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Sauerstoffatemgerät oder Druckluftatemgerät mit Kreislauf der Atemluft
Es sind Atemgeräte bekannt, bei denen die Atemluft in einem geschlossenen Kreislauf
geführt wird. Bei diesen Geräten wird die Ausatemluft durch eine Kohlensäureabsorptionspatrone
geleitet, in der die Kohlensäure zurückgehalten wird. Der verbrauchte Sauerstoff
wird durch konstant zufließenden Sauerstoff ersetzt. Außerdem ist in den Atemkreislauf
ein Atemsack eingeschaltet, der in der Ausatemphase Luft aufnimmt. Diese Geräte
haben den Nachteil, daß sie nur bis zu bestimmten höheren Außendrücken verwendet
werden können, da bei einer bestimmten Druckhöhe das Atmen von reinem Sauerstoff
oder sauerstoffreichen Gemischen zu Sauerstoffvergiftungen führen kann. Derartige
Geräte sind also z. B. bei der Verwendung in Räumen, in denen höhere Drücke auftreten
können, oder beim Tauchen, wenn große Tauchtiefen aufgesucht werden, nicht ohne
weiteres verwendbar.
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Es ist weiterhin ein Verfahren zum Betrieb von Atemgeräten, insbesondere
von Tauchgeräten, bekannt, bei dem die vom Gerätträger . verbrauchte Sauerstoffmenge
gemessen und in Abhängigkeit davon der Atemluftleitung Nährgas zugeführt wird. Dazu
dient ein Atemgerät, bei dem in den Weg oder in die Wege der Einatemluft und der
von Kohlensäure, gegebenenfalls auch von Wasserdampf befreiten Ausatemluft ein eine
Nährgaszumeß- oder Pumpvorrichtung steuernder, vorzugsweise als Differentialgasmengenmeßvorrichtung
ausgebildeter Gasmengenmesser oder mehrere solcher Messer eingeschaltet sind. Diese
Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie kompliziert aufgebaut und auch störungsanfällig
sind.
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Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Atemgeräte zu
beseitigen. Sie betrifft einmal ein Sauerstoffatemgerät mit Kreislauf der Atemluft
mit einem Sauerstoffvorratsbehälter und einem Druckluftvorratsbehälter. Die Erfindung
besteht darin, daß zwecks Verwendung des Atemgerätes als Tauchgerät oder in Räumen
mit Überdruck der Sauerstoff über einen Druckminderer zugeführt wird, dessen Gegendruckraum
nach außen abgeschlossen ist, während die Druckluft über einen zweiten Druckminderer
zugeführt wird, dessen Gegendruckraum nach außen offen ist, und daß der Hinterdruck
des ersten Druckminderer, so eingestellt ist, daß Sauerstoff nur bis zu einem bestimmten
höheren Außendruck zufließt, während die Druckluft unabhängig vom Außendruck mit
im wesentlichen gleichbleibendem Überdruck über dem Außendruck einströmt.
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Gemäß der Erfindung wird die Sauerstoffzufuhr also beim Überschreiten
eines bestimmten Außendruckes abgesperrt, so daß in den Atemkreislauf nur noch der
Sauerstoff gelangt, der in der Druckluft enthalten ist und mit dieser in das Gerät
einströmt. Die Druckluftzufuhr ist so bemessen, daß sie bei dem Außendruck, bei
dem die Sauerstoffzufuhr abgestellt wird, eine für die Atmung genügende Sauerstoffmenge
enthält. Sie enthält somit auch genügend Sauerstoff für das Atmen bei noch. höheren
Außendrücken. Bei niedrigeren Außendrücken, bei denen die mit der Druckluft zugeführte
Sauerstoffmenge nichtmehr für die Atmung genügt, wird gemäß der Erfindung zusätzlich
Sauerstoff zugeführt. Seine Zufuhr erfolgt durch entsprechende Einstellung des Druckminderers
in einer solchen Menge, daß sie bei normalem Drück zusammen mit der in der.zugeführten
Druckluft enthaltenen Sauerstoffmenge zur Deckung des Atemsauerstoffbedarfs ausreicht.
Da bei einem höheren Druck als 4 atü das Atmen von reinem Sauerstoff schädlich ist,
wird das Gerät zweckmäßig so eingestellt, daß die Sauerstoffzufuhr beim Erreichen
dieses Druckes abgesperrt wird. Das erfindungsgemäß ausgebildete Gerät ist sehr
einfach im Aufbau und gewährleistet, daß der Sauerstoffteildruck weder die zulässige
obere noch die zulässige untere Grenze überschreitet.
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An Stelle des in Abhängigkeit vom Außendruck zugeführten Sauerstoffs
aus. dem Sauerstoffvorratsbehälter kann in gleicher Weise auch zusätzlich Druckluft
dem Atemkreislauf zugeführt werden. Demgemäß besteht eine andere. Ausbildung der
Erfindung bei einem Druckluftatemgerät mit Kreislauf der Atemluft darin, daß zwecks
Verwendung des Atemgerätes als Tauchgerät oder in Räumen mit Überdruck -die Druckluft..durch
zwei oder mehr parallel angeordnete Druckminderer zugeführt wird, daß der Gegendruckraum
mindestens eines Druckminderers nach außen abgeschlossen ist-und daß..dessen Hinterdruck
bzw. deren Hinterdrücke so eingestellt sind, daß
Druckluft nur jeweils
bis zu einem bestimmten höheren Außendruck zufließt, während durch den anderen Druckminderer
Druckluft unabhängig vom Außendruck mit im wesentlichen gleichbleibendem Überdruck
über dem Außendruck einströmt. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß zum Betrieb
des Gerätes nur eine Gasart, nämlich Druckluft, benutzt wird. Es ist nicht mehr
notwendig, außerdem noch Drucksauerstoff vorrätig zu halten.
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Eine einfache Ausführungsform des zuerst beschriebenen Gerätes besteht
darin, daß hinter dem die Sauerstoffzufuhr regelnden Druckminderer eine Zumeßdüse
und hinter dem die Druckluftzufuhr regelnden Druckminderer eine zweite Zumeßdüse
angeordnet ist. Bei dieser Bauform strömt dem Gerät durch die Sauerstoffzumeßdüse
zunächst bei normalem Druck ständig die gleiche Sauerstoffmenge zu. Diese Menge
ändert sich bei steigendem äußeren Druck zumindest nicht. Wenn jedoch das kritische
Druckgefälle unterschritten wird, vermindert sich der Gasdurchfluß durch die Düse,
bis der Gasstrom beim Erreichen des vorbestimmten Außendruckes aufhört.
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In gleicher Weise kann das an zweiter Stelle beschriebene Gerät ausgebildet
sein, bei dem dann hinter den Druckminderern je eine Zumeßdüse angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann der Hinterdruck
des Druckminderers für die ständige Druckluftzufuhr so eingestellt sein, daß er
etwa das Doppelte des größten zulässigen Außendruckes beträgt.
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Die Geräte nach der Erfindung bestehen praktisch nur aus Druckflaschen,
Druckminderern, Zumeßdüsen und aus einem Atembeutel, der so groß ist, daß er die
beim größten Atemzug aus- bzw. eingeatmete Luft aufnehmen kann. Zwischen diesem
Atembeutel und dem Ausatemschlauch ist eine an sich bekannte Kohlensäureabsorptionspatrone
angeordnet. Eine umständliche lungenselbsttätige Steuerungsvorrichtung entfällt.
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Es kann in dem Gerät weiterhin ein die Zuflußdüse umgehendes Zusatzventil
vorhanden sein, durch das der Gerätträger Zusatzluft in den Atembeutel einströmen
lassen kann, um beispielsweise bei schnellem Tauchen Luftnot nicht aufkommen zu
lassen. Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann der Atemsack derart ringförmig
ausgebildet sein, daß er um den Hals des Gerätträgers gelegt werden kann. Ein derartiges
Gerät eignet sich besonders zum Tauchen.
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Die Erfindung wird an Hand zweier in den Abb. 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 kann der ringförmige Atemsack
1 um den Hals des Trägers angeordnet sein, wie dies bei Tauchgeräten erwünscht ist,
um nach dem Aufsteigen an der Oberfläche als Schwimmring und Kopfstütze zu dienen.
Der Atemsack 1 steht über die Verbindungsleitung 7 mit dem Kreislaufsystem in Verbindung,
das aus der Kohlensäureabsorptionspatrone 2, dem Einatemschlauch 3, dem Ausatemschlauch
4 und dem Mundstück 5 mit Absperrhahn 6 gebildet ist. An die Verbindungsleitung
7 sind einmal eine Druckluftflasche 8 über den Druckminderer 9, die Zumeßdüse 10
und die Leitung 11 und zum andern die Sauerstoffflasche 12 über den Druckminderer
13; die Zumeßdüse 14 und die Leitung 15 angeschlossen.
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Der Hinterdruck des Druckminderers 13 ist so eingestellt, daß Sauerstoff
nur vom Atmosphärendruck bis zu einem gewissen höheren Außendruck zufließt, und
beträgt 4 atü. Dazu ist der Gegendruckraum des Druckminderers 13, in dem sich seine
nicht gezeichnete Belastungsfeder befindet, hermetisch abgeschlossen. Dadurch wird
erreicht, daß bei einem normalen Außendruck bis zu einem Überdruck von etwa 1,5
atü - entsprechend einer Tauchtiefe von 15 m -stets in der Zeiteinheit eine gleichbleibende
Sauerstoffmenge zufließt. Bei höherem Außendruck bzw. größerer Tauchtiefe wird die
Sauerstoffzufuhr geringer und hört schließlich beim Erreichen eines Außendruckes
von 4 atü - entsprechend etwa 40 m Tauchtiefe -ganz auf.
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Die aus dem Druckminderer 9 und der Zumeßdüse 10 bestehende Druckluftzumeßeinrichtung
ist dagegen so eingestellt, daß sie unabhängig von dem Außendruck stets die gleiche
oder mit der Tauchtiefe schwach ansteigende Druckluftmenge in der Zeiteinheit durchläßt.
Dies wird dadurch erreicht, daß der Gegendruckraum des Druckminderers 9 unter Außendruck
steht. Dabei wird diese Druckluftzumeßeinrichtung so eingestellt, daß bei einem
Außendruck von 4 atü mit der Druckluft eine genügende Sauerstoffmenge zugeführt
wird. Dann reicht die so zugeführte Sauerstoffmenge auch bei höheren Drücken aus.
Bei geringeren Drücken würde die mit der Druckluft zugeführte Sauerstoffmenge nicht
ausreichen. Sie wird dann durch den zusätzlich zugeführten Sauerstoff ergänzt. Die
durch die Sauerstoffzumeßeinrichtung zugeführte Sauerstoffmenge ist wiederum so
bemessen, daß sie bei normalem Druck zusammen mit der zugeführten Druckluftmenge
zur Deckung des Atemsauerstoffbedarfs ausreicht.
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An Stelle von Druckluft kann natürlich auch ein Gasgemisch aus Sauerstoff
und einem anderen Inertgas als Stickstoff, z. B. Helium oder Wasserstoff, verwendet
werden. Ein mit derartigen Inertgasen gefülltes Gerät kann insbesondere auch zum
Arbeiten in Senkkästen oder auch zum Tauchen in großen Tiefen dienen.
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Bei dem in Abb. 2 dargestellten Gerät ist das Mundstück 21 über das
Einatemventil 22 mit dem Einatemschlauch 23 und über das Ausatemventil 24 mit dem
Ausatemschlauch 25 verbunden. An den letzteren schließt sich die Kohlensäureabsorptionspatrone
26 an, die von der Ausatemluft durchströmt wird, die dann in den Atembeutel 27 eintritt,
der wiederum mit dem Einatemschlauch 23 verbunden ist.
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Es ist nur eine Drucklüftflasehe 28 vorhanden, die einmal mit einem
Druckminderer 29 verbunden ist, zwischen dessen Abgangsseite und dem Atembeutel
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eine Düse 30 eingeschaltet ist. Der Druckminderer 29, dessen Gegendruckraum
nach außen abgeschlossen ist, ist dabei so eingestellt, daß vor der Düse
30 ein Druck von etwa 12 ata besteht. Dabei sei davon ausgegangen, daß das
Gerät bei Außendrücken bis 6 atü verwendet wird. In diesem Fall liefert bei einem
Druck von 12 ata die Düse 30 stets eine gleichbleibende Menge, die beispielsweise
101/min beträgt. Soll der Gerätträger größeren Außendrücken ausgesetzt werden, so
wird der Druck hinter dem Druckminderer 29 entsprechend höher eingestellt.
Als Faustregel kann gelten, daß der Druck vor der Düse 30 etwa das Doppelte
des größten Außendruckes betragen soll. In diesem Falle fließt stets die gleiche
Luftmenge durch die Düse.
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An die Druckluftflasche 28 ist weiterhin ein Druckminderer 31 angeschlossen,
zwischen dessen Abgangsseite und dem Atembeutel die Düse 32 angeordnet ist. Dieser
Druckminderer 31, dessen Gegendruckraum ebenfalls nach außen abgeschlossen ist,
ist so eingestellt,
daß vor der Düse 32 ein Druck von etwa 2,5 ata
herrscht. Außerdem ist die Düse 32 so bemessen, daß sie bei diesem Druck eine Luftmenge
von 16 l/min durchfließen läßt. Wenn der Außendruck 1,3 ata überschreitet, sinkt
die durch die Düse 32 zugeführte Luftmenge. Bei einem Druck von 2,5 ata ist die
Zufuhr gänzlich abgesperrt. Bei einem Tauchgerät würde dies bedeuten, daß in Meereshöhe
durch die Düse 32 16 l/min Druckluft zugeführt werden, daß diese Luftmenge beim
Tauchen von 3 m Tiefe ab langsam absinkt und daß schließlich beim Tauchen unter
15 m Tiefe die Druckluftzufuhr über diese Düse abgesperrt ist. Von da ab strömt
Druckluft nur noch durch die Düse 30 zu. Bei dem dargestellten Beispiel erhält der
Gerätträger bei Meereshöhe 10 l/min Luft über die Düse 32, insgesamt also 26 l/min.
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Durch diese Bauform wird eine Druckluftzufuhr erreicht, bei der stets
der erforderliche Sauerstoffteildruck gewährleistet ist. Das Gerät ist äußerst einfach
im Aufbau. Es wird nur mit Druckluft betrieben. Eine lungenselbsttätige Steuerung
entfällt. Das Gerät kann mit einem Zusatzventil 33 ausgerüstet sein, das
von Hand betätigt Zusatzluft in den Atembeutel einströmen läßt. Das Ventil kann
z. B. dazu dienen, um beim schnellen Tauchen Luftnot nicht aufkommen zu lassen.
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Ein Überdruckventil 34 dient dazu, beim Aufsteigen die sich ausdehnende
überschüssige Luft ins Freie zu entlassen. Ein schädlicher Druckanstieg im Atemkreislauf
wird dadurch vermieden.