DE102009060839A1

DE102009060839A1 - Kreislaufgerät

Info

Publication number: DE102009060839A1
Application number: DE102009060839A
Authority: DE
Inventors: Christoph Schmitt
Original assignee: TAUCHTECHNIK SCHMITT GmbH
Current assignee: 181deg De GmbH
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2011-03-31

Abstract

Kreislaufgerät mit einem ersten Gegenlungenanschluss (16) für eine erste Gegenlunge (11), einen zweiten Gegenlungenanschluss (17) für eine zweite Gegenlunge (12) und einem steuerbaren Verbindungsventil, das angeordnet ist, um den ersten Gegenlungenanschluss (16) und den zweiten Gegenlungenanschluss (17) steuerbar zu verbinden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Kreislaufgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Kreislaufgeräte für Taucher bekannt, welche es ermöglichen, mit einem teilweise geschlossenen (pscr) oder mit einem geschlossenen Kreislauf (ccr), Atemluft zumindest teilweise aufzubereiten und wieder zu verwenden. Dabei verwenden die Kreislaufgeräte Kohlendioxidabscheider und eine Sauerstoff-Reserve, um die Atemluft in einem Kreislauf aufzubereiten. Dabei spricht man von einem geschlossenen Kreislauf, falls kein oder im wesentlichen kein Gasaustausch mit der Umwelt statt findet, d. h., dass im Wesentlichen keine Atemluft in das Wasser abgegeben wird oder zumindest weniger als 5% der Atemluft in das Wasser abgegeben wird. Weiterhin sind halbgeschlossene Kreisläufe bekannt, bei welchen bei jedem Atemzug ein gewisser Teil der Atemluft, in der Regel zwischen 10% und 40%, in die Umgebung abgegeben werden und durch Gas aus einem mitgeführten Gas-Reservoir, beispielsweise einer gewöhnlichen Tauchflasche, ersetzt werden. Anzumerken ist, dass auch geschlossene Kreislaufsysteme zusätzlich zu dem Sauerstoff-Reservoir über ein zusätzliches Gas-Reservoir verfügen müssen, das beispielsweise Stickstoff, Luft oder ein Trisystem enthalten kann, um bei zunehmenden Umgebungsdruck, d. h., beim Erreichen größerer Tiefen des Tauchers, Gas zuzuführen, um den Sauerstoffpartialdruck in der Atemluft zu regeln.
Geschlossene Kreislaufsysteme weisen den Nachteil auf, dass bei einem Ausschöpfen des Sauerstoff-Reservoirs keine Atemluft mehr aufbereitet werden kann. Halbgeschlossene Kreislaufsysteme haben den Nachteil, dass laufend zusätzliches Gas aus einem Gas-Reservoir zugeführt werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des o. g. Standes der Technik zu beheben oder zumindest zu lindern und insbesondere ein Kreislaufgerät oder ein Verfahren anzugeben, welche die Wirkung der o. g. Nachteile zumindest verringert.
Zur Lösung der Aufgabe führt das Kennzeichen des Anspruchs 1. Kreislaufgeräte arbeiten mit Gegenlungen, welche die ausgeatmete Luft aufnehmen. Solche Gegenlungen sind vorteilhafte Möglichkeiten um einen Kreislaufbetrieb zu ermöglichen. Vorzugsweise umfasst die erste Gegenlunge eine Abblasöffnung, die bei einem offenen Kreislaufbetrieb dazu dient, Luft, welche in der inneren Gegenlunge aufgenommen wurde, in das umgebene Wasser abzublasen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vorzugsweise die erste Gegenlunge mit einem Luftsammelraum, durch welchen die ausgeatmete Atemluft in die Gegenlungen strömt, über ein Richtungsventil verbunden ist. Dieses Richtungsventil ist bei einem erfindungsgemäßen Kreislaufgerät vorzugsweise am ersten Gegenlungenanschluss für die erste Gegenlunge angeordnet oder diesem zugeordnet. Bei einem Ausatmen wird über das Richtungsventil die erste und außerdem auch die zweite Gegenlunge gefüllt. Zu berücksichtigen ist, dass die erste und zweite Gegenlunge vorzugsweise kinematisch gekoppelt sind, sodass sich deren Volumen gemeinsam vergrößert oder verkleinert. Wird nun wiederum Luft aus den Gegenlungen oder zumindest aus der zweiten Gegenlunge entnommen, schließt das vorteilhafte Richtungsventil und sperrt so den Verbindungskanal zwischen erster Gegenlunge und dem Luftsammelraum. Auf diese Weise wird automatisch bei einem offenen Kreislaufsystem erreicht, dass Luft, welche in die erste Gegenlunge ausgeatmet wird, bei einem Wiedereinatmen abgeblasen wird, sodass dieser Teil Luft durch Gas aus dem Gas-Reservoir ersetzt wird.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Gegenlunge innerhalb der zweiten Gegenlunge angeordnet. Dies bietet den Vorteil eines besonders kompakten Aufbaus. Die Gegenlungen umfassen vorzugsweise einen Faltbalg und eine Endplatte, welche die kinematische Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Gegenlunge herstellt. Daneben sind allerdings auch andere kinematischen Kopplungen möglich.
Erfindungsgemäß wird ein steuerbares Verbindungsventil vorgesehen, das angeordnet ist, sodass der erste Gegenlungenanschluss für die erste Gegenlunge und der zweite Gegenlungenanschluss für die zweite Gegenlunge gesteuert verbindbar sind. Dies bedeutet, dass auch bei einer Entnahme von Gas aus den Gegenlungen eine Verbindung zwischen der inneren und der äußeren Gegenlunge herstellbar ist, indem das steuerbare Verbindungsventil angesteuert wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass keine Luft durch die Abblasöffnung der ersten Gegenlunge entweicht, sodass bei einem Ansteuern des steuerbaren Verbindungsventils ein geschlossener Kreislauf hergestellt wird. Die Erfindung sieht also neben dem Richtungsventil ein weiteres Ventil, nämlich das steuerbare Verbindungsventil vor, wobei das Richtungsventil mit dem ersten Gegenlungenanschluss verbunden ist und für ein Gasströmung in der Richtung des ersten Gegenanschlusses automatisch öffnet. Dabei bedeutet in Richtung des Gegenlungenanschlusses vorzugsweise eine Luftströmung von dem Atemluftanschluss oder dem Luftsammelraum in Richtung der ersten Gegenlunge. Verbunden bedeutet vorzugsweise, dass eine Verbindung für einen Gasaustausch hergestellt ist. Soweit von Gasströmung und von Gasaustausch die Rede ist, wird mit diesen Begriffen auch Strömung oder Austausch von Atemluft oder bereits aufbereiteter Atemluft umfasst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass das Richtungsventil in das Verbindungsventil integriert ist. Eine Möglichkeit ist beispielsweise, einen Dichtungskolben mit einer Membran vorzusehen, welcher Teil des steuerbaren Verbindungsventils ist. Die Membran bildet dann das Richtungsventil und ermöglicht eine Gasströmung in Richtung der ersten Gegenlunge, auch bei geschlossenem Verbindungsventil. Es sind weitere Kombinationen von Richtungsventilen und Verbindungsventilen möglich. Allgemein bietet die Integration des Richtungsventils in das Verbindungsventil, wobei auch von dieser Formulierung die umgekehrte Variante umfasst ist, den Vorteil, dass eine kompaktere Bauweise erreicht werden kann.
Vorzugsweise ist das Verbindungsventil in Ruhestellung geschlossen. Dabei bedeutet Ruhestellung eine Stellung ohne aktive Ansteuerung des Verbindungsventils. Hierzu ist das Verbindungsventil vorzugsweise vorgespannt oder federbelastet, sodass es in Ruhestellung geschlossen ist. Dies bietet den Vorteil, dass ohne eine Ansteuerung des Verbindungsventils ein Betrieb mit einem teilweise geschlossenen Kreislauf erfolgt. Ein teilweise geschlossener Kreislaufbetrieb hat den Vorteil, dass er nicht bei Leerwerden des Sauerstoff-Reservoirs versagt.
Vorteilhafterweise umfasst das Verbindungsventil einen durch ein Vorspannelement vorgespannten Ventilschieber. Das Vorspannelement ist vorzugsweise ein Spiralstahlfeder, allgemein eine Stahlfeder oder eine Feder, die auch aus einem Elastomer bestehen kann oder ein anderes elastisches Material umfassen kann.
Allgemein bietet die Erfindung die Vorteile, dass mit einem geschlossenen Kreislaufsystem gearbeitet werden kann, bis ein Sauerstoff-Reservoir erschöpft ist. Ein geschlossenes Kreislaufsystem bietet den Vorteil, dass es mit einem relativ kleinen Sauerstoff-Reservoir eine große Menge Atemluft aufbereiten und bereit stellen kann. Bei Erschöpfen des Sauerstoff-Reservoirs kann auf ein ohnehin vorhandenes Atemluft-Reservoir zurückgegriffen werden, wobei das Atemluft-Reservoir getrocknete Atmosphärenluft umfassen kann oder ein Trisystem oder auch eine andere Mischung, welche geeignet ist, in einem teilweise geschlossenen Kreislaufsystem die abgeblasene Atemluft zu ersetzen. Auf diese Weise werden die Vorteile von einem offenen und einem geschlossenen Kreislaufsystem auf einfache Weise kombiniert. Vorzugsweise umfasst das Kreislaufgerät einen Steuergasanschluss. Dies bietet den Vorteil, dass das Verbindungsventil durch Druckerhöhung am Steuergasanschluss oder Druckerniedrigung am Steuergasanschluss steuerbar ist. Vorzugsweise steht das Verbindungsventil mit dem Steuergasanschluss in Gasverbindung oder allgemein in Verbindung, wobei wiederum Verbindung Gasverbindung bedeutet, sodass das Verbindungsventil durch Beaufschlagung des Steuergasanschlusses mit Steuergas steuerbar ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass bei einem Druckabfall am Steuergasanschluss das Verbindungsventil automatisch schließt und auf einen teilweise geschlossenen Kreislauf umschaltet. Vorzugsweise ist mit der Umschaltung eine Alarmauslösung verbunden, da durch die Umschaltung auf das Atemluft-Reservoir, welches begrenzt ist, zurückgegriffen wird. Auf diese Weise wird ein Taucher gewarnt, dass sein Sauerstoff-Reservoir aufgebraucht ist und dass ihm nur noch eine bestimmte Zeit für das Auftauchen zur Verfügung steht. Auf diese Weise wird vorteilhafter Weise erreicht, dass das Sauerstoff-Reservoir bis zur völligen Erschöpfung verwendet werden kann und nicht ein Sicherheitspuffer bei dem Sauerstoff-Reservoir berücksichtigt werden muss. Dies ermöglicht eine ökonomische Ausnutzung der vorhandenen Gasreserven.
Vorzugsweise ist stromaufwärts des Steuergasanschlusses ein Steuerventil angeordnet. Stromaufwärts bedeutet in diesem Fall zwischen dem Steuergasanschluss und einem Anschluss für ein Steuergas-Reservoir, wobei bevorzugt Sauerstoff als Steuergas eingesetzt wird. Auf diese Weise kann ein Sauerstoff-Reservoir, sowohl als Sauerstoff-Reservoir für einen geschlossenen oder teilweise geschlossenen Kreislaufbetrieb verwendet werden, als auch als Steuergas für das Verbindungsventil. Mit dem Steuerventil ist vorzugsweise eine Gaszufuhr zu dem Steuergasanschluss steuerbar. Auf diese Weise kann manuell oder automatisch eine Betätigung des Verbindungsventils erfolgen, sodass eine Umschaltung zwischen geschlossenem und teilweise geschlossenen Kreislaufbetrieb möglich ist.
Vorteilhafterweise ist ein Arbeitsraum vorgesehen, der mit dem Steuergasanschluss in Gasverbindung steht. In dem Arbeitsraum besteht für das über den Steuergasanschluss einströmende Steuergas die Möglichkeit, auf den Ventilschieber einzuwirken. Bevorzugt ist der Ventilschieber mit dem Arbeitsraum in Wirkverbindung oder noch bevorzugter begrenzt der Ventilschieber oder ein Kolben des Ventilschiebers den Arbeitsraum.
Vorteilhafterweise ist der Ventilschieber angeordnet, sodass die Größe des Arbeitsraumes von der Größe des Ventilschiebers abhängig ist. Auf diese Weise ist eine besonders einfache mechanische Anordnung möglich.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass der Ventilschieber zwei durch eine mittige Dichtung getrennte Kammern umfasst. Der Ventilschieber weist dabei vorzugsweise eine längliche Ausdehnung entlang einer Längsachse auf, wobei die Längsachse des Ventilschiebers vorzugsweise senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung oder im Wesentlichen senkrecht oder senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung der Gegenlungen angeordnet ist. Dabei bedeutet „im Wesentlichen”, einen Winkelbereich von maximal 5° oder 10°, wobei zu der Hauptströmungsrichtung noch anzumerken ist, dass aufgrund von Krümmungen in den Strömungswegen die Hauptströmungsrichtung auch nicht exakt identifizierbar ist, sodass im Wesentlichen senkrecht die bei der Identifizierung der Hauptströmungsrichtung bestehende Unsicherheit wiedergeben kann. Vorzugsweise wird beim Verschieben des Ventilschiebers eine der beiden getrennten Kammern aus Ihrer Lage in dem Strömungsweg zu der ersten Gegenlunge teilweise verschoben, sodass die mittige Dichtung in den Strömungsweg zu dem Anschluss für die erste Gegenlunge gelangt, sodass auch die zweite Kammer des Ventilschiebers in Gasverbindung mit dem Gegenlungenanschluss für die erste Gegenlunge gelangt. Die zweite der getrennten Kammern stellt dann vorzugsweise eine Gasverbindung zu dem zweiten Gegenlungenanschluss für die zweite Gegenlunge her. Vorteilhafter Weise weist der Ventilschieber neben der mittigen Dichtung an seinen beiden Enden jeweils weitere Dichtungen auf, welche die beiden getrennten Kammern nach außen abgrenzen. Eine der beiden äußeren Dichtungen dichtet dabei den Arbeitsraum bevorzugt ab. Auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilschiebers ist vorzugsweise ein Federelement in einer der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen angeordnet, um den Ventilschieber in seine Ruhestellung zu verbringen, falls nicht ein ausreichender Gasdruck über den Steuergasanschluss auf den Arbeitsraum aufgebracht wird.
Vorteilhafterweise umfasst der Ventilschieber einen Dichtungskolben und einen Antriebskolben, die miteinander verbunden sind. Bevorzugte Ausführungsformen weisen ein mehrteiligen Ventilschieber oder einen integralen Ventilschieber, welcher den Dichtungskolben und den Antriebskolben integral umfasst, auf. Der Ventilschieber ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung mit seiner Längsachse angeordnet oder bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung verschiebbar. Wiederum gilt das in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung oben beschriebene in Bezug auf „im Wesentlichen”. Eine solche Anordnung bietet den Vorteil eines kompakten Aufbaus, welcher in Querrichtung zur Strömungsrichtung eine geringe Ausdehnung aufweist.
Bevorzugte Ausführungsformen sehen vor, dass der Arbeitsraum oder das Vorspannelement zwischen dem Antriebskolben und dem Dichtungskolben angeordnet sind. Ausdrücklich umfasst ist dabei auch, dass nur der Arbeitsraum oder nur das Vorspannelement zwischen Antriebskolben und dem Dichtungskolben angeordnet ist. Ein solcher Aufbau bietet den Vorteil eines kompakten Aufbaus.
Vorteilhafter Weise sind der Steuergasanschluss und ein Sauerstoffeinspeisanschluss mit einem gemeinsamen Flaschenanschluss zum Anschluss einer Sauerstoffflasche verbunden. Hierbei kann eventuell wiederum ein Dosierventil stromaufwärts des Sauerstoffeinspeiseanschlusses oder stromabwärts des Sauerstoffeinspeiseanschlusses vorgesehen sein, um eine Zufuhr von Sauerstoff in das Kreislaufgerät zu dosieren. Diese Dosierung kann automatisch anhand einer Gasanalyse des umlaufenden Gases des Kreislaufgerätes, d. h. einer Analyse der Atemluft, erfolgen. Eine andere Möglichkeit ist eine manuelle Einstellung. Der Aufbau bietet den Vorteil, dass mit dem Sauerstoff-Reservoir, d. h. der Sauerstoffflasche, sowohl eine Aufbereitung des Atemgases als auch eine Steuerung des Verbindungsventils möglich ist. Ein weiterer unabhängiger Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kreislaufgeräts gemäß dem nebengeordneten Anspruch. Vorzugsweise wird an den Flaschenanschluss eine Sauerstoffflasche angeschlossen und dieser Sauerstoff in einem Kreislaufbetrieb entnommen, bis durch einen Druckabfall der Sauerstoffflasche das Verbindungsventil betätigt wird und auf einen offenen Kreislaufbetrieb umgestellt wird. Dabei bedeutet „betätigt wird”, dass das Verbindungsventil bzw. der Ventilschieber des Verbindungsventils aufgrund eines Druckabfalls in dem Arbeitsraum durch ein Rückstellelement oder ein Federelement umgestellt wird und auf einen offenen Kreislaufbetrieb umgestellt wird. Eine solche Anordnung und ein solches Vorgehen bieten den Vorteil, dass einerseits eine grosse Tauchzeit durch Verwendung eines geschlossenen Kreislaufbetriebs erreicht wird und andererseits eine Reserve vorliegt, falls der Sauerstoffvorrat in der Sauerstoffflasche zur Neige geht, dabei wird davon ausgegangen, dass an das Kreislaufgerät eine weitere Flasche oder ein weiteres Gas-Reservoir mit einem Atemgas oder einem Trisystem oder Ähnlichem angeschlossen ist.
Bevorzugt wird das Kreislaufgerät in einem Atemgerät für Taucher verwendet, wobei das Atemgerät und die beiden o. g. Flaschen, d. h. Sauerstoffflasche und weitere Flasche mit Atemgas, umfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei die Zeichnungen zeigen:
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Atemgerät für Taucher in einem schematischen Diagramm;
2 zeigt eine Schnittansicht eines Teils eines erfindungsgemässen Kreislaufgeräts, das in dem Atemgerät der 1 verwendet wird;
3 zeigt einen weiteren Schnitt durch das Kreislaufgerät der 2;
4 zeigt einen weiteren schematischen Schnitt durch das Kreislaufgerät der 2;
5 zeigt einen alternativen erfindungsgemässen Aufbau eines Teils eines erfindungsgemässen Kreislaufgeräts, das in einem Atemgerät, wie es schematisch in 1 dargestellt ist, verwendet werden kann.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
In der 1 ist ein Atemgerät gezeigt, welches sich für einen passiv halbgeschlossenen Kreislaufbetrieb als auch für einen geschlossenen Kreislaufbetrieb eignet. Wenn in dieser Anmeldung von einem offenen Kreislaufbetrieb gesprochen wird, wird damit ein passiv halbgeschlossener Kreislauf gemeint, wobei „passiv halbgeschossen” auch mit „pscr” abgekürzt wird. Ebenso ist das Atemgerät der 1 für einen geschlossenen Kreislauf verwendbar, dieser wird allgemein auch mit „ccr” bezeichnet.
Im Einzelnen umfasst das Atemgerät der 1 ein Kreislaufgerät 1, welches in der 1 lediglich als „Blackbox” abgebildet ist. Erfindungsgemässe Kreislaufgeräte werden in Zusammenhang mit den anderen Figuren genauer beschrieben. An dem Kreislaufgerät 1 angeschlossen ist eine Atemgasflasche 2, welche über einen Atemgasdruckregler 3 das Kreislaufgerät 1 mit Atemgas versorgen kann. Bei passiv halbgeschlossenen oder geschlossenen Kreisläufen kommt als Atemgas die für Atemgasflasche 2 Luft, ein Trisystem oder Stickstoff in Frage. Weiterhin ist an das Kreislaufgerät 1 eine Sauerstoffflasche 4 über einen Sauerstoffdruckregler 5 angeschlossen. Der Atemgasdruckregler 3 und der Sauerstoffdruckregler 5 dienen dazu, den in den Flaschen 2 und 4 herrschenden Überdruck zu reduzieren auf einen definierten Überdruck, unabhängig von dem Füllgrad der jeweiligen Flasche und in Relation zu dem Umgebungsdruck bei einem Tauchgang mit dem Atemgerät.
Die Sauerstoffflasche 4 mit dem Sauerstoffdruckregler 5 ist mit einem Sauerstoffdosierventil 6 verbunden. Das Sauerstoffdosierventil 6 ist einstellbar, wobei eine automatische Einstellung des Sauerstoffdosierventils 6 in Abhängigkeit einer Analyse des im Kreislaufgerät 1 befindlichen Atemgases bevorzugt wird. Das Sauerstoffdosierventil sorgt für eine Dosierung des in das Kreislaufgerät 1 zugeführten Sauerstoffs. Über ein Sauerstoffzuführventil 7 kann die Sauerstoffzuführung aus der Sauerstoffflasche 4 unterbrochen werden. Stromabwärts des Sauerstoffdosierventils 6 ist ausserdem eine Sauerstoffeinspeisung 8 angeordnet, welche dazu dient, Sauerstoff aus der Sauerstoffflasche 4 in das Kreislaufgerät 1 einzuspeisen.
Weiterhin ist die Sauerstoffflasche 4 über einen Steuergasanschluss 9 mit dem Kreislaufgerät 1 verbunden. Die Zufuhr zu dem Steuergasanschluss 9 ist mit einem Steuerventil 10 schaltbar, d. h. die Zufuhr kann geschlossen oder geöffnet werden, bevorzugt durch einen manuell bedienbaren Schalter. Bei Druckbeaufschlagung auf den Steuergasanschluss 9 schaltet das Kreislaufgerät 1 in einen ccr-Betrieb, d. h. das Kreislaufgerät 1 arbeitet dann in einem geschlossenen Kreislaufbetrieb. Sobald der Sauerstoff in der Sauerstoffflasche 4 zur Neige geht und es dadurch zu einem Druckabfall an dem Steuergasanschluss 9 kommt, schaltet ein in dem Kreislaufgerät 1 angeordnetes Verbindungsventil (s. hierzu die anderen Figuren) auf einen pscr-Betrieb, d. h. einen passiv halbgeschlossenen Betrieb, um. Dies bietet den Vorteil, dass bei Erschöpfung des Sauerstoffvorrates in der Sauerstoffflasche 4 als Sauerstoff-Reservoir eine automatische Umschaltung auf einen passiv halbgeschlossenen Betrieb erfolgt, bei welchem Atemluft der Atemgasflasche 2 als Atemgas-Reservoir entnommen wird.
Es sollte angemerkt werden, dass sowohl bei einem passiv halbgeschlossenen Betrieb als auch bei einem geschlossenen Betrieb des Kreislaufgeräts 1 durch Regelsysteme des Kreislaufgeräts 1 sicher gestellt wird, dass der Sauerstoffpartialdruck innerhalb einer Grenze von mindesten 0,16 bar und höchstens 1,6 bar gehalten wird. Hierzu ist eine Dosierung des Sauerstoffs über das Sauerstoffdosierventil 6 und unter Umständen eine Zugabe von Atemgas aus dem Atemgas-Reservoir 2 erforderlich. Innerhalb des Kreislaufgeräts 1 wird in einem Filter Kohlenstoff abgeschieden, um die Atemluft nach Beimischung von Sauerstoff wieder verwenden zu können.
In der 2 ist ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemässen Kreislaufgerät 1, welches in dem Atemgerät der 1 vorteilhaft eingesetzt werden kann, schematisch gezeigt. Dabei zeigt die 2 einen senkrechten Schnitt durch einen Teil des Kreislaufgeräts 1. Das Kreislaufgerät 1 umfasst eine erste, innere Gegenlunge 11 und eine zweite, äußere Gegenlunge 12. Die Gegenlungen 11 und 12 umfassen Faltenbalge 13, welche die erste Gegenlunge gegenüber der zweiten Gegenlunge abgrenzen und welche die zweite Gegenlunge gegenüber der Umgebung abgrenzen. Das Kreislaufgerät 1 umfasst einen Rahmen 15, welcher verschiedene Armaturen und Gasverbindungskanäle aufnimmt. Der Rahmen 15 hat die Aufgabe, in die Gegenlungen 11 und 12 strömendes Gas und von dort ausströmendes Gas in die richtigen Kanäle zu steuern. So ist die erste Gegenlunge 11 über einen ersten Gegenlungenanschluss 16 an dem Gehäuse 15 angeschlossen, wobei die zweite Gegenlunge 12 an einen zweiten Gegenlungenanschluss 17 angeschlossen ist. Am anderen Ende werden die Gegenlungen 11 und 12 durch einen Deckel 18 begrenzt, welcher in der Mitte eine Öffnung 19 aufweist, welche die erste Gegenlunge 11 gegenüber der Umgebung öffnet. In dem Gehäuse 15 sind verschiedene Kanäle angeordnet, wobei ein mittiger Kanal 20 dem ersten Gegenlungenanschluss 16 zugeordnet ist. In dem mittigen ersten Kanal 20 ist ein Richtungsventil 21 vorgesehen, welches dazu dient, Gas lediglich in Richtung der ersten Gegenlunge durch den mittigen Kanal 20 hindurchströmen zu lassen. Die zweite Gegenlunge 12 ist über äußere, zweite Kanäle 22 angeschlossen, welche eine Befüllung oder Entleerung der zweiten Gegenlunge 12 ermöglichen. Die äußeren Kanäle 22 und der mittige Kanal 21 sind auf den Gegenlungen 11 und 12 abgewandten Seite des Richtungsventils 21 über einen gemeinsamen Luftsammelraum verbunden. Ausserdem ist zwischen Richtungsventil 21 und den Gegenlungen 11 und 12 ein Verbindungsventil angeordnet, welches einen Ventilschieber 25 umfasst. Der Ventilschieber 25 wird in der in der 2 gezeigten Stellung durch eine Feder 26 in einer Ruheposition gehalten, bei welcher er den mittigen Kanal 20 durchgehend gegenüber anderen Wegen des Verbindungsventils abschließt. Hierzu weist der Ventilschieber 25 einen ersten Abschnitt auf, welcher links einer mittigen Dichtung 27 angeordnet ist. Am linken Ende des Ventilschiebers 25 ist eine linke Dichtung 28 angeordnet, welche zusammen mit der mittigen Dichtung 27 den linken Abschnitt begrenzt. Die mittige Dichtung 27 und die linke Dichtung 28 schließen dabei den mittigen Kanal 20 zur Seite. Bei einer Bewegung des Ventilschiebers 25 durch Luftdruckzufuhr (im Zusammenhang mit der nachfolgenden 3 erklärt) gelangt die mittige Dichtung 27 in den mittigen Kanal 20, wobei diese Bewegung im Wesentlichen quer zu einer Hauptströmungsrichtung von Gas, welches der ersten Gegenlunge 11 zugeführt oder abgeführt wird, ist. Dadurch wird der zuvor durch die mittige Dichtung 27 verschlossene Abzweig geöffnet hin zu einem Verbindungskanal 30 zu einem der äußeren Kanäle 22. Ebenso wird durch Verschieben der linken Dichtung des Ventilschiebers 25 eine Verbindung zwischen einem Verbindungskanal 30 und ebenfalls einem äußeren Kanal 22 hergestellt. Auf diese Weise ist nun die erste Gegenlunge 11 über die Verbindungskanäle 30 und die äußeren Kanäle 22 mit der zweiten Gegenlunge 12 verbunden.
In der 3 ist das Gehäuse 15 des Kreislaufgerätes 1 der 2 noch mal in einem waagerechten Schnitt dar gestellt. Der Schnitt ist auf Höhe des Ventilschiebers 25. Zu erkennen sind die mittige Abdichtung 27, die linke Abdichtung 28 und eine rechte Abdichtung 29. Die rechte Abdichtung 29 begrenzt einen Arbeitsraum 35, in welchem über den Steuergasanschluss 9 Sauerstoff aus der Sauerstoffflasche 4 zuführbar ist (s. 1). Durch Zuführen des Sauerstoffs als Steuergas in den Arbeitsraum 35 wird der Ventilschieber 25 nach links gedrückt. Dadurch ergeben sich die beschriebenen Verbindungen zwischen dem mittigen Kanal 20 zu den äußeren Kanälen 22. Auf dem Arbeitsraum 35 gegenüberliegenden Seite ist eine Feder 26 angeordnet, welche auf den Ventilschieber 25 gegen den Druck in dem Arbeitsraum 35 einwirkt. Bei einem Druckabfall des Gases 35, beispielsweise durch Schließen des Steuergasventils 10 oder durch einen Druckabfall in der Sauerstoffflasche 4, wird der Ventilschieber 25 nach rechts durch den Druck der Feder 26 bewegt, sodass die Verbindungen zwischen dem mittigen Kanal 20 den äußeren Kanälen 22 wieder verschlossen werden. Auf diese Weise sind die Gegenlungen wieder getrennt, es kommt zu einem pscr-Betrieb.
Es sollte angemerkt werden, dass in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile bezeichnen. Im Zusammenhang mit der 2 wird die Wirkungsweise des Verbindungsventils mit dem Ventilschieber 25 beschrieben. Bei einer Stellung des Ventilschiebers 25 in der Ruheposition, wie in der 2 gezeigt, wird bei einer Entnahme von Luft aus den zweiten äußeren Gegenlungen 12 der Deckel 18 nach oben gezogen. Aufgrund des Richtungsventils 21 wird jedoch der inneren ersten Gegenlunge 11 keine Luft entnommen. Diese nicht entnommene Luft in der inneren ersten Gegenlunge 11 wird über die Öffnung 19 in das umgebende Wasser abgeblasen. Dieser Anteil muss im Kreislaufgerät durch Gas aus der Atemgasflasche und der Sauerstoffflasche 4 ersetzt werden. Bei einer Beaufschlagung des Arbeitsraumes 35 (3) mit Sauerstoff aus der Sauerstoffflasche 4 wird der Ventilschieber 25 in eine Stellung bewegt, bei welcher er gegen die Feder 26 gedrückt wird und ausserdem Verbindungen freigibt zwischen dem inneren Kanal 20 und den äußeren Kanälen 22. Damit wird auch eine Verbindung zwischen dem ersten Gegenlungenanschluss 16 und den zweiten Gegenlungenanschlüssen 17 hergestellt. Bei einer Entnahme vom Gas aus der äußeren Gegenlunge 12 wird nun wiederum der Deckel 18 in der 2 nach oben gezogen, wobei allerdings bei geöffnetem Ventilschieber 25 (3) auch der ersten inneren Gegenlunge 11 Gas entnommen wird, da bei geöffnetem Ventilschieber 25 das Richtungsventil 21 umgangen wird. Dies ermöglicht einen geschlossenen Kreislaufbetrieb im Gegensatz zu dem oben beschriebenen passiven halbgeschlossenen Kreislauf. In der 4 ist nochmals ein Ausschnitt aus dem Kreislaufgerät 1 der 2 und 3 dargestellt, wobei in der 4 der Ventilschieber 25 in der geschlossenen Ruheposition bei Ausbleiben eines Drucks über den Gasanschluss 9 angezeigt ist. Dabei sind aus Gründen der Übersichtlichkeit einige Bezugszeichen weggelassen.
In der 5 ist eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform eines Kreislaufgeräts in einer ausschnittsweisen, schematischen Schnittansicht gezeigt. Wiederum werden, wie bei den anderen Figuren, für gleiche oder ähnliche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Die Ausführungsform der 5 verfügt über einen Ventilschieber, welcher einen Antriebskolben 40 und einen Dichtungskolben 41 umfasst. Der Antriebskolben 40 begrenzt wiederum einen Arbeitsraum 35, der mit einem Steuergasanschluss 9 für einen Anschluss an der Sauerstoffflasche (1) ausgelegt ist. Mit dem Antriebskolben 40 verbunden ist der Dichtungskolben 41, welcher über eine ringförmige Abdichtung 42 verfügt. Weiterhin sind in dem Dichtungskolben 41 eine Richtungsventilöffnung 45 und eine Membran 46 angeordnet. Mit Hilfe der Richtungsventilöffnung 45 und der Membran 46 wird in dem Dichtungskolben 41 ein Richtungsventil geschaffen, welches in den Dichtungskolben 41 integriert wird. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass Luft zu dem ersten Gegenlungen-Anschluss 16 auch bei geschlossenem Verbindungsventil, d. h. bei abgesenktem Dichtungskolben 41 strömt. Dies bedeutet, dass bei einem Ausatmen die innere und die äußere Gegenlunge gefüllt werden; allerdings bei geschlossenem Dichtungskolben 41 und damit bei geschlossenem Verbindungsventil bei einem Einatmen lediglich den äußeren Gegenlungen, welche an dem zweiten Gegenlungen-Anschluss angeschlossen sind, Luft oder Gas für ein Einatmen entnommen werden kann. Luft oder Gas aus der inneren ersten Gegenlunge 11 wird abgeblasen. Um bei fehlendem Gasdruck an dem Steuergasanschluss 9 sicher zu stellen, dass das Verbindungsventil mit dem Dichtungskolben 41 in die geschlossene Position gelangt, ist eine Feder 26 vorgesehen, welche zwischen den Tellern des Dichtungskolbens 41 und des Antriebskolbens 40 vorgesehen ist, wobei die Feder 26 auf den Dichtungskolben 41 wirkt und sich gegen ein Gehäuse für den Arbeitsraum 35 abstützt. Der Arbeitsraum 35 befindet sich auf der Dichtungskolben-seitigen Seite des Antriebskolbens 40. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau. Es sollte angemerkt werden, dass in der 5 das Verbindungsventil ein einer geöffneten Stellung gezeigt ist, so dass ein passiv halbgeschlossener Betrieb erfolgt.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, insbesondere umfasst die Erfindung auch Abwandlungen im Rahmen der Ansprüche.

Claims

Kreislaufgerät mit einem ersten Gegenlungen-Anschluss (16) für eine erste Gegenlunge (11), einem zweiten Gegenlungen-Anschluss (17) für eine zweite Gegenlunge (12), gekennzeichnet, dadurch ein steuerbares Verbindungsventil, das angeordnet ist, um den ersten Gegenlungen-Anschluss (16) und den zweiten Gegenlungen-Anschluss (17) steuerbar zu verbinden.
Kreislaufgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Richtungsventil (21), das mit dem ersten Gegenlungen-Anschluss (16) verbunden ist und eingerichtet ist, um für eine Gasströmung in Richtung des ersten Gegenlungen-Anschlusses (16) automatisch zu öffnen.
Kreislaufgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Richtungsventil (21) in das Verbindungsventil integriert ist.
Kreislaufgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsventil in Ruhestellung geschlossen ist.
Kreislaufgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsventil einen durch ein Vorspannelement vorgespannten Ventilschieber (25) umfasst.
Kreislaufgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Steuergasanschluss (9).
Kreislaufgerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein stromaufwärts des Steuergasanschlusses (9) angeordnetes Steuerventil.
Kreislaufgerät nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Arbeitsraum, der mit dem Steuergasanschluss (9) in Gasverbindung steht.
Kreislaufgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (25) angeordnet ist, so dass die Größe des Arbeitsraumes von der Stellung des Ventilschiebers abhängig ist.
Kreislaufgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (25) zwei durch eine mittige Dichtung getrennte Kammern umfasst.
Kreislaufgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (25) einen Dichtungskolben und einen Antriebskolben umfasst, die miteinander verbunden sind.
Kreislaufgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum und/oder das Vorspannelement zwischen dem Antriebskolben (40) und dem Dichtungskolben (41) angeordnet sind.
Kreislaufgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Dichtungskolben eine Membran angeordnet ist, die zusammen mit dem Dichtungskolben das Richtungsventil bildet.
Kreislaufgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuergasanschluss und ein Sauerstoffeinspeiseanschluss mit einem gemeinsamen Anschluss zum Anschluss einer Sauerstoffflasche verbunden sind.
Verfahren zum Betreiben eines Kreislaufgerätes nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flaschenaschluss eine Sauerstoffflasche (4) angeschlossen wird und dieser Sauerstoffflasche (4) Sauerstoff in einem geschlossenen Kreislaufbetrieb entnommen wird bis durch einen Druckabfall des Sauerstoffs der Sauerstoffflasche (4) das Verbindungsventil betätigt wird und auf einen passiv halbgeschlossenem Kreislaufbetrieb umgestellt wird.