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Die
Erfindung betrifft eine Ausblaseinheit für Unterwasseratemgeräte für Taucher
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Beim
Unterwassereinsatz wird dem Taucher die notwendige Atemluft aus
Druckflaschen über
einen Atemregler zugeführt.
Die Ausatemluft des Tauchers wird bei offenen Systemen an das umgebende Wasser
abgegeben. Dabei ist es wünschenswert, das
Gesichtsfeld des Tauchers in normaler Schwimmlage von den Luftblasen
der ausgeatmeten Luft frei zu halten. Dieses erfüllt ein sogenannter Blasenabweiser,
der üblicherweise
aus rohrförmigen Auslassstutzen
besteht, die sich beidseitig am Atemreglergehäuse befinden und so einen Atemluftaustritt beidseitig
des Körpers
des Tauchers bewirken.
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Ein
Blasenabweiser vermindert jedoch nicht das Ausblasgeräusch der
ins Wasser ausgeatmeten Luft und sorgt nicht für eine gleichmäßige Luftabgabe.
Insbesondere beim beobachtenden oder gar militärischen Tauchen ist jedoch
eine gleichmäßige und geräuscharme
Abgabe der Ausatemluft wünschenswert,
um beispielsweise die zu beobachtende Tierwelt nicht aufzustören.
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Zur
Erzielung eines solchen geringen Ausatemgeräusches sind jedoch sehr feine
und gleichmäßig abzugebende
verteilte Luftbläschen
erforderlich.
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In
der Literatur wird eine Reihe von Lösungen vorgeschlagen, die eine
Verfeinerung und Vergleichmäßigung der
Ausatemluftblasen der Taucher ermöglichen.
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So
werden z. B. in der
US
3 415 245 A Diffusoren offenbart, die aus einer größeren Anzahl
Diffusorröhren
bestehen, welche zylindrisch gebündelt einseitig
am Gehäuse
des Atemreglers angeordnet sind. Daher kann die Ausatemluft des
Tauchers nunmehr fein verteilt aus den vielen Röhrchen heraustreten. Eine solche
Anordnung ist prinzipiell geeignet, durch die feine Verteilung der
Blasen zu geringen Geräuschen
beim Ausatmen des Tauchers zu führen, lässt sich
aber durch die vielen Röhrchen
nur aufwändig
herstellen. Ein zusätzlicher
Nachteil besteht darin, dass der Röhrchen-Diffusor einen hohen
Ausatemwiderstand aufweist.
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Aus
der
US 3 415 245 A ist
gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
eine gattungsgemäße Ausblaseinheit
bekannt, die aus zwei Blasenabweisern besteht, an deren freien Enden
an den Ausstossöffnungen
jeweils eine aus einem Hohlkörper
bestehende Diffusoreinrichtung angebracht ist. Das Material der
Hohlkörper
ist an den den Blasenabweisern abgewandten Enden porös, denn
es weist hier eine Anzahl von kleinen Löchern auf.
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Weiterhin
wird in der
US 3 374
855 A eine Ausblaseinheit vorgeschlagen, die mit feinporigem Schaumstoff
gefüllt
und mit einer zweiten Schaumstoffschicht umschlossen ist.
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Auf
diese Weise soll erreicht werden, dass die Ausatemluft einerseits
fein verteilt abgegeben wird und andererseits mehr luftleitfähiges Volumen bereitgestellt
wird als mit den erwähnten
Röhrendiffusoren.
Jedoch ist auch bei dieser Lösung
ein hoher technischer Aufwand notwendig, um den mehrschichtigen
Aufbau der Ausblaseinheit zu realisieren. Außerdem besitzt die im Einsatzfall
bewässerte
Außenschicht
der Diffusor-Ausblaseinheit einen sehr hohen Ausatemwiderstand.
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Eine
weitere Lösung
wird in der
US 3 568 672
A beschrieben. Hier wird die Ausatemluft in eine auf dem
Rücken
des Tauchers befindliche Dispersionseinheit geleitet. Diese Dispersionseinheit
in Form eines kastenförmigen
Rucksackes mit spezieller Bespannung zum Auslass der Ausatemluft
in feinverteilter Form zeichnet sich durch Unhandlichkeit, hohen Fertigungsaufwand
und großen
Ausatemwiderstand aus.
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Gemäß der
US 2 882 895 A kann
die geräuscharme
und feinverteilte Abgabe der Ausatemluft auch durch perforierte
Gummihohlkörper
erfolgen, die seitlich am Atemregler angesetzt sind. Hier ist als
nachteilige Folge das Abgeben der Ausatembläschen zwar fein verteilt, aber
lokalisiert im Gesichtsfeld des Tauchers zu erwarten. Außerdem ist auch
hier ein sehr hoher Ausatemwiderstand vorhanden.
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Die
Lösung
der
US 2 874 692 A bezieht
sich auf die seitliche Anbringung eines Ausatemgasverteilers an
dem Mundstück
des Atemreglers, befestigt allerdings über eine flexible balgrohrförmige Verlängerung.
Auch hier greift noch der vorbenannte Nachteil der nicht definiert
lokalisierten Abgabe der Ausatemluft im Gesichtsbereich des Tauchers.
Außerdem
ist die vorgestellte Ausführung
mit dem hohen Aufwand einer mehrwandigen Konstruktion der Ausblaskammer
versehen und besitzt ebenfalls einen sehr hohen Ausatemwiderstand.
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Weltweit
wird für
die Zertifizierung von Ausblaseinheiten die Europäische Norm
EN 250 vom Januar 2000: Autonome Leichttauchgeräte mit Druckluft Anforderun gen,
Prüfung,
Kennzeichnung, Hrsg. Europäisches
Komitee für
Normung, Zentralsekretariat, Rue de Stassart, B-1050 Brüssel, Belgien
herangezogen. Darin ist z. B. mit einem Wert der zulässigen Atemarbeit
von 3 Joule/l bei einem Absolutdruck von 6 bar – was einer Tauchtiefe von
50 m entspricht – dem
mit der Atemarbeit korrespondierenden Wert des Atemwiderstandes
eine enge Grenze gesetzt. Die folgenden Erwähnungen eines Atemwiderstandes
berücksichtigen
stets diesen Zusammenhang zwischen Atemwiderstand und Atemarbeit.
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Die
bekannten Lösungen
erreichen die vorgegebenen Werte der eng gehaltenen Vorschrift EN 250
nicht. Sie sind also nur beschränkt
anwendungsfähig
und nicht zertifizierbar.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausblaseinheit anzugeben,
die das Gesichtsfeld des Tauchers mit hoher Sicherheit von Ausatembläschen freihält und die
einen die Anforderungen der Norm EN250 erfüllenden Ausatemwiderstand besitzt.
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Die
Aufgabe wird auf überraschende
Weise gelöst
durch die Gestaltung einer Ausblaseinheit mit den Merkmalen des
ersten Patentanspruches.
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Die
Unteransprüche
2 bis 4 beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Die
Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
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Dabei
zeigen die zugehörigen
Zeichnungen in
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1:
die Prinzipdarstellung einer Ausblaseinheit an einem Unterwasseratemgerät als Positionsschema,
in
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2:
eine Schnittdarstellung eines Hohlkörpers mit Bajonettanschluss
zum Blasenabweiser und in
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3:
die vorteilhafte Ausführung
einer Ausblaseinheit mit Diffusoreinrichtung aus zwei rohrförmigen Hohlkörpern.
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Gemäß 1 besitzt
ein Unterwasseratemgerät
neben nicht dargestellten Druckflaschen u. a. Zubehör einen
Atemregler 1 mit zwei Blasenabweisern 2. Diese
weisen im vorliegenden Beispiel zwei Ausstossöffnungen 3 auf, an
denen Anschlusstücke 4 angeordnet
sind.
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Die
Diffusoreinrichtung wird hier vorteilhafterweise durch jeweils zwei
Hohlkörper 5 realisiert werden,
die entweder in den Positionen 6 oder Positionen 7 jeweils über die
Anschlussstücke 4 mit
den Ausstossöffnungen 3 der
Blasenabweiser 2 verbunden sind.
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Die
Hohlkörper 5 sind
jeweils in einem Winkel 8 im Bereich von 45 bis 60 Grad
zur parallel zur Längsrichtung
des Tauchers verlaufenden Mittelachse 9 des Atemreglers 1 an
den Blasenabweisern 2 angebracht.
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Die
Hohlkörper 5 sind
in jeweils gleichem Winkel 8 an den Blasenabweisern 2 angebracht
und schließen
dabei zwischen ihren Längsachsen 12 einen
Winkel 10 im Bereich von 90 bis 120 Grad ein.
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Der
Einschluss eines Winkels 10 größer als 90 Grad zwischen den
Längsachsen
zweier Hohlkörper 5 erweist
sich als besonders günstig,
weil hierdurch das Gesichtsfeld des Tauchers mit hoher Sicherheit
von Ausatembläschen
frei bleibt.
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Die
Hohlkörper 5,
die die Diffusoreinrichtung der Ausblaseinheit bilden, sind gemäß 2 vorzugsweise
als rohrförmige
Hohlkörper 5 ausgeführt, die
stirnseitig mit abgerundeter Kontur kuppelförmig abgeschlossen sind und
jeweils eine durchgehend gleiche Wandstärke besitzen. Am offenen Ende
besitzen die rohrförmigen
Hohlkörper 5 einen
Anschlussstutzen 11, der in der Art eines Bajonettverschlusses
mit den Anschlussstücken 4 der
Blasenabweiser 2 verbunden werden kann.
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Das
Material der Hohlkörper 5 besteht
aus einem porösen,
gesinterten Kunststoff-Werkstoff
mit einer Porosität
im Bereich von 80 bis 130 Mikrometern. Bevorzugt wird Material mit
einer Porosität
von 105 Mikrometern verwendet.
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Im
vorliegenden Beispiel wird Polyethylenvormaterial verwendet. Hierdurch
sind die Hohlkörper 5 in
sich formstabil, wodurch kein zusätzliches Träger- oder Stützgehäuse erforderlich
ist.
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Durch
die Verwendung eines Hohlkörpers 5 aus
gesintertem Polyethylenvormaterial kann eine gleichmäßige Porosität sichergestellt
werden. Zusätzlich
sichert die Verwendung dieses Materials eine gute chemische Beständigkeit
der Hohlkörper 5 im
Wasser.
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Mit
der vorstehend benannten Porosität
des Materials der Hohlkörper 5 im
genannten Winkelbereich von 45 bis 60 Winkelgrad wird überraschenderweise
erreicht, dass der Ausatemwiderstand der Ausblaseinheit sicher im
Forderungsbereich der Norm EN 250 liegt.
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Mit
der Erfüllung
dieser Forderung ist eine Zertifizierung der Ausblaseinheit selbst
bei strengen Zertifizierungsinstitutionen möglich und damit ein breiter
Anwendungsbereich gegeben.
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Die
rohrförmigen
Hohlkörper 5 weisen
eine gleichmäßige Wandstärke von
3 bis 4 mm bei einer Länge
des Filterkörpers
von etwa 120 mm auf.
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Der
Durchmesser der effektiven Einlassöffnung in die Hohlkörper 5 beträgt vorteilhaft
mindestens 20 mm – darunterliegende
Werte führen
zu Ausatemwiderständen,
mit denen die Norm EN 250 nicht mehr eingehalten wird.
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Mit
der Gestaltung der Ausblaseinheit in der beschriebenen Weise des
Ausführungsbeispiels
sind aber noch weitere Vorteile verbunden.
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Die
Ausatemluft wird durch die Hohlkörper 5 äußerst fein
und über
einen vergleichsweise langen Zeitraum gleichmäßig an das Wasser abgegeben. Die
starke Geräuschentwicklung
herkömmlicher Atemgeräte beim
Ausatmen entfällt
nahezu vollständig.
Durch die Vielzahl der kleinen Poren des Kunststoff-Sintermaterials
ist eine optimale Geräuschdämpfung bei
geringem Ausatemwiderstand möglich.
Die vielen feinen Poren des Sintermaterials sorgen für eine sehr
feine Verteilung der Ausatemluft als kleinste Bläschen in das Wasser, wodurch
nur sehr geringe Ausblasgeräusche
entstehen.
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Hierdurch
erweitert sich die Anwendbarkeit der Tauchgeräte mit der Ausblaseinheit wesentlich – auch in
akustisch sensiblen Situationen tritt keine Störung durch Ausatemluftgeräusche mehr
ein. Die Vermeidung bei üblicher
Atemtechnik auftretender Druckstöße durch
die quasi explosiv aus den Blasenabweisern 2 austretenden
großen
Ausatemluftblasen führt
dazu, dass z. B. durch den Taucher zu beobachtende Fische noch bei
Beobachtungsentfernungen nahe 30 cm Abstand keine Fluchtreaktionen
zeigen.
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Auch
für den
Taucher entsteht bei der Verwendung der Ausblaseinheit bei Beobachtungsaufgaben
der beschriebenen Art ein deutlicher Vorteil. Musste er ohne Diffusor
bisher in den genannten Beobachtungssituationen zeitweise die Luft
anhalten, kann er sich nun ungehindert der Beobachtungsaufgabe widmen
und dabei weiteratmen.
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Wichtiger
noch als bei wissenschaftlichen und Naturbeobachtungen ist die Möglichkeit,
auch bei militärischen
Tauchaktionen wesentlich gedeckter agieren zu können: Die Vermeidung der erwähnten Druckstöße, die
Minimierung der Geräuschabgabe allgemein
sowie die geringe Sichtbarkeit feinst verteilter Ausatemluftbläschen verringern
die Aufspürbarkeit
von Tauchern durch drucksensitive, akustische und optische Erfassungsgeräte ebenso
deutlich wie die Tarnung gegenüber
menschlichen Beobachtern. Daher kann man im militärischen
Bereich Menschenverluste verringern und Kampferfolgswahrscheinlichkeiten
deutlich verbessern.
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Ein
weiterer bedeutender Vorteil entsteht für den Taucher durch den nach
EN 250 normgerechten, aber doch gegenüber der Ausatmung nur durch
einen Blasenabweiser vorhandenen vergrößerten Atemwiderstand der Diffusoreinrichtung.
Dieser vergrößerte Atemwiderstand
vergleichmäßigt das
Lastempfinden des Tauchers aus der Atmung in verschiedenen Tiefen.
Auch größere Tiefen
empfindet der Taucher bei Benutzung der Ausblaseinheit atemtechnisch
nicht mehr so belastend. Insoweit kann von einer geringeren „gefühlten” Tauchtiefe
gesprochen werden.
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Durch
Verwendung eines formstabilen Materials in Form des porösen gesinterten
Kunststoff-Werkstoffes ist kein zusätzliches Träger- oder Stützgehäuse erforderlich,
wie dies bei Verwendung von Geräuschdämpfern aus
weichem Schaum, z. B. Polyurethan-Schaum, der Fall ist. Ein solches
Träger-
oder Stützgehäuse, wie
es bekannte Lösungen besitzen,
würde die
tatsächliche
Ausblasfläche
reduzieren. Gemäß 3 ist
eine erprobte Ausführung der
Ausblaseinheit mit zwei röhrenförmigen Hohlkörpern 5 ausgestattet,
die kuppelförmig
abgerundete Endkappen besitzen und an zwei gegenüberliegenden Anschlussstücken 4 eines
Blasenabweisers 2 mittels Bajonettverschlüssen befestigt
sind. Der zwischen Längsachsen
der Hohlkörper 5 der
Diffusoreinrichtung eingeschlossene Winkel 10 beträgt 120 Grad.
Der Blasenabweiser 2 ist am unteren Teil eines runden Atemreglers 1 angebracht.
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Diese
Ausgestaltung führt
zu einer Ausblasung der Ausatemluft in feinsten Bläschen außerhalb des
Gesichtsfeldes des Tauchers bedingt durch die Diffusorwirkung der
Hohlkörper 5 mit
minimaler Geräuschentwicklung.
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Es
besteht die Möglichkeit,
die röhrenförmigen Hohlkörper 5 auch
in einer anderen Gestalt – vorteilhafterweise
jedoch stets in Form eines länglichen Hohlkörpers mit
gleichmäßiger Wandstärke – auszuführen. Jedoch
muss beachtet werden, dass bei Überschreitung
eines bestimmten Längen-Durchmesser-Verhältnisses
ein für
die Ausatmung ungünstigeres
Verhältnis
von Luft und Wasser im Filterelement vorherrschen wird, was die
Ausatmung ungünstig
erschwert.
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Zusammenfassend
kann festgestellt werden, dass nur bei der beanspruchten Anordnung
aller merkmalstragenden Bestandteile der Ausblaseinheit sowie ihrer
Dimensionierungen die überraschende erfindungsgemäße Wirkung
der Einhaltung der Norm EN 250 eintritt.
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Nur
dann werden auch die weiteren Vorteile der Minimierung der Ausatemgeräusche unter
Wasser, des blasenfreien Gesichtsfeldes sowie der „gefühlten” Tiefenunabhängigkeit
des Tauchvorganges eintreten.
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Die
Gesamtheit aller Vorteile führt
zu einer wesentlichen Erweiterung des Anwendungsbereiches diffusorbasierter
Ausblaseinheiten – die
Nachteile der Lösungen
des Standes der Technik werden auf überraschende Weise vollständig überwunden:
Die
Norm EN 250 wird erfüllt,
Anwendungsbereich und Gebrauchseigenschaften offener Unterwasseratemgeräte werden
erweitert bzw. verbessert, technischer Aufwand und Herstellungskosten
der Diffusoreinrichtung gesenkt und die Standzeit erhöht.
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- 1
- Atemregler
- 2
- Blasenabweiser
- 3
- Ausstossöffnungen
- 4
- Anschlussstücke
- 5
- Hohlkörper
- 6
- Position
- 7
- Position
- 8
- Winkel
- 9
- Mittelachse
- 10
- Winkel
- 11
- Anschlussstutzen
- 12
- Längsachse