DE1756880B1

DE1756880B1 - Breathing device for diving to greater depths

Info

Publication number: DE1756880B1
Application number: DE19671756880
Authority: DE
Inventors: Link Edwin Albert; Gunne Lowkrantz
Original assignee: Ocean Systems Inc
Current assignee: Ocean Systems Inc
Priority date: 1967-02-27
Filing date: 1967-02-27
Publication date: 1970-07-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Atmungsgerät für das Tauchen in größere Tiefen mit zwei durch eine Luftfördereinrichtung verbundenen volumenveränderlichen Atmungsbeuteln, an die je eine zum Atemmundstück führende und ein durch das Atmen des Tauchers gesteuertes Ventil enthaltende Leitung angeschlossen ist.The invention relates to a breathing apparatus for diving in greater depths with two variable volume connected by an air conveyor Breathing bags, one each leading to the breathing mouthpiece and one through breathing line containing the diver's controlled valve is connected.

Bei einem bekannten Atmungsgerät dieser Art weisen die Verbindungsleitungen zwischen den Atmungsbeuteln und dem Atemmundstück je ein Rückschlagventil auf, das federbetätigt wird. Die Federn müssen stark genug sein, um den von der Pumpe bewirkten Druckunterschied zwischen Einatmungsbeutel und Ausatmungsbeutel zu überwinden. Beim Einatmungsvorgang des Tauchers muß also die Lunge des Tauchers die Kraft der Schließfeder des Ventils überwinden. Dieselbe Kraft ist vor Beginn des Ausatmens aufzubringen.In a known breathing apparatus of this type, the connecting lines have between the breathing bags and the breathing mouthpiece each have a non-return valve that is spring operated. The springs must be strong enough to withstand the action caused by the pump To overcome the pressure difference between the inhalation bag and the exhalation bag. At the In the diver's inhalation process, the diver's lungs must use the force of the closing spring of the valve. Apply the same force before starting to exhale.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Atmungsgerät dahingehend zu verbessern, daß die Arbeitsleistung der Lunge auf ein Minimum herabgesetzt wird.The object of the invention is to the effect the known breathing device to improve that the work performance of the lungs is reduced to a minimum.

Diese Aufgabe wird bei einem eingangs erwähnten Gerät erfindungsgemäß dadurch gelöst, däß am Einlaß des Einatmungsbeutels ein zusätzliches, bei überschreiten eines gewählten Füllungsgrades des Beutels schließendes Einlaßventil und am Auslaß des Ausatmimgsbeutels ein bei überschreiten eines gewählten Füllungsgrades des Beutels öffnendes zusätzliches Auslaßventil vorgesehen ist.This object is achieved according to the invention in a device mentioned at the beginning solved by the fact that at the inlet of the inhalation bag an additional one should be exceeded a selected degree of filling of the bag closing inlet valve and at the outlet of the exhalation bag when a selected degree of filling of the bag is exceeded opening additional exhaust valve is provided.

Bei dem bekannten Atmungsgerät befindet sich das Ventil des Einlaßbeutels an dessen Auslaßende, während das Auslaßventil am Einlaßende des Ausatmungsbeutels angeordnet ist. Demgegenüber befindet sich das zusätzliche Einlaßventil gemäß vorliegender Erfindung am Einlaß des Einatmungsbeutels, d. h. vor dem Einatmungsbeutel, während das zusätzliche Auslaßventil des Ausatmungsbeutels hinter diesem angeordnet ist. Verglichen mit dem bekannten Atmungsgerät sind also die zusätzlichen Ventile gemäß vorliegender Erfindung gerade umgekehrt angeordnet.In the known breathing apparatus, the valve of the inlet bag is located at the outlet end thereof, while the outlet valve is at the inlet end of the exhalation bag is arranged. In contrast, there is the additional inlet valve according to the present invention Invention at the inlet of the inhalation bag, d. H. in front of the inhalation bag while the additional outlet valve of the exhalation bag is arranged behind this. Compared with the known breathing device, the additional valves are shown in FIG present invention just reversed.

Die Erfindung bringt den Vorteil, daß beim Beginn des Einatmungsvorganges die gesamte Luft des Einatmungsbeutels dem Taucher zur Verfügung steht, ohne daß zuvor belastete Ventile geöffnet werden müssen. Entsprechend kann der Taucher unmittelbar in den Ausatmungsbeutel ausatmen, ohne daß die Kraft der Feder des Ventils des Ausatmungsbeutels überwunden werden muß. Die in den Verbindungsleitungen zum Atemmundstück angeordneten Ventile sind einfache Rückschlagklappen, die keine nennenswerten Schließkräfte aufweisen und lediglich ein kontinuierliches Überströmen aus dem Einatmungsbeutel in -den Ausatmungsbeutel verhindern.The invention has the advantage that at the beginning of the inhalation process all the air in the inhalation bag is available to the diver without previously loaded valves must be opened. Accordingly, the diver can immediately Exhale into the exhalation bag without releasing the force of the spring of the valve of the exhalation bag must be overcome. Those arranged in the connection lines to the breathing mouthpiece Valves are simple non-return flaps that do not have any significant closing forces and only a continuous overflow from the inhalation bag in -den Prevent exhalation bags.

Die Pumpe arbeitet kontinuierlich und fördert aus dem Ausatmungsbeutel in den Einatmungsbeutel, d. h., das Gerät arbeitet in geschlossenem Kreislauf. Mit dem erfindungsgemäßen Atmungsgerät wird die Arbeitsleistung der Lunge erheblich herabgesetzt.The pump works continuously and delivers from the exhalation bag into the inhalation bag, d. In other words, the device works in a closed circuit. With With the breathing apparatus according to the invention, the work performance of the lungs becomes considerable degraded.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die zusätzlichen Ventile der Atmungsbeutel je in an sich bekannter Weise von der Relativverschiebung zweier Wände des Beutels betätigbar sind und daß die eine Wand einen etwa senkrecht vorstehenden Kolbenschieber aufweist, der in einem an der anderen Wand angebrachten, in seinem Mantel öffnungen aufweisenden Schiebergehäuse axial verschiebbar ist.An advantageous embodiment of the invention is that the additional valves of the breathing bag depending on the relative displacement in a manner known per se two walls of the bag can be actuated and that one wall is approximately perpendicular has protruding piston valve, which is mounted in a on the other wall, is axially displaceable in its casing having openings.

An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt; sei diese näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Schaltbild des Atemgas-Kreislaufes des Gerätes, F i g. 2 eine bildliche Darstellung eines in eine Taucherjacke eingebauten Atmungsgerätes, F i g. 3 eine bildliche Darstellung des geschlossenen Einlaßventils des Einatmungsbeutels und F i g. 4 das Einlaßventil gemäß F i g. 3 in geöffneter Stellung.With reference to the drawing, which represents an embodiment of the invention; this is explained in more detail. It shows F i g. 1 a circuit diagram of the breathing gas circuit of the device, F i g. Fig. 2 is a pictorial representation of a built into a diving jacket Respiratory device, F i g. 3 is a pictorial representation of the inlet valve closed of the inhalation bag and FIG. 4 the inlet valve according to FIG. 3 in open Position.

Gemäß F i g. 1 sind an eine Filter- und Aufbereitungseinrichtung 10 über Verbindungsleitungen 18, 20 Behälter 14,16 für Sauerstoff und Helium angeschlossen. Die Pumpe 12 saugt ausgeatmete Luft aus dem Ausatmungsbeutel 40 über die Leitung 42 in die Aufbereitungseinrichtung 10 hinein, zieht aus dieser ein aufbereitetes Atmungsgemisch über den Leitungsabschnitt 22 heraus und fördert dieses Gemisch über die Leitung 26 in den Einatmungsbeutel 24. Die beiden Atmungsbeutel 24 und 40 werden mittels membrangesteuerter Ventile 35 bzw. 36 in Abhängigkeit vom Füllungsgrad betätigt: Der Einatmungsbeutel 24 ist über die Leitung 30 und die Rückschlagklappe 37 mit dem Atemmundstück 28 verbunden, das über das Leitungsstück 29 zum Mund des Tauchers führt. Das Mundstück 28 weist eine weitere Rückschlagklappe 38 in der Leitung 34, die in den Ausatmungsbeutel40 mündet, auf: Die Rückschlagklappen 37 und 38 verhindern eine unmittelbare Strömung zwischen den Atmungsbeuteln. Die Pumpe arbeitet kontinuierlich und fördert: so lange in den Einatmungsbeutel, bis dieser gefüllt ist. Dann schließt das Ventil 35. Die Pumpe arbeitet zwar weiter; nimmt jetzt jedoch weniger Leistung auf, da keine Förderung mehr erfolgt. Gegenüber bekannten Atmungsgeräten wird der Leistungsbedarf verringert: Das erfindungsgemäße Atmungsgerät arbeitet zweistufig. Unmittelbar vor Beginn des Einatmungsvorganges steht eine ausreichende Frischluftmenge plus einer entsprechenden Reservemenge zur Verfügung. Der Taucher kann einatmen, ohne daß das Einlaßventil 35 von der Lungenkraft des Tauchers betätigt werden muß. Die Rückschlagklappe 37 stellt keinen nennenswerten Widerstand dar. Während des Einaimungsvorganges schließt auf Grund des Unterdrucks die Rückschlagklappe 38. Der Atemgasstrom in der Leitung 30 ist größer als in der Leitung 26. Es kann somit keine Kurzschlußströmung von der Leitung 30 in die Leitung 34 eintreten. Beim Beginn des Ausatmungsvorganges schließt die Rückschlagklappe 37, so daß das ausgeatmete Atemgas über die nunmehr offene Rückschlagklappe 38 durch die Leitung 34 in den Ausatmungsbeutel40 gelangt, der sich allmählich füllt und bei Erreichen eines bestimmten Füllungsgrades das Ventil 36 öffnet, so daß die Pumpe 12 absaugen kann. Die Strömung vom Einatmungsbeutel24 zum Taucher und von diesem in den Ausatmungsbeutel 40 stellt die erste Stufe dar, die von der zweiten Stufe unabhängig ist, welche die Förderung vom Ausatmungsbeutel über die Filter- und Aufbereitungseinrichtung 10 durch die Pumpe 12 in den Einatmungsbeutel24 umfaßt. Die erste Stufe wird von den Atmungsvorgängen des Tauchers gesteuert, während die zweite Stufe vom Füllungsgrad der beiden Atmungsbeutel 24 und 40 gesteuert wird.According to FIG. 1 are connected to a filter and processing device 10 via connecting lines 18, 20 containers 14, 16 for oxygen and helium. The pump 12 sucks exhaled air from the exhalation bag 40 via the line 42 into the processing device 10, draws a processed breathing mixture out of this via the line section 22 and conveys this mixture via the line 26 into the inhalation bag 24. The two breathing bags 24 and 40 are operated by means of membrane-controlled valves 35 or 36 depending on the degree of filling: The inhalation bag 24 is connected via the line 30 and the non-return valve 37 to the breathing mouthpiece 28, which leads via the line piece 29 to the diver's mouth. The mouthpiece 28 has a further non-return valve 38 in the line 34 which opens into the exhalation bag 40: The non-return valves 37 and 38 prevent a direct flow between the breathing bags. The pump works continuously and delivers: into the inhalation bag until it is full. Then the valve 35 closes. The pump continues to work; now consumes less power, however, since there is no longer any funding. Compared to known breathing devices, the power requirement is reduced: The breathing device according to the invention works in two stages. Immediately before the inhalation process begins, a sufficient amount of fresh air plus a corresponding reserve amount is available. The diver can inhale without the need to operate the inlet valve 35 by the diver's pulmonary strength. The non-return valve 37 does not represent any significant resistance. During the grooming process, the non-return valve 38 closes due to the negative pressure. The breathing gas flow in the line 30 is greater than in the line 26. At the beginning of the exhalation process, the non-return valve 37 closes so that the exhaled breathing gas passes through the line 34 via the now open non-return valve 38 into the exhalation bag 40, which gradually fills and, when a certain degree of filling is reached, the valve 36 opens so that the pump 12 sucks off can. The flow from the inhalation bag 24 to the diver and from this into the exhalation bag 40 represents the first stage, which is independent of the second stage, which comprises the delivery from the exhalation bag via the filter and processing device 10 by the pump 12 into the inhalation bag 24. The first stage is controlled by the breathing processes of the diver, while the second stage is controlled by the filling level of the two breathing bags 24 and 40.

Wie sich aus F i g. 2 ergibt, sind die Leitungen 26, 30, 34 und 42 biegsam, um dem Taucher Bewegungsfreiheit zu geben. Beim Beginn des Ein-Im fällt der Einatmungsbeute124 zusammen und öffnet das Einlaßventi135. Die Pumpe 12 kann den Einatmungsbeutel aber nicht gleich füllen, da das Auslaßventil 36 des Ausatmungsbeutels 40 noch geschlossen ist. Dieses bleibt geschlossen, bis vom Taucher ausgeatmete Luft in den Ausatmungsbeute140 gelangt und auf Grund der Membranverforrnung das Ventil 36 öffnet. Erst jetzt beginnt eine Strömung in der zweiten Stufe des Gerätes. Die Pumpe liefert frische Atemgasmischung bei einem Druck von 150 bis 200 p/cm= über dem vom Umgebungswasser ausgeübten Druck. In den F i g. 3 und 4 ist das Einlaßventil 35 mit Einatmungsbeutel 24, Atemgaszufuhrleitung 26 und Atemgasaus,aßleitung 30 bildlich dargestellt. Das Ventil 35 weist zwei tennisschlägerförmige Wände 300 und 304 auf, die relativ zueinander beweglich sind. Die Wand 300 ist am Ventilkörper 31.0 befestigt, an den die Leitung 26 angeschlossen ist. Der Ventilkörper 310 weist einen Zylinder auf. der Ventilöffnungen 307 besitzt. In dem Zylinder ist ein Steuerkolben axial verschiebbar, der je nach seiner Axialstellung die Ventilöffnungen 307 schließt (F i g. 3) bzw. öffnet (F i g. 4). Der Steuerkolben sitzt an einem Zapfen 308, der an einem Halteelement 314 der Wand 304 befestigt ist. Die Wand 304 ist an einem Gelenk 306 am Ventilkörper 310 angebracht.As can be seen from FIG. 2, lines 26, 30, 34 and 42 are flexible to allow freedom of movement for the diver. At the onset of inhalation, the inhalation pouch 124 collapses and the inlet valve 135 opens. The pump 12 cannot fill the inhalation bag immediately, however, since the outlet valve 36 of the exhalation bag 40 is still closed. This remains closed until the air exhaled by the diver enters the exhalation bag 140 and the valve 36 opens due to the deformation of the membrane. Only now does a flow begin in the second stage of the device. The pump delivers fresh breathing gas mixture at a pressure of 150 to 200 p / cm = above the pressure exerted by the surrounding water. In the F i g. 3 and 4, the inlet valve 35 with inhalation bag 24, breathing gas supply line 26 and breathing gas out, outlet line 30 is illustrated. The valve 35 has two tennis racket-shaped walls 300 and 304 which are movable relative to one another. The wall 300 is attached to the valve body 31.0 to which the line 26 is connected. The valve body 310 has a cylinder. the valve openings 307 has. A control piston is axially displaceable in the cylinder and, depending on its axial position, closes the valve openings 307 (FIG. 3) or opens (FIG. 4). The control piston is seated on a pin 308 which is fastened to a holding element 314 of the wall 304. The wall 304 is attached to the valve body 310 at a hinge 306.

Wenn der Taucher einatmet, wird Atemgas aus dem Beutel 24 durch die Leitung 30 in Richtung des Pfeils herausgeführt, wobei der Beutel auf Grund des äußeren Überdruckes zusammenfällt und die Wände 300 und 304 voneinander entfernt werden. Dies hat zur Folge, daß der Steuerkolben die Ventilöffnung 307 freilegt, so daß die Verbindung zwischen der Einlaßleitung 26 und dem Inneren des Einatmungsbeutels 24 hergestellt ist (F i g. 4). Wird dann der Einatmungsbeute124 mit frischem Atemgas gefüllt, so nehmen die beiden Wände 300, 304 die in F i g. 3 gezeigte Stellung wieder ein, in welcher die Ventilöffnungen 307 durch den Steuerkolben geschlossen sind.When the diver inhales, breathing gas is released from the bag 24 through the Line 30 led out in the direction of the arrow, the bag due to the external overpressure collapses and the walls 300 and 304 away from each other will. As a result, the control piston exposes the valve opening 307, so that the connection between the inlet conduit 26 and the interior of the inhalation bag 24 is established (Fig. 4). Then the inhalation loot 124 with fresh breathing gas filled, the two walls 300, 304 take the one shown in FIG. 3 position shown again a, in which the valve openings 307 are closed by the control piston.

Das Auslaßventil 36 des Ausatmungsbeutels 40 ist dem Einlaßventil 35 ähnlich. Ein Steuerkolben schließt die Ventilöffnungen 307, wenn der Ausatmungsbeute140 zusammengefallen ist. Wenn der Taucher dann ausatmet, wird der Ausatmungsbeutel 40 gefüllt, und die Wände 300 und 304 werden voneinander wegbewegt, wodurch der Steuerkolben die Ventilöffnungen 307 freilegt.The outlet valve 36 of the exhalation bag 40 is the inlet valve 35 similar. A control piston closes the valve openings 307 when the expiratory volume 140 has collapsed. Then when the diver exhales, the exhalation bag becomes 40 is filled and the walls 300 and 304 are moved away from each other, causing the Control piston exposes valve openings 307.

Claims

Claims: 1. Breathing apparatus for diving at greater depths, with two variable-volume breathing bags connected by an air conveyor, One each leading to the breathing mouthpiece and one controlled by the diver's breathing Valve containing line is connected, characterized in that at the inlet of the inhalation bag (24) an additional one when a selected degree of filling is exceeded the bag closing inlet valve (35) and at the outlet of the exhalation bag (40) an additional one that opens when a selected degree of filling of the bag is exceeded Outlet valve (36) is provided.

2. Breathing device according to claim 1, characterized in that that the valves (35, 36) of the breathing bag (24, 40) each in a manner known per se can be actuated by the relative displacement of two walls (300, 304) of the bag and that one wall (304) has an approximately perpendicularly protruding piston valve (308) has, in one attached to the other wall (300), in his coat Openings (307) having valve housing (310) is axially displaceable.