Überdruck im Atemschutz

der Feuerwehr

Freistaat Sachsen Landesfeuerwehrschule Sachsen

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© Landesfeuerwehrschule Sachsen Stand: 07/2008

Überdruck im Atemschutz der Feuerwehr 1. Ziel der Überdrucktechnik im Atemschutz der Feuerwehr Ziel der Überdrucktechnik ist eine geringfügige Erhöhung des Luftdruckes in der Vollmaske. Dort soll der Luftdruck geringfügig größer sein als in der Umgebung des Atemschutzgeräteträgers (ASGT), um bei Leckagen die Strömungsrichtung von innen nach außen vorzugeben und so das Eindringen von Schadstoffen in die Maske zu verhindern. 2. Unterschied PA Normaldruck und PA Überdruck Zum Schutz der Atemschutzgeräteträgers vor Verwechslungen lässt sich das Normaldrucksystem konstruktiv und funktionell eindeutig vom Überdrucksystem unterscheiden. Unterschiede von Behältergeräten mit Druckluft Normaldruck und Behältergeräten mit Druckluft Überdruck und ihren Atemanschlüssen Unterscheidungsmerkmal Überdruck Normaldruck Bemerkung Anschlussgewinde zwischen Vollmaske und Lungenautomat

M 45 x 3 40 x 1/7 Zoll Vollmaske: Innengewinde Lungenautomat: Außengewinde

Konstruktion Lungenautomat

Federkraft stellt Steuerteil, z. B. Membran unter Vordruck

Kein Vordruck auf Steuerteil

Federkern ist herstellerabhängig

Druck in Vollmaske (nach Abschluss Einatmung)

Gesundheitlich unbedenklicher Überdruck

Luftdruck Überdruck: herstellerabhängig bis 5 mbar

Ausatemventil Vollmaske

Federkraft stellt starre Ventilscheibe unter Vordruck

Flexible Ventilmembran ohne Vordruck

Federkraft ist herstellerabhängig

Farbkennzeichnung Rot Keine farbliche Kennzeichnung

Farbkennzeichnung normativ nicht vorgeschrieben

Darüber hinaus weicht die Atmung unter Behältergeräten Druckluft Überdruck deutlich von der Atmung unter Behältergeräten Normaldruck bzw. Atmung ohne Atemschutz ab.

Atmen unter Normaldruckgeräten Einatmung: durch Lungenmuskulatur, aktiv Ausatmung: Refraktion des Zwerchfells und des Brustkorbs, passiv (nur bei beschleunigter Atmung wird Ausatmung aktiv unterstützt). Atmen unter Überdruckgeräten Einatmung: infolge Überdruck ohne Widerstand, passiv, Ausatmung: durch Lungenmuskulatur, um den Vordruck des Ausatemventils zu überwinden, aktiv

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3. Arbeitsweise Vollmaske Überdruck Einatmung Beim Einatmen erzeugt der ASGT in seiner Lunge einen geringen Unterdruck, der sich bis in die Vollmaske fortsetzt. Der Unterdruck lässt das Einatemventil und die Steuerventile der Maske öffnen, in dem die jeweilige Ventilmembran nach innen vom Ventilteller abgehoben wird. Die Einatemluft strömt vom Lungenautomaten des Pressluftatmers Überdruck konstruktiv bedingt nach dem ersten Atemzug mit einem geringen Überdruck nahezu selbstständig in die Vollmaske. Wenn der Atemschutzgeräteträger ein Filter benutzt, muss er dagegen die Einatemluft bei jedem Atemzug ansaugen. Die Einatemluft strömt durch das Einatemventil im Anschlussstück und den Spülkanal zur Sichtscheibe. Die trockene Einatemluft bestreicht die Sichtscheibe und nimmt eventuell abgesetzte Feuchtigkeit, z. B. Kondenswasser, auf. Die Einatemluft strömt durch beide Steuerventile der Innenmaske vom Augenraum in den Atemraum und anschließend in die Atemwege des Atemschutzgeräteträgers. Die Lunge des Atemschutzgeräteträgers füllt sich mit Einatemluft. Dadurch gleicht sich der geringe Unterdruck in der Maske mit dem Luftdruck der Umgebung (etwa 1 bar) aus. Die Zufuhr von Atemluft aus dem Pressluftatmer Überdruck bleibt aber, konstruktiv bedingt, erhalten. Die Atemluft strömt so lange nach, bis sich in der Vollmaske ein geringer und für den Atemschutzgeräteträger ungefährlicher Überdruck von etwa 3 bis 6 mbar (je nach Hersteller) eingestellt hat. Dieser Überdruck ist so vorbestimmt, das beim Erreichen dieses Wertes gerade die Luftzufuhr aus dem Pressluftatmer Überdruck unterbrochen wird. Die Steuerventile gehen dadurch in Ausgangslage zurück. Sie schließen und das Einatmen ist beendet. Ausatmung Das Ausatemventil öffnet erst, wenn der erhöhte Luftdruck in der Vollmaske seinen vom Hersteller vorgegebenen Grenzwert übersteigt. Dafür wurde das Ausatemventil als eine starre Scheibe ausgelegt und mit einer Feder belastet. Die Federkraft entspricht der gewünschten Höhe des Luftdruckes in der Maske. Beim Ausatmen presst der Atemschutzgeräteträger seinen Brustkorb zusammen und hebt sein Zwerchfell in Richtung Lunge. So entsteht ein Überdruck in der Lunge. Dieser Überdruck setzt sich bis in die Vollmaske fort und lässt den Luftdruck in der Innenmaske im Laufe der Ausatmung ansteigen. Dort presst er die Steuerventile zusätzlich zu. Beim Erreichen eines vorbestimmten Wertes des Luftdruckes in der Innenmaske, der größer ist als der, mit dem die Federkraft auf die starre Scheibe des Ausatemventils drückt, wird die starre Scheibe von ihrem Sitz nach außen gedrückt und öffnet so das Ausatemventil. Die feuchte Ausatemluft wird durch das Ausatemventil in die Umgebung gedrückt, ohne die Sichtscheibe zu erreichen. Bei Verwendung von Filtern öffnet das Ausatemventil ebenfalls erst, wenn der Druck der Ausatemluft größer ist als der Federdruck. 4. Arbeitsweise Pressluftatmer - Überdruck (PA-ÜD) Grundlage Aufbau, Hauptteile und Arbeitsweise unterscheiden sich vom typgleichen Behältergerät Normaldruck nur durch den Lungenautomaten. Im Gehäuse des Lungenautomaten des PA-ÜD befinden sich für das Entstehen von Überdruck zwei entscheidende Bauteile. Zum Einen ist ein herstellertypisches Absperrventil zwischen Mitteldruckleitung und Lungenautomat, z. B. ein Lufteinlassventil, bestehend aus einer Durchströmöffnung und einem federbelasteten Kipphebel. Zum anderen ist das ein Steuerorgan, das entsprechend den Druckverhältnissen die Luftzufuhr regelt. Die Membran teilt das Innere des Überdrucklungenautomaten gasdicht in zwei Kammern, wovon die eine mit der Umgebungsluft und die andere mit der Vollmaske (VM) in Verbindung steht. Die Lage der Membran ist so fixiert, dass sie mit Hilfe einer Feder einen Vordruck p1 erhalten kann.

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Der Federdruck entspricht dem gewünschten Überdruck im Atemanschluss. Die Membran ist in der Ausgangsstellung arretiert. Das Ausatmen gegen einen Überdruck stellt veränderte Atemanforderungen an den Atemschutzgeräteträger. Eine Beeinträchtigung der Atemorgane und des Kreislaufes bei den erreichbaren Überdruckwerten in der Vollmaske ist ausgeschlossen.

Erster Atemzug – Anatmen *) Durch das Einatmen des Atemschutzgeräteträgers entsteht in der Vollmaske (VM) ein Unterdruck, der sich aus den Atemorganen und der VM bis in den Lungenautomat fortsetzt. Dadurch wird bei Beginn der Atmung die Membran des Lungenautomaten aus ihrer arretierten Ausgangsstellung gelöst. Nach dem Lösen wirkt nun auch die Federkraft des Lufteinlassventils auf die Membran des Lungenautomaten und erzeugt darauf einen Druck. Dieser Druck und der in der Maske zu Beginn der Atmung entstehende Unterdruck drücken die Membran des Lungenautomaten in Richtung Kipphebel des Lufteinlassventils bzw. des Inneren der VM. Während dieser Bewegung drückt die Membran des Lungenautomaten den Kipphebel so aus seinem Sitz, dass er das Lufteinlassventil öffnet. Aus der

Mitteldruckleitung strömt Atemluft durch die VM (Bild 1) in die Atemorgane des Atemschutzgeräteträgers, die sich mit Atemluft füllen. In der Vollmaske beginnt sich der Überdruck pVM aufzubauen. Die Lungen des Geräteträgers füllen sich mit Atemluft. Bis zum Erreichen der Druckgleichheit zwischen dem Luftdruck in der VM und im Lungenautomaten einerseits sowie dem Vordruck p1 andererseits bleibt das Lufteinlassventil geöffnet und Atemluft strömt nach. Durch den sich aufbauenden Überdruck wird die Membran zurück in Richtung Ausgangslage gedrückt. Der federbelastete Kipphebel begleitet diese Bewegung, drückt auf den Kipphebel des Lufteinlassventils und beginnt das Lufteinlassventil zu schließen. Hat sich Druckgleichheit hergestellt, ist die Membran exakt so weit zurückgedrückt wurden, dass der federbelastete Kipphebel das Lufteinlassventil geschlossen hat. In dieser Zwischenstellung wird die Membran bis zum nächsten Druckabfall gehalten. Dabei besteht Gleichgewicht zwischen dem Vordruck p1 und dem Überdruck in der Vollmaske. Der Überdruck in der Vollmaske beträgt je nach Hersteller ungefährliche 3 bis 5 mbar. In dieser Zwischenstellung ist das Lufteinlassventil geschlossen und die Lunge des Atemschutzgeräteträgers gefüllt. Der federbelastete Kipphebel begleitet diese Bewegung und beginnt das Lufteinlassventil zu schließen Erster Atemzug (Anatmen) pM = pB + pS pM Luftdruck im Atemanschluss pB Luftdruck (etwa 1 bar) pS aktueller statischer Luftdruck im Atemanschluss Einatmungsende *)

Mit Beendigung des Einatmens ist der Druck in der Maske gleich dem Vordruck p1.(Bild 2) Je nach Hersteller beträgt dieser Vordruck 3 bis 5 mbar Überdruck.

Bild 2

Einatmungsende pM = p1 p1 Vordruck (Federkraft pro Federanlagefläche)

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Ausatmung *) Um den Aufbau des Überdrucks in der VM bis zum Erreichen der vorgesehenen Höhe abzusichern, ist das Ausatemventil eine federbelastete, starre Scheibe. Deren Feder bewirkt den Vordruck p2. Das Ausatemventil öffnet erst, wenn der Überdruck im Atemanschluss beim Ausatmen überwunden ist. Der ASGT muss also seine Lungenkraft beim Ausatmen entsprechend steigern. Dann erst kann die Ausatemluft durch das Ausatemventil in die Umgebung strömen. Um den Aufbau des Überdrucks im Atemanschluss bis zum Erreichen der vorgesehenen Höhe abzusichern, muss das Ausatemventil so konzipiert sei, dass es erst öffnet, wenn der Überdruck (bzw. Vordruck) p1 im Atemanschluss überwunden ist. Dann herrscht im

Atemanschluss der Druck pM und die Ausatemluft kann abströmen (Bild 3). Sobald der Druck in der Vollmaske unter den Vordruck p2 abfällt, schließt das Ausatemventil. Das ist z. B. dann der Fall, wenn der ASGTseine Ausatmung beendet hat. Es müssen jedoch beide Vordrucksysteme genau aufeinander abgestimmt sein. Wenn der Lungenautomat einen höheren Vordruck (p1) liefert als das Ausatemventil (p2) hält, würde laufend Luft abströmen. Hätte sich im Überdruck-Lungenautomat ein deutlich geringerer Vordruck (p1) aufgebaut als der Vordruck am Ausatemventil (p2), würde man den Ausatemwiderstand unnötig erhöhen. Ausatmung pM = pB + p1 + pA = p2 pA Ausatemdruck p2 Öffnungsdruck des Überdruckausatemventils der Vollmaske (Vordruck p2) Folgeeinatmungen Durch den nächsten Einatemzug oder eine Maskenleckage entsteht ein Druckabfall in der Vollmaske Überdruck. Sobald er unter die Größe des Vordruckes p1 sinkt, drückt der Vordruckes p1 die Membran in Richtung Atemanschluss. Dadurch bewegt sich auch der Kipphebel wieder aus seinem Sitz und öffnet damit das Lufteinlassventil. Atemluft strömt wieder in den Atemanschluss bis zum Druckausgleich zwischen dem Vordruck p1 und dem Überdruck in der Vollmaske Manuelle Arretierung des Lungenautomaten Um ein ungewolltes Abströmen der Luft, z. B. im Moment des Absetzens der Vollmaske zu verhindern, lassen sich die Membran oder die ihr entsprechenden Steuerorgane des Überdruck-Lungenautomaten manuell in der Ausgangstellung arretieren, so dass das Lufteinlassventil geschlossen bleibt. Erst bei einem neuen, kräftigen Einatemzug wird die Membran wieder in die bereits beschriebene Stellung gesaugt.

Bild 3

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4. Handhabung Behältergerät Überdruck (PA) Lfd. Nr. Anweisung Tätigkeit

1. Sichtkontrolle - Kontrolle Bänderung einschließlich Schnellverschlüsse, - Kontrolle Festsitz Handanschluss Druckluftflasche. 2. Dichtkontrolle - Flaschenventil bis Anschlag öffnen, - Kontrolle der gleichmäßigen Zeigerbewegung am

Manometer, - etwa 30 Sekunden Druckausgleich abwarten - Druck am Manometer ablesen, mindestens 270 bar, - Flaschenventil schließen, - Kontrolle Dichtheit mit 1 Minute Prüfzeit Beachte: Bei Druckabfall größer 10 bar ist PA nicht einsetzbar.

1 „Sicht-, Dicht- und Funktionskontrolle

3. Funktionskontrolle - mit der Hand die Öffnung des Lungenautomaten zur

Vollmaske verschließen, Überdruckhebel umlegen, Druck entlasten bis 100 bar zügig, danach langsam bis Ansprechdruck,

- Kontrolle Ansprechdruck Warneinrichtung: 60 – 50 bar. Behältergerät anlegen und Schnellverschlüsse schließen Einsatzkurzprüfung - Lungenautomat mit Überdruckhebel sperren, - Flaschenventil bis Anschlag öffnen unter Kontrolle der

gleichmäßigen Zeigerbewegung am Druckmesser, - Druck ablesen (mind. 180 bzw. 270 bar) - Flaschenventil schließen, - Druck entlasten bis Ansprechen Warneinrichtung, - Flaschenventile öffnen, - Druckansage (Name, Flaschendruck) Vollmaske aufsetzen

2 „Anlegen“

Lungenautomat anschrauben bzw. anstecken, dabei: - Lungenautomat mit kräftigem Atemzug öffnen, - gegenseitige Unterstützung, - den letzten Gewindegang muss der

Atemschutzgeräteträger selbst schrauben.

3 „Ablegen“

- Lungenautomat abschrauben, dabei Lungenautomat mit Überdruckhebel sperren,

- Flaschenventil schließen, - Gerät abnehmen, - Vollmaske abnehmen.

*) bei Fahrzeugübernahme, nach Flaschenwechsel Quellen:

� Dräger Safety

� Weka media GmbH