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Unabhängiges Tauchgerät mit Sauerstoff-und Inertgaszufuhr aus getrennten
Vorratsflaschen sowie Kohlensäureabsorption, insbesondere für größere Tiefen Die
Erfindung betrifft ein unabhängiges Tauchgerät mit Sauerstoff- und Inertgaszufuhr
aus getrennten Vorratsflaschen sowie Kohlensäureabsorption, insbesondere für größere
Tiefen, bei dem die Inertgaszufuhr bei einer bestimmten Tiefe einsetzt. 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 Helium 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 absoluten
Wasserdruck abhängiges selbststeuerndes Ventil aufrechterhalten. Das Gerät ist mit
drei Gasvorratsflaschen ausgerüstet, von denen die erste Sauerstoff, die zweite
Helium und die dritte ein Helium-Sauerstoff-Gemisch von 90: 101/0 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. Wenn 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 Wassertiefe von etwa 90 m.
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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 bis 90 m 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.
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Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, zum Tieftauchen eine Mischung
von Helium und Sauerstoff zu verwenden, wobei Helium die unangenehmen Erscheinungen,
die vom Stickstoff der Luft herrühren, vermeiden soll. Solche Gemische aus 20% O.,
und 80 % He können bis zu einer Tiefe von 90 m verwendet werden, ohne das Sauerstoffvergiftung
auftritt. Es muß aber zur Versorgung mit dem erforderlichen Sauerstoff eine Menge
von mindestens 101/min Helium-Sauerstoff-Gemisch zugeführt werden, auch wenn sich
der Taucher noch in ganz geringen Tiefen befindet. Das bedeutet eine erhebliche
Verschwendung von Helium.
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Es ist weiterhin ein Atemgerät mit einer konstanten Dosierung des
zufließenden Sauerstoffes bekannt. Dabei wird dieSauerstoffdosierung so eingestellt,
daß sie den Bedarf des Gerätträgers auch bei schwerster körperlicher Arbeit deckt.
Demzufolge wird die Sauerstoffdosierung für normale Verhältnisse überdimensioniert.
Daher besteht der Nachteil, daß Sauerstoff ungenutzt aus dem Gerät entweicht. Für
Tauchgeräte, die zum Tauchen in größererTiefe verwendet werden sollen, ist außerdem
die Zufuhr allein
von Sauerstoff noch aus dem Grunde für den Gerätträger
nicht tragbar, da bei einem unter der Sauerstoffdosierung liegenden Bedarf in dem
Tauchgerät die Sauerstoffanreicherung die Grenze des ertragbaren Sauerstoffteildruckes
überschreiten kann, der bei etwa 1 bis 1,5 atü liegt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Geräte dadurch
zu vermeiden, daß dem Atemkreislauf über die gesamte mögliche Tauchtiefe eine konstante
Sauerstoffgewichtsmenge und von einer bestimmten Tiefe ab eine proportional der
Tauchtiefe zunehmende Inertgasgewichtsmenge zugeführt werden. Die Erfindung besteht
nun bei einem eingangs erwähnten Tauchgerät darin, daß einerseits die Sauerstoffzuführungsvorrichtung,
vorzugsweise aus einem Druckminderer mit allseitig abgeschlossenem Stellfederraum
bestehend, und andererseits die bei einer bestimmten Tiefe öffnende Inertgaszuführungsvorrichtung,
vorzugsweise aus einem Doppelmembrandruckminderer bestehend, dessen größere Membran
durch den Druck im Atembeutel belastet ist, derart- ausgebildet sind, daß die dem
Atemkreislauf zuströmende Sauerstoffgewichtsmenge über die gesamte mögliche Tauchtiefe
konstant ist, während die gleichzeitig dem Atemkreislauf zuströmendeInertgasgewichtsmenge
proportional der Tauchtiefe zunimmt.
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Die Inertgaszufuhr kann dabei so geregelt sein, daß der Zusatz bei
10 m Tiefe beginnt. Eine erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, daß die
Schließ- und Stellfedern des Doppelmembrandruckminderers für Inertgas so abgestimmt
sind, daß bis zu einer bestimmten Wassertiefe die Schließkraft größer ist als Stellfederkraft
plus Wasserdruck auf die zweite Membran. Die Membrangrößen sind dabei so gewählt,
daß der Niederdruck im Inertgasdruckminderer proportional der Wassertiefe ansteigt.
Hinter dem Inertgasdruckminderer kann eine Dosierdüse angeordnet sein.
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Weiterhin kann hinter dem Sauerstoffdruckminderer, dessen Stellfederraum
gegen den Wasserdruck abgeschlossen ist, ebenfalls eine Dosierdüse angeordnet sein.
Der Sauerstoffniederdruck wird dabei so bemessen, daß er etwa das Doppelte des maximal
auftretenden Druckes im Atembeutel beträgt, damit durch die Dosierdüse stets annähernd
die gleiche Sauerstoffmenge in den Atembeutel zufließen kann. Das Tauchgerät kann
weiterhin mit einem als Doppelventil ausgebildeten Handzusatzventil versehen sein,
bei dessen Betätigung zunächst ein Inertgas-Zusatzventil und dann ein Sauerstoff-Zusatzventil
geöffnet wird.
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Als Inertgas kann Helium verwendet werden. Das erfindungsgemäße Tauchgerät
hat den Vorteil, daß beim Tauchen ein konstanter Sauerstöffteildruck eingehalten
wird, der je nach der Einstellung des Gerätes beispielsweise 2 atü nicht übersteigt.
Der Taucher braucht beim Tauchen nicht auf die Bedienung von bestimmten Ventilen
zu achten, da der gewünschte Teildruck des Sauerstoffes automatisch eingehalten
wird. Weiterhin hat das Gerät den Vorteil, daß nur so viel Helium verbraucht wird,
wie unbedingt notwendig ist. Schließlich hat das Gerät den Vorteil, daß in den Vorratsflaschen
keine Gasgemische, sondern nur Sauerstoff einerseits und das Inertgas andererseits
mitgeführt werden müssen. Die Mischung dieser Gase erfolgt im Gerät selbsttätig
in Abhängigkeit von der Tiefe. Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tauchgerätes
ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
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1 ist der Atembeutel, 2 die Kalipatrone für die CO2-Absorption, 3
ist der Einatemschlauch, 4 das Mundstück und 5 der Ausatemschlauch. 6 ist die Sauerstoffflasche,
7 der Sauerstoffdruckminderer, 8 die Dosierdüse in der Sauerstoffzuführungsleitung,
9 ist die Heliumflasche, 10 der Heliumdruckminderer mit der Dosierdüse 10a, 11 ist
ein Handzusatzventil, welches sowohl an den Sauerstoffdruckminderer als auch an
den Heliumdruckminderer angeschlossen ist. Vom Handzusatzventil führt eine Leitung
12 in den Atembeutel. Der Druckminderer 7 hat eine Stellfeder, die die Steuermembran
derart belastet, daß der Stellfederraum gegen den Wasserdruck abgeschlossen ist.
Damit ist der Niederdruck des Sauerstoffs unabhängig von der Tiefe konstant. Stellt
man diesen z. B. auf 25 atü ein; so fließt durch die Dosierdüse 8 bis zu einer Tiefe
von 130 m immer die gleiche Menge Sauerstoff in den Atembeutel.
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Der Druckminderer 10 für Helium ist als Doppelmembrandruckminderer
ausgebildet, wobei die äußere, größere Membran durch den Druck aus dem Atembeutel
belastet wird. Die Schließ- und Stellfedern dieses Druckminderers sind so abgestimmt,
daß bis zu einer Wassertiefe von 10 m die Schließkraft größer ist als Stehfederkraft
-h Wasserdruck auf die zweite Membran. Das heißt, bis 10 m Tiefe wird kein Helium
aus dem Druckminderer ausfließen. Erst über 10 m Tiefe beginnt er Helium abzugeben.
Die Membrangröße ist nun so gewählt, daß der Niederdruck im Druckminderer proportional
der Wassertiefe so ansteigt, daß durch die Dosierdüse eine der Tiefe entsprechende
Menge Helium in den Atembeutel einströmt. Helium und Sauerstoff strömen über das
Mischrohr 13 in den Atembeutel, so daß eine ausreichende Durchmischung vor Eintritt
in die Atemorgane gewährleistet ist.
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BeimAbstieg muß derAtembeutel über dasHandzusatzventi111 gefüllt werden,
damit die Volumenverkleinerung durch den höheren Wasserdruck ausgeglichen wird.
Bis 10 m Tiefe kann nur Sauerstoff zugeführt werden, da die Heliumleitung noch kein
Gas abgibt. In diesem Tiefenbereich kann also niemals der Sauerstoffteildruck durch
Heliumzusatz verringert werden. Es ist daher stets reiner Sauerstoff im Atembeutel
vorhanden. Das Heliumventil liegt im Zusatzventil 11 vor dem Sauerstoffventil,
d. h., bei Betätigung des Zusatzventils wird erst das Heliumventil und dann erst
das Sauerstoffventil geöffnet. Da aber Helium noch nicht vorhanden ist, strömt nur
Sauerstoff aus. Bei mehr als 10 m Tiefe ist jedoch Helium vorhanden.
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Bei Betätigungen des Zusatzventils 11 tritt dann nur Helium aus dem
Ventil in den Atembeutel über. Es wird also dadurch der Atembeutel zusätzlich mit
Helium aufgefüllt. Der Sauerstoffgehalt verringert sich damit. Hat man zuviel Helium
zugeführt, so wird sich durch die automatisch fließende konstante Dosierung von
Sauerstoff und in Abhängigkeit von der Tiefe variabel fließende Menge Helium allmählich
der der Tiefe entsprechende Sauerstoffgehalt wieder automatisch einstellen.
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Beim Aufstieg expandiert das Gas im Atembeutel und entweicht durch
das 17berdruckventil 14. Gleichzeitig wird die Heliumabgabe reduziert, so daß ein
Gemisch mit höherem Sauerstoffgehalt in den Atem-
Beutel fließt.
Der Sauerstoffgehalt erhöht sich also wieder automatisch. In 10 m Tiefe hört die
Heliumabgabe wieder auf, worauf nur noch reiner Sauerstoff in den Atembeutel fließt.