Atemschutzmaske

Abstract

 Nach der Erfindung sind Atemschutzmasken hinter dem Filter mit einem Gassensor versehen, der Signal gibt, sofern der Filter seine zulässige Beladungsgrenze erreicht hat.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Atemschutzmaske mit Filter in der Luft­ansaugung, insbesondere Atemschutzmaske mit elektrisch betriebenem Belüftungsgerät, das Umgebungsluft ansaugt und in die Atemschutz­maske drückt, wobei der Filter vor dem Belüftungsgerät angeordnet ist.

[0002] Atemschutzmasken finden z. B. bei der Brandbekämpfung oder beim Einsatz in toxisch oder mit radioaktiven Aerosolen verseuchten Räumen Verwendung. Der Einsatz von Atemschutzmasken ist in Krisen­fällen ganz besonders groß. Dann dient die Atemschutzmaske der Reinigung der Atemluft von biologischen oder chemischen Kampf­mitteln. Die Reinigung erfolgt über Filter, wobei in erster Linie Aktivkohlefilter Verwendung finden.

[0003] Alle bekannten Filter haben eine begrenzte Betriebszeit. Deshalb müssen die Filter nach Erreichen einer bestimmten Betriebsdauer ausgewechselt werden. Diese Betriebsdauer ist so gewählt, daß der Filter zum Zeitpunkt der Auswechslung noch ausreichende Filter­funktionen besitzt.

[0004] Problematisch ist die Einhaltung der vorgesehenen Auswechslungszeit. Außerdem ist es unwirtschaftlich, wenn der Filter unabhängig von seiner Beladung nach Erreichen einer bestimmten Betriebsdauer ausge­wechselt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filterwechsel erst nach Erreichen einer bestimmten Filterbeladung durchzuführen, ohne dabei die Sicherheit des Benutzers zu beein­trächtigen. Nach der Erfindung wird das mit Hilfe eines Gassensors erreicht, der hinter dem Filter angeordnet ist, wobei der Gassensor in Berührung mit dem Gas seinen elektrischen Widerstand oder seine Spannung oder seine Kapazität ändert. Der Gassensor wird so einge­stellt, daß jeder für den Benutzer der Atemschutzmaske schädliche Gasgehalt in der Atemluftströmung hinter dem Filter sofort angezeigt wird. Vorzugsweise tritt der Gassensor bereits in Funktion, wenn der Schadgasgehalt sich der Zulässigkeitsgrenze nähert.

[0005] Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungen der Erfindungen wieder.

[0006] In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt.

[0007] Mit 1 ist ein Belüftungsgerät für eine nicht dargestellte Atem­schutzmaske bezeichnet. Das Belüftungsgerät ist im Betriebsfall über eine flexible Schlauchleitung mit der den Kopf des Benutzers um­hüllenden Atemschutzmaske verbunden. Der Schlauchleitungsanschluß ist mit 2 bezeichnet.

[0008] Die Atemschutzmaske besitzt einen Ansaugstutzten 3. In der Zeichnung nach Figur 1 sind die beiden Stutzen 2 und 3 mit Schraubverschlüssen verschlossen. Zur Verbindung mit der flexiblen Schlauchleitung wer­den die Verschlüsse abgeschraubt. Ferner wird der Verschluß des Anschlußstutzens 3 abgeschraubt. Dort wird ein Filter montiert. Das nicht dargestellte Filter ist z. B. ein Aktivkohlefilter.

[0009] Das Belüftungsgerät 1 saugt durch den Filter Umgebungsluft an. Die Umgebungsluft wird im Filter gereinigt.

[0010] Die Ansaugung erfolgt mittels eines Lamellenrades 4, welches im Gehäuse des Belüftungsgerätes 1 drehbeweglich gelagert ist und mit einem Motor 5 angetrieben wird. Der Motor 5 ist ein Elektromotor, der durch eine Batterie mit Strom niedriger Spannung versorgt wird, welche im Teil 6 des Belüftungsgerätes 1 angeordnet ist.

[0011] Im Belüftungsgerät 1 befindet sich ein Gassensor 7. Der Gassensor 7 ist über eine Zuleitung 8 mit dem Hohlraum verbunden, in dem das Lamellenrad 4 läuft.

[0012] Mit dem Gassensor ist eine Elektronik 9 verknüpft.

[0013] Figur 2 zeigt das Zusammenwirken von Elektronik und Sensor in einer schematischen Darstellung. Nach Figur 2 gibt der Senor ein Signal an eine Signalverstärkung 9. Das verstärkte Signal gelangt in einen Analog/Digitalwandler, dessen Ausgang bei Bedarf auf einem Display erscheint. Das Display ist mit 11 bezeichnet. Parallel dazu ist eine Grenzwertüberwachung 12 vorgesehen. Die Grenzwertüberwachung 12 ist gleichfalls an den Signalverstärker 9 angeschlossen und gibt Kontakt für einen optischen oder akustischen Alarm 13, sobald ein zulässiger Wert überschritten wird. Die Grenzwertüberwachung 12 kann auch zur Überwachung der Batteriespannung verwendet werden, die maßgeblich für den Sensorbetrieb ist.

[0014] Der Gassensor 7 ist auf das erwartete Gas bzw. auf die erwarteten Gase ausgelegt. Vorteilhaft sind Systeme, die besonders empfindlich auf die vorgegebenen Gase reagieren. Figur 3 zeigt einen Sensor für explosive Gase.

[0015] Voraussetzung für eine Gasexplosion sind: brennbare Gase oder Dämpfe, Sauerstoff in ausreichender Menge, eine Zündquelle, eine bestimmte Gaskonzentration. Brennbare Gase kommen sehr häufig vor. Dazu gehören z. B. Aceton, Acethylen, Ethan, Ethylalkohol, Ethylen, Ammoniak, Benzol, n-Butan, Chlorbenzol Cyanwasserstoff, Dimethylether, Dioxan-1,4, Essigsäure, Glycerin, Kohlenmonoxid, Methan, Methylchlorid, Naphthalin, Nitrobenzol, Phenol, Propran, Propylen, Schwefelkohlenstoff, Schwefelwasserstoff, Toluol, Vinyl­chlorid, Wasserstoff.

[0016] Chemische Explosionen sind meistens sehr rasch ablaufende Oxyda­tionen. Der dafür notwendige Sauerstoff ist in der Umgebungsluft in ausreichender Menge vorhanden. Desgleichen gibt es Zündquellen sehr häufig. Dazu gehören brennende Zigaretten, Funken, beim Schalten elektrischer Kontakte, aufeinanderschlagende Werkstoffe, Lichtbögen beim Schweißen usw.

[0017] Nicht jede beliebige Gasmenge führt zur Explosion. Die Konzentration muß einen bestimmten Minimalwert erreicht haben, ehe sich ein Gas­luftgemisch entzündet. Der Sensor nach Figur 3 mißt die Konzentra­tion des Gas-Luftgemisches. Er arbeitet nach dem Prinzip der "Kata­lytischen Verbrennung" oder "Wärmetönung". Das Gas-Luftgemisch ge­langt durch Diffusion oder mit Hilfe einer Meßgaspumpe an einen aktiven Katalysator, ein beheiztes Meßelement. Je höher die Konzen­tration der brennbaren Bestandteile ist, umso mehr erwärmt sich der Sensor, der zusammen mit einem passiven Element den Zweig einer Wheatstoneschen Brücke bildet. Die Brückenverstimmung ist der Gas­konzentration proportional. Ein Meßverstärker übernimmt die Signale, verarbeitet sie, leitet sie wie in Figur 2 dargestellt zum Anzeige­instrument bzw. zum Alarmteil weiter.

[0018] In Figur 3 ist die Meßkammer mit 15 bezeichnet, der aktive Kataly­sator mit 16, der passive mit 17. Das Gas durchdringt eine Sinter­metallfläche der Meßkammer, passiert eine Flammschutzwand bzw. Flammrückschlagsperre 18 und gelangt an den aktiven Katalysator, welcher in oben beschriebener Weise reagiert.

[0019] Der in Figur 3 dargestellte Gassensor setzt für die katalytische Verbrennung ausreichenden Sauerstoff voraus. Mit zunehmender Gaskon­zentration aber sinkt der Sauerstoffanteil. Die Erwärmung des Sen­sors nimmt ab, die Proportionalität zur Gaskonzentration steht damit in Frage. Infolge dessen findet der Gassensor nach Figur 3 vorzugs­weise Einsatz zur Bestimmung der unteren Explosionsgrenze, das ist der minimale Sauerstoffgehalt für eine Explosion. Darüber hinaus gibt es eine obere Explosionsgrenze, die den maximalen Sauerstoff­gehalt kennzeichnet, bei dem noch Explosionsgefahr gegeben ist. Sofern die Gaskonzentration über die untere Explosionsgrenze hinaus gemessen werden soll, ist ein Gassensor nach Figur 4 geeignet. Der Gassensor nach Figur 4 arbeitet nach dem Prinzip der "Wärmeleitung" und basiert darauf, daß die Wärmeleitfähigkeit der Gase sich mit der Konzentration ändert. Auch der Sensor nach Figur 4 basiert auf einer Brückenschaltung, bei der ein beheizter Platindraht 20 als Meß- und Vergleichssensor dient. In Figur 4 ist die Meßkammer mit 21, die Vergleichskammer mit 22 bzeichnet. Der Platindraht 20 ist als Wendel ausgebildet und durch die Meßkammer und die Vergleichskammer hin­durchgeführt. Das Gas tritt wie bei dem Gassensor nach Figur 3 durch eine entsprechend durchlässig ausgebildete, z. B. aus Sintermetall hergestellte Gehäusewand, durch eine Flammrückschlagsperre und ge­langt an den Platindraht 20, wo es unterschiedliche Erwärmungen des mit Strom beaufschlagten Platindrahtes 20 verursacht.

[0020] Gase, die weder brennbar sind noch auf den Menschen toxisch wirken, sind dann gefährlich, wenn sie keinen Sauerstoff beinhalten. Ein Meßwertgeber für den Sauerstoffgehalt ist in Figur 5 dargestellt. Zwischen der atmosphärischen Luft und einem basischen Elektro­lyten 25 befindet sich eine Kathode 26 aus einem großflächigen, elektronenleitenden Material. An ihrer aktiven Oberfläche spielt sich eine Reaktion mit dem Sauerstoff des Meßgases ab. Dabei baut sich der Sauerstoff zu Hydroxyl-Ionen ab. Gleichzeitig entsteht elektrische Energie. Der Strom, der zwischen Kathode 26 und Anode 27 fließt, ist der Sauerstoff proportional. Die Reaktion ist einer solchen Zelle ist äußerst schnell.

[0021] Von besonderer Gefährlichkeit können toxische Gase sein. Häufig vorkommende Gase sind z. B. Acetaldehyd, Ameisensäure, Ammoniak, Arsenwasserstoff, Chlor, Chlordioxid, Cyanwasserstoff, Methylen­chlorid, Fluor, Fluorwasserstoff, Formaldehyd, Kohlendioxid, Kohlen­monoxid, Osmiumtetroxid, Propan, Schwefeldioxid, Schwefelhexa­fluorid, Schwefelwasserstoff, Tetrachlrethan, Toluol, Chloroform, Wasserstoffperoxid.

[0022] Toxische Gase lassen sich mit Halbleitersensoren messen. Dabei spielt die Chemoadsorption an Metalloxid-Halbleitern eine Rolle an deren Oberfläche und verursacht Änderungen der Leitfähigkeit, und zwar in Abhängigkeit von der Gaskonzentration.

[0023] Figur 6 zeigt einen solchen Gassensor. Der Metalloxid-Halbleiter ist mit 30 bezeichnet und zwischen zwei Elektroden 31 und 32 gehalten. Die Reaktion wird mit Hilfe einer Beheizungseinrichtung verstärkt, welche aus einem Keramikkörper und einer in den Keramikkörper 33 eingeschlossene Heizwendel 34 gebildet wird.

[0024] Figur 7 zeigt einen Gassensor für die Anzeige von Kohlenmonoxid. Im wesentlichen entspricht der Aufbau des Gassensors nach Figur 7 dem des Gassensors nach Figur 5. Es findet sich jedoch anstelle der einen Anode zwei Elektroden, eine Referenzelektrode 35 und eine Gegenelektrode 36.

Ansprüche

1. Atemschutzmaske mit Filter in der Luftansaugung, insbesondere Atemschutzmaske mit elektrisch betriebenem Belüftungsgerät, das Umgebungsluft ansaugt und in die Atemschutzmaske drückt, wobei der Filter vor dem Belüftungsgerät angeordnet ist, dadurch ge­kennzeichnet, daß hinter dem Filter ein Gassensor (7) angeordnet ist, wobei der Gassensor in Berührung mit dem Gas seinen elektri­schen Widerstand oder seine Spannung oder seine Kapazität ändert.

2. Atemschutzmaske nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem Gas zugängliche Meßkammer (21) und eine Vergleichskammer (22), wobei ein Stromleiter (20) beide Kammer durchdringt.

3. Atemschutzmaske nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dem Gas zugänglichen Halbleiter (30), der in einen Stromkreis einge­bunden ist.

4. Atemschutzmaske nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gas­sensor mit Anode (27) und Kathode (26), wobei sich die Kathode zwischen dem Gas und einem Elektrolyten (25) befindet.

5. Atemschutzmaske nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gas­sensor mit einem dem Gas zugänglichen beheizten Meßelement (16), das zusammen mit einem passiven Element (17) eine Wheatstonesche Brücke bildet.

Zeichnung