DE1960517B2

DE1960517B2 - Vorrichtung zum Aufrechterhalten atembarer Luft

Info

Publication number: DE1960517B2
Application number: DE1960517A
Authority: DE
Inventors: John Willis Woods Hole Mass. Kanwisher; Walter Albert Big Pine Key Fla. Starck
Original assignee: Oceanic Equipment Corp Miami Fla (vsta)
Current assignee: Oceanic Equipment Corp Miami Fla (vsta)
Priority date: 1968-12-04
Filing date: 1969-12-02
Publication date: 1974-05-30
Also published as: GB1276119A; FR2027573A1; US3556098A; DE1960517A1

Description

der Wahrscheinlichkeitsrechnung wesentlich geringer als daß ein Fühler falsch arbeitet, und diese Wahrscheinlichkeit nimmt mit abnehmender Zeit ab. Demgemäß ist die Wahrscheinlichkeit, daß zwei Abfühlelemente zum gleichen Zeitpunkt falsch arbeiten oder versagen, im wesentlichen gleich Null. Zusätzlich ermöglichen die drei Signale eine genauere Messung der Sauerstoffkonzentration in der Hinsicht, daß das Mittel der drei Signale einen Ausgleich für eine Abweichung eines ungenau übertragenen oder angezeigten Wertes schafft.

Ferner ermöglicht die Einrichtung zum Empfangen und Kombinieren der drei Signale und zum Unterdrücken fehlerhafter, außerhalb der Grenzwerte liegender Signale eine automatische Auswertung, die eine ständige Beobachtung der Vorrichtung durch den Benutzer erspart.

Verschiedene andere Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert ist.

F i g. 1 ist eine Ansicht eines Tauchgerätes mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung in ihrer relativen Stellung zu den anderen Teilen des Gerätes;

F i g. 2 ist eine senkrechte Schnittansicht eines Teils der F i g. 1, in vergrößertem Maßstab;

F i g. 3 ist eine Schnittansicht eines Sauerstoffabfühlelements, das in jeder der drei Uberwachungsstufen gemäß F i g. 4 verwendet wird;

F i g. 4 ist ein Schaltungsdiagramm einet Einrichtung zum Empfangen und Kombinieren der getrennten Einzelsignale.

F i g. 1 zeigt die Vorrichtung und deren Anordnung zu den anderen Teilen wobei hierzu gleichzeitig Fig.2 herangezogen werden kann. Mit 10 ist ein Tank für unter Druck stehenden Sauerstoff, und mit 12 ein Tank für unter Druck stehendes Helium oder ein anderes inertes Gas bezeichnet. Da das Gerät einen geschlossenen Kreislauf hat, enthält es einen Kohlendioxyd absorbierenden Behälter 14, der absorbierendes Material 16 enthält. Mit 18 ist ein ausdehnbarer Atmungsbeutel bezeichnet, der die beim Ausatmen aus den Lungen abgegebene Luft aufnimmt. Mit 20 ist ein Atmungsmundstück bezeichnet, durch welches hindurch Luft eingeatmet und ausgeatmet wird. Die Atmungskreisschaltung enthält eine Leitung 22, durch welche das Mundstück 20 in den Kreis geschaltet ist. Eine Leitung 24 ist an die Leitung 22 angeschlossen, und durch sie wird das Sauerstoff-Helium-Gemisch beim Einatmen angesaugt. Mit 26 ist eine zum Atmungsbeutel 18 führende Leitung und mit 28 eine Leitung bezeichnet, durch die ausgeatmetes Gas in den Kohlendioxyd absorbierenden Behälter 14 gelangt, bevor es durch die Leitung 24 wieder zu dem Mundstück 20 gesaugt wird. Rückschlagventile 30 und 32 steuern die Richtung der Strömung der Gase beim Einatmen und Ausatmen. Das Rückschlagventil 30 öffnet sich beim Einatmen, wobei sich gleichzeitig das Rückschlagventil 32 schließt, so daß Gase aus dem Atmungsbeutel 18 durch den Kohlendioxyd absorbierenden Behälter 14 hindurch zu dem Mundstück 20 gesaugt werden. Beim Ausatmen öffnet sich das Ventil 32, um den Durchgang von ausgeatmeten Gasen in dem Atmungsbeutel 18 zu ermöglichen, wobei sich das Ventil 30 gleichzeitig schließt. Alle vorgenannten Teile sind in ihrer Ausführung und Funktion bekannt und erfordern keine weitere Beschreibung.

Mit 34 ist eine Kammer des Behälters 14 bezeichnet, die zur Aufnahme der Sauerstoffzusatzeinrichtung sowie der Einrichtung zum Überwachen aer Sauerstoffkonzentration in dem Gaskreislauf dient. a Die Kammer 34 steht über eine perforierte Platte 35 in direkter Verbindung mit dem Material 16 im Behälter 14. Die Leitung 24 führt in die Kammer 34, Die Leitung 28 mündet in eine Leitung 36 (Fig.2), welche die Gase zu dem unteren Ende des Behälters

ίο 14 führt, wo sie in eine Kammer 38 eintreten, aus der sie in umgekehrter Richtung innerhalb des Behälters 14 über eine perforierte Platte 39 (Fig.2) zum Mundstück strömen. Die Sauerstoffkonzentration wird in der Kammer 34 überwacht.

Auch das Zusetzen von Sauerstoff erfolgt in der Kammer 34. Für den Sauerstofftank 10 ist ein solenoidbetätigtes Ventil 40 in der Kammer 34 angeordnet, und über eine Leitung 42 wird Sauerstoff aus dem Tank 10 über einen Regler 44 c abgegeben. Die Leitung 42 ist mit dem Sauerstofftank 10 über ein von Hand betätigbares Ventil 44 verbunden, das offen ist, wenn die Vorrichtung sich im Betrieb befindet.

Ein Zusatz von Sauerstoff erfolgt, wenn die Sauerstoffmenge in dem Gerät bei Benutzung in den Lungen des Tauchers und bei der nachfolgenden Umwandlung zu Kohlendioxyd sinkt. Das Gasgemisch in dem Gerät wird kontinuierlich hinsichtlich der Sauerstoffkonzentration in der Kammer 34 überwacht, wenn es durch diese hindurchströmt. Die Überwachung erfolgt durch eine Mehrzahl von polarographischen elektrolytischen Abfühleinrichtungen 46, deren Ausgangssignal sich in Übereinstimmung mit der Sauerstoffkonzentration des Gasgemisches ändert. Die Mehrfachanordnung der Abfühleinrichtungen 46 wird später im einzelnen beschrieben. Jede einzelne Abfühleinrichtung enthält einen flüssigen Elektrolyten, der aus dem Gasstrom über eine Membran Sauerstoff absorbiert. Demgemäß ist die von den Abfühleinrichtungen absorbierte Sauerstoffmenge um so größer, je höher der Partialdruck des Sauerstoffs in dem Gas ist. Umgekehrt führt ein niedrigerer Sauerstoffpartialdruck zu einer geringeren Sauerstoffabsorption. Das Ausgangssignal jeder Abfülleinrichtung ändert sich mit dem absorbierten Sauerstoff, und das Ausgangssignal ist bei größerer Sauerstoffkonzentration höher und bei kleineicr Sauerstoffkonzentration niedriger.

Der Ausgang jeder Abfühleinrichtung wird an eine mit 48 bezeichnete elektronische Einrichtung angelegt, die sich zusammen mit Stromquellen in einer trennbaren Kammer 49 befindet. Das resultierende Signal der elektronischen Einrichtung wird als Steuerung für das Solenoidventil 40 verwendet. Die Über-

wachungs- und Steuereinrichtung bestimmt die Sauerstoffzufuhr, um den vorbestimmten erwünschten Sauerstoffpartialdruck in dem Gasgemisch möglichst konstant zu halten. Eine vollständige Beschreibung dieses Merkmals der Erfindung erfolgt später.

Jedoch soll zuvor eine allgemeine Beschreibung der Gesamtvorrichtung gegeben werden.

Der Heliumtank 12 ist über eine Leitung 50 mit der Kammer 38 verbunden. In der Leitung 50 ist ein Ventil 52 mit Handgriff 52 b angeordnet, um Helium

durch eine Manipulation des Tauchers beim Zusammenfallen des Atmungsbeutels 18 zuzugeben. Solange der Außendruck konstant bleibt, ist das Gasvolumen in dem Gerät ebenfalls konstant. Wenn jedoch

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der Taucher tiefer steigt, ergibt sich eine Volumen- mittels abdichtender O-Ringe, wie ein solcher bei 92 verringerung des Atmungsbeutels 18. Das für ein dargestellt ist, wasserdicht eingesetzt, und alle Vervolles Einatmen erforderliche Volumen wird wieder bindungsanschlüsse zu der Vorrichtung sind in ähnlihergestellt, wenn das Ventil 52 geöffnet wird, wo- eher Weise wasserdicht gemacht. Als Material für die durch Helium in genügender Menge zugegeben wird, 5 Behälter und Kammern ist durchsichtiger Kunststoff um das Gasvolumen in dem Atmungskreis auf den sehr vorteilhaft, da beim Tauchen der Feuchtigkeitsrichtigen Wert zu bringen. In ähnlicher Weise muß zustand und der Absorptionsmittelzustand visuell gebeim Aufsteigen des Tauchers der Innendruck durch prüft werden können.

Ausatmen rund um das Mundstück 20 oder durch Das zum Entfernen des Kohlendioxyds verwendete

die Nase entlasst werden. Es kann jedoch auch ein io Material ist bekannt. Es besteht hauptsächlich aus

Entlastungsventil verwendet werden. Helium kann Bariumhydroxyd, welches durch Reaktion »absor-

auch beispielsweise mittels eines Bed.arfsreglers ir- biert«, um Bariumcarbonat zu bilden. Eine Farbän-

gendeiner bekannten Art automatisch zugegeben derung zeigt an, wenn die Absorptionsfähigkeit er-

werden. schöpft ist.

Mit 60 ist ein die Sauerstoffkonzentration anzei- 15 Gemäß F i g. 1 sind die Tanks und der Behältergendes Gerät bezeichnet, das den Taucher über die Kammer-Teil durch ein lösbares Metallband 82 mit-Sauerstoffkonzentration des Gasstromes informieren einander verbunden. Die Tanks und der Behältersoll, wie sie von den drei Abfühleinrichtungen ermit- Kammer-Abschnitt sind durch Blöcke 84 voneinantelt wird. Die ermiuelten Werte werden getrennt der getrennt, deren Gestalt mit dem Umriß der Teile wiedergegeben. Die Anzeige wird kontinuierlich ge- ao übereinstimmt. Gurte 86, die in den Blöcken 84 verliefert, und das Anzeigegerät ermöglicht es dem Tau- ankert sind, dienen dazu, das Gerät sicher an dem eher, Λ' ei'-hungen jeder Abfühleinrichtung von Taucher zu halten. Der Atmungsbeutel 18 ist an den dem normalen Wert sowie jede Änderung im Sauer- Gurten mittels Drehzapfen befestigt, die an den Gurstoffpartialdruck augenblicklich festzustellen. Das ten angebracht und in den Schultern und unteren Ek-Anzeigegerät 60 ist über Leiter 62 in den Stromkreis 25 ken 90 des Atmungsbeutels eingeführt und gesichert eingeschaltet. sind. Ein Atmungsbeutel 18 aus durchsichtigem bieg-

Da die Sauerstoffzufuhr zu allen Zeiten kritisch samen Kunststoff, wie ein Vinylkunststoff, bietet den

ist. ist der Sauerstofftank 10 mit einer Umgehungslei- Vorteil, daß Wasser in dem Beutel durch visuelle

rung 64 versehen, die in die Kammer 34 führt und Prüfung festgestellt werden kann. Ein kleines Ver-

durch die hindurch die Sauerstoffzufuhr über ein 30 schlußstück 18 a ermöglicht einen Abzug von Was-

Ventil 44 b von Hand erfolgen kann. Dieses Ventil ser.

44 b ist gewöhnlich geschlossen, und Sauerstoff Das Mundstück 20 ist mit einem Ventil versehen,

strömt durch die Leitung 64 nur in Notsi'vntionen, das dazu dient, den Atmungskreis zu öffnen und zu

oder 'venn reiner Sauerstoff zur Dekompression in schließen,

geringen Tiefen verwendet wird. 35 Die Ventile 44 b und 52 b sind Nadelventile, und

F i g. 2 zeig«, daß die trennbare Kammer 49, der die öffnung 96 für die Gasabgabe aus dem Solenoid-Behälter 14 und abschließende Stirnplatten 65 und ventil 40 ermöglicht eine Strömungsregelung. Ideal 66 durch eine Stange 68 zusammengehalten werden. wird die Abgabe aus dem Solenoidventil 40 so einge-Eine in der Kammer 38 angeordnete Feder 70 drückt stellt, daß sie den Steuerpunkt um 10 bis 15 °/o einer eine mit öffnungen versehene Platte 72 in ihre Stel- 40 Atmosphäre überläuft, so daß es nur alle 15 bis lung, um das absorbierende Material 16 in der ge- 20 Sekunden für nur etwa 3 Sekunden wirksam gewünschten Lage zu halten. macht wird und minimale Energie den Stromquellen

Der verhältnismäßig dicke Teil 74, der zwischen entnimmt.

den Kammern 34 und 49 vorgesehen ist, dient dazu. Mit 98 ist ein Sauerstoffdruckanzeiger bezeichnet,

einen Abschluß für die Kammer 34 und eine Stirn- 45 und ein ähnlicher Druckanzeiger kann für den HeIi-

platte für die Kammer 49 zu bilden sowie eine Mon- umtank 12 vorgesehen sein.

tagebasis für die Abfühleinrichtungen 46, das Sole- Mit 100 ist eine Alarmeinrichtung bezeichnet, die noidventil 40, die elektronische Einrichtung 48 und zweckmäßig an dem Teil 74 befestigt und in den für die Stromquellen und eine Basis zum Befestigen Stromkreis gemäß F i g. 4 geschaltet ist.
der Leitungen 42 und 62 zu schaffen. Die Wände der 50 Ein Exsiccator kann in der Vorrichtung vorgese-Kammer 49 werden von einem rohrförmigen Ab- hen sein, um Feuchtigkeit aus dem Atem des Tauschnitt 76 gebildet. chers aufzunehmen.

Mit 78 ist ein Betätigungsteil bezeichnet, der durch In Fi g. 3 ist die Ausführung der bei der Erfindung

die Wand 76 hindurchgeht und die Betätigung eines verwendeten Sauerstoff-Abfühleinrichtung darge-

in der Kammer 49 angeordneten Schalters 80 von 55 stellt, die später in Verbindung mit der elektrischen

außen ermöglicht. Schaltung vollständig beschrieben wird. In F i g. 3 ist

Auf diese Weise ist die gesamte Abfühl- und mit 110 (Teil 208 der Überwachungsstufe 200,

Steuereinrichtung abnehmbar und wird dann von F i g. 4) das Abfühlelement der Uberwachungsstufen

dem Teil 74 gehalten, dessen einzige Verbindung mit 200, 201 und 202 gemäß F i g. 4 bezeichnet, und die-

dem Gerät als Ganzes dann die Sauerstoffleitung 42 60 ses Abfühlelement enthält eine innere Elektrode 112

ist, die leicht gelöst werden kann. So kann eine falsch und eine sie umgebende äußere zylindrische Elek-

arbeitende Abfühl- und Steuereinrichtung schnell trode 114 (entsprechend den Teilen 209 und 210 der

und bequem ersetzt werden. Fig. 4), die zweckmäßig aus Platin bzw. Silber be-

Ferner ergibt die Art des Zusammenbaus den Vor- stehen, wobei die letztere einen dünnen Silberoxydteil, daß zusätzliche Kammern, ähnlich der Kammer 65 überzug trägt. Die Elektroden 112 und 114 sind kon-49, hinzugefügt werden können. Beispielsweise kann zentrisch angeordnet und durch irgendein geeignetes es erwünscht sein, darin eine spezielle Kommunika- Isoliermaterial voneinander getrennt, beispielsweise tionseinrichtung anzubringen. Die Stirnplatten sind durch eine mit 116 bezeichnete Kunststoffmasse.

Leiter 118 und 120 dienen dem Anschluß an die Schaltung gemäß F i g. 4. Ein Thermistor 207, (F i g. 4) kann an einem das Abfühlelement haltenden Teil 122 angeordnet oder in den Grundteil 116 des Elektrodenaufbaus selbst eingegossen sein, so daß er sich in der gleichen Temperaturumgebung wie das Abfühlelement selbst befindet. Der Halteteil 122 ist eine Platte oder Stange beispielsweise aus Acrylkunststoff, und er weist ein sich verjüngendes Loch 126 auf, in das das Abfühlelement in Art eines Stopfens eingesetzt ist. Der Teil 122 wirkt lediglich als Halter für das Abfühlelement. Mit 46 ist in F i g. 1 ein solcher Halter mit drei Löchern für die drei getrennten Abfühlelemente angedeutet. Mit 130 ist in F i g. 3 ein flüssiger Elektrolyt, beispielsweise Kaliumhydroxyd, bezeichnet, wobei der Elektrolyt zwischen den Elektroden in einem flachen kreisförmigen Kanal enthalten ist, der von den Elektroden, die sich über die Isoliermasse 116 hinaus erstrecken, gebildet wird.

Eine für Sauerstoff durchlässige Membran 134 kann aus Polyäthylen oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die Membran 134 greift dichtpassend über die Elektroden und dient auch dazu, den Elektrolyten zurückzuhalten. Mit 136 ist ein äußerer Membranhalteteil bezeichnet, der einen Durchgang 138 hat, wodurch die Membran 134 der Sauerstoffatmosphäre ausgesetzt bleibt. Der Membranhalteteil 136 besteht beispielsweise aus Siliconkautschuk.

Da die Sauerstoff-Abfühlelemente Signale im Mikroampereb=reich erzeugen und da die elektronische Schaltung außerordentlich empfindlich ist, ist es wichtig, daß die Elektroden soweit wie möglich frei von Verunreinigungen sind.

In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Einrichtung dargestellt, die drei Sauerstoffiiberwachungssrufen 200, 201 und 202 umfaßt. Die drei Überwachungsstufen werden aus einer Gleichstromquelle 203 über einen einpoligen Umschalter 204 gespeist. Der Schalter 204 ist mit anderen Schaltern zusammengefaßt, wie es nachstehend ersichtlich wird. Die Stufen können auch durch getrennte Stromquellen erregt werden, so daß ein Versagen einer einzigen Stromquelle nicht alle Überwachungsstufen unwirksam macht.

Die erste Cberwacl;ungsstufe 200 enthält einen Spannungsteiler, der aus zwei Widerständen 205 und 206 besteht, die über den in geschlossener Stellung dargestellten Schalter 204 an die Stromquelle 203 angeschlossen sind. Der Spannungsteiler kann als Potentiometer mit fester oder bewegbarer Abzapfung ausgeführt sein. Dem Widerstand 206 ist ein Temperaturausgleichsthermistor 207 und ein mit ihm in Reihe liegendes elektrolytisches Sauerstoff-Abfühlelement 208 parallel geschaltet. Das Abfühlelement 208 enthält eine Bezugselektrode 209 aus Silber mit einem dünnen Film aus einem Ox>d oder einem anderen geeigneten Material auf der Oberfläche und eine Reaktionselektrode 210 aus Platin. Das Abfühlelement 208 enthält ferner einen Elektrolyten, beispielsweise Kaliumchlorid, zwischen den Elektroden 209 und 210, wie es in F i g. 3 dargestellt ist. Es ist bekannt, daß der Strom durch elektrolytische Elemente dieser Art der Sauerstoffkonzentration, welcher das Element ausgesetzt ist, proportional ist. Es ist ferner bekannt, daß der Strom durch solche elektrolytischen Elemente temperaturabhängig ist, und es ist erwünscht, daß eine Temperaturkompensation vorgesehen ist. Der Thernnstbr 207 hat einen im wesentlichen gleich, jedoch entgegengesetzten Temperaturkoeffizient wie das Abfühlelement 208. Der Thermistor 207 wird so angeordnet, daß er die gleiche Temperatur wie das abzufühlende Gasgemisch hat. Der durch das Abfühlelement 208 fließende Strom venarsacht einen Spannungsabfall an dem Thermistor 207. Der Ausgang der Ul:>erwachungsstufe 200 wird an dem Thermistor 207 abgenommen und erscheint

ίο als positive Spannung auf einem Leiter 211, der mit der einen Seite des Thermistors 207 verbunden ist. Die andere Seite des Thermistors 207 ist an Erde geschaltet.

Die Sauerstoffüberwachungsstufer; 201 und 202 sind in der gleichen Weise wie die Sauerstoffüberwachungsstufe 200 ausgeführt, und sie werden in gleicher Weise aus der Stromquelle 203 über den Schalter 204 gespeist. Die Uberwachungsstufe 201 enthält demnach einen Spannungsteiler mit Widerständen

so 212 und 213, einen Thermistor 214 und ein Abfühlelement 215 mit einer Silber-Bezugselektrode 216 und eine Platin-Reaktionselektrode 217. Der Ausgang der Uberwachungsstufe 201 wird an dem Thermistor 214 abgenommen und erscheint als positive Spannung auf einem Leiter 218. Die Überwachungsstufe 202 enthält einen Spannungsteiler mit zwei Widerständen 219 und 220, einen Thermistor 221 und ein Abfühlelement 222 mit einer Silber-Bezugselektrode 223 und eine Platin-Reaktionselektrode

224. Der Ausgang der Überwachungsstufe 202 wird an dem Thermistor 221 abgenommen und erscheint als positive Spannung auf einem Leiter 324.

Die drei verschiedenen Spannungsausgänge aus den drei Sauerstoffüberwachungsstufen 200, 201 und 202 werden über die Leiter 211, 21S und 324 Signalverstärkern 225, 226 bzw. 227 zugeführt. Der Signalverstärker 225 ist in seinen Einzelheiten dargestellt. Die Signalverstärker 226 und 227, die als Viereck dargestellt sind, sind in ihrem Aufbau demjenigen

des Verstärkers 225 identisch.

Der Signalverstärker 225 umfaßt einen direkt gekoppelten linearen Funktionsverstärker 228 und eine Signalunterdrückungssrufe 229. Das an dem Thermistor 207 entwickelte Signal wird über den Leiter 211 dem positiven Eingangsanschluß 230 des Funktionsverstärkers 228 zugeführt. Dieser ist mit einem Erdanschluß und einem negativen Eingangsanschluß 236 versehen. Der Eingangsanschluß 230 des Verstärkers 228 ist über einen Kondensator 231 an Erde geschaltet. Mit 232 ist der Ausgangsanschluß des Verstärkers 228 bezeichnet. Ein negativer Rückkopplungspfad ist von dem Ausgangsanschluß 232 zu dem negativen Eingangsanschluß 236 des Funktionsverstärkers 228 vorgesehen. Der negative Rückkopplungs-

pfad enthält einen änderbaren Verstärkungssteuerwiderstand 233 und einen festen Widerstand 234, die in Reihe geschaltet sind. Ein Widerstand 235 ist zwischen Erde und den negativen Anschluß 236 des Funktionsverstärkers 228 geschaltet. Der Funktionsverstärker 228 kann vorteilhaft als integrierter Stromkreis ausgeführt sein, und er sollte genügend Verstärkung haben, so daß sein Ausgang zwischen 0 und etwa 5VoIt liegt. Eine hundertfache Verstärkung ist erwünscht. Ein variabler Widerstand 237 ist an geeignete Anschlüsse des Funktionsverstärkers 228 angeschlossen oder bildet einen Teil von diesem für die Nulleinstellung des Funktionsverstärkers 228. Der Ausgang vom Anschluß 232 des Verstärkers 228

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erscheint an einem Punkt A, der über einen Isolier- geregelten Energiezufuhr 295 verbunden. Der widerstand 238 und ein Mikroamperemeter 239 an Punkte' des Verstärkers 226 ist über einen großen Erde geschaltet ist. Der Isolierwiderstand 238 ist Isolierwiderstand 255 und ein mit diesem in Reihe groß genug, so daß selbst bei Kurzschluß des Mikro- liegendes Mikroamperemeter 256 an Erde geschaltet, amperemeters 239 oder der zu ihm führenden Leiter 5 Der Isolierwiderstand 255 hat einen großen Widerdie Spannung an dem Punkt A nicht merklich geän- standswert, und er erfüllt die gleiche Funktion wie dert wird. Der Ausgang vom Anschluß 232 wird der obenerwähnte Widerstand 238. Der Punkt A" außerdem an einen Punkt £ über einen Widerstand des Verstärkers 227 ist über einen großen Isolier-

240 angelegt. Der Punkt E ist über einen Widerstand widerstand 257 und ein mit diesem in Reihe liegen-

241 mit dem negativen Eingangsanschluß 242 eines io des Mikroamperemeter 258 an Erde geschaltet. Der direkt gekoppelten Mittelwertbildungsverstärkers 243 Isolierwiderstand 257 entspricht ebenfalls dem geverbunden. Der positive Eingangsanschluß 244 die- nannten Widerstand 238. Der Punkt E', an dem der ses Verstärkers 243 ist über einen Widerstand 245 Ausgang aus dem Verstärker 226 erscheint, ist über mit einem positiven 2,4-Volt-Anschluß 294 einer ge- einen Widerstand 259 mit dem negativen Anschluß regelten Energiezufuhr 295 verbunden. Die geregelte 15 242 des direkt gekoppelten Mittelwertbildungs-Ver-Energiezufuhr 295, die später im einzelnen beschrie- stärkers 243 verbunden. Der Punkt E", an dem der ben wird, weist weiterhin einen negativen 6,75- Ausgang des Signalverstärkers 227 erscheint, ist über Volt-Anschluß 296, einen positiven 6,75-Volt-An- einen Widerstand 260 mit dem negativen Eingangsschluß 297 und einen Erdanschluß 298 auf. anschluß 242 des direkt gekoppelten Mittelwertbil-

Der Punkt E, d. h. die Verbindungsstrecke zwi- ao dungs-Verstärkers 243 verbunden. Die Widerstände sehen den Widerständen 240 und 241, ist an die Si- 241, 259 und 260 haben alle die gleiche Größe. Der gnalunterdriickungsstufe 229 angeschlossen, die zwei Ausgang des Mittelwertbildungs-Verstärkers 243 ergewöhnlich nichtleitende Transistoren 247 und 252 scheint an dem Punkt D, der über einen Widerstand enthält. Der Punkt £ ist direkt an die Emitterelek- 261 mit dem Basisanschluß 262 eines gewöhnlich trode 246 des gewöhnlich nichtleitenden npn-Transi- as nichtleitenden npn-Transistors 263 verbunden ist. stors 247 angeschlossen. Die Kollektorelektrode 248 Der Emitteranschluß 264 des Transistors 263 ist an des Transistors 247 ist über einen Widerstand 249 Erde geschaltet. Der Kollektoranschluß 265 des mit dem positiven 6,75-Volt-Anschluß 297 der gere- Transistors 263 ist über einen Widerstand 266 mit gelten Energiezufuhr 295 verbunden. Die Verbin- dem positiven 6,75-Volt-Anschluß 297 der geregeldung zwischen dem Kollektor 248 und dem Wider- 30 ten Energiezufuhr 295 verbunden. Die Kollektorstand 249 ist durch den Punkt B gekennzeichnet. Der elektrode 265 ist ferner über einen Widerstand 267 Punkt E ist weiterhin über eine Germaniumdiode 250 mit der Basiselektrode 268 eines gewöhnlich nichtleimit der Emitterelektrode 251 eines gewöhnlich nicht- tenden pnp-Transistor 269 verbunden. Die Emitterleitenden pnp-Transistors 252 verbunden. Die KoI- elektrode 270 des Transistors 269 ist mit dem posilektorelektrode 253 des Transistors 252 ist über 35 tiven Anschluß einer Stromquelle 271 verbunden, einen Widerstand 254 mit dem negativen 6,75- Der Kollektoranschluß 272 des Transistors 269 ist Volt-Anschluß 296 der geregelten Energiezufuhr 295 mit dem negativen Anschluß der Stromquelle 271 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Kollektor verbunden, und zwar über einen einpoligen Umschal- 253 und dem Widerstand 254 ist durch den Punkt C ter 273 und das Sauerstoff solenoid-Ventil 40, die in gekennzeichnet. Die Basiselektroden 255 und 256 40 Reihe geschaltet sind.

der Transistoren 252 bzw. 247 sind mit dem positi- Wie obenerwähnt, sind die Kollektoren der Signal-

ven 2,4-Volt-Anschluß 294 der geregelten Energiezu- Unterdrückungstransistoren 247 und 252 mit dem fuhr 295 verbunden. Die Transistoren 247 und 252 positiven 6,75-Volt-Anschluß 297 bzw. dem negatihaben derartige Basis-Emitter-Charakteristiken, daß ven 6,75-Volt-Anschluß 296 der geregelten Energie der Easis-Emitter-Pfad immer dann leitend wird, 45 zufuhr 295 über die Widerstände 249 bzw. 254 veiwenn eine Spannung von etwa einem halben Volt bunden wie die Kollektoren der entsprechenden zwischen der Basiselektrode und der Emitterelek- Transistoren, die nicht dargestellt sind, jedoch einen trode erscheint. Die Charakteristik der Germanium- Teil der Signalverstärker 226 bzw. 227 bilden Die diode 250 ist derart, daß sie immer dann in Vor- Punkte B, W und B" sind weiterhin mit einer ersten wärtsrichtung leitend wird, wenn zwischen ihrer 50 Eingangsleitung 275 eines Alarmstromkreises 276 Anode und Kathode eine Spannung von etwa verbunden. Die Leitung 275 ist über einen Wider-0,4 Volt erscheint. stand 277 mit der Basiselektrode 278 eines gewöhn-

Die Signalverstärker 226 und 227 sind dem Signal- lieh nichtleitenden pnp-Transistors 279 verbunden, verstärker 225 gemäß vorstehender Beschreibung Die Kollektorelektrode 280 des Transistors 279 ist identisch, und sie werden nicht getrennt im einzelnen 55 mit dem einen Anschluß einer akustischen Alarmeinbeschrieben. richtung 281 verbunden. Der andere Anschluß der

Die den Punkten A, B, C und E entsprechenden Alarmeinrichtung 281 ist über einen einpoligen UmPunkte sind für den Signalverstärker 226 mit A', B', schalter 282 mit dem negativen Anschluß 296 der C" und E' und für den Signalverstärker 227 mit A", Energiezufuhr 295 verbunden. Der Kollektor 280 ist B", C" und E" bezeichnet. Wie ersichtlich, sind die 60 weiterhin mit der Kollektorelektrode 286 eines gePunkte B, B' und B" miteinander verbunden, und wohnlich nichtleitenden pnp-Transistors 285 verbunauch die Punkte C, C und C" sind miteinander ver- den, dessen Emitterelektrode 287 mit dem positiven bunden. Die Basisanschlüsse der gewöhnlich nichtlei- 6,75-Volt-Anschluß 297 der geregelten Energiezutenden upn- und pnp-Transistoren im Signalverslär- fuhr 295 verbunden ist. Der positive 6,75-Volt-Anker 226 und im Signalverstärker 227, die dem Tran- 65 Schluß 297 der geregelten Energiezufuhr 295 ist über sistor 247 und dem Transistor 252 des Verstärkers in Reihe geschaltete Widerstände 288 und 289 mit entsprechen, sind ferner über Leiter 311 bzw. der Basiselektrode 390 des Transistors 285 verbunmit dem positiven 2,4-Volt-Anschluß 294 der den. Die Verbindungsstelle zwischen den Widerstän-

den 288 und 289 ist mit der Kollektorelektrode 290 eines gewöhnlich nichtleitenden npn-Transistors 291 verbunden. Die Emitterelektrode 292 des Transistors 291 ist mit dem negativen 6,75-Volt-Anschluß 296 der geregelten Energiezufuhr 295 verbunden. Die Basiselektrode 293 des Transistors 291 ist mit dem PunktC des Signalverstärkers 225 und mit den Punkten C" und C" der Signalverstärker 226 und 227 verbunden.

Die geregelte Energiezufuhr 295 umfaßt vier 9-Volt-Stromquellen 299, 300, 301 und 302. Die Stromquellen 299 und 300 sind in Reihe geschaltet und über einen einpoligen Umschalter 303 und einen Widerstand 304 mit dem positiven 6,75-Volt-Anschluß 297 verbunden. Ein Widerstand 305 und eine 2,4-Volt-Zenerdiode 306 sind zwischen den Anschluß 297 und den Erdanschluß 298 geschaltet. Der positive 2,4-Volt-Anschluß ist an der Verbindungsstelle zwischen der Zenerdiode 306 und dem Widerstand 305 vorgesehen. Zwischen dem positiven 6,75-Volt-Anschluß 297 und dem negativen 6,75-Volt-Anschluß 296 sind ein Widerstand 309 und der KoI-lektor-Emitter-Pfäd eines npn-Transistors 310 in Reihe geschaltet. Die Basiselektrode des Transistors 310 ist über eine 6,25-Volt-Zenerdiode 308 und eine mit ihr in Reihe liegende 6,75-Volt-Zenerdiode 207 mit dem positiven 6,75-Volt-Anschluß 297 verbunden. Die Schalter 204, 282, 273 und 303 sind zusammengefaßt, so daß das Arbeiten der Schaltung vereinfacht ist. Während alle Schalter als einpolige Umschalter dargestellt sind, dient nur dir Schalter 303 dazu, die verschiedenen Elemente in den Stromkreis zu schalten. In der in F i g. 4 wiedergegebenen Stellung verbindet der Schalter 303 die in Reihe geschalteten Stromquellen 299 und 300 mit dem Regelteil der Energiezufuhr 295. In dieser Stellung des Schalters werden die in Reihe geschalteten Stromquellen 301 und 302 in Reserve gehalten. Falls die Stromquelle 299 oder die Stromquelle 300 versagt oder ihre Spannung zu niedrig wird, wird der Schalter 303 verwendet, um auf die frischen Reservestromquellen 301 und 302 umzuschalten.

Nachstehend wird die Nulleinstellung und Eichung der dargestellten Scnaltung gemäß der Erfindung beschrieben. Die MiKroamperemeter 239, 256 und 258 haben eine Skala von ΙΟΟμΑ. Der volle Skalenbereich ist so gewählt, daß er einer Atmosphäre des Sauerstoffs entspricht. Die Nullstellung ist so gewählt, daß sie einem vollständigen Fehlen von Sauerstoff" entspricht.

Zuerst werden die zusammengefaßten Schalter 204, 282, 273 und 303 eingeschaltet, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Ein sauerstofffreises Gas, beispielsweise Propan, wird dem Sauerstoff-Abfühlelement 208 zugeführt, so daß kein Sauerstoff zwisehen der Silber-Bezugselektrode 209 und der PIatin-Reaktionselektrode 210 erscheint. Unter diesen Bedingungen liefert das Abfühlelement 208 keinen das Vorhandensein von Sauerstoff anzeigenden Strom, und an dem Thermistor 207 erscheint kein das Vorhandensein von Sauerstoff darstellender Ausgang. Der variable Widerstand 237, der dem Funktionsverstärker 228 zugeordnet ist, wird so eingestellt, daß das Amperemeter 239 auf Null steht. In ähnlicher Weise wird ein sauerstofffreies Gas den Abfühlelementen 215 und 222 zugeführt, so daß kein Sauerstoff zwischen deren Elektroden vorhanden ist. Dann erscheint kein das Vorhandensein von Sauerstoff anzeigender Ausgang an den Thermistoren 21< und 221. Nicht dargestellte variable Nulleinstell widerstände, die den nicht dargestellten direkt gekoppelten Funktionsverstärkera zugeordnet sind unc die in den Signalverstärkern 226 und 227 vorgeseher sind, werden in der gleichen Weise eingestellt, so da£ die Mikroamperemeter 256 und 258 ebenfalls aui Null stehen. Nachdem die Mikroamperemeter 239_; 256 und 258 auf Null eingestellt sind, werden die

ίο Sauerstoff-Abfühlelemente 208, 215 und 222 in eine Gasatmosphäre, beispielsweise Luft, gebracht, die etwa 20 °/o Sauerstoff unter atmosphärischem Druck enthält. Positive Ausgänge erscheinen dann an jedem der Thermistoren 207, 214 und 221, die das Vorhandensein eines Gases, das 20 Volumprozent Sauerstoff unter atmosphärischem Druck enthält, zwischen den Elektroden wiedergeben. Die positiven Ausgänge werden den Eingängen der Signalverstärker 225 bzw. 226 und 227 zugeführt. Der Verstärkungsgrad des direkt gekoppelten Funktionsverstärkers 228 wird dadurch eingestellt, daß der Wert des variablen Widerstandes 233 in seinem negativen Rückkopplungspfad geändert wird. Eine Erhöhung des Wertes des Widerstands 233 führt zur Verringerung des

»5 Ausmaßes der negativen Rückkopplung und zur Erhöhung des Verstärkungsgrades des Funktionsverstärkers 228. Eine Verkleinerung des Wertes des Widerstandes 233 führt zur Erhöhung des Ausmaßes der negativen Rückkopplung und zur Verkleinerung des Verstärkungsgrades des Funktionsverstärkers 228. Die Verstärkung wird eingestellt, bis das Mikroamperemeter 239 über 20 ⁰Zo der vollen Skala ausschlägt. Nach einer solchen Einstellung stellt der 20 °/oige Ausschlag eine Sauerstoffkonzentration entsprechend einem Partialdruck von 0,2 at des dem Sauer->toff-Abfühlelement 208 zugeführten Sauerstoffs dar. Da der Funktionsverstärker 228 ein linearer Verstärker ist, stellt ein Ausschlag über die halbe Skala eine Konzentration entsprechend 0,5 at des dem Abfühlelement 208 zugeführten Sauerstoffs dar. In ähnlicher Weise werden nicht dargestellte Verstärkungssteuerwiderstände, die nicht dargestellten direkt gekoppelten Funktionsverstärkera in den Signalverstärkern 226 und 227 zugeordnet sind, eingestellt. Nach einer solchen Einstellung stellt ein 20°/«iger Skalenausschlag an den Mikroamperemetern 256 und 258 eine Sauerstoffkonzentration entsprechend einem Partialdruck von 0,2 at des den Abfühlelementen 215 bzw. 222 zugeführten Sauerstoffs dar. Wenn die Schaltung geeicht und auf Null eingestellt ist, ist sie arbeitsbereit.

Wenn die Schaltung in der vorbeschriebenen Weise geeicht ist, zeigen positive Spannungen von etwa 4,7 Volt (1 at) an den Punkten A, A' und A" und ein Ausschlag über die volle Skala der Amperemeter 239, 256 und 258 eine Sauerstoffkonzentration entsprechend einem Partialdruck von 1 at an, der von den Ausgängen der Sauerstoffabfühlclemente 208 bzw. 215 und 222 bestimmt ist. Im Idealfall zeigen positive Spannungen von 2,35 Volt an den Punkten A, A' und A" eine Sauerstoffkonzentration entsprechend einem Partialdruck von 0,50 at an. Praktisch zeigen positive Spannungen von 2,4 Volt an den Punkten A, A' und A" eine Sauerstoffkonzentration

entsprechend einem Partialdruck von etwa 0,5 at an. Positive Spannungen an den Punkten A', A" und A'" von etwa 1,9VoIt würden eine Sauerstoffkonzentration entsprechend einem Partialdruck von etwa

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0,4 at anzeigen, während positive Spannungen an den wertbildungsverstärker 243, wie nachstehend bePunkten A, A' und A" von etwa 3,3 Volt eine Sauer- schrieben, behandelt, um das Sauerstoffeinlaß-Solestoffkonzentration entsprechsnd einem Partialdruck noidventil 40 zu betätigen und den Sauerstoffzusatz von etwa 0,7 at anzeiger, würden. in die Vorrichtung proportional zu den niedrigeren

Nach der Beschreibung der Vorrichtung und der 5 Spannungseingängen nach Verbrauch von Sauerstoff zugeordneten Schaltung sowie der Art and Weise, durch den Taucher zu bewirken. Jedoch ist die Mögwie die Vorrichtung und die Schaltung für die Benut- lichkeit eines nicht normalen Arbeitens der Vorrichzung vorbereitet werden, wird das Arbeiten bei Be- tung, durch welches der Taucher gefährdet ist, von nutzung durch einen Taucher nachstehend beschrie- größtem Interesse,
ben. ίο " In dem Fall, daß ein oder mehrere der an den Stel-

Die Sauerstoffüberwachungsstufen 200, 201 und Jen E, E' und E" erscheinenden Spannungen sich un-202 in F i g. 1 und 2 entsprechen den mit 46 bezeich- terhalb oder oberhalb des eingestellten Bereiches von neten Abfühleinrichtungen, und die in Fig.4 darge- etwa 1,9 Volt bis etwa 3,3 Volt befinden, hält die stellte Schaltung entspricht der in Fig. 1 und 2 in Schaltung die Spannung an dem Grenzwert. Wenn Blockform dargestellten elektronischen Einrichtung 15 nur eine Signalspannung den Unterdrückungspunkt 48. Alle in der Schaltung enthaltenen Schalter, d. h. erreicht, fahren die verbleibenden beiden fort, die die Schalter 204, 273, 282 und 303 müssen einge- Vorrichtung zu betreiben. Wenn zwei oder alle Sischaltet sein, wobei sie in der Praxis zusammengefaßt gnalspannungen den Unterdrückungspunkt erreichen sind und bei 78 (F i g. 2) betätigt werden. Die Vor- sollten, arbeitet die Vorrichtung nicht, jedoch könrichtung wird so betrachtet, wie sie von einem Tau- ao nen die Meßgeräte noch als Anzeigegeräte für Handcher benutzt wird, d. h. dynamisch, wobei während steuerung verwendet werden, solange, wie zwei fortder Benutzung die Sauerstoffzufuhr entsprechend fahren, ähnliche Anzeigen zu geben. Die Gründe für dem Bedarf des Tauchers gesteuert wird. ein anormales Arbeiten der Vorrichtung sind zwar

Jede der elektrolytischen Sauerstoff-Abfühlele- für den Taucher wichtig, jedoch sind sie hier nicht mente 208, 215 und 222 schafft einen Strom, der der »5 von ausschlaggebender Bedeutung. Beispielsweise Sauerstoffkonzentration entspricht. Diese Ströme be- kann der Grund ein Falscharbeiten des Solenoidvenwirken an den Thermistoren 207 bzw. 214 und 221 tils derart sein, daß es sich für die volle Zeit in der einen Spannungsabfall. offenen Stellung oder in der geschlossenen Stellung

Die Gleichspannung, die der Sauerstoffkonzentra- befindet, oder daß die Stromquellen vciaagen. "Venn tion proportional ist, die an der Stufe 200 abgefühlt 30 es einer dieser Gründe ist, kann durch Umschalten wird, wird dem Eingang des Signalverstärkers 225 zu den Reservestromquellen normales Arbeiten wieüber den Lerter 211 zugeführt und erscheint an dem der hergestellt werden, oder wenn das Problem ledig-Kondensator 231, der mit dem positiven Anschluß Hch das Solenoidventil betrifft, kann die Sauerstoff-230 des Funktionsverstärkers 228 verbunden ist. Ein zufuhr dieses Ventils abgesperrt werden und Sauerverstärkter Ausgang aus dem Funktionsverstärker 35 stoff über die Umgehungsleitung von Hand zugeführt 228 erscheint an dem Punkt A und steht in direkter werden, wobei die Schaltung dazu dient, Konzentralinearer Beziehung zu seinem Eingang. Der Ausgang tionsanzeigen zu liefern.

an dem Punkt A wird über den Widerstand 238 dem Es ist aber nicht wahrscheinlich, daß die Strom-

Mikroamperemeter 239 zugeführt, dessen prozentua- quellen einen Notzustand hervorrufen, und ein ler Ausschlag die Sauerstoffkonzentration anzeigt, 40 Falscharbeiten des in hoher Qualität ausgeführten d. h. einen Wert zwischen 0 bis 1 at, wie er von dem Solenoidventils ist sehr unüblich, wenn es frei von Abfühlelement 208 ermittelt wird. Schmutz gehalten wird. Daher ist es nicht wahr-

Die sich aus den Stufen 201 und 202 ergebenden scheinlich, daß alle Spannungen, die an den Stellen Spannungsausgänge werden den betreffenden Mikro- E, E' und E" erscheinen, außerhalb des beabsichtigamperemetern 256 bzw. 258 zugeführt werden. Somit 45 ten Bereiches liegen. Eine einzelne Spannung kann erscheinen drei unabhängig verstärkte Spannungen, jedoch aus vielen Gründen falsch sein. Eine solche die in direkter Beziehung zu dem Sauerstoffpartial- außerhalb des beabsichtigten Bereiches liegende druck stehen, an den Punkten A, A' und A". Spannung kann als »unechte« Spannung bezeichnet

Die Ausgangsspannung, die an der Stellet ei- werden, und sie wird hier ohne Rücksicht auf den scheint, wird an die Stelle E gekoppelt. Solange wie 50 Anlaß behandelt. Wichtig ist, daß beim Unterdrükdie Spannung an der Stelle E innerhalb des Bereiches ken eines »unechten« Signals die Vorrichtung fortvon etwa 1,9 Volt positiv bis zu etwa 3,3 Volt positiv fährt, normal zu arbeiten, obwohl der Taucher durch entsprechend dem festgestellten Sauerstoffpartial- den Alarm gewarnt worden ist und die Anzeige seidruck von etwa 0,4 at bis etwa 0,7 at verbleibt, er- ner Mikroamperemeter-Sauerstoff-Anzeiger bemerkt scheint die Spannung an der Stelle 4 wirksam an der 55 hat, so daß er, notfalls sofo;t mit dem Auftauchen Stelle £'. beginnen kann Wviin es jedoch sehr erwünscht ist,

Die Spannungen an den Stellen E' und E", d. h. für einen gewissen Zeitraum auf der Arbeitstiefe zu die Signale, die zu den Signalverstärkern 226 und bleiben, liefern die Saverstoffanzeiger ihm Informa-227 gelangen, werden genauso behandelt wie die vor- tionen, mit deren Hilfe er innerhalb vernünftiger genannte Spannung, die an der Stelle E erscheint. 60 Sicherheitsgrenzen eine Entscheidung treffen kann.
Daher ist eine einzelne Erläuterung nicht erforde*- Wenn das Sauerstoffanzeigegerät zwei nahezu

lieh. identische Werte, dagegen einen abweichenden Wert

Ein normales Arbeiten der Vorrichtung bei Benut- ergibt, so ist auf der Basis der statistischen Wahrzung durch den Taucher führt zu Spannungen, die scheinlichkeit die Annahme berechtigt, daß der einüber 1,9 Volt an den Stellen E, E' und E" liegen, 65 zelne Wert falsch ist.

wobei die Spannungen gewöhnlich nur geringfügig Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist also

über 2,4 Volt, jedoch nicht über etwa 3,3 Volt lie- die Mehrzahl von Informationsquellen, die in jedem gen, und diese Spannungen werden durch den Mittel- Fall für den Taucher von unschätzbarem Wert sind.

15 16

Bei der Schaltung gemäß der Erfindung wird ein Eingangsanschluß 242 des Mittelwertbildungsverstär-

Unterdrücken eines unechten Signals an den Stel- kers 243 gekoppelt. Da die Widerstände 241, 2S9

len E, E' und E" oder an einer oder zwei von diesen und 260 die gleiche Größe haben, wird ein wirksa-

Stellen elektronisch bewirkt und gleichzeitig die rner Mittelwert der drei behandelten Signale gebildet,

Alarmschaltung erregt. Eine Erläuterung der Ar- S und das Mittelwertsignal erscheint an dem negativen

beitsweise der Signalunterdrückung erfolgt nächste- Eingangsanschluß des Verstärkers 243. Wenn irgend-

hend. Die Erläuterung erfolgt lediglich in bezug auf eine der Stellen E₁ E' oder E" zufolge des Arbeitens

die Stelle E, da die Arbeitsweise an den anderen Stel- der Signalunterdrückungsstufen konstant auf + 1,9

len die gleiche ist. oder 3,3 Volt gehalten wird, tragen nur die an der

In dem Fall, daß die Spannungen an der Stelle £ ic Stelle oder an den Stellen erscheinenden behandelten auf etwa 1,9 Volt positiv abfällt, was entweder einen Signale, die nicht unterdrückt sind, zu der Änderung Sauerstoffpartialdruck von etwa 0,4 oder irgend- des Ausganges des Verstärkers 243 bei. Das. unterein Falscharbeiten in der Vorrichtung anzeigt, fließt drückte Signal verschiebt selbstverständlich den Mitder Basis-Emitterstrom in dem gewöhnlich nicht lei- telwert geringfügig gegenüber dem richtigen Wert, jetenden Transistor 247, so daß an der Stelle E ein Po- 15 doch ist diese Wirkung gering und von keiner physiotential von 1,9VoIt positiv aufrechterhalten wird, logischen Konsequenz.

und zwar zufolge der Verbindung der Basiselektrode Immer wenn das an dem negativen Eingangsan- 256 zu dem positiven 2,4-Volt-Anschluß 294 der ge- schluß 242 des Verstärkers 243 erscheinende Mittelregelten Energiezufuhr 295. Wenn der Transistor wertsignal unter den ausgewählten Steuerpunkt von 247 leitet, fließt sein Emitter-Kollektor-Strom durch ao 2,4 Volt fällt, kehrt sich der Ausgang vom Mitteiden Widerstand 249, der die Spannung an der Stel- wertbildungsverstärker 243, der an der Stelle D er-Ie B senkt, so daß der gewöhnlich nicht leitende scheint, von einem extremen negativen Wert zu Transistor 279 leitend wird. Der Emitter-Kollektor- einem positiven Wert um. Wenn der Ausgang an der Strom des Transistors 279 fließt durch die Höralarm- Steile D durch Null hindurchgeht und positiv wird, anlage 281 und aktiviert diese. 45 leitet der Transistor 263, wodurch die Spannung an

In dem Fall, daß die Spannung an der Stelle E seinem Kollektor 265 erniedrigt wird, so daß der

auf etwa + 3,3 Volt (0,7 at) steigt, wodurch in ähnli- Transistor 269 leitend wird. Wenn der Transistor

eher Weise entweder übermäßige Sauerstoffkonzen- 269 leitet, fließt sein Emitter-Kollektor-Strom durch

tration oder ein falsches Arbeiten angezeigt wird, das Sauerstoffsteuer-Solenoidventil 40, so daß dieses

fließt Strom durch die Diode 250 und den Basis- 30 geöffnet wird. Zusätzlicher Sauerstoff wird der At-

Emitter-Pfad des gewöhnlich nicht leitenden Transi- mungsvorrichtung zugeführt, bis das an dem negati-

stor 252, so daß an der Stelle E ein Potential von ven Eingangsanschluß 242 des Verstärkers 243 er-

+ 3,3 Volt aufrechterhalten wird zufolge der Verbin- scheinende Mittelwertsignal über einen Wert von

dung der Basiselektrode 255 zu dem positiven + 2,4 Volt ansteigt. Der Ausgang des Verstärkers

2,4-Volt-Anschluß 294 der geregelten Energiezufuhr 35 243, der an der Stelle D erscheint, kehrt sich von

295. Der Transistor 252 leitet dann und sein Emit- einem extremen positiven Wert zu einem negativen

ter-Kollektor-Strom fließt durch den Widerstand Wert um. Wenn der Ausgang an der Stelle D durch

254, der die Spannung an der Stelle C erhöht, wo- Null hindurchgeht und negativ wird und der Transi-

durch bewirkt wird, daß der gewöhnlich nicht lei- stör 263 nicht leitend wird, steigt die Spannung an

tende Transistor 291 leitend wird. Der Emitter-Kol- 40 seinem Kollektor 265, wodurch bewirkt wird, daß

lektor-Strom des Transistors 291 fließt durch den der Transistor 269 nicht leitend wird, so daß der

Widerstand 288, wodurch die Spannung am Kollek- Stromfluß in dem Solenoid 40 unterbrochen wird

tor 290 erniedrigt wird, wodurch bewirkt wird, daß und dieses Ventil 40 sich schließen kann. Dieser

der gewöhnlich nicht leitende Transistor 285 leitend Kreislauf wird konstant wiederholt, und zusätzlicher

wird. Der Emitter-Kollektor-Strom des Transistors 45 Sauerstoff wird je nachdem, wie es erforderlich ist,

286 fließt durch die Höralarmeinrichtung 281 und zugeführt, um die Sauerstoffkonzentration in der At-

aktiviert diese. mungsvorrichtung auf einen Partialdruck von nahe

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß ein behan- 0,5 at zu halten.

deltes Spannungssignal an der Stelle E erscheint, das Der Vorgang, um zu verhindern, daß die Signalin einem Bereich von etwa +1,9 Volt (was einen 50 stärke über gewisse festgesetzte Grenzen ansteigt Partialdruck von 0,4 at darstellt) bis etwa + 3,3 Volt oder unter diese Grenzen absinkt, wird also als Un-(was einen Partialdruck von etwa 0,7 at darstellt) lie- terdrücken bezeichnet. Eine Diskussion darüber gen kann. Demgemäß liegt innerhalb des oben- kann kaum mehr als eine Annäherung sein, weil die genannten Bereiches ein mögliches Signal von Vorrichtung sich im Gebrauch befindet, d.h. dyna- + 2,4 Volt, welches einen Partialdruck von etwa 55 misch arbeitet. 0,5 at darstellt. Wie oben erwähnt, wird ein Mittelwert der drei

Die nachstehende Erläuterung bezieht sich auf die Spannungswerte gebildet. Der Mittelwerteingang, der

Behandlung der drei Signale mittels des Mittelwert- über die Stelle D und das Solenoid 40 verarbeitet

bildungsverstärkers 243 im Hinblick auf das Sole- bzw. ausgenutzt ist, liegt bei etwa 2,4VoIt oder ge-

noidventil 40. 60 ringfügig darüber.

Das Spannungssignal, das an der Stelle E er- Wenn das Signal eines Abfühlelements allmählich scheint, wird über den Widerstand 241 an den nega- zufolge irgendeines Falscharbeitens fällt, würde die tiven Eingangsanschluß 242 des Mittelwertbildungs- Sauerstoffkonzentration steigen zufolge der höheren Verstärkers 243 gekoppelt, der ein Funktionsverstär- Signalwerte, die von den verbleibenden beiden richker ist. In ähnlicher Weise behandelte Spannungssi- 65 tig arbeitenden Abfühlelementen gefordert werden, gnale, die in den Verstärkern 226 und 227 aufgebaut um die Mitterlwertspannung von 2,4 Volt aufrechtzusind und an der Stelle E' bzw. E" erscheinen, werden erhalten. Die Sauerstoffkonzentration würde fortfahüber die Widerstände 259 und 260 an den negativen ren zu steigen, bis das falsche Signal bei etwa 1,9

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Volt unterdrückt wird, bei welchem Wert die Sauer- binieren dieser Signale und zur nachfolgenden Verstoffkonzentration, die erforderlich ist, um die Si- wendung des resultierenden kombinierten Signals zur gnalstärke zu erzeugen, die von den richtig arbeiten- Betätigung der Sauerstoffzufuhreinrichtung derart, den Abfühlelementen benötigt wird, um das Mittel daß Sauerstoff in Übereinstinimung mit einer vorbeaufrechtzuerhalten, das etwa 0,53 at betragen würde. 5 stimmten Konzentration zugeführt wird. Vorzugs-Umgekehrt, wenn ein falsch arbeitendes Abfühl- weise ist weiterhin eine zugeordnete Einrichtung zum element ein steigendes Signal erzeugt, fällt die Sauer- Anzeigen der Sauerstoffkonzentration, die von jedem Stoffkonzentration, bis ein Unterdrücken des Fehler- solcher Signale dargestellt wird, und/oder eine Alarmsignals bei etwa 3,3 Volt auftritt, was zu einer Sauer- einrichtung vorhanden. Wenn jedoch die Erfindung Stoffkonzentration von etwa 0,41 at führt. io in Situationen angewendet wird, die die Steuerung

Vorstehend wurde eine Vorrichtung mit drei Über- der Luft relativ zu einem Material statt zu menschliwachungsstufen beschrieben. Jedoch kann jede ge- chem oder tierischem Leben erfordern, kann die Anwünschte Anzahl von Überwachungsstufen in ähnli- zeige-Alarm-Einrichtung durch eine das Arbeiten eher Weise verwendet werden. stoppende Einrichtung ersetzt werden, oder eine

Der Bereich der Sauerstoffkonzentration (0.4 bis 15 solche Einrichtung kann zusätzlich zusammen mit 0,7 at) ist als besonders geeignet in bezug auf die der Anzeige- und/oder Alarmeinrichtung verwendet Taucheratmungsausrüstung beschrieben. Jedoch werden. Wenn beispielsweise ein chemischer Prozeß stellt dies keine Begrenzung der Erfindung dar. Der unter automatischer Gassteuerung steht, kann die Bereich und der Steuerpunkt können selbstverständ- Vorrichtung verwendet werden, um eine Steuerung lieh durch für den Fachmann offensichtliche Mittel ao zu bewirken, wobei ein Schutz gegen ein gefährlich verändert werden. Weiterhin kann die gewünschte explosives Gemisch geschaffen ist. Hieraus ist erKonzentration auf irgendeinen geeigneten Span- sichtlich, daß die Erfindung nicht auf die Steuerung nungspegel bezogen und diesem entsprechend gesteu- einer Sauerstoffatmosphäre begrenzt ist Vielmehr ist ert werden. Zusätzlich erfordert die Erfindung nicht, die Erfindung bei einer Vielzahl von Arbeitsvorgändaß der Sauerstoffpegel konstant nahe 0,5 at gehalten 25 gen anwendbar, bei denen ein Zustand, beispielswird. Vielmehr ist, obwohl bei der beschriebenen weise eine Stickstoffatmosphäre, oder ein Tempera-Ausführungsform ein solcher Wert erwünscht ist, eine turbereich kritisch ist, wobei die Abfühleinrichtung wesentliche Abweichung von diesem Wert möglich. durch eine auf den jeweiligen Zustand ansprechende

Trotz der Anwendung des Beispiels auf Taucher- Einrichtung ersetzt wird. Zusätzlich kann die Erfin-

atmungsvorrichtungen fallen unter die Erfindung 30 dung dazu verwendet werden, ein Arbeitsmittel zu

allgemein Einrichtungen zum Liefern einer entspre- überwachen und einen Zustand des Arbeitsmittels zu

chenden Anzahl von Signalen, die der Sauerstoffkon- steuern, beispielsweise eine Sauerstoff enthaltende at-

zentration proportional sind, mit Mitteln zum Korn- mungsfähige Flüssigkeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtun Patentansprüche: zum Aufrechterhalten atembarer Luft, in der di Luft im Kreislauf geführt wird und die eine Sauer

1. Vorrichtung zum Aufrechterhalten atemba- stoff quelle sowie eine Sauerstoff abfühleinrichtun rer Luft, in der die Luft im Kreislauf geführt wird 5 aufweist, deren Ausgangssignal der abgefühltei und die eine Sauerstoffquelle sowie eine Sauer- Sauerstoffkonzentration im Kreislauf entspricht um stoffabfühleinrichtung aufweist, deren Ausgangs- über eine elektrische Schaltung und Absperrmittel ai signal der abgefuhlten Sauerstoffkonzentration der Sauerstoffquelle den Sauerstoffzusatz in dei im Kreislauf entspricht und über eine elektrische Kreislauf steuert. Die Erfindung ist insbesondere un Schaltung und Absperrmittel an der Sauerstoff- io ter Wasser vorteilhaft, beispielsweise beim Auf quelle den Sauerstoffzusatz in den Kreislauf steu- rechterhalten eines konstant sicheren Sauerstoffpe ert, dadurch gekennzeichnet, daß die gels in Tiefseekammern und in Taucheratmungsaus Sauerstoffabfühleinrichtung wenigstens drei ge- rüstung. Allgemein findet die Erfindung jedoch aucl trennte Abfühlelemente, die getrennte elektrische in Raumfahrzeugen und in gewissen Fällen unter ge Einzelsignale erzeugen, und eine Einrichtung ^un 15 wohnlichen atmosphärischen Druckbedingungen An Empfangen und zum Kombinieren der getrennten Wendung. Weiterhin ist die Erfindung, obwohl si« Einzelsignale aufweist, in der die Wirkung eines insbesondere vorteilhaft für den Schutz des menschli fehlerhaften Einzelsignals unterdrückt wird, wenn chen Lebens anwendbar ist, beim Aufrechtcrhaltei dessen Wert vorbestimmte, der gewünschten einer geeigneten Atmosphäre oder eines anderen kri Sauerstoffkonzentration entsprechende elektri- 20 tischen Zustandes anwendbar, unabhängig von den sehe Grenzwerte nach oben oder nach unten Gegenstand des Schutzes oder der aufrechtzuerhalüberschreitet, und daß das elektrische Ausgangs- tenden Bedingung.

signal über die Absperrmittel den Sauerstoffzu- Eine Sauerstoffabfühleinrichtung, die mit dei

satz steuert. Sauerstoffkonzentration eines Gases proportionale

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 elektrische Signale abgibt, und die Steuerung des kennzeichnet, daß jedem Sauerstoff abfühlelement Sauerstoff Zusatzes mittels dieser Signale, um eine ge- (208, 215, 222) ein Thermistor (207, 217, 221) wünschte Sauerstoffkonzentration des Gases in dem und ein Signalverstärker (225, 226, 227) zugeord- Atemkreislauf aufrechtzuerhalten sind bekannt, net ist, deren Ausgangswerte zusammen mit de- aber die Sicherheit, mit der eine solche bekannte nen einer auf unterschiedliche Spannungsgrenz- 30 Vorrichtung mit einer einzigen Sauerstoffabfühleinwerte (z. B. 2,4 bzw. 6,75 V) geregelten Energie- richtung arbeitet und atembare Luft für den oder die zufuhr (295) über einen Mittelwertbildungsver- Benutzer der Vorrichtung liefert, ist nicht ausreistärker (243) und Transistoren (263, 269) ein so- chend, weil Versager nicht auszuschließen sind und lenoidbetätigtes Ventil (40) für den Sauerstoffzu- in vielen Fällen tödliche Folgen haben. Ein solches satz steuern. 35 Versagen kann z. B. in einer langsamen Verschlech-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- terung des richtigen Arbeitens der Abfühleinrichrung konnzeichnet, daß jeder Signalverstärker (225, oder der Signalverstärkung bestehen, wobei die Vor- 226, 227) einen direktgekoppelten linearen Funk- richtung zwar weiter arbeitet, aber in einer unvo.'I-tionsverstärker (228) und eine Signalausscheide- kommenen Weise. Bekannte Vorrichtungen dieser stufe (229) umfaßt. 40 Art erfordern daher eine im wesentlichen kontinuier-

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, üche Beobachtung des Betriebszustandes.

dadurch gekennzeichnet, daß jedem Sauerstoffab- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

fühlelement (208, 215, 222) ein Mikroamperemc- üiese Beobachtungspflicht zu verringern bzw. auszuter (239, 256, 258) zugeordnet ist. schalten und trotzdem die Sicherheit, die die Vor-

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, 45 richtung dem Benutzer bietet, zu erhöhen.

dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem Sauer- Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die

stoffabfühlelement (208, 215, 222) ein Ahrm- Sauerstoffabfühleinrichtung wenigstens drei ge-

stromkreis (276) verbunden ist. trennte Abfühlelemente, die getrennte elektrische

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, da- Einzelsignale erzeugen, und eine Einrichtung zum durch gekennzeichnet, daß die elektronische Ein- 50 Empfangen und zum Kombinieren der getrennten richtung (48) zum Empfangen und Kombinieren Einzelsignale aufweist, in der die Wirkung eines fehder Einzelsignale bei einem Unterwasseratmungs- lerhaften Einzelsignals unterdrückt wird, wenn desgerät in einer abtrennbaren Kammer (49) über sen Wert vorbestimmte, der gewünschten Sauerstoffdem Kohlendioxydabsorber (14) angeordnet ist. konzentration entsprechende elektrische Grenzwerte

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- 55 nach oben oder nach unten überschreitet, und daß kennzeichnet, daß eine den von jedem Abfühlele- das elektrische Ausgangssignal über die Absperrmitment (208, 215, 222) gemessenen Sauerstoffge- tel den Sauerstoffzusatz steuert.

halt unter Wasser sichtbar anzeigende, mit den Auf diese Weise wird die Sicherheit, die die Vor-

Mikroamperemetern (239, 256, 258) durch die richtung dem Benutzer bietet, erheblich verbessert,

Leitung (62) verbundenes Anzeigegerät (60) vor- 60 denn bedenkt man, daß ein einziges Signal wenig

gesehen ist. zuverlässige Informationen liefert, zwei Signale, die

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- sich unabhängig voneinander ändern, den Taucher kennzeichnet, daß Schalter (204, 273, 282, 303) lediglich im Zweifel darüber lassen, welches Signal zum Anschließen einzelner Teile der elektroni- das richtige ist, so machen es drei Signale möglich, sehen Einrichtung (48) an Stromquellen (203, 65 zwei ähnliche Signale mit einem abweichenden zu 271, 299 bis 302) zusammengefaßt außerhalb der vergleichen und die Information der zwei als wahr-Kammer (49, bei 78) von Hand betätigbar öind. scheinlich richtig anzusehen. Die Wahrscheinlichkeit,

daß zwei Abfühlelemente falsch arbeiten, ist nach