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Tauchgerät mit geschlossenem Atemkreislauf mit Zufuhr von Sauerstoff
und Inertgas in festem Mischungsverhältnis Es ist ein Atemgerät für große Wassertiefen
bekannt, das eine in Abhängigkeit vom Außendruck selbsttätig zugeführte künstliche
Atmosphäre benutzt, die aus Sauerstoff und einem Edelgas, besteht. Dabei wird beim
Erreichen derjenigen Wassertiefe, deren Druck oberhalb des mit der gefahrlosen Atembarkeit
verträglichen Sauerstoffteildruckes liegt, die selbsttätige Zufuhr der im wesentlichen
aus Sauerstoff und ldelium zusammengesetzten künstlichen Atmosphäre nur noch in
dem Maße weitergeführt, wie es die Aufrechterhaltung des mit der gefahrlosen Atembarkeit
verträglichen Sauerstoffteildruckes durch Ersatz des bei der Atmung verbrauchten
Sauerstoffes erfordert. Das Druckgleichgewicht gegenüber dem höheren Außendruck
wird ausschließlich durch Zuführung von reinem Helium bzw. eines im wesentlichen
aus Helium bestehenden Edelgasgemisches über ein vom abso loten Wasserdruck abhängiges
selbststeuerndes Ventil aufrechterhalten. Das Gerät ist mit drei Gasvorrats flachen
ausgerüstet, von denen die erste Sauerstoff, die zweite Helium und die dritte ein
Helium-Sauerstoff-Gemisch von 90 : 10 % enthält. Dabei werden die Gase durch selbsttätige
Ventile dem Atemkreislauf zugeführt, und zwar wird das Helium-Sauerstoff-Gemisch
und der Sauerstoff durch selbsttätig gesteuerte Ventile zugeführt, die auf den Druckunterschied
zwischen Innen- und Außendruck des Atembeutels ansprechen. Das Helium wird durch
ein Ventil zugeführt, das auf den absoluten Außendruck anspricht und sich öffnet,
wenn dieser einen gewissen Wert erreicht hat. Sofern der Druckunterschied zwischen
dem Atemkreislauf und der Wassertiefe kleiner als 0,03 at ist, fließt Helium-Sauerstoff-Gemisch
zu und füllt damit den im Atemkreislauf befindlichen Atembeutel auf. `Fenn ein Druck
von 0,03 at erreicht ist, schließt das Ventil. Das Ventil für den reinen Sauerstoff
öffnet erst, wenn der Druckunterschied mehr als 0,01 at beträgt, und schließt wieder,
wenn er 0,03 at erreicht hat. Das an der Heliumflasche angeschlossene Ventil öffnet
erst bei einem Druck von 10 at, also, bei einer bVassertiefe von etwa 90 Metern.
Hierbei tritt praktisch der gesamte Flascheninhalt in den Atemkreislauf ein, so
daß dessen Sauerstoffgehalt schlagartig heruntergesetzt wird. Das; bekannte Gerät
hat den Nachteil, daß der Sauerstoffteildruck auch. nicht annähernd konstant ist,
vielmehr beträgt der Sauerstoffgehalt' von 0 11eter bis 90 Meter Tiefe etwa 10 %.
Der Sauerstoffteildruck ist also unterschiedlich. Insbesondere ergibt sich dadurch
die Gefahr, daß der Sauerstoffgehalt in geringen Tiefen für Arbeit nicht ausreicht.
Weiterhin. ist der Sauerstoffgehalt bei dem bekannten Gerät nicht genau definiert.
Vielmehr fließen Sauerstoff einerseits und das Sauerstoff-Helium-Gemisch andererseits
unregelmäßig zu. Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, zum Tieftauchen eine Mischung
von Helium und Sauerstoff zu verwenden, wobei Helium die unangenehmen! Erscheinungen,
die vom Sauerstoff der Luft herrühren, vermeiden soll. Solche Gemische aus 20 %
02 und 80 % He können bis zu einer Tiefe von 90 m verwendet werden, ohne daß Sauerstoffvergiftung
auftritt. Es muß aber zur Versorgung mit dem erforderlichen Sauerstoff eine Menge
von mindestens 10 Liter/min Helium-Sauerstoff-Gemsch zugeführt werden, auch wenn
sich. der Taucher noch in ganz geringen Tiefen befindet. Das bedeutet eine erhebliche
Verschwendung von Helium. Ein weiterer Nachteil dieser Geräte besteht darin, daß
die Geräte mit drei verschiedenen Gasvorratsflaschen auszurüsten sind, wobei bei
der Bedienung und beim Zusammenstellen des Geräts Verwechslungen vorkommen können.
Eine der Vorratsflaschen enthält ein Gemisch von Sauerstoff und Helium.
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Es ist weiterhin ein unabhängiges Tauchgerät mit geschlossenem Atemkreislauf
mit Sauerstoff- und Inertgaszufuhr vorgeschlagen worden, bei dem dem Atemkreislauf
bis zu einer bestimmten Tauchtiefe nur reiner Sauerstoff, in größeren Tiefen ein
Sauerstoff-Inertgas-Gemisch zugeführt wird. Dabei ist die Zusammensetzung des Gasgemisches
in Abhängigkeit von der Tiefe variabel. Das Gasgemisch entsteht im Gerät. Dabei
kann das Gasgemisch aus einer Sauerstoffzufuhr und einer Inertgaszufuhr entstehen,
deren Mischung in Abhängigkeit von der Tiefe geregelt ist.
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Eine einfache Ausführungsform besteht dabei darin, daß die Zuführung
des Inertgases in Abhängigkeit von der Tiefe geregelt ist. Dabei kann die Zufuhr
so
geregelt sein, daß der Inertgaszusatz erst in 10 m Tiefe beginnt
und mit der Tiefe proportional zunimmt. Dazu kann an die Inertgasflasche ein Doppelmembrandruckminderer
angeschlossen sein, dessen größere Membran durch den Druck im Atembeutel belastet
ist. Dabei kann die Schließ- und Stellfeder des Inertgas-Druckminderers so abgestimmt
sein, daß bis zu einer Wassertiefe von 10m die Schließkraft größer ist als die Stellfederkraft
+ Wasserdruck auf die zweite Membran. Weiterhin können dabei die Mernb,rangrößen
so gewählt sein, daß der Niederdruck im Inertgas-Druckminderer proportional der
Wassertiefe ansteigt. Hinter dem Inertgas-Druckminderer kann eine Dosierdüse angeordnet
sein.
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Das Gerät kann weiterhin so ausgebildet sein, daß der Sauerstoffzustrom
für die ganze Tauchtiefe konstant ist. Dazu kann der Sauerstoffniederdruck so@ bemessen
sein, daß bis zur maximalen Tauchtiefe dem Gerät eine konstante Sauerstoffgewichtsmenge
zuströmt. Eine einfache Vorrichtung besteht dabei darin, daß an die Sauerstoffflasche
ein Druckminderer angeschlossen ist, dessen Niederdruck unabhängig von der Tauchtiefe
konstant ist. Dabei kann der Stellfederraum des Sauerstoffdruckminderers gegen den
Wasserdruck abgeschlossen sein. Weiterhin kann. hinter dem Druckminderer eine Dosäerdüse
angeordnet sein. Der Sauerstoffniederdruck wird dabei so bemessen, daß der Niederdruck
etwa das Doppelte des maximal auftretenden Druckes im Atembeutel ist, damit durch
die Dosierpatrone stets annähernd die gleiche Sauerstoffmenge in den Atembeutel
zufließt. Der Niederdruck ist also dann etwa doppelt so groß wie der Druck im Atembeutel,
der als kritischer Druck bezeichnet werden kann. Das Gerät kann: weiterhin mit einem
als Doppelventil ausgebildeten Handzusatzventil versehen sein, bei dessen Betätigung
zunächst ein Inertgas-Zusatzventil und dann ein Sauerstoff-Zusatzventil geöffnet
wird. Als Inertgas kann Helium verwendet werden.
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Schließlich ist noch ein Schwimmtauchgerät mit drei Druckgasbehältern
für Sauerstoff, Edelgas, insbesondere Helium, und einem Gemisch von Sauerstoff und
Edelgas, insbesondere Helium, bekannt. Dabei ist der Behälter für Edelgas und der
Behälter für das Sauerstoff-Edelgas-Gemisch nur mit je einem Handventil, dagegen
der Behälter für Sauerstoff mit Handventil und nachgeschalteter Dosiereinrichtung
ver--,ehen, wobei das Handventil des Sauerstoffbehälters und das Handventil des
Gemischbehälters derart angeordnet sind, daß sie nur vor bzw. beim Anlegen des Gerätes
bedient werden können. Auch dieses, Gerät hat den Nachteil, daß der Sauerstoffgehalt
nicht genau definiert ist. Außerdem erfolgt die Zufuhr des Inertgases willkürlich,
so daß die Gefahr der Verschwendung des Inertgases besteht.
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Die Erfindung erstrebt, die Nachteile der bekannten Geräte zu vermeiden.
Die Erfindung betrifft ein Tauchgerät mit geschlossenem Atemkreislauf mit Zufuhr
von Sauerstoff und Inertgas in festem Mischungsverhältnis, insbesondere für größere
Tiefen. Die Erfindung besteht bei einem solchen Gerät darin, daß zwei oder mehr
Preßgasbehälter mit Sauerstoff-Inertgas-Füllung unterschiedlicher Mischungsverhältnisse
vorgesehen sind, wobei die Nährgaszufuhrventile für die Gaszufuhr aus diesen Preßgasbehältern
in bekannter Weise mit druckempfindlichen Steuermitteln versehen sind. die diese
Nährgaszufuhrventile in Abhängigkeit von der Tauchtiefe öffnen bzw. schließen. Ein
derartiges Gerät, bei dem beispielsweise zwei Preßgasbehälter vorgesehen sind, kann
dabei derart ausgebildet sein, daß das Nährgaszufuhrventil des Preßgasbehälters
mit dem sauerstoffreichsten Gemisch bei einem Wasserdruck gleich der Tauchtiefe
Null bis, zu einem bestimmten höheren Druck geöffnet ist und beim Erreichen dieses
höheren Druckes durch, die druckempfindlichen Steuermittel geschlossen wird, während
sich dann das Nährgaszufuhrventil eines zweiten Preßgasbehälters mit sauerstoffärmerem
Gemisch öffnet.
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Ist das Gerät mit drei Preßgasbehältern unterschiedlicher Mischungsverhältnisse
von Sauerstoff und Inertgas versehen, so ist das; Gerät dann erfindungsgemäß derart
auszubilden, daß sich beim Erreichen einer noch größeren Tauchtiefe das Nährgaszufuhrventil
des zweiten Preßgasbehälters mit sauerstoffärmerem Gemisch schließt und das Nährgaszufuhrventil
eines dritten Preßgasbehälters öffnet, dessen Sauerstoffanteil noch geringer ist.
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Die Geräte können naturgemäß auch mit noch mehr Preßgasbehältern mit
Sauerstoff-Inertgas-Füllungen unterschiedlicher Mischungsverhältnisse ausgerüstet
sein, wobei dann mit zunehmender Tauchtiefe nacheinander jeweils das Nährgaszufuhrventil
für die Zufuhr des Gemisches mit einem niedrigeren Sauerstoffgehalt geöffnet wird.
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Das Zuführen b.zw. Absperren der Beatmungsgemische kann einmal in
der Weise erfolgen, daß bei zunehmender Tauchtiefe jeweils beim Erreichen einer
bestimmten Tauchtiefe das Nährgaszufuhrventil für die Zufuhr eines Sauerstoff-Inertgas-Gemisches
mit einem bestimmten Sauerstoffgehalt geöffnet und gleichzeitig das Nährgaszufuhrventil
für die Zufuhr eines Sauerstoff-Inertgas-Gemisches mit einem höheren. Sauerstoffgehalt
geschlossen wird.
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Eine andere Ausführungsform besteht erfindungsgemäß darin, daß der
Druck, bei dem das Nährgaszufuhrventil des Sauerstoff-Inertgas-Gemisches! mit höherem
Sauerstoffgehalt abgesperrt wird, größer ist als der Druck, bei dem das Nährgaszufuhrventil
des folgenden Sauerstoff-Inertgas-Gemisches mit niedrigerem Sauersitoffgehalt sich
öffnet. Bei dieser Ausführungsform wird mit zunehmender Tauchtiefe zunächst das
Nährgaszufuhrventil für die Zufuhr eines Sanerstoff-Inertgas-Gemisches mit geringerem
Sauerstoffgehalt geöffnet, so daß für eine bestimmte Zeit in das Gerät zwei unterschiedliche
Sauerstoff-Inertgas Gemische strömen, wobei der Sauerstoffgehalt gegenüber dem vorherigen
Zustand gesenkt wird. Bei weiter zunehmender Tauchtiefe wird dann die Zufuhr des
Gemisches mit höherem Sauerstoffgehalt abgesperrt.
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Da die Herstellung von Sauerstoff-Inertgas;-Gemischen bestimmter Konzentration.
unter Umständen Schwierigkeiten bereitet, ist es vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß
an Stelle eines jeden Preßgasbehälters für ein bestimmtes Inertgasgemisch in an
sich bekannter Weise zwei nebeneinanderliegende Preßgasbehälter vorgesehen sind,
von denen der eine mit Sauerstoff und der andere mit Inertgas gleichen Druckes gefüllt
ist und deren Raumverhältnis dem Inertgasgemisch entspricht. Nach dem Öffnen der
beiden Preßgasbehälter bildet sich in der Entnahmeleitung eine Mischung, die dem
Raumverhältnis der Flaschen entspricht, da ja der Druck sich in gleichem Maße verm,indert.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch
dargestellt.
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An das Mundstück 1 ist über den Ausatemschlauch 2 und das Ausatemventil
3 die Kohlensäureabsorptionspatrone 4 angeschlossen. Diese steckt in dem Atembeutel
5, der über das Einatemventil 6 und den Einatemschlauch
7 seinerseits
mit dem Mundstück 1 verbunden ist.
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Die eine Preßgasflasche 8 enthält ein Sauerstoff-Inertgas-Gemisch
von, z. B. 50 % Sauerstoff und 50 % Helium. Die andere Flasche 9 enthält ein Atemgemisch
von z. B. 15 % Sauerstoff und 85 % Helium. Die beiden Flaschen 8 und 9 sind über
Handverschlußventile 10 und 11 an Druckminderern 12 und 13 angeschlossen, von denen
Leitungen. zu den Nährgaszufuhrventilen 14 und 15 führen. Diese sind in den Gehäusen
16 und 17 untergebracht, zwischen denen sich ein vom Wasserdruck gesteuerter Umschalter
18 befindet. Dieser ist beispielsweise so eingestellt, daß er bei Drücken unter
4 atü, das Nährgaszufuhrventi114 geöffnet hält, während er bei Drücken über 4 atü
das Nährgaszufuhrventil 14 schließt und dabei gleichzeitig das Nährgaszufuhrventil
15 öffnet. Hinter den NährgaszUfuhrventilen 14 und 15 sind in deren Abgangsleitungen
Dosieröffnungen 19 und 20 eingeschaltet, durch die das jeweilige Gemisch in den
Atemsack 5 einströmt.
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Um den; Druckausgleich beim Absteigen zu ermöglichen, ist ein Druckknopfventil
21 vorgesehen, das an die Räume 16 und. 17 angeschlossen ist und von dem eine Leitung
22 ebenfalls zum Atembeutel führt. Beim Betätigen des Druckknopfventils 21 wird
der Atembeutel unmittelbar gefüllt.
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Die Preßgasbehälter 8 und 9 können auch aufgeteilt sein. So kann der
Preßgasbehälter 8 aus zwei gleich großen Flaschen bestehen, von denen die eine mit
Sauerstoff und': die andere mit Helium unter dem gleichen Druck gefüllt ist. Der
Preßgasbehälter 9 kann aus zwei Flaschen bestehen, von denen ebenfalls die eine
mit Sauerstoff und die andere mit Helium gefüllt ist. Dabei ist jedoch die Sauerstoffflasche
wesentlich kleiner, so daß ihr Rauminhalt zu dem Rauminhalt der Heliumflasche sich
wie 15 : 85 verhält. Nach dem Öffnen der Absperrventile dieser Flaschen, hinter
die noch ein gemeinsames Absperrventil 10 und 11 geschaltet sein. kann, bildet
sich in, der Leitung das angegebene Sauerstoff-Helium-Gemisch, entsprechend dem
Raumverhältnis der Preßgasbehälter.