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Atemschutzgerät mit Kreislauf der Atemluft Es sind Atemschutzgeräte
mit Kreislauf der Atemluft bekannt, die unter höherem als dem normalen Luftdruck,
z. B. in Senkkästen, bei physiologischen Untersuchungen oder auch beim Tauchen,
verwendet werden. Bei diesen Kreislaufgeräten sind besondere Vorkehrungen zu treffen,
daß der Sauerstoffteildruck, bedingt durch physiologische Gründe, innerhalb bestimmter
Grenzen, nämlich zwischen 0,2 und 2 ata, liegt. Die Geräte dürfen demzufolge mit
reinem Sauerstoff nicht bei einem äußeren Druck von mehr als 2 ata verwendet werden,
d. h., es darf mit Tauchgeräten bei reiner Sauerstoffzufuhr nicht über 10 m tief
getaucht werden.
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Es ist bekannt, in den Atemkreislauf neben Sauerstoff inerte Gase
einzuführen. Als Inertgas werden vorzugsweise Stickstoff, Helium oder Wasserstoff
verwendet.
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Es ist weiterhin ein Atemgerät für große Wassertiefen bekanntgeworden,
bei dem eine in Abhängigkeit vom Außendruck selbsttätig zugeführte künstliche Luft
benutzt wird, die aus Sauerstoff und einem Edelgas besteht. Bei diesem Gerät wird
beim Erreichen derjenigen Wassertiefe, deren Druck über dem mit der gefahrlosen
Atembarkeit verträglichen Sauerstoffteildruck liegt, die selbsttätige Zufuhr der
im wesentlichen aus Sauerstoff und Helium zusammengesetzten künstlichen Luft nur
noch in dem Maße weitergeführt, wie es die Aufrechterhaltung des mit der gefahrlosen
Atembarkeit verträglichen Sauerstoffteildrucks durch Ersatz des bei der Atmung verbrauchten
Sauerstoffs erfordert. Das Druckgleichgewicht gegenüber dem höheren Außendruck wird
ausschließlich durch Zuführen von reinem Helium oder eines im wesentlichen aus Helium
bestehenden Edelgasgemisches über ein vom absoluten Wasserdruck abhängiges selbststeuerndes
Ventil aufrechterhalten. Das Gerät ist mit drei Gasvorratsflaschen ausgerüstet,
von denen die eine Drucksauerstoff, die zweite Helium oder ein Edelgasgemisch und
die dritte die Kunstluft, beispielsweise ein Helium-Sauerstoff-Gemisch von z. B.
90: 10 Volumprozent, enthält. Die Gase werden durch selbsttätig gesteuerte
Ventile dem Atemkreislauf zugeführt, und zwar werden die Kunstluft und der Sauerstoff
durch 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 die Kunstluft, z. B. das Helium-Sauerstoff-Gemisch,
zu und füllt damit den im Atemkreislauf befindlichen Atembeutel auf. Wenn der Druck
von 0,03 at erreicht ist, schließt das Ventil. Das Ventil für den reinen Sauerstoff
wird erst geöffnet, wenn der Druckunterschied mehr als 0,01 at beträgt; es schließt
sich wieder, wenn der Druckunterschied 0,03 at erreicht hat. Das an der Heliumflasche
angeschlossene Ventil öffnet sich erst bei einem Druck von 10 at, also bei einer
Wassertiefe von etwa 90 m. 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 nicht konstant
ist, denn von 0 bis 90m Tiefe beträgt der Sauerstoffgehalt etwa 1011/o und wird
dann plötzlich herabgesetzt. Der Sauerstoffteildruck ist also unterschiedlich. Dadurch
entsteht insbesondere die Gefahr, daß der Sauerstoffgehalt in geringen Tiefen zum
Arbeiten nicht ausreicht. Weiterhin ist der Sauerstoffgehalt bei dem bekannten Gerät
nicht genau bestimmt, da der Sauerstoff einerseits und die Kunstluft andererseits
unregelmäßig zufließen.
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Bekannt ist ferner ein Verfahren zum Betrieb von Atemgeräten, insbesondere
Tauchgeräten, bei dem die vom Gerätträger verbrauchte Sauerstoffmenge gemessen und
in Abhängigkeit davon der Atemluftleitung Nährgas zugeführt wird. Zur Durchführung
dieses Verfahrens kann eine Vorrichtung benutzt werden, die eine oder mehrere Pumpvorrichtungen
aufweist, die in den Weg oder die Wege der Einatemluft und der von Kohlensäure,
gegebenenfalls auch von Wasserdampf befreiten Ausatemluft eingeschaltet sind und
durch vorzugsweise als Differenzgasmengenmeßvorrichtung ausgebildete Gasmengenmesser
gesteuert werden. Diese Vorrichtung ist in ihrer Ausbildung umständlich.
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Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Geräte zu beseitigen.
Die Erfindung betrifft ein Atemschutzgerät mit Kreislauf der Atemluft, selbsttätiger
Sauerstoffzufuhr entsprechend dem gemessenen
Sauerstoffverbrauch
und Atembeutel und besteht darin, daß in dem Atemkreislauf vor oder in den Einatemwegen,
vorzugsweise im Atembeutel, ein mit einem Meßfühler versehener Sauerstoffteildruckmesser
angeordnet ist, der über einen Verstärker derart auf die Einstellvorrichtung des
Sauerstoffzuführungsventils einwirkt, daß die Sauerstoffzufuhr stets in Abhängigkeit
vom Sauerstoffverbrauch erfolgt. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird mit
Hilfe des Fühlers der Sauerstoffteildruck gemessen und der Meßwert zum Regeln des
Sauerstoffzuflusses verwendet. Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie einfach ausgebildet
ist bzw. stets nur so viel Sauerstoff in dem Gerät vorlianden ist, wie der Gerätträger
tatsächlich benötigt. Eine übermäßige und auch eine zu geringe Sauerstoffzumessung
werden mit Sicherheit vermieden. Damit werden aber auch Gasverluste durch Abblasen
von überschüssigem Gas und somit auch ein übermäßiger Verbrauch von Inertgas verhindert.
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Der Fühler kann aus einem Trockenelement bestehen, das die depolarisierenden
Eigenschaften des den Fühler umgebenden Atemgases mißt. Die Spannung des Trockenelements
hängt also unmittelbar vom Sauerstoffteildruck ab.
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Der Meßwert wird über den z. B. elektrischen oder elektronischen Verstärker
geleitet und dann zum Steuern eines elektrisch oder pneumatisch betätigten Sauerstoffzuführungsv
entils verwendet. Dem Verstärker können noch elektrisch oder pneumatisch gesteuerte
Relais nachgeschaltet sein, durch die elektrisch oder mit Druckluft angetriebene
Stellmotore für das Sauerstoffzuführungsventil gesteuert werden. Eine einfache Ausführungsform
besteht darin, daß die Einstellvorrichtung des Sauerstoffzuführungsventils von einem
pneumatisch angetriebenen Stellmotor betätigt wird, der seinerseits vom Sauerstoffdruck
gespeist ist und in dessen Sauerstoffzuführungsleitung zu diesem Zweck ein vom Verstärker
gesteuertes Ventil eingeschaltet ist.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch
dargestellt.
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DerAtembeutel1 mit der Kohlensäurebindepatrone2 ist über den Ausatemschlauch
4 und den Einatemschlauch 3 mit der Gesichtsmaske bzw. dem Taucherhelm 5 verbunden.
In diesem geschlossenen System erfolgt der Kreislauf der Atemluft in Richtung der
Pfeile. Die Gasflasche 6 gibt über ein selbsttätig vom Druck gesteuertes Ventil
7 Inertgas in den Kreislauf ab, wenn die Druckdifferenz zwischen Atembeutel und
der Umgebung bei Erhöhung des umgebenden Drucks, z. B. beim Tauchen, steigt. Die
Sauerstoffflasche 8 liefert über einen Druckminderer 9 und ein Regelventil
13 Sauerstoff über die Leitung 10 in den Atembeutel 1. Innerhalb dieses Atembeutels
ist ein Meßfühler 11 angeordnet, dessen elektrische Werte sich entsprechend dem
Sauerstoffteildruck ändern. Der Meßfühler 11 ist mit dem Verstärker 12 verbunden,
durch den die gemessenen elektrischen Werte verstärkt und zum Steuern von Hilfsventilen
verwendet werden, die in eine Sauerstoffzweigleitung 14 eingeschaltet sind. Die
Sauerstoffzweigleitung mündet in einen Stellmotor 15, der das Sauerstoffzuführungsventi113
steuert. Wenn der Sauerstoffteildruck in dem Atembeutel 1 unter einen bestimmten
Wert sinkt, wird das Sauerstoffzuführungsventil 13 geöffnet. Wenn der gewünschte
Teildruck wieder erreicht ist, wird- das Ventil 13 durch den Stellmotor wieder geschlossen.
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Zu dem Sauerstoffzuführungsventil 13 parallel geschaltet ist ein Sauerstoffzusatzventi116,
das als Druckknopfventil ausgebildet ist und mit dem der Gerätträger das Gerät vor
dem Abstieg mit reinem Sauerstoff auffüllen kann.