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Title:
BREATHING MASK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/017875
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a breathing mask (1) for the mouth and/or nose area, which comprises a mask body (3) and a device through which the breathing air flows. The device is provided in the form of a heat exchanger (5). The preferably cold ambient air to be inhaled is preheated by the heat content of the exhaled breathing air, and the heat content of the exhaled breathing air is temporarily stored in the heat exchanger (5). The heat exchanger (5) comprises a heat exchanger sheet stack (11) that carries out the heat exchange between the material of the heat exchanger sheet stack (11) and the ambient air to be inhaled.

Inventors:
HOLECEK CAMILLO (AT)
ENGELHART KLAUS (AT)
Application Number:
PCT/AT2005/000327
Publication Date:
February 23, 2006
Filing Date:
August 16, 2005
Export Citation:
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Assignee:
DONAUWIND ERNEUERBARE ENERGIEG (AT)
HOLECEK CAMILLO (AT)
ENGELHART KLAUS (AT)
International Classes:
A62B9/00; (IPC1-7): A62B9/00
Domestic Patent References:
WO2003099366A12003-12-04
Foreign References:
US3326214A1967-06-20
US5570684A1996-11-05
FR2793389A32000-11-17
US4325365A1982-04-20
US5114776A1992-05-19
US3112184A1963-11-26
US3502596A1970-03-24
GB2352978A2001-02-14
US4821711A1989-04-18
IT1226179A
US4269183A1981-05-26
DE20013945U12000-12-07
DE19515739C21997-09-11
Attorney, Agent or Firm:
Krause, Peter (Baden, AT)
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Claims:
Patentansprüche:
1. Atemmaske für den Mund und/oder Nasenbereich, die einen Maskenkörper und eine die Atemluft durchströmende Einrichtung umfasst dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung als Wärmetauscher (5) ausgebildet ist, wobei die einzuatmende, vorzugsweise kalte, Umgebungsluft durch den Warmeinhalt der ausgeatmeten Atemluft vorgewärmt wird und die Zwischenspeicherung des Warmeinhaltes der auszuatmenden Atemluft im Wärmetauscher (5) erfolgt Atemmaske nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (5) insbesondere als Regenerator und/oder Rekuperator ausgebildet ist Atemmaske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (5), insbesondere der Regenerator, aus einem Drahtgewebe, insbesondere mit sehr kleinen Drahtdurchmessern, wie vorzugsweise < 0,03 0,2 mm, hergestellt ist Atemmaske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (5) ein WarmetauscherBlechpaket (1 1 ) umfasst, das den Wärmeaustausch zwischen dem Material des Warmetauscher Blechpaketes (11 ) und der einzuatmenden Umgebungsluft durchfuhrt Atemmaske nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das WarmetauscherBlechpaket (1 1 ) einen schichtformigen Aufbau aufweist und abwechselnd mindestens ein glattes Blech und/oder eine glatte Folie (13) und mindestens ein verformtes Blech und/oder eine verformte Folie (12) vorgesehen sind, wobei das verformte Blech und/oder die verformte Folie (12) für die Bildung von Stromungskanalen (14) Verformungen aufweist Atemmaske nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das WarmetauscherBlechpaket (1 1 ) mindestens ein verformtes Blech und/oder eine verformte Folie (12) aufweist und für die Bildung von Stromungskanalen (14) das verformte Blech bzw die verformte Folie (12) zueinander parallele, in Abstanden, vorzugsweise gleichen Abstanden, angeordnete Erhöhungen und Vertiefungen, ähnlich einer Sinuswelle, aufweist Atemmaske nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das WarmetauscherBlechpaket (1 1 ) mindestens ein verformtes Blech und/oder eine verformte Folie (12) aufweist und für die Bildung von Stromungskanalen (14) das verformte Blech bzw die verformte Folie (12) faltenartige, zueinander parallele, in Abstanden, vorzugsweise gleichen Abstanden, angeordnete Erhöhungen und Vertiefungen, ähnlich einer Ziehharmonika, aufweist Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Winkel, vorzugsweise einem rechten Winkel, zu den Stromungskanalen (14) in mindestens ein Blech bzw in eine Folie (12, 13) des WarmetauscherBlechpaketes (1 1 ) mindestens eine Prägung in das Material vorgesehen ist Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Winkel, vorzugsweise einem rechten Winkel, zu den Stromungskanalen (14) in mindestens ein Blech bzw in eine Folie (12, 13) des WarmetauscherBlechpaketes (1 1 ) mindestens ein Schnitt und/oder eine Durchtrennung (15) vorgesehen ist Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verwendung des Warmetauscher Blechpaketes (1 1 ) als Regenerator oder Rekuperator die Anordnung und/oder die Lange des Schnittes bzw der Schnitte (15) entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen Eintritt und Austritt, gegebenenfalls zur Dicke des Bleches und/oder der Folie (12, 13) und/oder gegebenenfalls dem Abstand und/oder dem Querschnitt der Strömungskanäle (14) angepasst ist.
2. 11 Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnitte (15) in gleichen Abständen wiederkehrend und vorzugsweise über die gesamte Breite des Bleches und/oder der Folie (12, 13) angeordnet sind.
3. 12 Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blech bzw. Folienstärke 10 bis 500 μm, insbesondere 20 bis 50 μm beträgt.
4. 13 Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Bleche bzw. Folien (12, 13) glatt, gegebenenfalls poliert, gestaltet ist.
5. 14 Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche und/oder Folien (12, 13) aus weniger duktilen Materialien, wie beispielsweise Titan, oder aus glaskeramischen Materialien hergestellt sind.
6. 15 Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche und/oder Folien (12, 13) aus Nickelbasislegierungen oder Molybdän oder Tantal hergestellt sind.
7. 16 Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägungen, Schnitte und/oder Durchbrechungen (15) in den Blechen bzw. Folien (12, 13) im Zuge eines Walzverfahrens herstellbar sind.
8. 17 Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem WärmetauscherBlechpaket (1 1 ) geschichteten einzelnen Bleche und/oder Folien (12, 13) kraft und/oder formschlussig oder über ein Sinterverfahren miteinander verbunden sind Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das WarmetauscherBlechpaket (1 1 ) in einem Gehäuse angeordnet ist Atemmaske nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das WarmetauscherBlechpaket (1 1 ) selbst tragend, gegebenenfalls mit entsprechenden Fixierungen, ausgeführt ist.
Description:
Atemmaske

Die Erfindung betrifft eine Atemmaske für den Mund- und/oder Nasenbereich, die einen Maskenkörper und eine die Atemluft durchströmende Einrichtung umfasst

Atemmasken sind für die verschiedensten Anwendungen natürlich bekannt Entsprechend der Verwendung dieser bekannten Atemmasken sind in den Atemmasken Einrichtungen und/oder Filter vorgesehen, die vor allem die einzuatmende Luft reinigen

So ist beispielsweise aus der GB 2 352 978 A ein Filter bekannt, der Staub, Pollen oder Rauch aus der Umgebungsluft vor dem Einatmen herausfiltem soll

Weiters ist aus der US 4 821 71 1 A ein Atemschutzgerät bekannt, das zur Regeneration der Atemluft eine Regenerationspatrone aufweist

Ferner ist aus der WO 03/099 366 A eine Vorrichtung zum Anwarmen und Anfeuchten von Atemgasen bekannt, die aus zwei passiven Warme-Feuchte- Austauschern und einem dazwischen angeordneten aktiven Anwarm-Anfeucht- Teil mit einer externen Steuervorrichtung, besteht

Es sind auch flexible Membranen zur Reinigung der einzuatmenden Umgebungsluft bekannt, wie beispielsweise aus der IT 1 226 179 A

Weiters ist aus der US 4 269 183 A eine Gesichtsmaske bekannt, die die Atemluft in einem Behalter zwischenspeichert und über Ventile die Zu- und Abfuhr steuert

Aus der DE 200 13 945 U1 ist eine Atemmaske bekannt, die nur über die Nase getragen wird Diese Maske dient nur zur Anfeuchtung der Atemluft Dies erfolgt über eine Einlage, die mit Lithiumchlorid getrankt ist und hygroskopisch ist Diese Maske dient als Schlafmaske bei Langzeitflugen und soll ein Austrocknen der Schleimhäute verhindern Zur Abrundung des Standes der Technik ist aus der DE 195 15 739 C2 ein medizinisches Gerat bekannt, das einen Kollaps der Atemschleimhaute beim Schlafen verhindern soll Dieses Gerat arbeitet mit mechanisch erzeugtem Überdruck und besitzt einen Wärmetauscher zur Abkühlung der komprimierten Luft auf eine Temperatur wie vor der Verdichtung

Nachteilig bei all den oben aufgezeigten Vorrichtungen ist vor allem deren komplizierter Aufbau bzw Handhabung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Atemmaske der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermeidet und die anderseits eine unbeeinträchtigte Atemfunktion bei Ausübung von Tätigkeiten, insbesondere bei sportlichen Aktivitäten, erlaubt

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelost

Die erfmdungsgemaße Atemmaske ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung als Wärmetauscher ausgebildet ist, wobei die einzuatmende, vorzugsweise kalte, Umgebungsluft durch den Warmeinhalt der ausgeatmeten Atemluft vorgewärmt wird und die Zwischenspeicherung des Warmeinhaltes der auszuatmenden Atemluft im Wärmetauscher erfolgt Mit der erfindungsgemaßen Atemmaske ist es erstmals möglich, bei einer Mundatmung die einzuatmende Luft auf das Niveau, in Hinblick auf Temperatur und Feuchtigkeit, zu bringen, das durch die Nasenschleimhaute bei Nasenatmung gegeben ist

Insbesondere bei sportlichen Tätigkeiten reicht die normale Nasenatmung nicht aus, um den Sauerstoffbedarf des Korpers zu decken Deshalb wird durch die Mundatmung die Atemmenge und Atemfrequenz, auch zurück zu fuhren auf den geringen Stromungswiderstand, erhöht Um nun die durch die Nasenschleimhaute normalerweise gegebene Anfeuchtung und Vorwarmung zu kompensieren, wird der Gebrauch der erfindungsgemaßen Atemmaske vorgeschlagen Die bei ungunstigen Witterungen auftretenden Infekte der Atemorgane werden dadurch vermieden Durch die Verwendung der erfindungsgemaßen Atemmaske wird auch bei der Mundatmung die Funktionsweise der Nasenschleimhaute erreicht Die einzuatmende Luft wird angefeuchtet und vorgewärmt Die Feuchtigkeit und Warme wird der ausgeatmeten Luft durch Abkühlung entzogen und beim Einatmen der Luft wieder zugeführt Diese Funktion übernimmt der erfindungsgemaße Wärmetauscher Es bedarf also zum Betreiben der erfindungsgemaßen Atemmaske keiner Fremdenergie oder Fremdfeuchte

Der sehr geringe Stromungswiderstand der erfindungsgemaßen Atemmaske stellt eine unbeeinträchtigte Atemfunktion und eine ausreichende Sauerstoffversorgung sicher Ferner wird die Nasenatmung nicht behindert Wie jedoch allgemein bekannt, tragt die Nasenatmung bei voller körperlicher Leistung nur wenige Prozent zur Gesamtatmung bei

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemaßen Atemmaske ist dann zu sehen, dass eine Vereisung bei extrem niedrigen Temperaturen durch die Warmelangsleitung im Wärmetauscher vermieden wird Für verschiedene Einsatzbedingungen kann die Wirkung der erfindungsgemaßen Atemmaske individuell angepasst bzw verändert werden Dies kann einerseits durch verschiedene austauschbare Varianten der Einrichtung, also des Wärmetauschers, und/oder durch spezielle Aufbauten des Wärmetauschers, vorzugsweise einen mehrschichtigen Aufbau erfolgen Einige Ausfuhrungsbeispiele werden nachstehend aufgezeigt

Wie bereits erwähnt, eignet sich die erfindungsgemaße Atemmaske insbesondere bei der Ausübung sportlicher Aktivitäten So kann die Atemmaske gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in der Übergangszeit und im Winter ihren Einsatz finden Aber auch im gegenteiligen Extrem, nämlich bei großer Hitze ist ein Einsatz empfehlenswert Insbesondere ist die erfindungsgemaße Atemmaske für Sportler, sowohl zum Konditionstraining als auch im Spitzenleistungssport, gedacht Die Verwendung ist an keine besondere Sportart gebunden Es weiden nur beispielhaft Einsatzgebiete für Breiten- und Leistungssportler, wie Radfahren, Joggen, Nordic Walking, Wandern, Bergsteigen, aufgezeigt Ebenso geeignet ist sie aber für Skilanglauf oder Extrembergsteigen Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist der Wärmetauscher insbesondere als Regenerator und/oder Rekuperator ausgebildet Wie bereits oben ausgeführt, übernimmt der Regenerator bzw der Rekuperator die Funktion der Nasenschleimhaute Es wird die Feuchtigkeit und Warme der ausgeatmeten Luft durch Abkühlung entzogen und beim Einatmen der Luft wieder zugeführt Em derartiger Wärmetauscher hat, insbesondere wenn die Stromungskanale in Atemrichtung angeordnet sind, einen sehr hohen Wirkungsgrad

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmetauscher, insbesondere der Regenerator, aus einem Drahtgewebe, insbesondere mit sehr kleinen Drahtdurchmessern, wie vorzugsweise < 0,03 - 0,2 mm, hergestellt Diese Technik der Herstellung von derartigen Regeneratoren hat sich bestens bewahrt und bringt auch optimale technische Werte

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Warmetauschci ein Warmetauscher-Blechpaket, das den Wärmeaustausch zwischen dem Material des Warmetauscher-Blechpaketes und der einzuatmenden Umgebungsluft durchfuhrt Ein derartiges Warmetauscher-Blechpaket erfüllt die an die Atemmaske gestellten Forderungen in wirtschaftlichster Form Es ist einfach im Aufbau und kann in rationellster Form gefertigt werden

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung weist das Warmetauscher- Blechpaketes einen schichtformigen Aufbau auf und abwechselnd sind mindestens ein glattes Blech und/oder eine glatte Folie und mindestens ein verformtes Blech und/oder eine verformte Folie vorgesehen, wobei das verformte Blech und/oder die verformte Folie für die Bildung von Stromungskanalen Verformungen aufweist Dadurch ist es möglich Wärmetauscher bzw Rekuperatoren für die Atemmaske mit sehr dünnen Blechen ohne aufwendiges und daher teures Bearbeitungsverfahren der Bleche bzw Folien, wie beispielsweise chemisches Atzen, Erodieren oder kompliziertes Bearbeiten, wie feinste Zerspanung oder Tiefziehen, zu fertigen. Dadurch ist eine wirtschaftliche Herstellung gegeben, die gleichzeitig eine hervorragende technische Funktionalität gewährleistet Weiters ist es mit der Erfindung möglich Wärmetauscher bzw Rekuperatoren durch den Einsatz von sehr dünnen Blechen bzw Folien sehr einfach und daher preisgünstig mit großen Warmetauscheroberflachen pro Volumseinheit zu realisieren Ferner kommt es durch die erfindungsgemaße Bauart zu minimalsten bzw geringsten Stromungsverlusten pro übertragene Wärmemenge

Ein weiterer gravierender Vorteil ist dann zu sehen, dass bei Blechstarken im Makrobereich keine zusätzlichen Vorrichtungen, wie etwa Stabe oder sonstige Distanzhalter zur Einhaltung der notwendigen Abstande von Blech zu Blech erforderlich sind, die mit hohem Arbeitsaufwand an jedem Blech, durch Schweißen, Loten oder Verschrauben, befestigt werden müssen

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Warmetauscher- Blechpaket mindestens ein verformtes Blech und/oder eine verformte Folie auf und für die Bildung von Stromungskanalen weist das verformte Blech bzw die verformte Folie zueinander parallele, in Abstanden, vorzugsweise gleichen Abstanden, angeordnete Erhöhungen und Vertiefungen, ähnlich einer Sinuswelle, auf Derartige Verformungen, ähnlich einem Rollladen, sind in der Fertigung einfach herzustellen Eine rationelle Fertigung ist also gewährleistet Der Regenerator kann vorteilhafterweise aus einer gewellten und einer glatten Lage der Bleche bzw. Folien gewickelt werden, wobei die Große der Kanäle über die Wellhohe bestimmt wird.

Nach einem alternativen Merkmal der Erfindung weist das verformte Blech und/oder die verformte Folie für die Bildung von Stromungskanalen faltenartige, zueinander parallele, in Abstanden, vorzugsweise gleichen Abstanden, angeordnete Erhöhungen und Vertiefungen, ähnlich einer Ziehharmonika, auf Im Prinzip gelten die oben genannten Vorteile natürlich auch für diese Ausfuhrungsart

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist in einem Winkel, vorzugsweise einem rechten Winkel, zu den Stromungskanalen in mindestens ein Blech bzw in eine Folie des Warmetauscher-Blechpaketes mindestens eine Prägung in das Material vorgesehen Insbesondere bei Wärmetauschern wäre eine derart hergestellte Inhomogenität des Materials für die Langswarmeleitung sicher von immensem Vorteil Auch die Herstellung dieser Prägungen ist im Fertigungsprozess einfach und wirtschaftlich durchfuhrbar

Gemäß einem ganz besonderen Merkmal der Erfindung ist in einem Winkel vorzugsweise einem rechten Winkel, zu den Stromungskanalen in mindestens ein Blech bzw in eine Folie des Warmetauscher-Blechpaketes mindestens ein Schnitt und/oder eine Durchtrennung vorgesehen Diese Schnitte bzw Durchbrechungen dienen nur zur Unterbindung der Langswarmeleitung parallel zum Gasstrom und dienen nicht zum Druckausgleich zwischen den Kanälen, da beispielsweise Schlitze zu starken Verwirbelungen der Strömung und daher zu einem großeiem Stromungswiderstand fuhren wurden. Es ist also möglich, den Warmewiderstand in Stromungsrichtung sehr einfach und kostengünstig zu vervielfachen, indem Unterbrechungen, wie Schnitte, quer zur Stromungsrichtung in dem Blech bzw in der Folie vorgesehen werden Dadurch kann der unerwünschte Warmetransport entlang der Kanalwand weitgehend unterbunden werden, was den Gesamtwirkungsgrad verbessert

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist bei einer Verwendung des Warmetauscher-Blechpaketes in einem Regenerator oder Rekuperator die Anordnung und/oder die Lange des Schnittes bzw der Schnitte entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen Eintritt und Austritt, gegebenenfalls zur Dicke des Bleches und/oder der Folie und/oder gegebenenfalls dem Abstand und/oder dem Querschnitt der Stromungskanale, angepasst Eines der wichtigsten Merkmale bei der Konstruktion von Wärmetauschern, und hier insbesondere bei Regeneratoren, ist eine gleiche Durchstromung der Kanäle Sind namhch ungleichmäßige Kanäle im Durchfluss gegeben, so kommt es zu ungleichmäßigen Massestromen und zu einem ungleichen Wärmeübergang Damit ergeben sich aber unterschiedliche Temperaturen und diese fuhren zu Warmespannungen

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Schnitte in gleichen Abstanden wiederkehrend und vorzugsweise über die gesamte Breite des Bleches und/oder der Folie angeordnet. Wie bereits oben ausgeführt, ist eine gleichmaßige Konstruktion und Ausbildung der Stromungskanale von äußerster Wichtigkeit und erhöht den Wirkungsgrad

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung betragt die Blech- bzw Folienstarke 10 bis 500 μm, insbesondere 20 bis 50 μm Wie bereits erwähnt, haben diese dünnen Bleche bzw Folien den immensen Vorteil, dass sie mit den heute zum Stand der Technik zahlenden Maschinen und Vorrichtungen rationell verarbeitbat sind Ferner ist eine große Warmetauscheroberflache pro Volumseinheit zu erreichen

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Oberflache der Bleche bzw Folien glatt, gegebenenfalls poliert, gestaltet Es ist sehr einfach möglich die Oberflachenbeschaffenheit, wie z B die Oberflachenrauheit, etwa durch Polieren so zu gestalten, dass Partikelablagerungen erschwert bzw überhaupt verhindert werden Dadurch kann die Verschmutzung des Wärmetauschers bzw Rekuperators verzögert bzw vielleicht sogar gänzlich unterbunden werden, was entsprechende Einsparungen bei der Wartung bewirkt Wichtig in diesem Zusammenhang ist es, möglichst komplett glatte Kanäle, ohne Erhebungen, wie Distanzhalter oder Noppen bzw Ausnehmungen in der Kanalwand, herzustellen, so dass die Strömung in den Kanälen nirgends gestört wird, was sehr geringe Stromungsverluste und damit geringe Druckverluste bewirkt

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Bleche und/oder Folien aus weniger duktilen Materialien, wie beispielsweise Titan, oder aus glas¬ keramischen Materialien hergestellt Die besondere Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Wärmetauschers bzw Rekuperators ermöglicht den Einsatz aller Materialien aus denen Bleche bzw Folien gefertigt werden können Das heißt es können auch weniger duktile Metalle wie etwa Titan eingesetzt werden Damit können Wärmetauscher bzw Rekuperatoren hergestellt werden, die optimal auf Resistenz gegen aggressive Medien ausgerichtet sind Gerade für aggressive Medien und hohe Temperaturen eignet sich Glas-Keramik besonders Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Bleche und/oder Folien aus Nickelbasislegierungen oder Molybdän oder Tantal hergestellt Derartige erfindungsgemaße Wärmetauscher bzw Rekuperatoren sind sehr einfach, ohne schweißen oder loten und vor allem ohne irgendwelche Abfalle zu fertigen, so dass auch teure Werkstoffe wie z B Nickelbasislegierungen oder exotische Metalle wie etwa Molybdän oder Tantal sehr vorteilhaft einsetzbar sind

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sind die Prägungen, Schnitte und/oder Durchbrechungen in den Blechen bzw Folien im Zuge eines Walzverfahrens herstellbar Wie bereits mehrmals erwähnt, ist eine wirtschaftliche und rationelle Fertigung des erfindungsgemaßen Wärmetauschers gewahrleistet Dieser Herstellschritt tragt zur Wirtschaftlichkeit einen großen Beitrag bei

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung sind die zu einem Warmetauscher-Blechpaket geschichteten einzelnen Bleche und/oder Folien kraft- und/oder formschlussig oder über ein Sinterverfahren miteinander verbunden Es ist mit der Erfindung in vorteilhafterweise möglich, die Blechpaketaußenabmessungen sehr flexibel zu gestalten, so dass auch bis jetzt nicht oder schlecht für Wärmetauscher bzw Rekuperatoren geeignete Hohlräume problemlos genutzt werden können Dies unabhängig vom Grundπss der Hohlräume, der quadratisch, kreisrund, rechteckig, dreieckig, oval, mit Ausnehmungen usw gegeben sein kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Warmetauscher-Blechpaket in einem Gehäuse angeordnet Wie bereits oben aufgezeigt, kann das erfindungsgemaße Warmetauscher-Blechpaket wirklich individuell in einem Gehäuse vorgesehen werden

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Warmetauschei- Blechpaket selbst tragend, gegebenenfalls mit entsprechenden Fixierungen ausgeführt Dadurch wird eine kompakte und feste Bauweise ermöglicht, so dass auch Druckdifferenzen zwischen zwei unterschiedlichen Massestromen aufgebaut werden können Damit können entsprechende Stromungsgeschwindigkeit in den Medien erreicht werden, sodass eine bessere Wärmeübertragung stattfindet und die Wärmetauscher bzw. Rekuperatoren kleiner werden.

Abschließend werden die gravierenden Vorteile nochmals zusammengefasst

Der theoretisch beste Regenerator ist aus parallelen Platten aufgebaut, wie in Kays und London 1973 nachzulesen ist, unter der Voraussetzung, dass er keine Langswarmeleitung parallel zur Strόmungsπchtung aufweist. Der hier vorgestellte erfindungsgemäße Regenerator kommt diesem Ziel sehr nahe, da er für die Atmungs-Luftstromung durchgehende Kanäle aufweist, die nicht durch Noppen oder ahnliches gestört werden. Die durch die Wellung der Folie bedingte Form der Kanäle ist zwar nur eine Annäherung an parallele Kanäle, bringt aber eine vergrößerte Oberfläche, die die Nachteile annähernd kompensieren Die Schnitte quer zur Stromungsrichtung bilden unwillkürlich Unebenheiten in der Kanaloberflache, die der Bildung einer durchgehenden Grenzschicht entgegenwirken Durch die Verwendung einer gewellten und einer geraden Folie werden die Schnitte in den Folien zusammengepresst. Der Atmungs-Luftstrom kann daher die Folie nicht deformieren und den Kanalquerschnitt damit verengen

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispieles näher erläutert.

Fig 1 zeigt schematisch den Gebrauch einer Atemmaske, Fig 2 eine Draufsicht auf ein Wärmetauscher-Blechpaket und Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung des Wärmetauscher-Blechpaketes

Gemäß der Fig. 1 wird eine Atemmaske 1 im Gebrauch von einem Benutzer, dessen Kopf 2 stilisiert dargestellt ist, gezeigt. Diese Atemmaske 1 ist im dargestellten Fall für den Mund- und Nasenbereich vorgesehen.

Natürlich kann die Atemmaske 1 auch nur den Mund- oder den Nasenbereich, entsprechend ihrer Aufgabe und ihrem Verwendungszweck, bedecken. Die Atemmaske 1 besteht aus einem Maskenkörper 3 mit seiner Befestigungsvorrichtung 4, im gezeigten Fall ein flexibles Band, und eine die Atemluft durchströmende Einrichtung, wobei die Einrichtung als Warmetauschei 5 ausgebildet ist Die einzuatmende, vorzugsweise kalte, Umgebungsluft wird dutch den Warmeinhalt der ausgeatmeten Atemluft vorgewärmt, wobei eine Zwischenspeicherung des Warmeinhaltes der auszuatmenden Atemluft im Wärmetauscher 5 erfolgt

Wie bereits weiter oben erwähnt, reicht insbesondere bei sportlichen Tätigkeiten die normale Nasenatmung nicht aus, um den Sauerstoffbedarf des Korpers zu decken Deshalb wird durch die Mundatmung die Atemmenge und Atemfrequenz auch zurückzuführen auf den geringen Stromungswiderstand, erhöht Um nun die durch die Nasenschleimhaute normalerweise gegebene Anfeuchtung und Vorwarmung bei einer Mundatmung zu kompensieren, wird der Gebrauch der Atemmaske 1 vorgeschlagen

Der sehr geringe Stromungswiderstand der Atemmaske 1 stellt eine fast unbeeinträchtigte Atemfunktion und eine ausreichende Sauerstoffversorgung, insbesondere auch bei der Ausübung von sportlichen Tätigkeiten, sicher

Eine Vereisung der Atemmaske 1 , bei extrem niedrigen Temperaturen, wird durch die Warmelangsleitung im Wärmetauscher 5, der beispielsweise als Regeneratot eingesetzt ist, vermieden

Diese als Wärmetauscher 5 ausgebildete Einrichtung benotigt somit keine Fremdenergie und Fremdfeuchte in ihrem Gebrauch

Für verschiedene Einsatzbedingungen bzw Verwendungszwecke kann die Atemmaske 1 individuell angepasst bzw verändert werden Dies konnte einerseits durch verschiedene, austauschbare, die Atemluft durchströmende Einrichtungen und/oder durch einen speziellen Aufbau dieser Einrichtung Beispielweise konnte die Einrichtung aus einem mehrschichtig aufgebauten Regenerator bestehen Der Aufbau der Atemmaske 1 konnte ahnlich einer Skibrille gewählt werden Dabei konnte der Haut berührende Teil des Maskenkörpers 3 aus Schaumgummi oder einem ähnlichen Material hergestellt sein In einem entsprechenden Rahmen ist der Wärmetauscher 5, insbesondere der Regenerator, eingesetzt Ebenso möglich wäre eine Verklebung des Wärmetauschers 5 mit dem Rahmen, wobei natürlich der Atemluftdurchtπtt berücksichtigt wird Die Auflage am Kinn kann als beweglicher Teil ausgeführt sein, so dass eine Bewegung des Mundes ohne Behinderung möglich ist Als Befestigungsvorrichtung 4 kann ein elastisches Band am Kopf 2 des Tragers dienen

Als Material des Wärmetauschers 5 eignet sich besonders eine gesinterte Wabenkonstruktion, die aus gewellter nicht rostender (Nιro)-Fohe hergestellt wird Als weitere Einπchtungsmaterialien konnten Siebe, Geflechte, Schaume, Schuttungen, Gewebe oder Verbünde aus verschiedenen Materialien Verwendung finden

Ein Vorteil der gesinterten Wabenkonstruktion aus Niro-Fohen ist auch darin zu sehen, dass die Maske durch Hitze, beispielsweise Auskochen, sterilisiert werden kann

Em Gebrauch dieser Atemmaske 1 ist sicher in den Übergangszeiten und voi allem im Winter zu empfehlen Ebenso ist der Gebrauch der Atemmaske 1 bei einem Konditionstraining für Sportler, seien es Breiten- oder Spitzensportler von Vorteil Der Einsatz einer derartigen Atemmaske 1 kann aber nicht nur in kalten sondern auch in sehr heißen Gebieten zum Vorteil gereichen

Vom sportlichen Betätigungsfeld sind praktisch keine Grenzen gesetzt Es ist für fast alle Sportarten geeignet Beispielhaft sind nur einige aufgezahlt Radfahren Joggen, Nordic Walking, Wandern, Bergsteigen, auch Extrembergsteigen oder Skilanglauf Gemäß der Fig 2, die eine Draufsicht auf ein Warmetauscher-Blechpaket 1 1 ist, wird der schichtformige Aufbau aus verformten Blechen bzw Folien 12 und den glatten Blechen bzw Folien 13 gezeigt Durch die Verformung des verformten Bleches bzw der verformten Folie 12 zwischen den glatten Blechen bzw Folien 12 werden Stromungskanale 14 gebildet Die Verformungen werden derart gewählt, dass die Stromungskanale 14 zueinander parallele, gleiche Abstande aufweisen Der Querschnitt der Stromungskanale 14 ergibt sich aus der gewellten Verformung des Bleches 13 Die gewellte Verformung des Bleches 3 ist ähnlich einer Sinuswelle

Natürlich konnte das verformte Blech 12 auch entsprechend gefaltet sein

Die zu einem Warmetauscher-Blechpaket 11 geschichteten einzelnen Bleche bzw Folien 12, 13 sind kraft- und/oder formschlussig miteinander verbunden Ein derartig aufgebautes Warmetauscher-Blechpaket 1 1 konnte selbst tragend ausgeführt sein, wobei entsprechende Fixierungen vorgesehen werden

In einer alternativen Ausfuhrung kann natürlich das Warmetauscher-Blechpaket 1 1 auch in einem Gehäuse angeordnet werden

Ein derartiges Warmetauscher-Blechpaket 11 ist für den Wärmeaustausch zwischen zwei Medien bestens geeignet Genauso konnte dieses Warmetauscher-Blechpaket 11 auch für einen Regenerator, bei dem der Wärmeaustausch zwischen einem Medium und dem Material stattfindet, Verwendung finden Natürlich ist auch die Verwendung eines derartigen Warmetauscher-Blechpaket 1 1 für einen Rekuperator geeignet

Die Blech- bzw Folienstarke kann von 10 μm bis 500 μm gewählt werden Bevorzugt wird eine Folienstarke von 20 μm bis 50 μm eingesetzt Die Bleche bzw Folien 12, 13 können aus allen Materialien, die sich dafür eignen, hergestellt werden Um eine Resistenz gegen aggressive Medien zu erhalten, kann aber beispielsweise auch Titan eingesetzt werden Natürlich sind auch, durch die abfalllose Fertigung der einzelnen Bleche bzw Folien 12, 13, teure Werkstoffe, wie Nickelbasislegierungen oder exotische Metalle, wie Molybdän oder Tantal einsetzbar Um keine Verwirbelungen der Strömung, also einen minimalen Strömungswiderstand zu erhalten, werden die Oberflächen der Bleche bzw. Folien 12, 13 äußerst glatt gestaltet. Dies kann beispielsweise durch Polieren erfolgen.

Durch eine kompakte und feste Bauweise des Wärmetauscher-Blechpaketes 1 1 , ist es auch möglich, dass Druckdifferenzen zwischen zwei unterschiedlichen Masseströmen aufgebaut werden können. Damit können entsprechende Strömungsgeschwindigkeit in den Medien erreicht werden, sodass eine bessere Wärmeübertragung stattfindet und die Wärmetauscher bzw. Rekuperatoren eine kleinere Bauweise aufweisen.

Um nun beispielsweise bei einem Regenerator eine optimale Unterbrechung der Längswärmeleitung zu erreichen, werden gemäß Fig. 3 in einem Winkel, vorzugsweise in einem rechten Winkel, zu den Strömungskanälen 14 in mindestens einem Blech bzw. in einer Folie 12, 13 des Wärmetauscher- Blechpaketes 1 1 mindestens ein Schnitt und/oder eine Durchtrennung 15 vorgesehen. Diese Schnitte bzw. Durchtrennungen 15 bilden Inhomogenitäten im Material und unterbrechen die Wärmeleitung in Richtung der Medien-Strömung, die mit den Pfeilen 16 angedeutet ist, im Strömungskanal 14.

Bei einer Verwendung des Wärmetauscher-Blechpaketes 1 1 in einem Regenerator oder Rekuperator kann die Anordnung und/oder die Länge des Schnittes bzw. der Schnitte 15 entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen Eintritt und Austritt, gegebenenfalls zur Dicke des Bleches und/oder der Folie 12, 13 und/oder gegebenenfalls dem Abstand und/oder dem Querschnitt der Strömungskanäle 4 angepasst werden. -Dadurch kann eine Optimierung des Wirkungsgrades erreicht werden.

Die Schnitte werden bei einer bevorzugten Ausführung des Wärmetauscher- Blechpaketes 1 1 in gleichen Abständen wiederkehrend und vorzugsweise über die gesamte Breite des Bleches und/oder der Folie 12, 13 angeordnet. Zur Einarbeitung der Schnitte bzw. Durchbrechungen 15 in die Bleche bzw. Folien 12, 13 können verschiedenste Verfahrensschritte angewandt werden. Beispielsweise könnten im Zuge eines rationellen Herstellverfahrens die Schnitte bzw. Durchbrechungen 15 mittels eines Walzverfahrens hergestellt werden.