpern erfolgt, damit die Aufbereitung des Atemgases möglichst vollständig stattfindet. Andernfalls würden sich sogenannte Bypasskanäle ausbilden, die von dem Atemgas durchströmt würden, ohne daß sie an den körnigen Füllkörpern vorbeistreichen.
  • Es hat sich jedoch als nachteilig erwiesen, daß die Dehnbarkeit der elastischen Gehäusewand unter dem Eigendruck der Füllung nicht ausreichend ist, um die bis zu einige Kilogramm schwere Füllung auch während einer längeren Lagerzeit soweit unter einen Zusammenpreßdruck zu halten, daß die körnigen Füllkörper dicht gepackt bleiben, und das auch während eines möglichen Transportes. Bei der Auswahl dafür geeigneter Materialien war man auf solche beschränkt, die entweder die schwere Füllung aufnehmen konnten, somit aber nicht genügend dehnbar waren, um einen ausreichenden Kontraktionsdruck auszuüben, oder sie waren soweit dehnbar, daß vielleicht ein anfänglicher Kontraktionsdruck nach erfolgter Füllung auf die körnigen Füllkörper ausgeübt werden konnte, jedoch nach länger andauernder Lagerungszeit nahm die Elastizität soweit ab, daß auch die Kontraktionskraft auf ein verschwindendes Maß zurückging. Insbesondere ist die bekannte dehnbare Luftreinigungspatrone aus den genannten Gründen wenig geeignet, besonders große Füllungen aufzunehmen, die mit zunehmend verlängerter Gebrauchsdauer der Atemschutzgeräte, welche diese Luftreinigungspatronen aufnehmen, erforderlich sind. Je nach unterschiedlich schwerer Füllmenge dehnt sich die bekannte Luftreinigungspatrone mehr oder weniger auf, wodurch auch die dabei entstehende Kontraktionskraft unterschiedliche Werte annimmt. Würde man die Kontraktionskraft bei der bekannten gefüllten Luftreinigungspatrone noch erhöhen wollen, müßte man auf die vollständige Füllung einen mechanischen Druck ausüben, um die Wandung der Patrone noch weiter zu dehnen. Eine derartige mechanische Druckausübung hätte aber zur Folge, daß die Füllkörper zerbrechen, und sich dadurch die zum Betrieb erforderliche Packungsdichte verändert. Durch den Bruch an den Chemikalkörnern entsteht Staub, der sich in die Zwischenräume zwischen den Körnern setzt und den Strömungswiderstand erhöht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Luftreinigungspatrone und eine Vorrichtung zum Befüllen derselben so zu verbessern, daß die Ausdehnung des Gehäuses kontrolliert erweiterbar ist, bevor das Chemikal eingefüllt wird, um eine reproduzierbare Kontraktionskraft des gefüllten Gehäuses zu erzielen, und um die brauchfertige Lagerzeit der Patrone zu verlängern.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß an einem der Anschlüsse ein Druckstutzen anschließbar ist, durch den ein Druckgas in das Gehäuse, welches als isometrisch ausdehnbarer, um ein Mehrfaches seines Ursprungvolumens erweiterbarer, elastischer Folienbeutel ausgebildet ist, einführbar ist, und daß das körnige Chemikal über einen Füllstutzen in den aufgeblähten, unter Überdruck gesetzten Folienbeutel einbringbar ist.
  • Der Vorteil der Erfindung liegt im wesentlichen darin, daß nunmehr das als Folienbeutel ausgebildete Gehäuse auf ein vorbestimmtes Volumen aufgebläht werden kann, um entsprechend der Dehnungskraft des aufgeblähten Folienbeutels eine auf die spätere Füllung ausübbare Kontraktionskraft im voraus festzulegen. Dadurch werden die körnigen Füllkörper mit einer reproduzierbaren Kompression zusammengedrückt und die Füllung bleibt auch während einer längeren Lagerzeit und während des Transportes rüttelfest und dicht zusammengepackt. Außerdem wird der Füllvorgang dadurch erleichtert, daß der Folienbeutel im vorhinein auf seinen Endzustand ausgedehnt wird, indem soviel Druckluft in ihn eingeführt wird, bis er die gewünschte Ausdehnung erhält. Die Füllkörper können dann in diesen ausgedehnten Folienbeutel über den Füllstutzen eingebracht werden.
  • Der Füllstutzen muß zum einen gegenüber dem aufgeblähten Folienbeutel druckdicht abgeschlossen sein, zum anderen aber auch eine Befüllung mit dem Chemikal ermöglichen. Dies geschieht zweckmäßigerweise dadurch, daß der Füllstutzen mit einer das Chemikal enthaltenden, auf einen der Anschlüsse druckdicht anschließbaren Füllkammer verbunden ist. Auf diese Weise ist einer der Anschlüsse mit dem Druckstutzen versehen, und der andere Anschluß mit der Füllkammer verbunden, in welcher sich das zu füllende Chemikal in geeigneter Menge befindet. Die Füllkammer kann in Höhe des Anschlusses mit einem Schieber verschlossen sein. Nachdem der Folienbeutel über den Druckstutzen auf sein gewünschtes Volumen ausgedehnt wurde, wird das Chemikal aus der Füllkammer in den ausgedehnten Folienbeutel geschüttet, worauf der Druck entlastet wird und der ausgedehnte Folienbeutel sich zusammenzuziehen versucht, woran er wegen der vollständigen Füllung gehindert wird. Druckstutzen und Füllkammer können nunmehr von den Anschlüssen entfernt werden, und die Luftreinigungspatrone ist einsetzbar.
  • Es kann vorteilhaft sein, den Druckstutzen direkt an der Füllkammer anzubringen. Dadurch ist eine zusammenhängende Fülleinheit gebildet, die an einen der Anschlüsse der Patrone druckdicht aufgesetzt werden kann, wobei der andere Anschluß dichtgesetzt ist. Zum Befüllen wird des Druckgas über den Druckstutzen sowohl in die mit dem Chemikal gefüllte Füllkammer als auch in den Folienbeutel geleitet, worauf dieser sich entsprechend seiner Dehnbarkeit und dem Fülldruck des Druckgases auf ein sich daraus ergebendes Volumen ausdehnt, worauf die Füllung aus der Füllkammer in den erweiterten Folienbeutel entleert werden kann. Anschließend wird der Druck des Druckgases entlastet, so daß sich der Folienbeutel um die Füllung zusammenzieht.
  • Ist der Folienbeutel soweit ausgedehnt, daß mehr Füllmaterial in ihn hineinpaßt als in der Füllkammer vorgesehen ist, sollte eine Möglichkeit vorgesehen werden, den Folienbeutel aus der Füllkammer wiederholt zu befüllen. Dazu ist es günstig, den mit der Füllkammer verbundenen Füllstutzen mit einem druckdichten Verschlußschieber auszustatten. Dieser wird dann geschlossen, wenn die Füllkammer leer ist und mit neuem Füllmaterial gefüllt werden soll, so daß in dem noch nicht ganz gefüllten Folienbeutel der Überdruck verbleibt.
  • Es hat sich herausgestellt, daß ein Folienbeutel aus einem Elastomer mit einer Dicke von etwa 0,25 mm geeignet ist, um in abgeschweißter Form durch einen geringen Überdruck von etwa 150 mbar von einem Ausgangsvolumen von 800 cm³ auf ein Volumen von etwa 2500 cm³ auszudehnen. Ein Elastomer, z.B. Polyurethan, in einer Folie zu einem Folienbeutel verschweißt, besitzt einerseits die genügende Dehnbarkeit, um ein gewünschtes Volumen zu bekommen, andererseits aber auch eine genügende Steifigkeit, um auch auf Dauer unter dem Gegendruck der Füllung in seiner auf die Füllung ausgeübten Kontraktionskraft nicht abzunehmen. Auf diese Weise sind Dehnungen des Folienbeutels auf sein fünffaches des Ursprungsvolumens erreichbar.
  • Da die für die Aufbereitung von Atemluft erforderlichen Chemikalien feuchtigkeitsempfindlich sind, ist es zweckmäßig, den Folienbeutel mit einer Wasserdampf-undurchlässigen Versiegelungsfolie zu umschließen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt ein als Folienbeutel (1) ausgebildetes Gehäuse einer Luftreinigungspatrone, welche mit ihren Anschlüssen (2) einerseits an eine Füllkammer (3) angeschlossen ist und andererseits zur Umgebung hin über einen druckdichten Stopfen (4) verschlossen ist. Die Füllkammer (3) ist mit einem körnigen Chemikal (5) als Füllung gefüllt und über einen Deckel (6) gegenüber der Umgebung abgeschlossen. Der Deckel (6) besitzt einen Druckstutzen (7), der über eine nur teilweise dargestellte Druckleitung (8) an eine nicht dargestellte Druckgasquelle angeschlossen ist. Der Druckstutzen (7) und die Anschlüsse (2) sind einerseits mit der Druckleitung (8) und andererseits mit dem Folienbeutel (1) über Schellen (9) dicht verbunden. Der Füllanschluß (10) der Füllkammer (3) ist zum Folienbeutel (1) hin über einen Schieber (11) druckdicht verschlossen, der in einer Schieberführung (12) in Öffnungsstellung bewegt werden kann.
  • Über den Druckstutzen (7) ist von der Druckleitung (8) kommend Druckgas von etwa 150 mbar Druck in die anfänglich leere Füllkammer (3), den geöffneten Schieber (11) in den Folienbeutel (1') geleitet, der sich aus der gestrichelt dargestellten entspannten Form bis zu der durchgezogen dargestellten aufgeblähten Folienbeutel (1) ausdehnt. Danach wird der Schieber (11) geschlossen, so daß der Folienbeutel (1) in seiner aufgeblähten Form verbleibt und die Füllkammer (3) geöffnet werden kann über den herausschraubbaren Deckel (6) und mit dem körnigen Chemikal (5) gefüllt werden kann. Nach Verschließen der Füllkammer (3) und Wiederherstellung der Druckverbindung über Druckstutzen (7) und Druckleitung (8) zu der Druckgasquelle wird der Schieber (11) geöffnet und der Inhalt der Füllkammer (3) rieselt in den Folienbeutel (1). Nach dessen vollständiger Ausfüllung mit dem körnigen Chemikal (5) kann der Druck aus der Füllkammer (3) und dem Folienbeutel (1) zur Umgebung hin entlastet werden, so daß sich der Folienbeutel (1) auf seine ursprüngliche Gestalt (1') zusammenzuziehen versucht und die von ihm umschlossene Füllung (5) fest zusammendrückt.
  • Eine weitere Füllmöglichkeit besteht darin, die mit dem Chemikal (5) gefüllte Füllkammer bei geschlossenem, das Chemikal (5) zurückhaltenden aber das Druckgas durchlassenden Schieber (11) an die nicht dargestellte Druckgasquelle über die Druckleitung (8) und den Druckstutzen (7) anzuschließen und den Folienbeutel (1') aus seiner ursprünglichen Form auf die dargestellte aufgeblähte Form (1) aufzublasen. Bei Öffnung des Schiebers (11) rieselt die Füllung (5) der Füllkammer (3) in den gedehnten Folienbeutel (1).
  • Während des gesamten Füllvorganges verbleibt sowohl die Füllkammer (3) als auch der Folienbeutel (1) unter dem von der Druckleitung (8) gelieferten Überdruck des Druckgases.
  • Zum wasserdampfdichten Abschluß zur Umgebung hin ist der Folienbeutel (1) an seiner Oberfläche mit einer Versiegelungsfolie (15) versehen.

Claims (6)

  1. Luftreinigungspatrone und Vorrichtung zum Befüllen derselben mit einer Füllung aus einem körnigen Chemikal (5) zur Aufbereitung von Atemluft in einem Gehäuse, dessen Seitenwände zumindest teilweise aus einem dehnbaren, elastischen Material bestehen, und das mit je einem Atemanschluß (2) zur Einleitung von Atemgas und zur Ausleitung von aufbereitetem Atemgas versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Anschlüsse (2) ein Druckstutzen (7) anschließbar ist, durch den ein Druckgas in das Gehäuse, welches als isometrisch ausdehnbarer, um ein Mehrfaches seines Ursprungvolumens erweiterbarer, elastischer Folienbeutel (1, 1') ausgebildet ist, einführbar ist, und daß das körnige Chemikal (5) über einen Füllstutzen (13) in den aufgeblähten, unter Überdruck gesetzten Folienbeutel (1) einbringbar ist.
  2. Luftreinigungspatrone und Vorrichtung zum Befüllen derselben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstutzen (13) mit einer das Chemikal (5) enthaltenden, auf einen der Anschlüsse (2) druckdicht anschließbaren Füllkammer (3) verbunden ist.
  3. Luftreinigungspatrone und Vorrichtung zum Befüllen derselben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstutzen (7) an der Füllkammer (3) vorgesehen ist.
  4. Luftreinigungspatrone und Vorrichtung zum Befüllen derselben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstutzen (13) mit einem druckdichten Verschlußschieber (11) ausgestattet ist.
  5. Luftreinigungspatrone und Vorrichtung zum Befüllen derselben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienbeutel (1, 1') aus einem Elastomer mit einer Dicke von etwa 0,25 mm hergestellt ist.
  6. Luftreinigungspatrone und Vorrichtung zum Befüllen derselben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienbeutel (1, 1') mit einer Wasserdampf-undurchlässigen Versiegelungsfolie (15) umschlossen ist.
EP92107539A 1991-05-25 1992-05-05 Luftreinigungspatrone mit einem dehnbaren Folienbeutel für die Füllung Expired - Lifetime EP0515870B1 (de)

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