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Atmungsgerät mit offenem Kreislauf für Taucher Die Erfindung bezieht
sich auf Verbesserungen an Atmungsgeräten mit offenem Kreislauf für Taucher, bei
welchen Luft oder anderes atembares Gas, das in einer Flasche unter einem sehr starken
Druck verdichtet ist, in einem Druckminderer bis auf einen Druck entspannt wird,
der merklich gleich demjenigen des umgebenden Wassers ist. Unter diesem Druck wird
das atembare Gas dem Benutzer zugeliefert, der das ausgeatmete Gas unmittelbar in
das Wasser ausstößt.
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Bekannte Geräte dieser Art weisen einen Membrandruckminderer auf,
dessen Außenfläche dem Druck des umgebenden Wassers ausgesetzt ist und dessen Innenfläche
dein Druck in einer Ausgleichskammer unterliegt, die an das Mundstück oder die Maske
des Benutzers durch eine Einatmungsleitung angeschlossen ist, die sich über dieses
Mundstück verlängert, um in einem Klappenventil zur Ausatmung in das Wasser zu enden,
wobei die Membranbewegungen ein Zulieferungsventil für Hochdruckluft steuern. Dieses
Ventil ist derart gebaut und gesteuert, daß es sich öffnet, sobald der Druck im
Innern der Kammer auf einen gewissen Wert unterhalb des Druckes des Außenmediums
fällt, und sich schließt, sobald der Innendruck der Kammer mindestens gleich dem
Außendruck ist. Der Benutzer kann nur Luft atmen, die vorher dieser Kammer zugespeist
worden ist und die seinem Mund durch eine einzige Luftleitung zugeführt wird, welche
notwendigerweise einen entsprechend großen Durchmesser hat, um eine ausreichende
Zulieferung zu ergeben, und eine entsprechende Länge aufweist, um von demn Druckminderer
bis in die Nähe des Einganges in die Atmungswege des Benutzers zu reichen.
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Diese Bedingungen ergeben folgende Wirkungen: Infolge des Querschnittes
der Luftleitung wird ein Druckabfall zwischen der Ausgleichskammer und dem Mund
des Benutzers hervorgerufen, und dieser muß eine zusätzliche Atmungsanstrengung
aufbringen. Ferner muß der Taucher außer dieser Anstrengung auch die Differenz zwischen
dem umgebenden Druck, der auf die Membran des Druckminderers wirkt, und dem Druck
auf dem Zentrum seiner Lungen überwinden, solange wie der Druckminderer, der im
allgemeinen auf dein Rücken des Tauchers angeordnet ist, in einer Lage oberhalb
seines Körpers verbleibt. Infolgedessen wird die Atmung des Tauchers erleichtert,
wenn man in der Luftleitung eine Druckerhöhung' vorsieht, um diese Druckdifferenz
zu kompensieren.
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Zu diesem Zweck hat man bereits vorgeschlagen, die Luft unter hohem
Druck in Form eines Strahles in den Einlaß der Einatmungsleitung, d. h. an die Stelle
zu leiten, wo diese Leitung in das Gehäuse des Druckminderers oder, genauer gesagt,
in die Ausgleichstrammer einmündet. Die Verwirklichung dieses Lösungsprinzips führt
jedoch zu verschiedenen Schwierigkeiten. Insbesondere steigt der am Eingang der
Atmungswege des Benutzers erzeugte Überdruck mit der Zulieferung und der Tauchtiefe
derart, daß, wenn das Gerät in befriedigender Weise eingeregelt ist, auf eine Tiefe
von z. B. 0 bis ungefähr 10 m es jenseits dieser Maximaltiefe immer müh= seliger
für den Benutzer wird, dessen Tauchtiefe dadurch rasch begrenzt ist.
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Zur Überwindung dieses Mangels schlägt die Erfindung vor, daß die
atembare Luft aus dem membrangesteuerten Luftzulieferungsventil über einen Speicherraum
in die Ausgleichskammer eintritt und daß der aus dem Speicherraum austretende Luftstrahl
durch düsenartige Bohrungen kleinen Durchmessers oder durch Prallwände gedrosselt
und injektorartig gegen die Einlaßöffnung der Einatmungsleitung in der Ausgleichskammer
gerichtet ist.
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Die Zeichnung gibt beispielshalber verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung wieder.
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Fig. 1 ist eine Draufsicht auf den Druckminderer und das Ausatemventil;
Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1; Fig.3 ist eine teilweise horizontal
geschnittene Draufsicht auf den unteren Teil des Druckminderers; Fig.4 ist ein horizontaler
Schnitt durch den Speicherraum; Fig.5 ist eine Teildraufsicht entsprechend der Fig.
3 zwecks Wiedergabe einer anderen Ausführung des Speicherraumes;
Fig.6
zeigt im Schnitt den Speicherraum nach Fig. 5 ; Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie
7-7 der Fig. 5 mit dem in Schließstellung wiedergegebenen Luftzulieferungsventil
; Fig. 8 ist ein der Fig. 7 entsprechender Schnitt mit dem in geschlossener Stellung
dargestellten Luftzulieferungsventil; Fig.9 ist eine Teildraufsicht entsprechend
den Fig. 3 und 5 für eine andere Anordnung des Speicherraumes; Fig. 10 ist ein Schnitt
nach Linie 10-10 der Fig. 9. Der Druckminderer der Fig. 1 und 2 weist ein zweiteiliges
Gehäuse 10 auf, in dessen Innerem eine Ausgleichskammer 12 untergebracht ist. Ihre
obere Wand wird durch eine biegsame Membran 14 gebildet. Diese Membran ist, wie
dargestellt, an ihrem Umfang zwischen einem Bund 16 des oberen Gehäuseteiles und
einem Bund 17 des unteren Gehäuseteiles eingeschlossen. Der obere Gehäuseteil besitzt
Öffnungen 20, um den Druck des umgebenden Wassers auf die Außenfläche der Membran
einwirken zu lassen.
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Der untere Teil des Gehäuses 10 ist mit einem Austrittsstutzen 22
ausgerüstet, an dem die Einatmungsleitung 23 des Gerätes angeschlossen ist. Diese
Leitung erstreckt sich von dem Stutzen 22 zur Gesichtsmaske oder zum Mundstück des
Gerätes. Eine entsprechende, nicht dargestellte Leitung geht von der Maske oder
dem Mundstück ab und ist an einen Ausatmungsstutzen 26 angeschlossen, der im oberen
Teil des Gehäuses 10, wie in Fig. 2 dargestellt, befestigt und angeordnet ist. Ein
Ausatmungsventil 28 von der Form eines Lippenventils ist am Stutzen 26 befestigt.
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Bei der dargestellten Ausführungsform, insbesondere gemäß den Fig.
2, 7 und 8, ist das Luftzuführungsventil im Innern eines Ventilgehäuses 32 angeordnet,
das am Boden des unteren Teiles des Gehäuses 10 befestigt ist. Dieses Gehäuse 32
ist mit einem Gewindenippel 34 ausgerüstet, der eine zentrische Öffnung am Boden
des Gehäuses 10 durchsetzt und durch eine Mutter 36 in Stellung gehalten wird. Eine
Dichtungsscheibe 37 und eine Dichtung 38 sind zwischen dem Boden des Gehäuses und
der Mutter 36 bzw. dem Ventilgehäuse 32 eingelegt.
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Das dargestellte Ventilgehäuse 32 besitzt eine zum Nippel 34 gleichachsige
Bohrung 33, und ein Ventil 40 ist gleitbar in dieser Bohrung eingesetzt. Eine Schraubenfeder
42 ist zwischen eine Lochplatte oder ein Gitter 46 und das Ventil 40 eingefügt,
um dieses Ventil normalerweise gegen seinen Sitz 50 zu drängen. Dieser Sitz steht
über ein Loch 54 (Fig. 7 und 8) mit einer kurzen koaxialen Leitung in Verbindung,
in welcher der Kopf 61 eines Stößels 60 gleiten kann, dessen Schaft 63 sich gegen
das Ventil 40 abstützt. Ein Kanal 62 stellt die Verbindung des Loches 54 mit dem
Speicherraum her, welcher die Druckluft gegen die Einatmungsleitung lenkt.
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Bei der dargestellten Konstruktion werden die Veränderungen der Membran
14 auf den Kopf 61 des Stößels 60 durch zwei Hebel 70 und 72 übertragen, deren Lagerpunkte,
um welche sie schwingen, auf einer Konsole 76 vorgesehen sind. Diese Konsole ist
am Ventilgehäuse 32 befestigt. Eine Quelle atembaren Druckgases, im vorliegenden
Falle eine Hochdruckluftflasche, ist an dem Nippel 34 mittels einer geeigneten,
nicht dargestellten Einrichtung angeschlossen.
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Die von dem beschriebenen Ventil unter dem Einfluß der Einatmung des
Benutzers abgegebene Druckluft geht bei den bekannten Geräten durch eine Leitung,
die sie in Form eines dünnen Strahles erhöhten Druckes in das Eintrittsende der
Einatmungs- und Ausgleichsleitung lenkt. Die Erfindung hat zum Ziel, die Leitung
dieses Strahles zu bremsen und seiner Steigerung mit der Tauchtiefe entgegenzuwirken.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist,
ist erfindungsgemäß an Stelle der Leitung ein Speicherraum in Form eines zylindrischen
Rohres 100 vorgesehen; das mit einem rechtwinklig angesetzten Rohrstück 102 mit
Gewinde versehen ist. Dieses ist in eine Gewinde-Bohrung des Ventilgehäuses 32 am
Auslaß 62 für die durch das Ventil 50 abgegebene Luft eingeschraubt: Das Rohr 100
ist an beiden Enden durch die Böden 106 und 108 verschlossen. Letzterer besitzt
eine zentrische Bohrung. Die Achse des Rohres 100 und infolgedessen der aus dem
Loch 110 des Bodens 108 austretende Luftstrahl ist schräg gegen den Luftaustrittsstutzen
22 gerichtet, an dem die Einatmungs- oder Ausgleichleitung 23 befestigt ist.
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Um die Geschwindigkeit des von der Bohrung 110 gelieferten Luftstrahles
zu regeln, der die Stelle einer Düse vertritt, um die gewünschte Drucksteigerung
in der Leitung 23 zu erzielen, jedoch ohne daß die Strahlleistung so groß wäre,
daß der Druck auf einen übermäßigen und mit der Tauchtiefe wachsenden Wert getrieben
wird, sind der Durchmesser des Loches 110 und die Neigung des Strahles, die am Eingang
der Leitung 23 Wirbeleffekte bewirken, dementsprechend dimensioniert. Um den Druck
in dem Speicherraum 100 zu verringern, kann man ein anderes Loch 107 am Boden 106
vorsehen, um unmittelbar in die Kammer 12 eine Luftleistung einzuführen, die durch
entsprechende Wahl des Durchmessers des Loches 107 geregelt werden kann.
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Bei einer anderen Ausführungsform, wie sie in Fig. 5 und 6 wiedergegeben
ist, besteht der Speicherraum aus einem zylindrischen Hauptrohr 200 mit einem Gewinderohrstutzen
202, der in ein Innengewinde des Ventilgehäuses 32 eingeschraubt ist und die Verbindung
mit dem Luftauslaß 62 wie im vorhergehenden Falle herstellt. Um die Geschwindigkeit
des gelieferten Luftstromes zu regeln, ist das Rohr 200 mit einer Verlängerung 206
am Vorderende ausgerüstet, die ebenfalls rohrförmig ist und einen beträchtlich größeren
Durchmesser als das Strahlloch 110 der zuerst beschriebenen Ausführungsform hat.
Das innere Ende der Verlängerung 206 ist verschlossen, und die Druckluft, die vom,
Ventil geliefert wird, dringt ins Innere des Rohres 206 durch die Löcher von verringertem
Durchmesser 212 und 214 ein. Bei dieser Ausführungsform kann man:" gegebenenfalls
auch ein Entlastungsloch 220 in der Wand des Hauptrohres 200 vorsehen, um eine direkt
geregelte Luftleistung unmittelbar ins Innere der Kammer 12 einzuführen.
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Bei den dargestellten Ausführungsformen wird die Dämpfungswirkung
der inneren Kapazität der Rohre 100 bzw. 200 dank der genügend kleinen und kalibrierten
Strahlöffnungen erzielt. Diese Dämpfungswirkung regelt den Luftausstoß quer zu den
Löchern"' oder Düsen und verhindert den bekannten Effekt des Schwingens oder Schnatterns
des Luftabgabeventils.
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Die Rohre 100, 200 und 206 sind gemäß Fig. 3 bis 6, vorzugsweise,
wie dargestellt, in Bezug zu dem Ventilgehäuse 32 derart angeordnet, daß der Luftstrahl
in die Atmungs- und Ausgleichleitung 23 unter einem bestimmten Winkel zur Achse
des Stutzens
22 eingeführt wird. Diese Neigung des Strahles hat
die Wirkung, eine Turbulenz hervorzurufen und den angelieferten Luftstrom aufzuteilen,
so daß er sich gleichmäßiger über den Querschnitt der Leitung 23 ausbreitet.
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Bei der in Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsform ist der Speicherraum
300 wiederum ein zylindrisches Rohrstück, das an dem Ausgang des Luftspeiseventils
mittels eines Gewindenippels 301 angeschlossen ist. Das Rohr 300 ist jedoch achsgleich
zu dem Stutzen angeordnet, und sein innerer Durchmesser ist größer als bei den oben
beschriebenen Düsen. Um die Geschwindigkeit des zugelieferten Luftstromes zu verringern,
sieht man mehrere gelochte Wände 302 quer zum Rohr und in Abstand voneinander vor,
so daß der durch das Luftzuführungsventil zugelieferte Luftstrom in dem Rohr
300 aufgeteilt und turbulent gemacht wird. Dadurch verringert sich merklich
die Geschwindigkeit, bevor er in die Leitung 23 eindringt.
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Das gemäß den vorstehenden Angaben verbesserte Atmungsgerät kann durch
bekannte Einrichtungen vervollständigt werden, um das übliche Ausatmungsventil während
der Einatmungsperiode zu blockieren. Diese Einrichtungen können, wie bekannt, durch
die Bewegungen der Druckminderermembran gesteuert werden.