DE2846139A1

DE2846139A1 - METHOD WITH A COOLING SYSTEM FOR BODY COOLING AND A HEAT PROTECTION SUIT THEREFOR

Info

Publication number: DE2846139A1
Application number: DE19782846139
Authority: DE
Inventors: Adalbert Dipl Ing D Pasternack
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1978-10-23
Filing date: 1978-10-23
Publication date: 1980-04-24
Also published as: PL123947B1; GB2032255A; GB2032255B; FR2439594A1; SE7908723L; DE2846139C2; PL218241A1; BE879556A

Description

Drägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55, 2400 L ü beck Drägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55, 2400 Lübeck

Verfahren mit Kühlungssystem zur Körperkühlung und ein Wärmeschutzanzug dazu Procedure with a cooling system for body cooling and a thermal protective suit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit Kühlungssystem zur Körperkühlung und einen Wärmeschutzanzug dazu entsprechend dem Gattungsbegriff der Patentansprüche 1 undThe invention relates to a method with a cooling system for cooling the body and a heat protection suit accordingly the generic term of claims 1 and

Der menschliche Körper erzeugt durch den Stoffwechsel ständig Wärme. Diese Wärme wird normalerweise durch Strahlung, Leitung, Konvektion und Verdampfung in die Umgebung abgeleitet. Das notwendige Gleichgewicht, bei der die Körpertemperatur nicht über die physiologischen Grenzen ansteigt, kann nur erreicht werden, wenn die Umgebung die Wärme so schnell aufnehmen kann, wie sie entsteht.The human body constantly generates heat through metabolism. This heat is usually generated by radiation, Conduction, convection and evaporation discharged into the environment. The necessary balance at which the body temperature does not rise above the physiological limits, can only be achieved if the environment does Can absorb heat as quickly as it arises.

Ein bekanntes Schutzsystem mit Schutzanzug gegen Schadstoffe und Temperatureinflüsse aus der Umgebung besitzt in einem isolierenden äußeren Anzug einen inneren Anzug, bestehend aus zwei Lagen eines lockeren, luftdurchlässigen Gewebes, zwischen denen ein Netzwerk von Führungska-Has a known protective system with protective suit against pollutants and temperature influences from the environment in an insulating outer suit an inner suit, consisting of two layers of a loose, air-permeable one Tissue, between which a network of management

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nälen eingearbeitet ist. Dieses dient der Luftführung und ist mit einer innerhalb des Schutzanzuges untergebrachten Luftbehandlungseinrichtung verbunden, die die Luft innerhalb des Schutzanzuges im Kreislauf durch die Führungskanäle, über die Körperoberfläche und durch den Raum zwischen innerem und äußeren Anzug umwälzt. Unerwünschte Wärme wird der Luft bei ihrer Auffrischung in der Luftbehandlungseinrichtung durch Übergang an einen regenerierbaren Wärmespeicher entzogen, wobei zugleich überschüssige Feuchtigkeit auskondensiert wird. Die flachen Führungskanäle aus dichter Kunststoff-Folie sind im Inneren mit porösen Abstandshaltern versehen, . die den Durchfluß nicht behindern. Auf der dem Körper zugewandten Seite sind die Kanäle an den Stellen, wo Luft über die Körperoberfläche des Trägers streichen soll, mit kleinen Öffnungen versehen. Der Luftstrom nimmt außer der Körperwärme auch Feuchtigkeit als verdunsteten Schweiß mit sich. Nachteilig bei dem bekannten Schutzanzug ist, daß mit Luft als Wärmeträger allein unter erschwerten Einsatzbedingungen nur eine unzureichende Wärmeabfuhr möglich ist. Das Aufnahmevermögen der vorgesehenen Wärmespeicher ist begrenzt und läßt keine längeren Einsätze zu. (US 3 174 300).is incorporated. This is used to guide the air and is connected to an air handling device accommodated inside the protective suit, which the Air inside the protective suit circulates through the guide channels, over the body surface and through the The space between the inner and outer suit circulates. Unwanted heat is added to the air as it is freshened up the air treatment device by transition to a Removed regenerable heat storage, whereby excess moisture is condensed out at the same time. the Flat guide channels made of dense plastic film are provided with porous spacers on the inside,. which do not obstruct the flow. On the side facing the body, the channels are in the places where Wipe air over the wearer's body surface should be provided with small openings. In addition to body heat, the air flow also absorbs moisture as evaporated Sweat with yourself. The disadvantage of the known protective suit is that with air alone as the heat carrier Only inadequate heat dissipation is possible under difficult operating conditions. The absorption capacity the provided heat storage is limited and does not allow for longer use. (US 3,174,300).

Ein weiteres bekanntes Schutzsystem gegen lebensfeindliche Umweltbedingungen besitzt einen doppelwandigen Schutzanzug. Die zwischen den doppelten Wänden gebildete äußere Kammer des Schutzanzuges ist in nicht näher erläuterter Weise zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit ausgebildet. Sie ist mit einem äußeren Kreislauf verbunden, in dem ein durch verdunstendes Wasser gekühlter Wärmetauscher für die Wärmeabfuhr aus der Kühlflüssigkeit und eine Rotationspumpe für die Umwälzung der Kühlflüssigkeit sorgen. In dem KreislaufAnother known protection system against hostile environmental conditions has a double-walled one Protective suit. The outer chamber of the protective suit formed between the double walls is not shown in detail illustrated manner designed to accommodate cooling liquid. It is with an external circuit connected, in which a heat exchanger cooled by evaporating water for the dissipation of heat from the Cooling liquid and a rotary pump ensure that the cooling liquid is circulated. In the cycle

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sind zwei weitere Wärmetauscher angeordnet, in denen Atemgas und Zusatzsauerstoff durch die Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Die innere Kammer des Schutzanzuges ist durch atembares Gas unter Druck gesetzt und gefüllt.- Sie ist mit einem geschlossenen Atemkreislauf verbunden. Die Umwälzung des atembaren Gases erfolgt durch ein Gebläse. Das aus dem Schutzanzug austretende Gas wird über einen Kohlensäureabsorber geleitet und in einem Wärmetauscher getrocknet und gekühlt. Dabei kondensiert die aus der inneren Kammer des Schutzanzuges mitgeführte Feuchtigkeit; sie wird in einem Behälter gesammelt. Nach Anreicherung mit Sauerstoff wird das Gas wieder in die innere Kammer des Schutzanzuges eingeleitet. Die Umwälzpumpe für die Kühlflüssigkeit und das Gebläse für das Atemgas sind zu einer Baueinheit zusammengefaßt und werden von einem gemeinsamen Elektromotor mittels Batterie angetrieben. Nachteilig ist, daß durch den inneren Atemgasraum der Wärmeübergang zwischen der Körperoberfläche und dem Kühlflüssigkeitssystem behindert und in seiner Wirksamkeit herabgesetzt ist. Andererseits ist das Atemgas in der inneren Kammer des Schutzanzuges mit der gesamten ausgeatmeten Feuchtigkeit belastet und zur Aufnahme zusätzlicher Hautfeuchtigkeit kaum noch geeignet. Ferner hängt die Belüftung der Körperoberfläche vom jeweiligen Sitz des Schutzanzuges ab und ist nicht für alle Flächen jederzeit gesichert. (US 3 500 827).two more heat exchangers are arranged, in which breathing gas and additional oxygen through the cooling liquid be cooled. The inner chamber of the suit is pressurized by breathable gas and filled.- It is connected to a closed breathing circuit. The breathable gas is circulated by a fan. The gas escaping from the protective suit is passed through a carbon dioxide absorber and dried and cooled in a heat exchanger. This condenses from the inner chamber of the protective suit entrained moisture; it is collected in a container. After being enriched with oxygen the gas is reintroduced into the inner chamber of the suit. The circulation pump for the coolant and the fan for the breathing gas are combined into a structural unit and are from a common Electric motor powered by a battery. The disadvantage is that the heat transfer through the inner breathing gas space between the body surface and the coolant system disabled and reduced in its effectiveness. On the other hand, the breathing gas is inside Chamber of the protective suit loaded with the entire exhaled moisture and to absorb additional Skin moisture hardly suitable anymore. It also depends the ventilation of the body surface from the respective seat of the protective suit and is not available for all surfaces at all times secured. (US 3,500,827).

Die Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren mit Kühlsystem zur Körperkühlung und ein WMrmeschutzanzug dazu, womit die Körperpartien gleichmäßig und in definierter Weise intensiv gekühlt und gleichzeitig Schweiß- und Feuchtigkeitsansammlungen an der Körperoberfläche zuverlässig beseitigt werden.The object of the invention is a method with a cooling system for body cooling and a thermal protective suit to with which the body parts are evenly and intensively cooled in a defined manner and at the same time sweat and moisture accumulations on the body surface can be reliably removed.

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Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2.The object is achieved in accordance with the characterizing features of claims 1 and 2.

Die mit dieser Lösung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Flüssigkeitskühlung über die dem Körper anliegenden Flüssigkeitskanäle eine intensive Kühlwirkung erreicht und gleichzeitig durch die Belüftung mit getrocknetem Gas, beispielsweise Luft, über die dem Körper anliegenden Gaskanäle Schweiß und Feuchtigkeit an der Körperoberfläche beseitigt und der Innenraum des Warmeschutzanzuges getrocknet werden. Damit werden das allgemeine Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit des Anzugträgers aufrechterhalten. Durch die festgelegte Verteilung der Flüssigkeits- und Gaskanäle erfolgt eine definierte und gesicherte Verteilung der Kühlung und Feuchtigkeitsaufnahme auf die verschiedenen Körperpartien. Eine für Betrieb und Versorgung besonders einfache und sichere Lösung ergibt sich durch die Verwendung eines gemeinsamen Wärmeaustauschers für den Flüssigkeits- und den Gaskühler, durch die Nachfüllen und Kontrolle des Kältemittels sowie die Erfassung des entstehenden Kältemitteldampfes an einer einzigen Stelle konzentriert sind. Die Ausnutzung des Kältemitteldampfes zum Antrieb des gemeinsamen Motors der Fördereinrichtungen für Kälteträger und Gas unterstützt die einfache Handhabung und macht den Wärmeschutzanzug von zusatzlichen Energiequellen unabhängig.The advantages achieved with this solution are in particular that by the liquid cooling on the The fluid channels adjacent to the body achieve an intensive cooling effect and at the same time through ventilation with dried gas, for example air, over which the Gas ducts adjacent to the body remove sweat and moisture on the body surface and the interior of the thermal protection suit to be dried. This increases the general well-being and performance of the suit wearer maintain. A defined distribution takes place through the defined distribution of the liquid and gas channels and assured distribution of cooling and moisture absorption to the various parts of the body. A particularly simple and safe solution for operation and supply results from the use of a common heat exchanger for the liquid and gas cooler the refilling and control of the refrigerant as well as the detection of the refrigerant vapor generated in one single unit Are concentrated. The use of the refrigerant vapor to drive the common motor of the conveyors for refrigerant and gas supports the easy handling and makes the heat protection suit of additional Independent of energy sources.

Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Mit der wechselweisen Anordnung der Flüssigkeits- und Gaskanäle ist bei einfacher Herstellungsweise für eine besonders feine und gleichmäßige Verteilung beider Medien gesorgt. Zugleich bilden die Flüssigkeitskanäle, gestützt durch die in ihnen enthaltene Flüssigkeit des geschlossenen Kreislaufes,Further features within the scope of the invention emerge from the subclaims. With the alternate arrangement the liquid and gas channels are easy to manufacture for a particularly fine and uniform Distribution of both media ensured. At the same time, the fluid channels form, supported by those in them contained liquid of the closed circuit,

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eine Stütze für die GaskanSle. Die Ausbildungen der Gaskanäle erlauben durch mittelbaren oder unmittelbaren Körperkontakt Bauformen für unterschiedliche Arbeitsbedingungen und damit verbundene Feuchtigkeitsabgabe.a support for the gas duct. The training of the gas channels allow designs for different working conditions through direct or indirect physical contact and the associated release of moisture.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described below. Show it

Fig. 1 den Wärmeschutzanzug,Fig. 1 the thermal protection suit,

Fig. 2 ein Funktionsschema des WMrmeschutzanzuges, 2 shows a functional diagram of the thermal protective suit,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Wand des WSrmeschutzanzuges,3 shows a cross section through the wall of the thermal protective suit,

Fig. 4Fig. 4

und 5 Querschnitte durch die Wand des WSrmeschutzanzuges in abgewandelten Ausführungen. and 5 cross sections through the wall of the thermal protective suit in modified versions.

In Fig. 1 besteht der den Anzugträger umgebende Wärmeschutzanzug aus einer äußeren Hülle 1 und der einen Innenanzug bildenden Wand 2. Die Hülle 1 besteht im Kopfbereich aus einem Helm 3 und ist gegen äußere Einwirkungen widerstandsfähig und so ausgebildet, z.B. durch entsprechend Oberflächenausführung, daß der Wärmeeinfall von außen minimiert wird. Die Wand 2 liegt als Innenanzug mit ihrer Innenseite 4 eng der Körperoberfläche des Anzugträgers an. Sie enthält im Wechsel nebeneinander angeordnete Flüssigkeitskanäle 5 und Gaskanäle 6, die über Verbindungen an den auf dem Rücken getragenen Wärmeaustauscher 7 angeschlossen sind.In Fig. 1, the heat protection suit surrounding the suit wearer consists of an outer shell 1 and an inner suit forming wall 2. The shell 1 consists in the head area of a helmet 3 and is against external influences resistant and designed in such a way, e.g. by means of a suitable surface finish, that the heat penetration of is minimized outside. As an inner suit, the wall 2 lies with its inside 4 close to the body surface of the suit wearer at. It contains liquid channels 5 and gas channels 6 arranged alternately next to one another, which have connections are connected to the heat exchanger 7 carried on the back.

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Der Wärmeaustauscher 7 besitzt die Aufnahme 8 für das als COp-Trockeneis in fester Form vorliegende Kältemittel 9. Mittels der von der Druckfeder 10 belasteten Druckplatte 11 wird das Kältemittel 9 gegen die Wände der Aufnahme 8 gepreßt, die den Flüssigkeitskühler 12 und den Gaskühler 13 bilden. Damit werden ein verbesserter Wärmeübergang und eine lageunabhängige, sichere Funktion des Wärmeaustauschers 7 erreicht. Die Leitung 14 dient der gesonderten Atemgaszufuhr.The heat exchanger 7 has the receptacle 8 for the refrigerant present in solid form as COp dry ice 9. By means of the pressure plate 11 loaded by the compression spring 10, the refrigerant 9 is against the Walls of the receptacle 8 pressed, which the liquid cooler 12 and form the gas cooler 13. This ensures an improved heat transfer and a position-independent, safe function of the heat exchanger 7 is achieved. The line 14 is used for the separate breathing gas supply.

Nach Fig. 2 wird in dem 1. Leitungssystem 27 der flüssige Kälteträger, ein auch bei tiefen Temperaturen ausreichend dünnflüssiges Sillconöl, durch die Fördereinrichtung 16, die gemeinsam mit der Fördereinrichtung für das Gas von dem C0₂-Gasmotor 15 angetrieben wird, im Kreislauf durch die Flüssigkeitskanäle 5 und den Flüssigkeitskühler 12 gefördert. Während der Verweilzeit in den Flüssigkeitskanälen 5 nimmt der Kälteträger die vom Anzugträger produzierte und die von außen durch die Hülle 1 eingedrungene Wärmemenge auf und führt sie dem Flüssigkeitskühler 12 zu. Nach der dort erfolgten Wärmeabgabe gelangt der Kälteträger wieder in die Flüssigkeitskanäle 5 und kühlt die Körperoberfläche des Anzugträgers. Die im Flüssigkeitskühler 12 dem Kälteträger entzogene Wärmemenge bedingt ein Sublimieren des als COp-Trockeneis in fester Form vorliegenden Kältemittels 9. Das dabei produzierte COp-Gas wird über die Leitung 18 zum Antrieb des COp-Gasmotors 15 benutzt.According to Fig. 2, in the 1st line system 27 of the liquid refrigerant, a sufficiently thin Sillconöl even at low temperatures, through the conveyor 16, which is driven together with the conveyor for the gas from the C0 ₂ gas engine 15, in the circuit the liquid channels 5 and the liquid cooler 12 promoted. During the dwell time in the liquid channels 5, the refrigerant absorbs the amount of heat produced by the suit wearer and the amount of heat that has penetrated from the outside through the shell 1 and supplies it to the liquid cooler 12. After the heat has been given off there, the refrigerant returns to the liquid channels 5 and cools the body surface of the suit wearer. The amount of heat withdrawn from the refrigerant in the liquid cooler 12 causes the refrigerant 9, which is in solid form as COp dry ice, to sublime.

Durch die Fördereinrichtung 17 für das Gas wird an dem Gaseintritt 19 Umgebungsluft in das 2. Leitungssystem angesaugt. Sie wird im Gaskühler 13 gekühlt und damitAmbient air is fed into the second line system at the gas inlet 19 through the conveying device 17 for the gas sucked in. It is cooled in the gas cooler 13 and thus

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durch Ausfall der Feuchtigkeit getrocknet. Die so aufbereitete Luft gelangt über die Fördereinrichtung 17 in die in der Wand 2 angeordneten Gaskanäle 6, wo sie die an der Körperoberfläche des Anzugträgers befindliche Feuchtigkeit aufnimmt. Anschließend gelangt sie über den Gasaustritt 20 in die Umgebung zurück.dried by loss of moisture. The air which has been prepared in this way passes via the conveying device 17 into the gas channels 6 arranged in the wall 2, where they are located on the body surface of the suit wearer Absorbs moisture. It then returns to the surroundings via the gas outlet 20.

Nach Fig. 3 sind in der Wand 2 die Flüssigkeitskanäle 5 und die Gaskanäle 6 im Wechsel nebeneinander angeordnet. Auf der Innenseite 4 der Wand 2 sind sie mit einer saugfShigen Schicht 21 von schwammartiger Struktur aus Wolle bedeckt. Der Querschnitt der Flüssigkeitskanäle 5 ist geschlossen, der Querschnitt der Gaskanäle 6 dagegen zur Schicht 21 offen. Durch die Saugfähigkeit der Schicht 21 wird auf der Körperoberfläche 22 des Anzugträgers auftretende Feuchtigkeit aufgenommen und an die Luft im Gaskanal 6 abgegeben.According to FIG. 3, the liquid channels 5 and the gas channels 6 are arranged alternately next to one another in the wall 2. On the inside 4 of the wall 2 they are made up of an absorbent layer 21 with a sponge-like structure Wool covered. The cross section of the liquid channels 5 is closed, whereas the cross section of the gas channels 6 is closed open to shift 21. Due to the absorbency of the layer 21, there is on the body surface 22 of the suit wearer Any moisture that occurs is absorbed and released into the air in the gas duct 6.

In einer abgewandelten Ausführung nach Fig. 4 sind die Flüssigkeitskanäle 5 und die Gaskanäle 6 auf der Innenseite 4 der Wand 2 mit der perforierten Folie 23 bedeckt, der Querschnitt der Gaskanäle 6 ist zur Folie 23 offen. Bei dieser Ausführung verdunstet die an der Körperoberfläche 22 auftretende Feuchtigkeit durch die Perforation der Folie in die Gaskanäle 6 hinein, oder sie wird von der in die Perforation eintretenden Luft aufgenommen. In a modified embodiment according to FIG. 4, the Liquid channels 5 and the gas channels 6 on the inside 4 of the wall 2 covered with the perforated film 23, the cross section of the gas channels 6 is open to the film 23. In this version, the evaporates on the body surface 22 moisture occurring through the perforation of the film into the gas channels 6, or them is absorbed by the air entering the perforation.

In der weiteren abgewandelten Ausführung nach Fig. 5 ist der Querschnitt der Gaskanäle 24 über die Durchtrittsöffnungen 25 und die Verteilungskammern 26 zur Innenseite 4 der Wand 2 und damit zur Körperoberfläche 22 offen. Dabei tritt die Luft aus den GaskanälenIn the further modified embodiment according to FIG. 5, the cross section of the gas channels 24 is above the passage openings 25 and the distribution chambers 26 to the inside 4 of the wall 2 and thus to the body surface 22 open. The air emerges from the gas ducts

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über die Durchtrittsöffnungen 25 in die Verteilungekammern 26 und bewirkt eine direkte Verdunstung der an der Körperoberfläche 22 auftretenden feuchtigkeit.via the passage openings 25 into the distribution chambers 26 and causes a direct evaporation of the moisture occurring on the body surface 22.

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Claims

2846133 claims

1. Procedure tnlt cooling system for body cooling with

- A heat protection suit, characterized in that direct heat dissipation by means of a through a

1. Line system (27) with liquid coolant flowing against the body and closed to the body by liquid channels (5) and, at the same time, moisture removal by means of a through a

2. Line system C28) with the body adjacent to the body and gas and / or moisture permeable gas channels (6, 24> flowing gas takes place, the liquid coolant in the circuit via a liquid cooler C12} and the gas via a gas cooler (13) into the Gas channels C6 _f 24).

2. Heat protection suit for carrying out the method according to claim 1 with liquid refrigerant carried in its wall, a conveying device for it and a heat exchanger with the refrigerant, characterized in that the waiting protection suit has the separate liquid channels (5) and gas channels (6) arranged in the wall C2> _f 24), the heat exchanger (7) with the separate liquid cooler (12) and gas cooler C13) and a receptacle (8) for the refrigerant (9) and a common motor C15) of the conveying device (16) for the liquid driven by the refrigerant diaapf Coolant and the conveying device (17) -for the gas has »whereby on the liquid side the liquid channels (5) _t the conveying device (16) for the liquid coolant and

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the liquid cooler (12) in the circuit with each other to the 1st line system (27) and a gas inlet on the gas side (19), the gas cooler (13), the conveying device (17) for the gas, the gas channels (6, 24} and a Gas outlet (20) connected to the 2nd line system (28) are.

3. Heat protection suit according to claim 2, characterized in that the liquid channels (5) and the gas channels (6) arranged alternately next to each other and on the inside <4) of the wall (2) with an absorbent, sponge-like layer (21) are covered, the cross-section of the liquid channels (5) being closed and the cross section of the gas channels (6) to the layer (21) is open.

4. Heat protection suit according to claim 2, characterized in that that the liquid channels (5) and the gas channels (6) arranged alternately next to one another and on the Inside (4) of the wall (2) are covered with a perforated film (23), the cross-section of the liquid channels (5) closed and the cross section of the gas channels (6) to the film (23) is open.

5. Heat protection suit according to claim 2, characterized in that the liquid channels (5) and the gas channels (24) are arranged alternately next to one another, with the cross section of the liquid channels (5) closed and the cross section of the gas channels (24) above Passages (25) and distribution chambers (26) to the inside (4) of the wall (2) is open.

6. WSrraeschutzug according to claim 2 to 5, characterized in that that the refrigerant (9> CO ^ is dry ice.

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7. The heat protection suit according to claim 2 to 6, characterized in that the common motor (15) is driven by the refrigerant vapor gas engine.

8. Heat protection suit according to claim 2 to 6, characterized in that the common motor (15) is a gas turbine driven by the refrigerant vapor.

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