Besehreibung

Die Erfindung betrifft ein Sauerstoff erzeugendes Atemschutzgerät , das eine an einen Atemschlauch und einen A- tembeutel angeschlossene, zur Erzeugung von Sauerstoff in beiden Richtungen durchströmte Chemikalpatrone umfasst .

Bei Atemschutzgeräten dieser Art wird die ausgeatmete Luft des Benutzers über eine in einem Kanister oder einer Patrone (im folgenden als Chemikalpatrone bezeichnet) befindliche Chemikalie, zum Beispiel in körniger Form vor- liegendes Kaliumhyperoxid (KO ₂ ) , geleitet . Durch das in der Ausatemluft enthaltene und mit der Chemikalie reagierende Kohlendioxid wird in einer exothermen Reaktion Sauerstoff erzeugt, der aus der Chemikalpatrone in einen A- tembeutel gelangt und vom Benutzer wieder eingeatmet wird. Diese Geräte, bei denen das Ein- und Ausatmen in einer sogenannten Pendelatmung über die Chemikalie und gegen den dadurch bedingten Widerstand erfolgt, sind im Falle einer plötzlichen Kontamination der Luft als Selbstretter oder Fluchthilfegeräte für eine begrenzte Einsatzzeit von beispielsweise 20 Minuten und den einmaligen Gebrauch, beispielsweise in Bergwerken, bestimmt . Das aus der Chemikalpatrone mit Atembeutel und Atemschlauch bestehende Rettungsgerät hat eine kleine Bauform und wird, verpackt in einen stabilen Behälter, vom Benut- zer während der Tätigkeit in einem gefährdeten Arbeitsbereich, beispielsweise durch Befestigung am Gürtel , aus Sicherheitsgründen ständig mitgeführt (passive Verwendung) , um im Ernstfall sofort angelegt und aktiv benutzt werden zu können . Trotz der hohen und über zumeist viele Jahre des nicht notwendigen aktiven Einsatzes lang andauernden mechanischen Belastung, beispielsweise im rauen

Bergwerksbetrieb, muss das Gerät dennoch ständig einsatzbereit und bei einem Notfall voll funktionsfähig sein . Dem steht j edoch entgegen, dass die für den leichten A- temluftdurchgang in körniger Form vorliegende Chemikalie aufgrund der vielfachen, gegebenenfalls langjährigen Erschütterung des Gerätes einer allmählichen Pulverisierung unterliegt . Das Pulver kann in den Atembeutel fallen oder sich im Bereich des Bodens der Chemikalpatrone und damit im Bereich der Öffnung zum Atembeutel auf einem die fei- nen Staubpartikel zurückhaltenden watteartigen Material absetzen und aufgrund von Feuchte oder der aufgrund der exothermen Reaktion zu Sauerstoff erzeugten Wärme zu Verklebungen mit der Watte bzw. Verbackungen führen, so dass ungehinderte Durchströmung der Atemluft und damit die Funktionsfähigkeit des Rettungsgerätes nicht gewährleistet ist .

Einer Härtung des Granulats , die den Abrieb und die Staubbildung verringern würde, steht eine verminderte Re- aktionsfähigkeit und eine verzögerte Reaktion der Chemikalie mit dem Kohlendioxid entgegen, so dass in diesem Fall zu wenig Sauerstoff erzeugt wird.

Um eine gleichmäßige Durchströmung der in dem Kanister untergebrachten Chemikalie zu erreichen, ist es aus der

DE 34 26 757 bereits bekannt, in dem Kanister ein siebartiges , als Dom geformtes , auf der Seite der Chemikalie mit Watte belegtes Luftdurchgangselement auszubilden, mit dem eine möglichst große Luftdurchgangsfläche zwischen der Chemikalie und dem Atembeutel geschaffen wird und die Staubablagerung pro Flächeneinheit minimiert wird. Ein vor der Öffnung zum Atembeutel angeordnetes , spitzwinklig geformtes Sieb soll das infolge der exothermen Reaktion der Chemikalie mit dem Kohlendioxid schmelzende Granulat seitlich in einen Auffangring ableiten und dadurch den ständigen freien Luftdurchgang zwischen dem Kanister

(Chemikalpatrone) und dem Atembeutel gewährleisten . Die Pulverisierung des Granulats infolge langjähriger mechanischer Belastung bei der passiven Nutzung und eine dadurch bedingte Funktionsuntüchtigkeit des Rettungsgerätes kann dadurch mit Sicherheit nicht ausgeschlossen werden .

Des weiteren wurde bereits vorgeschlagen, in die Chemikalpatrone ein sich über deren gesamte Länge in Durch- ^• Strömrichtung erstreckendes , mehrfach gefaltetes Drahtge- webe aus Edelstahl einzulegen und zusätzlich auch an den Stirnseiten ein elastisches Drahtgewebe anzuordnen und dadurch die auf das Granulat wirkenden Erschütterungen zu vermindern . Vermeiden lassen sich die Erschütterungen dadurch j edoch nicht vollständig, da die gefaltete Gewebe- einlage in sich nicht formstabil ist und sich in der Chemikalpatrone verschieben kann . Die gleichmäßige Befüllung der Patrone mit dem Granulat ist schwierig oder nicht möglich . Die atemphysiologische Leistungsfähigkeit ist ohnehin und erst recht nach einer vorangegangenen mecha- nischen Belastung deutlich eingeschränkt . Mit dem mehrschichtig übereinander gelegten Drahtgeflecht , das sich auch flächig an die Innenwände der Patrone anlegen kann, wird ein das Granulat vollständig durchziehender Luftdurchgangskanal geschaffen, so dass ein großer Teil des in der Ausatemluft enthaltenen Kohlendioxids nicht mit der Chemikalie in Berührung kommt und somit nicht absorbiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Atemschutz- gerät zur Sauerstofferzeugung anzugeben, das als Selbstretter für unter robusten Bedingungen tätige Personen auch nach langer, über Jahre andauernder äußerer mechanischer Einwirkung in einem notwendigen Einsatzfall sofort und mit hoher atemphysiologischer Leistung uneinge- schränkt funktionsfähig ist .

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Atemschutzgerät gelöst, dessen mit einer Sauerstoff erzeugenden Che- mikalie gefüllte, luftdurchströmte Chemikalpatrone gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist .

Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Das Sauerstoff erzeugende Atemschutzgerät umfasst eine Chemikalpatrone, in der mit dem in der Ausatemluft enthaltenen Kohlendioxid Sauerstoff für die Atmung erzeugt wird. An die Chemikalpatrone ist an einer Seite ein Atemschlauch mit Mundstück und an der gegenüberliegenden Seite ein Atembeutel als Luftreservoir angeschlossen . Die Chemikalpatrone ist gemäß der Erfindung mit Hilfe von fest angeordneten Haltegittern in einzelne, aufeinander folgende Luftbehandlungskamnaern unterteilt . In den beiden äußeren Luftbehandlungskammern ist - angrenzend an die jeweilige stirnseitige Abdeckung der Chemikalpatrone - ein Stoßdämpfungsmittel aus einem mehrlagigen und mithin elastischen Feindrahtgestrick angeordnet , während in den mittleren Luftbehandlungskammern ein ebenfalls aus einem mehrlagigen Feindrahtgestrick bestehendes , aber Zickzack- förmig gefaltetes und senkrecht auf den Haltegittern ste- hendes , d.h . in Strömungsrichtung ausgerichtetes Dämpfungselement, das an einer der zickzackförmig verlaufenden Kanten fixiert ist, untergebracht ist . Die in benachbarten Luftbehandlungskammern vorgesehenen zickzackförmi- gen Dämpfungselemente sind j edoch nicht in einer Flucht, sondern zueinander versetzt , vorzugsweise spiegelbildlich, angeordnet . In den Luftbehandlungskammern sind die im Wesentlichen in körniger Form vorliegenden Chemikalien zur Sauerstofferzeugung und - wahlweise in einer Kammer zur Kohlendioxidbindung - durch Rütteln und Pressen eng gepackt untergebracht . Die elastischen Feindrahtgestricke

der Stoßdämpfungsmittel haben eine sehr glatte Außenfläche .

Mit dem Sauerstoff erzeugenden Atemschutzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist es selbst nach vielen Jahren des nicht aktiven Einsatzes , in denen das Gerät und insbesondere das Chemikal , hohen mechanischen Belastungen (Stößen, Erschütterungen) ausgesetzt war, im Falle der aktiven Nutzung sofort und uneingeschränkt sowie mit ho- her Leistung möglich, den für die Atmung des Benutzers erforderlichen Sauerstoff zur Verfügung zu stellen . Das Chemikalgranulat ist derart elastisch abgefedert in der Patrone untergebracht , dass trotz langandauernder hoher mechanischer Belastung kaum Abrieb, das heißt, keine der Funktionsfähigkeit entgegenstehende Pulverisierung des Granulats erfolgt . Zudem erlaubt die erfindungsgemäße Ausbildung der Chemikalpatrone die Verwendung eines sehr grobkörnigen - kostengünstigen - Chemikals und eine optimale Durchströmung der Chemikalpatrone mit hohen Leis- tungsdaten .

In Ausgestaltung der Erfindung sind vorzugsweise vier Luftbehandlungskammern vorgesehen . Dabei sind die beiden äußeren Kammern deutlich kleiner als die inneren . Die an den Atembeutel angeschlossene äußere Kammer ist mit Lithiumhydroxid-Tabletten als Kohlendioxid bindendes Chemikal gefüllt, während die anderen Kammern ein sehr grobkörniges Kaliumhyperoxid-Granulat zur Sauerstofferzeugung enthalten . Durch die an den Atemschlauch anschließende kleine (erste) Luftbehandlungskammer ist auch im Minustemperaturbereich sofort eine Sauerstofferzeugung gewährleistet .

Gemäß einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung be- stehen die in den beiden äußeren Kammern vorgesehenen Dämpfungsmittel aus Kupfer und dienen gleichzeitig als

zusätzliche Wärmetauscher zur Abkühlung der durch die e- xotherme Reaktion bei der Sauerstofferzeugung stark erwärmten Atemluft , so dass der Atemkomfort verbessert wird. .

Die Dämpfungselemente in den mittleren Luftbehandlungs- kammern sind aus einem als Schlauch vorgefertigten Feindrahtgestrick aus Edelstahl hergestellt . Der Schlauch ist zusammengedrückt und einmal in Längsrichtung gefal- tet , nachdem zuvor zu Stabilisierung mittig eine

Kupferdrahtgestrickeinlage eingebracht wurde . Nach dem anschließenden Zusammenheften wird das Gestrickpaket zickzackförmig gefaltet und an einer der zickzackförmig verlaufenden Kanten mit einem Drahtgitter verbunden . Die im Wesentlichen parallel zur Innenwand verlaufenden Faltkanten des Gestrickpakets befinden sich im Abstand von der Innenfläche der betreffenden Luftbehandlungskammer in der Chemikalpatrone .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben, wird anhand der Zeichnung näher erläutert . Es zeigen:

Fig . 1 eine Vorderansicht eines nicht verpackten Atem- schutzgerätes zur Sauerstofferzeugung mit einem teilweise weggeschnitten dargestellten Atembeutel und in diesen eingebundener Chemikalpatrone; und

Fig . 2 eine Vorderansicht einer teilweise im Schnitt wiedergegebenen Chemikalpatrone .

Das Atemschutzgerät zur Sauerstofferzeugung umfasst einen aus luftdichtem Material bestehenden Atembeutel 1 , eine in einer Öffnung des Atembeutels 1 abdichtend gehaltene Chemikalpatrone 2 und einen Atemschlauch 3 mit Mundstück

4 und Nasenkleinme 5. Der Atemschlauch 3 ist integral mit einer den oberen Bereich der Chemikalpatrone 2 umfassenden Aufnahme 6 verbunden, über die die Chemikalpatrone 2 abdichtend mittels einer Schellenbefestigung 7 in dem A- tembeutel 1 gehalten ist . Das Atemschutzgerät ist während der nicht aktiven Verwendung in einem stabilen, vorzugsweise am Gürtel des Benutzer gehaltenen Blechbehälter verpackt . Wenn sich der Träger des Atemschutzgerätes in einer Umgebung mit nicht veratembarem Gas oder Rauch be- findet, wird der Verpackungsbehälter geöffnet und anschließend wird über das Mundstück 4 ein- und ausgeatmet . In der Atemluft enthaltenes CO ₂ reagiert mit dem in der Chemikalpatrone 2 enthaltenen KC> ₂ -Granulat unter Wärmeerzeugung zu Sauerstoff , der über Öffnungen (nicht darge- stellt ) in der unteren Abdeckung 9 der Chemikalpatrone 2 in den Atembeutel 1 gelangt und aus diesem über die Chemikalpatrone 2 , (nicht dargestellte) Öffnungen in der o- beren Abdeckung 10 , den Atemschlauch 3 und das Mundstück 4 eingeatmet wird . Auf der oberen Abdeckung 10 liegt ein von einer Dichtmanschette 11 eingefasster Wärmetauscher

12. Der Wärmetauscher 12 besteht aus einem Paket aus feinen Kupfersieben und einer luftdurchlässigen, aber feinste Partikel zurückhaltenden, von zwei grobmaschigen Edelstahlsieben eingefassten Abdeckung .

In der vorliegenden Ausführungsform ist die Chemikalpatrone 2 durch drei j eweils an einem Sprengring 13a bis 13c fixierte Haltesiebe 14a bis 14c in vier Luftbehandlungs- kammern 15 bis 18 unterteilt . In der ersten (oberen) Luftbehandlungskammer 15 und in der vierten (unteren)

Luftbehandlungskammer 18 befinden sich - j eweils von der oberen und unteren Abdeckung 10 , 9 ausgehend - ein Grobsieb 19a, 19b aus Edelstahl , ein Feinsieb 20a, 20b aus Kupfer und ein mehrlagiges , ebenes elastisches Feindraht- gestrick aus Kupfer als obere und untere Stoßdämpfungsmittel 21a, 21b . Zu der j eweils anschließenden zweiten

bzw . dritten Luftbehandlungskanαmer 16 , 17 hin werden die erste und vierte Luftbehandlungskairaner 15 und 18 jeweils durch das oben erwähnte Haltesieb 14a und 14c begrenzt . In dem verbleibenden Zwischenraum befindet sich in der ersten (oberen) Luftbehandlungskammer 15 grobkörniges Kaliumhyperoxid-Granulat (KO ₂ ) 22 und in der vierten (unteren) Luftbehandlungskammer 18 sind Lithiumhydroxid- Tabletten (LiOH) 23 , dass heißt , das KO ₂ und das LiOH sind zu der starren oberen und unteren Abdeckung 9 , 10 hin elastisch gelagert , um Erschütterungen und Stöße abzufangen und eine Pulverisierung zu vermeiden . Die Feinsiebe 20a, 20b sind zur Sicherheit da und halten gegebenenfalls doch vorhandene feine Kθ ₂ -Partikel in der Chemi- kalpatrone 2 zurück .

Die Anordnung der ersten, relativ flachen Luftbehandlungskammer 15 gewährleistet die sofortige Funktion des Atemschutzgerätes , das heißt, die Reaktion des Kohlendioxids mit dem Kaliumhyperoxid zu Sauerstoff, bereits bei sehr niedrigen Temperaturen, zum Beispiel -5°C . Das Lithiumhydroxid in der vierten Luftbehandlungskammer 18 hat die Aufgabe, den Cθ ₂ -Überschuss zu binden, der bei hohen Atemfrequenzen entsteht . Eine wichtige Funktion der aus Kupfer bestehenden Stoßdämpfungsmittel 21a, 21b besteht neben dem Dämpfungseffekt in der Wirkung als zusätzlicher Wärmetauscher, so dass die aufgrund der exothermen Reaktion vergleichsweise hohe Einatemtemperatur deutlich gesenkt werden kann .

In der zweiten und dritten Luftbehandlungskairaner 16 und 17 befindet sich j eweils ein aus einem Feindrahtgestrick bestehendes , flächiges , aber zickzackförmig gefaltetes Dampfungselernent 24 , 25. Die in Strömungsrichtung hochkant in den Luftbehandlungskammern 16 , 17 angeordneten Dämpfungselemente 24 , 25 sind an j eweils einer - zickzackförmig verlaufenden Kante an einem Drahtgitter 26 , 27

befestigt . Die Längskanten 28 der Falten, das heißt die Faltenkanten der Dämpfungselemente 24 , 25 verlaufen im Abstand parallel zu den Seitenwänden 29 der Chemikalpat- rone 2. Das Feindrahtgestrick der Dämpfungselemente 24 , 25 besteht aus vier - aus einem zusammengelegten und in Längsrichtung einmal gefalteten Schlauch gebildeten - Schichten aus Edelstahl und einem zwischen den beiden so gebildeten Außenschichten liegenden, stabilisierend wirkenden Kupferdrahtgestrick . Diese fünf Schichten sind zu- dem zusammengeheftet, so dass in Verbindung mit der Befestigung an dem Drahtgitter 26 bzw. 27 kompakte Dämpfungselemente 24 , 25 vorhanden sind, deren Wände (Falten) in sich und als Ganzes elastisch sind . Die von den elastischen Wänden des j eweiligen Dämpfungselements 24 , 25 begrenzten Zwischenräume sind durch Ausüben eines Pressdruckes und Rütteln vollständig mit dem Kaliumhyperoxid- Granulat 22 gefüllt . Aufgrund der elastischen Fixierung des Granulats in mehreren mittels der Haltesiebe 14 voneinander getrennten Luftbehandlungskammern 15 bis 18 so- wie mit den oberen und unteren Stoßdämpfungsmitteln 21a, 21b und den beiden zickzackförmigen Dämpfungselementen 24 , 25 sind die in der Chemikalpatrone 2 untergebrachten Chemikalien 22 , 23 mit Bezug auf von außen einwirkende Erschütterungen und Stöße derart elastisch fixiert, das der Abrieb und die Staubbildung vernachlässigbar klein sind und das Atemschutzgerät auch nach vielen Jahren der passiven Benutzung bei einem aktiven Einsatz in einem Ernstfall sofort funktionsfähig ist .

In Anbetracht der Kammerbildung und der Anordnung von zwei zickzackförmigen Dämpfungselementen 24 , 25 werden Letztere in Bezug auf die Zickzackform spiegelbildlich zueinander angeordnet , so dass deren beiderseitige Wände versetzt zueinander verlaufen, das heißt nicht in einer Flucht liegen. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Durchströmung der beiden mit Kaliumhyperoxid-Granulat 22

gefüllten Luftbehandlungskammern 16 , 17 erreicht , so dass ein kostengünstiges grobkörniges Granulat verwendet werden kann und aufgrund der dadurch bedingten optimalen Durchströmung mit Atemluft letztlich sehr gute atemphysiologische Leistungsdaten erzielt werden .

Bezugszeichenliste

1 Atembeutel 2 Chemikalpatrone

3 Atemschlauch

4 Mundstück

5 Nasenklemme

6 Elast . Aufnahme f . 2 7 Schellenbefestigung

8

9 Untere Abdeckung v. 2

10 Obere Abdeckung v. 2

11 Dichtmanschette 12 Wärmetauscher

13 Sprengring

14 Haltesieb

15 Erste (obere) Luftbehandlungskammer

16 Zweite (mittlere) Luftbehandlungskammer 17 Dritte (mittlere) Luftbehandlungskammer

18 Vierte (untere) Luftbehandlungskammer

19 Grobsieb (Edelstahl)

20 Feinsieb (Kupfer)

21 Ebene Stoßdämpfungsmittel (Kupfer) 22 Kaliumhyperoxidgranulat

23 Lithiumhydroxid-Tabletten

24 Zickzackförmiges Dämpfungselement 25 Zickzackförmiges Dämpfungselement 26 Drahtgitter v. 24 27 Drahtgitter v . 25

28 Faltkante (Längskanten) v. 24 , 25

29 Seitenwand v. 2