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Dokumentenidentifikation DE19627388A1 15.01.1998
Titel Verfahren und Prüfeinrichtung zur sicherheitstechnischen Untersuchung von Atemreglern für deren Einsatz über und unter Wasser
Anmelder Pastor, Horst, 14770 Brandenburg, DE
Erfinder Pastor, Horst, 14770 Brandenburg, DE
Vertreter Bergelt, K., Pat.-Ing. Dipl.-Jur., Pat.-Anw., 14772 Brandenburg
DE-Anmeldedatum 06.07.1996
DE-Aktenzeichen 19627388
Offenlegungstag 15.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.01.1998
IPC-Hauptklasse A62B 27/00
IPC-Nebenklasse B63C 11/22   
Zusammenfassung Nachteilig bei den bekannten Verfahren und Prüfeinrichtungen ist, daß die tatsächlich geleistete Atemarbeit, der Abfall der Zwischendrücke, die Messung der expandierenden Luft im Druckminderer und Atemregler nicht exakt meßbar sind, so daß die Aufgabe besteht, ein Verfahren und eine Prüfeinrichtung zu entwickeln, welches exakte Messungen über oder unter Wasser ermöglicht.
Unter Einbeziehung bekannter Meßeinrichtungen wird eine rechnergesteuerte Kolbenpumpe über eine Leitung mit einem Atemregler verbunden, an dessen Mundstück ein Meßsensor angebracht ist. Das für den Atemregler notwendige Gas wird in einem Stahlbehälter, welcher mit einem mit Sensoren versehenen Druckminderer gekoppelt ist, aufbewahrt. Weitere Sensoren zeichnen dabei Temperatur- und Druckveränderungen vom Druckminderer und Atemregler auf und leiten diese zur Zusammenfassung, Speicherung und Auswertung einem Rechner zu.
Die erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch Kenntlichmachung einer der Realität entsprechenden Simulation bei der Prüfung von Atemregler sofort der tatsächliche Zustand des Atemreglers dokumentiert werden kann.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Prüfeinrichtung zur sicherheitstechnischen Untersuchung von Atemreglern, für deren Einsatz über und unter Wasser, bei gleichzeitiger Sichtbarmachung durch Ausdruck der Leistungsdaten.

Es ist eine Prüfeinrichtung für Atemschutzgeräte bekannt, wo ein Atemschutzgerät über einen Prüfanschluß an eine die Atemtätigkeit simmulierende Prüfeinheit angeschlossen ist. So sollen bei der OS DE 41 29 848 die Druck- und Strömungsverhältnisse des Atemgases überprüft werden, indem an dem Prüfanschluß in naher Strömungsnachbarschaft zum Atemanschluß ein die Strömungsverbindung unterbrechendes Ventil vorgesehenen ist. Durch die Prüfeinheit kann ein bestimmtes Volumen unter vorgebbarem Druck in das Atemschutzgerät befördert werden um einen Ausatemhub des Geräteträgers zu simulieren, wonach das Ventil geschlossen wird, so daß das Atemschutzgerät von der Prüfeinheit entkoppelt ist und eventuell auftretende Leckagen oder das Aufrechterhalten des im Atemschutzgerät erzeugten Überdruckes, durch entsprechende Druckmessung im Leitungswege zwischen Atemanschluß und Atemschutzgerät, überwacht werden kann. Die Lungenfunktion übernimmt hierbei ein mehrere Liter enthaltender Faltenbalg. Derartige Faltenbälge finden auch in anderen Verfahren zur Simulation der Lungenfunktionen Anwendung. So sind Verfahren bekannt, wo mit den verschiedensten Beatmungsmustern eine Nachbildung verschiedener mechanischer Lungeneigenschaften erreicht werden soll. Das heißt, ein vorgegebenes Atemmuster wird in ein elektrisches Signal umgesetzt und der Sollwert mit dem Istwert, entsprechend des veränderten Kammervolumens bzw. Faltenbalges, verglichen. Es sind auch einfache Reglerprüfgeräte bekannt, welche lediglich den maximalen Durchstrom, welcher ein Regler abgeben kann wenn konstante Strömungsbedingungen herrschen, mißt.

Ferner ist auch eine automatische Prüfeinrichtung bekannt, welche quantitative Prüfimgen und Überprüfimgen der Wirkungsweise an Atemschutzgeräten durchführt, welche auch unabhängige Atemgeräte umfassen. So soll mit dieser Prüfeinrichtung ein breites Spektrum an Messungen erfolgen, wie Leckprüfung an der Gesichtsmaske, statischer Maskendruck, Hochdruck-Leckprüfung, Prüfung der Druckmessergenauigkeit, Messung der Genauigkeit der Anzeige der verbleibenden Betriebsdauer und des Atemwiderstandes.

Beim Atemwiderstand kann der Druck in der Gesichtsmaske oder dem Mundstück bei verschiedenen Bedingungen gemessen werden, welche verschiedene Arbeitsbelastungen simulieren. Die Einhaltung bekannter Normen soll dabei gleichfalls überprüft werden. Nachteilig bei den bekannten Prüfeinrichtungen ist, daß die tatsächlich geleistete Atemarbeit, der Abfall des Zwischendruckes, die Messung der expandierenden Luft im Druckminderer und Atemregler nicht exakt meßbar sind, so daß selbst bei der Kopplung derartiger Prüfgeräte mit einem Rechner keine Leistungsdaten dokumentierbar wären, die den tatsächlichen technischen Zustand des zu prüfenden Gerätes exakt wiedergeben.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Prüfeinrichtung zu entwickeln, durch welches ermöglicht wird, Atemarbeit, Zwischendruckabweichungen, Temperaturen des gasförmigen Mediums über und unter Wasser bis hin zu größeren Tauchtiefen, bei gleichzeitiger Verwendung einer Druckkammer, zu messen und mittels eines Rechners über Grafiken sichtbar, auswertbar, speicherbar und somit kontrollierbar zu machen, ohne den Atemregler zur Prüfung in irgendeiner Form dabei verändern oder auseinandernehmen zu müssen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Einbeziehung bekannter Meßeinrichtungen eine rechnergesteuerte Kolbenpumpe oder ein anderer geeigneter Antrieb, beispielsweise ein Linearmotor, über eine Leitung mit einem Atemregler verbunden ist, an dessen Mundstück ein Meßsensor angebracht ist. Das für den Atemregler notwendige Gas wird in einem Stahlbehälter, welcher mit einem mit Sensoren versehenen Druckminderer gekoppelt ist, aufbewahrt. Weitere Sensoren zeichnen dabei Temperatur- und Druckveränderungen vom Druckminderer und Atemregler auf und leiten diese zur Zusammenfassung, Speicherung und Auswertung einem Rechner zu.

Wird das gesamte Prüfgerat in eine Druckkammer eingebracht und mit einem darin gleichfalls angeordneten offenen Wasserbecken, in welchem der zu prüfende Atemregler liegt, gekoppelt, kann der durch den hin- und hergehenden Kolben erzeugte, über die Software des Rechners vorgegebene Unter- oder Überdruck, entsprechend der vorgegebenen Norm, in der Leitung, als die zu leistende Atemarbeit am Mundstück des Atemreglers, gemessen werden, indem sich der Atemregler öffnet oder schließt und auf diese Art die zu bewältigende Atemarbeit im Rechner insgesamt gespeichert, gemessen und unter Beachtung des vorgegebenen mittleren Wertes auswertbar ist. Durch die Beaufschlagung des Atemreglers bei Betätigung der Kolbenpumpe fällt der Zwischendruck vom Druckminderer zum Atemregler bei Öffnung seines Ventils so ab, daß sich dazu gleichzeitig Temperatur- und Druckveränderungen des expandierenden Gases am Druckminderer und am Atemregler ergeben. Durch einen Sensor am Druckminderer und weiteren zusätzlichen Sensoren werden diese Veränderungen gemessen und dem Rechner als elektrisches Signal übermittelt. Die gemessenen und erfaßten Werte der Beatmung und des Zwischendrucks für den jeweils geprüften Atemregler werden vom Rechner, ausgehend von der einzuhaltenden Norm, zur Auswertungen durch Kurven bzw. Diagramme sichtbar gemacht.

Bei Prüfung des Atemreglers unter Einbeziehung der Druckkaminer ist durch Veränderung des Druckes auf das sich in der Druckkammer befindliche Gasgemisch jede gewünschte Tauchtiefe simulierbar. Vom Rechner werden dabei nicht nur alle vom Prüfgerät durchgeführten Messungen erfaßt, ausgewertet und ausgedruckt, sondern zusätzlich auf einer Datenkarte in Chipkartenformat als Beweis bzw. ständiges Dokumentationsmittel jederzeit abrufbar gespeichert. Die zur Ausübung dieses Verfahrens erforderliche Prüfeinrichtung besteht aus der Anordnung, beispielsweise einer von einem Motor angetriebenen Kolbenpumpe, an welche eine Leitung angeschlossen ist, die mit einer Meßleitung in Verbindung steht. Am Ende der Leitung wird jeweils der zu prüfende Atemregler eingebracht. Der Atemregler ist dabei wiederum über einen Druckminderer mit einem für die Prüfung mit Gas gefüllten Stahlbehälter verbunden. Die zur Messung notwendigen Sensoren sind dabei an folgenden Punkten angeordnet, nämlich an der Meßleitung ein Meßsensor, ein Hochdrucksensor am Verbindungsstück zum Stahlbehälter sowie ein Sensor für den Druckminderer. Die für die Temperaturveränderungen notwendigen Sensoren sind am Atemregler und Druckminderer angebracht, die Auswertung der Meßergebnisse übernimmt ein Rechner der mit einem Drucker gekoppelt ist. Zur Atemsimulierung unter Wasser wird die Gesamtanordnung der Prüfeinrichtung in einer Druckkammer untergebracht. Ein gleichfalls darin befindliches Wasserbecken dient zur Aufnahme des zu prüfenden Atemreglers. Die gemessenen Ergebnisse werden über eine druckdichte Verbindungsleitung nach außen zum Rechner geführt. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch Kenntlichmachung einer der Realität entsprechenden Simulation bei der Prüfung von Atemreglern sofort der tatsächliche Zustand des Atemreglers dokumentiert werden kann, so daß über den weiteren Einsatz des Gerätes bzw. dessen Reparatur sofort entschieden werden kann.

Gleiches gilt auch in der Phase der Konstriktion von Atemreglern, wobei hier die Testergebnisse sofort in notwendige konstruktive Veränderungen umsetzbar sind.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung zur Prüfung von Atemreglern

Fig. 2 eine über einen Rechner ausgeworfene Kurve analog der Sinuskurve als Vergleichsparameter der ein- und ausgeatmeten Luft

Fig. 3 das sichtbar gemachte Zwischendruckverhalten über einen Rechner bei Druckabfall beim Einatemvorgang

Fig. 4 Darstellung eines berechneten Flächerintegrals der zu leistenden Atemarbeit als Druck- Volumen-Zeit-Diagramm

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer an den Rechner angeschlossene Druckkammer mit integrierter Prüfeinrichtung und einem offenen Wasserbecken

Der Grundbaustein innerhalb des Blockschaltbildes nach Fig. 1 ist eine Kolbenpumpe 1 mit einem axial hin- und hergehenden Kolben. Der durch den Kolben erzeugte Unter- oder Überdruck wird über eine Leitung 2 zum Atemregler 3 geführt. Der Atemregler 3 wird dabei geöffnet oder geschlossen. Die in der Meßleitung 4 auftretenden Drücke am Mundstück des Atemreglers 3 entsprechen der ansonsten zu leistenden Atemarbeit und werden am Meßsensor 5 gemessen und zu einem Rechner 6 zum Registrieren weitergeleitet. Das für die Funktion des Atemreglers 3 notwendige Gas ist in einem Stahlbehälter 7 komprimiert aufbewahrt und wird durch einen Hochdrucksensor 8 gemessen. Der ansonsten hohe Druck des Gases wird über einen Druckminderer 9 auf einen vorgegebenen Druck reduziert. Danach wird das Gas vom Druckminderer 9 zum Atemregler 3 geführt. Bei Betätigung der Kolbenpumpe 1 wird durch die simulierte Atmung der Atemregler 3 beaufschlagt, dabei fällt der Zwischendruck vom Druckminderer 9 zum Atemregler 3 ab. Diese Druckdifferenz wird am Druckminderer 9 durch einen Sensor 10 gemessen und dem Rechner 6 als elektrisches Signal zugeführt. Zeitgleich zu dieser Messung werden die Temperaturveränderungen des expandierenden Gases am Druckminderer 9 und am Atemregler 3 gleichfalls durch Sensoren 11 und 12 gemessen und dem Rechner 6 als elektrisches Signal übermittelt. Vom Rechner 6 werden jetzt sämtliche Messungen ausgewertet, gespeichert und zeitgleich grafisch und numerisch dargestellt. Parallel zu den vom Drucker 13 ausgeworfenen Ergebnissen werden diese noch zusätzlich auf einer Chipkarte 14 fixiert. Auf der Chipkarte 14 sind jetzt nicht nur sämtliche Meßdaten gespeichert, welche so bei jeder neuen Prüfung abrufbar sind, sondern sie dient auch gleichzeitig als Beweismittel für den zum Zeitpunkt der Messung tatsächlich ermittelten vorhandenen technischen Zustand des Prüflings.

Wie aus Fig. 3 erkennbar, erfolgt die Beatmung durch die Kolbenpumpe 1 mit einem differenzierten Volumen und einer Atemfrequenz innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit. Um reproduzierte Meßwerte zu erzeugen muß die Beatmung und somit die Beatmungskurve einen der Sinuskurve analogen Verlauf haben. Liegt der gemessene Wert, ablesbar durch die entstandene Kurve im Toleranzbereich zur vorgegebenen Kurve, entspricht der zu prüfende Atemregler der festgelegten Norm.

Der zeitgleich mit der Beatmung in Fig. 2 dargestellte Zwischendruck nach Fig. 3 läßt zusätzlich noch Aufschlüsse über das Verhalten des Gases im Atemregler zu.

Aus Fig. 4 ist die zu leistende Atemarbeit, als vom Rechner ausgeworfenes Flächenintegral in Form eines Druck-Volumen-Zeit-Diagrammes, ablesbar.

Nach Fig. 5 ermöglicht die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung auch die Atemsimulation unter Wasser. So wird das Prüfgerat in eine Druckkammer 15 eingebracht. Die Meßleitung 4 wird dabei druckdicht nach außen zum Rechner 6 weitergeführt. Ergänzt wird das Prüfgerät noch durch ein gefülltes offenes Wasserbecken 16, welches ebenfalls in der Druckkaminer 15 angeordnet ist. Der zu prüfende Atemregler 3 wird in das Wasserbecken 16 eingebracht und durch die Kolbenpumpe 1 beatmet. Durch das Verändern des Druckes des in der Druckkammer 15 befindlichen Gasgemischs ist so jede gewünschte vorstellbare Tauchtiefe simulierbar.

Bezugszeichenliste

1 Kolbenpumpe

2 Leitung

3 Atemregler

4 Meßleitung

5 Meßsensor

6 Rechner

7 Stahlbehälter

8 Hochdrucksensor

9 Druckminderer

10 Sensor

11 Sensor

12 Sensor

13 Drucker

14 Chipkarte

15 Druckkammer

16 Wasserbecken


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur sicherheitstechnischen Untersuchung von Atemreglern für deren Einsatz über und unter Wasser unter Einbeziehung bekannter Meßeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine rechnergesteuerte Kolbenpumpe (1) oder ein anderer geeigneter Antrieb über eine Leitung (2) mit einem Atemregler (3), an dessen Mundstück ein Meßsensor (5) angebracht ist, verbunden ist, wobei das für den Atemregler (3) notwendige Gas in einem Stahlbehälter (7), welcher mit einem mit Sensoren (10) versehenen Druckminderer (9) gekoppelt ist, aufbewahrt wird und weitere Sensoren (11; 12) vom Druckminderer (9) und Atemregler (3) Temperatur- und Druckveränderungen aufzeichnen, wobei alle Signale einem Rechner (6) zur Zusammenfassung, Speicherung und Auswertung zugeleitet werden, gleichfalls auch dann, wenn die Prüfeinrichtung in einer Druckkammer (15), gekoppelt mit einem offenen Wasserbecken (16), in welchem der zu prüfende Atemregler (3) liegt, eingebracht ist und wo der durch den hin- und hergehenden Kolben erzeugte, über die Software des Rechners (6) vorgegebene Unter- oder Überdruck, entsprechend der vorgegebenen Norm in der Leitung (2), als die zu leistenden Atemarbeit am Mundstück des Atemreglers (3), gemessen wird, indem sich der Atemregler (3) öffnet oder schließt und so die zu bewältigende Atemarbeit im Rechner (6) insgesamt gespeichert, gemessen und unter Beachtung des vorgegebenen mittleren Wertes auswertbar ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Beaufschlagung des Atemreglers (3) bei Betätigung der Kolbenpumpe (1) der Zwischendruck vom Druckminderer (9) zum Atemregler (3) bei Öffnung seines Ventils so abfällt, daß sich dazu gleichzeitig Temperatur- und Druckveränderungen des expandierenden Gases am Druckminderer (9) und am Atemregler (3) ergeben, welche durch einen Sensor (10) am Druckminderer (9) und durch zusätzliche Sensoren (11; 12) gemessen und dem Rechner (6) als elektrisches Signal übermittelt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Rechner (6), ausgehend von der einzuhaltenden Norm, die gemessenen und erfaßten Werte der Beatinung und des Zwischendruckes des jeweils geprüften Atemreglers durch Kurven bzw. Diagramme sichtbar und damit auswertbar gemacht werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Prüfung des Atemreglers (3) unter Einbeziehung der Druckkammer (15) durch Veränderung des Druckes auf das sich in der Druckkammer (15) befindliche Gasgemisch jede gewünschte Tauchtiefe simuliert werden kann.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Rechner (6) alle von der Prüfeinrichtung durchgeführten möglichen Messungen nicht nur erfaßt, ausgewertet und ausgedruckt sondern noch zusätzlich auf einer Datenkarte in Chipkartenformat (14) als Beweis bzw. ständiges Dokumentationsmittel gespeichert werden.
  6. 6. Prüfeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus der Anordnung beispielsweise einer von einem Motor angetriebenen Kolbenpumpe (1) an welcher eine Leitung (2) angeschlossen ist, die mit einer Meßleitung (4) in Verbindung steht und an deren Ende der zu prüfende Atemregler (3) jeweils eingebracht ist, welcher dabei wiederum über einen Druckminderer (9) mit einem für die Prüfung mit Gas gefüllten Stahlbehälter (7) in Verbindung steht.
  7. 7. Prüfeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung an folgenden Punkten Sensoren angebracht sind, nämlich an der Meßleitung (4) ein Meßsensor (5), ein Hochdrucksensor (8) am Verbindungsstück zum Stahlbehälter (7) sowie ein Sensor (10) für den Druckminderer (9) und Sensoren (11, 12) für die Temperaturänderung am Atemregler (3) und am Druckminderer (9), so daß die Auswertung sämtlicher Meßergebnisse über einen Rechner (6), welcher mit einem Drucker (13) gekoppelt ist, erfolgt.
  8. 8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß zur Atemsimulierung unter Wasser die Gesamtanordnung der Prüfeinrichtung in einer Druckkammer (15) untergebracht wird, in dem ein offenes Wasserbecken den zu prüfenden Atemregler aufnimmt, wobei die gemessenen Ergebnisse über eine Verbindungsleitung druckdicht nach außen zum Rechner (6) geführt werden.






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