DE2230602A1 - Atmungsgerät für Taucher - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. STROHSCHÄNK

8000 MÜNCHEN 60 · MUSÄUSSTRASSE 5 · TELEFON (08 U) 881608

22.6.1972-SiT(5)

2230602 267-1O17P

AGA AKTIEBOIAG_f Lidingö 1 (Schweden)

Atmungsgerät für Taucher

Die Erfindung bezieht sich auf ein Atmungsgerät für Taucher mit einera Helm und einer über ein Ventil an eine Einatmungsleitung am Helm anschließbaren Hilfsgasquelle.

Bekannte G_erät.e dieser Art arbeiten gewöhnlieh mit einem offnen System, bei dem das Ausatmungsgas frei in das umgebende .Wasser entweichen kann. Solche Geräte verlangen daher relativ große und damit schwere Hilfsgasquellen, damit der Taucher nach dem Umschalten auf die Notversorgung noch genügend ^eIt hat, zu seiner Basis zurückzukehren. Beim Tauchen in größerer Wassertiefe erweisen sich diese Geräte daher als unpraktisch und unwirtschaftlich im Gebrauch, da das verwendete Atmungsgas unter anderem das teure Edelgas Helium enthält, das so mit verloren geht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Atmungsgerät der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß es bei geringem Gewicht und Platzbedarf eine genügende Kapazität aufweist, um dem Taucher ausreichend Zeit für seine Bückkehr zur Basis oder seine Bettung durch einen anderen Taucher zu gewähren, indem es eine maximale Ausnutzung und Wiedergewinnung einer begrenzten foenge an Atmungsgas ermöglicht.

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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das die Hilfsgasquelle normalerweise absperrende Ventil in eine Leitung; eingefügt ist, die von der Hilfsgasquelle zu einem Durchflußspeicher führt, der mit dem Helm über Einatmungs- und Ausatmungsleitungen in der "Weise verbunden ist, daß bei Ausfall der normalen Versorgung mit Atmungsgas der Durchflußspeicher mit Gas aus der Hilfsgasquelle gefüllt wird, die sich in Reaktion auf das Öffnen des Ventils durch den Durchflußspeicher hindurch entlädt, wodurch sich ein Atmungskreis schließt, der einen in die Einatmungsleitung eingefügten Gasreiniger enthält.

Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Atmungsgerät verfügt der Taucher über eine leicht tragbare Notausrüstung, da das Gerät nur aus einem kleinen Gasbehälter zu be'stehen braucht, der nur eine ausreichende Menge an Gas unter Druck enthält, um den Durchflußspeicher zu füllen.

Es hat sich als möglich erwiesen, ohne jede Gefahr für die Gesundheit des Tauchers eine Atmungsgasmischung zuzuführen, deren Sauerstoffpartialdruck während eines kurzen Zeitraumes einen Durchschnittswert von 1,5 atm. absoluten Druck übersteigen darf.

Normalerweise werden Taucher mit Atmungsgas aus einem Gaszufuhrsystem versorgt, das an Einatmungs- bzw. Ausatmungsleitungen am Taucherhelm angeschlossen ist. Ein solches Gaszufuhrsystem enthält gewöhnlich einen Durchflußspeicherraum. 7<enn ein solches Gaszufuhrsystern gemäß der Erfindung mit einer Notversorgung ergänzt werden soll, so ist es zweckmäßig, den Durchflußspeicherraum so zu legen, daß er dem normalen Gaszufuhrsystem und der Notversorgung gemeinsam ißt, wobei diese dann durch von Hand betätigbare Ventile in Betrieb genommen werden kann. Dies hat den Vorteil, daß sich der Auftrieb für den Taucher nicht merklich ändert, wenn die Notversorgung angeschaltet wird.

Durch Ausbildung des Durchflußepeichere ale Balgen erhält man einen vorteilhaften Kegler für den Druck des M»ung3gaeee zur Druckregelung in Abhängigkeit von der momentanen Tauchtiefe dee Tauchers.

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»lienn der Durchflußspeicher als Balgen ausgebildet ist, besteht eine konstruktiv besonders günstige Bauform für die Hilfsgasquelle darin, daß sie aus einem im Inneren des Balgens angeordneten zusammenlegbaren Behälter besteht. Auf diese tfeise ergibt sich ein flexibler Sauerstoffspeicher i der in seiner Kapazität entsprechend der Tauchtiefe variiert. Da der umgebende Balgen normalerweise mit Gas aus dem norraalen Gaszu- · fuhrsystem gespeist wird, aus dem die Speisung in Abhängigkeit von der momentanen Tauchtiefe erfol-gt, regelt der zusammenlegbare Behälter die Menge des in den Balgen eingespeisten Gases. Beim Anschalten der Hilfsgasquelle, d. h. des zusammenlegbaren Behälters, wird dessen Innenraum · mit dem Raum zwischen den bänden des Behälters und des Balgens verbunden.

Bei Taucherausrüstungen, die mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Atmungsgerät betrieben werden können, ist es von Vorteil, den Taucher in gewissen Fällen vollkommen vom normalen Gaszufuhrsystem zu lösen, wenn die Notversorgung über das Atmungsgerät eingeschaltet wird. Zu diesem Zwecke hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das vom Taucher getragene Atmungsgerät in Reaktion auf die Einschaltung der Notversorgung durch den Taucher über eine Unterbrechereinrichtung vom normalen Gaszufuhrsystem trennen zu lassen. Um dabei einen Wassereinbruch sowohl für das vom Taucher getragene Atmungsgerät als auch für das normale Gaszufuhreystem zu vermeiden enthält die Unterbrechereinrichtung zweckmäßig zwei entgegengesetzt angeschlossene Rückschlagventile, die für jede Verbindungsleitung zum normalen Gaszufuhrsystem vorgesehen sind und sich in Reaktion auf den Trennvorgang aktivieren lassen.

Die Anschaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten Atmungsgeräts für die Notversorgung des Tauchers muß rasch und ohne jeden Widerstand vorgenommen werden können, da sich der Taucher bei der Ausführung dieses Vorganges häufig in einer G_ef_ahrenlage befinden wird. Es ist daher sehr wünschenswert, daß sich alle Koppeloperationen, die für eine funktionsgerechte Inbetriebnahme des Atmungsgeräts erforderlich sind, mit einem einzigen Handgriff bewerkstelligen lassen. Dies kann gemäß der Erfindung dadurch geschehen, daß ein von Hand betätigbares Steuerglied über einen Hebel die Unterbrechereinrichtung und ein Ventil mit mehreren Funktionen für die Unterbrechung und Verbindung dor verschiedenen Leitungen betreibt.

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Dan oben angestellten Überlegungen entsprechende Ausgestaltungen der Erfindung .sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es seifen:

Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsforn für ein erfindungt;-gem&ß ausgebildetes Atmungsgerät,

Fig. 2 das Atraungegerät von Fig. 1 in Verbindung mit einen an eine Taucherausrüstung angeschlossenen äußeren Gaezufuhrsystem,

Fit;· 3 eine Abwandlung dee in Fig. 2 dargestellten Atruungsgeräts und

Fig. k eine elementare Darstellung zur Veranschaulichuni; einer praktischen Realisierung für den Vorgang der Anschaltung· eines er fin dünge ge maß ausgebildeten Atmungsgerüts für die Notversorgung eines Tauchers.

In der Prinzipdarstellung von Fig. 1 gehen von einem Taucherhelm eine Einatmungsleitung 7 und eine Ausatmungeleitung 8 aus, die mit einem Gasreiniger 9 und einem Durchflußspeicher 1 ein geschlossenes Syst era bilden. An den Durchflußspeicher 1 ist über ein Ventil 6 eine Hilfsgasquelle 5 angeschlossen. Der Durchflußspeicher 1 ist zweckmäßig als Balgen oder sonst als auf den Umgebungsdruck ansprehender Speicherbehälter ausgebildet und mit einem Überdruckventil versehen.·

Obwohl sich das dargestellte Atmungsgerät entsprechend Fig. 1 als in sich vollständig abgeschlossenes Atmungsgassystem betreiben läßt, so besteht doch sein primär vorgesehener Einsatzzweck in einer Verwendung in Ergänzung eines anderen Gaszufuhrsystems, das den Taucher normalerweise mit Atmungsgas versorgt, während das Atmungsgerät als Notversorgung dient. Dazu wird in Fig« 2 das Atmungsgerät über eine Speiseleitung 3 und eine Rückleitung k iait einem äußeren Gaszufuhrsystem verbunden. Dabei ist der als Balgen ausgebildete Durchflußspeicher 1 dem äußeren Gaszufuhrsysten und den Atmun^sgerät gemeinsam· Das Atmungsgerät selbst enthält wie in Fig. 1 eine Hilfsgasquelle 5»

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die nit den Durchflußspeicher 1 über ein Ventil 6 verbunden ist, und einen Gasreiniger 9· »ter Gasreiniger 9 liegt in einer Zweigleitung 1ü, die sich durch ^e tätigen eines Ventils 11 zwischen die Ausatrnmgeleitun,j S und den Durchflußspeicher 1 schalten läßt. Außerdem enthält das Atmungsgerät in Fig. 2 Unterbrecher 13 und 1^ für die Abtrennung des äußeren Gassufuhrsystems an den Leitungen 3 und k bei Inbetriebnahme des Atrmngsgerrltts ala Notversorgung. Die Unterbrecher I3 und 1*t lassensich ebenso wie die Ventile 6 und 11 von einem Schalter 12 betätigen.

Atr.mngsgei-ät ist für einen Einsatz innerhalb eines weiten Tiefenbereichs gedacht, der sich beispielsweise von 3^ m bis 230 m Tiefe er- . streckt. Bei derartigen Taucheinsätzen steht dem Taucher gewöhnlich eine in einer bestimmten wassertiefe angeordnete Basisstation zur Verfugung, in der sich auch das äußere Gaszufuhrsystem für die Leitungen 3 und k befindet. Abhängig von der tatsächlichen Tiefe der Tauchstation ist es erforderlich zu gewährleisten, daß die Hilfsgasquelle 5 mit einer entsprechend zusammengesetzten Gasmischung gefüllt ist, die beispielsweise aus reinem Sauerstoff, aus Sauerstoff und Helium oder dergleichen bestehen kann. Die Kapazität des Atmungsgeräts muß ausreichen, um dem Taucher eine zur Bückkehr zur Basisstation, von der er sich in begrenztem Maße entfernen kann, genügende Zeit zu gewähren, die beispielsweise zehn Minuten betragen kann. Untersuchungen haben weiter gezeigt, daß ein Taucher in einer Iiotsituation etwa 2 1 Sauerstoff pro Minute verbraucht und etwa 1,7 1 Kohleiiclioxyd pro Minute ausatmet. Ausgehend von diesen Zahlenwerten ergibt sich die Forderung, daß das Atmungsgerät 20 1 Sauerstoff abgeben und 17 1 Kohlendioxyd aufnehmen können muß.

.ieun der IJinaatz des Atnungsgeräts zur Notversorgung auf einen Zeitrau:.; von nur zehn Kinuten begrenzt wird, hat es sich als möglich erwiesen, ohne Gefahr für die- Gesundheit des Tauchers am Anfang dieses Zeitraumes Gas r.iit einem Sauerstoffpartialdruck von etwa 2 atm. absoluten Druck zuzuführen, wobei der Sauerstoffpartialdruck dann mit zunehmendem Sauerstoffverbrauch absinkt, ./eöentlich ist, daß uer durchschnittliche Sauerstoffparti&ldruck einen .«ert von 1,5 atm. absoluten Druck während

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ein-ee iledneren Teils '<er lrxnst\tzze±b, vorzugsweise w'Uireiid ni^ht mehr als einem jJrittül der _esamten jJinsatzzeit nicht übersteigt, Der ulzulässig au betrachtende ninimale Sauerstoffpartialdruci beträft 0,2 ati;!, absoluten Druck.

l-'.it den oben angegebenen Daten erscheinen die nachstuhencien 3α"α«ϋ stoffkonzentr-itionen für das im sum AtmungsgerUt gehörigen Durchflußspeicher 1 enthaltene Gas alo angemessen:

Tauchtiefe in in Sauerstoffgehalt in ,j

50 33

70 25

90 20

110 1?

130 1*f

150 12

170 11

190 10

210 9

230

t.;

Daher nuß bei der Festle^un^; des Inhalts der Hilfsgaaquelle 5 die Tief enlace der Basisstation in Rechnunr; gestellt v/erden, damit die Gasmischunc die richtige Zusariimensetzung aufweist und der Sauerstoffpartialdruck den zulässigen Maximalwert nicht überschreitet. Dieser zulässige i-aximalwert für den Sauerstoffpartialdruck wird durch die maximale Tauchtiefe bestimmt, die der Taucher von der in einer bestimmten Tiefe liegenden Basisstation aus erreichen kann. In der nachstehenden Tabelle ist der Sauerstoffgehalt angegeben, den die Hilfsgasquelle bei Beginn des Einsatzes des Atmuncs^erätes zur Notversorgung aufbringen mufj, wenn sich die Basisstation für den Taucher in der jeweils angegebenen Tiefe befindet und der Taucher maximal eine 3^ ^K unter der Tiefenlage der Jasisstdion liegende Tauchtiefe erreichen kann.

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Tiefenlage der Basicitation in π sauerstoffgehalt in .ö

kO 25

60 2C

ßo ■ 17

100 Ik

120 12

1*fO 11

160 10

18C- 9

200 8

Die Ililfsgasquelle 5 muß also mit einer Gasmischung gefüllt werden, die 1*f .Ό Sauerstoff enthält, wenn eich die Basisstation in einer Tiefe von 1OC πι befindet.

Dasj in Fig. 3 dargestellte abgewandelte Atmung"Cerät entsx^richt den in Fig. Z gezeigten weitgehend, es enthält jedoch eine Hilfsgasquelle im Inneren dee als Balgen ausgebildeten Durchflußspeichers 1. ?/ie Hilftsgacquelle 5 besteht in* diesem Falle aus einem zusammenlegbaren Behälter 15» dessen Inneres mit dem vom Durchflußspeicher 1 begrenzten Eauru über ein in eine Leitung 16 eingefügtes Ventil 17 verbunden werden kann» Auch das Ventil 17 läßt sich - gemeinsam mit dem Ventil 11 und den Unterbrechern 13 und i'f-durch den Schalter 12 betätigen, Dank des im Durchflußspeicher 1 angeordneten zusamraenlegbaren Behälters 15 wird eine (mengenkonstante) Speisung mit Sauerstoff erreicht, die je nach der Tauchtiefe in Volumen oder kapazität variieren kann, Dies wird dadurch erzielt, daß die normale Gasversorgung für den Durchflußspeicher 1 über die leitungen 3 und k von der Basiss'tation entsprechend der tatsächlichen Tauchtiefe des Tauchers geregelt wird. Damit regelt dann der im zusammenlegbaren Behälter 15 enthaltene Sauerstoff die I^enge des Atraungsgases, die während der normalen Gasversorgung den Kaum zwischen der Wand des Durchflußspeichers 1 und der Außenseite dos zusammenlegbaren Behälters 15 erfüllen kann.

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Beim Tauchen bis in eine Tiefe von 2JO ir. n;uß das Sauerstoffvdumen 0,8 1 betragen, um einer Sauerstoffkonzentration von ß ,j ku entsprechen. Bei einer Tiefe von jjO m dehnt sich dieser Sauerstoff εο weit aus, daß er 5 1 der Gesamten Kapazität des Durchflußspeichers 1 einnimmt, was der maximalen Sauerstoffkonzentration für diese Tiefe entspricht.

Bau und Arbeitsweise des Atmungsgeräts als Notversorgung lasten sich noch besser aus Fig. k ersehen. Der Schalter 12 ist in diesen Falle in Form eines Schwenkhebels dargestellt, der in bequemer Reichweite für den Taucher an seiner Ausrüstung angebracht ist. Dieser Schwenkhebel wirkt wiederum auf einen Hebel 22, von dem ein Teilstück bis zu den Unterbrechern 1J und 14 reicht. Jeder dieser Unterbrecher 13 und 14 enthält einen Notschalter 20 bzw. 21 und ein Paar von entgegengesetzt zusammengeschlossenen Rückschlagventilen 18 und 19» die ein Eindx'ingen von nasser in die unterbrochenen Leitungsabschnitte verhindern.

Das andere Ende des vom Schalter 12 betätigbaren Hebels 22 ist Kit einem Ventil 2J mit mehreren Funktionen verbunden, das bei Verschwenkung des Schalters 12 aus seiner in der Zeichnung gezeigten !,Orialstellung für die Zuführung von Atmungsgas aus dein äußeren Gaszufuhrsystein über die .Leitungen 3 und k heraus die Verbindung zu den Leitungen ρ und k unterbricht, die Einatmungsleitung 7 und die Ausatnungaleitung 8 unter Einschluß des Gasreinigers 9 zu einem geschlossenen Kreis zusammenfügt und die Verbindung zwischen der Hilfogasquelle ^rj und dem Durchflußspeicher 1 öffnet. Auf diese ./eise wird der Taucher bei Betätigung des Schalters 12 von dem äußeren Gaszufuhrsysteu vollständig gelöst und bezieht sein Atmungsgas in geschlossenen" Kreiduuf aus dem Durchflußspeicher 1.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Atsiungsjerät "Ur Taucher nifc einem Helm und einer über ein Ventil an eine Eiiifvtnungsleitun^ an Helm anschließbaren Hilfsgasquelle, darhu*ch gekennzeichnet, daß das die Ililfsgasquelle (5) normalerweise absperrende Ventil (6, 11) in eine. Leitung eingefügt ist, die von der Ililfsgasquelle su einen Durchflui..speichcr ('I) führt, der mit dem Helm (Z) über Jin-•vt'iunjs- und Aucatsiun;;sleitun;.;on (7 bzw. δ) in der ..eise verbunden ist, daß bei Aucfall der normalen Versorgung ^mit Atmunjagas der Durchfluß- «χο ei eher ».lit Gas aus der Ililfsgasquelle gefüllt wird, die sich in Reaktion auf das Cf Tuen des Ventils durch den Durchflußspeicher hindurch entlV.dt, wodurch eich ein Atmun^ukreis (1, 2, 7> S) schließt, der einen in die Eanatmun&sleitunf; (7) angefugten Gasreiniger (9) enthalt.

   2. Atmungögerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsgasquelle (.3) eine Gasmischung von solcher Zusamitiensetzung und solchem Druck enthält, daß sich in dem dem Taucher zugeführten Gas ein durchschnittlicher Sauerstoffpartialdruck von 1,5 atm. abs. ergibt, welcher wert nur während eines kurzen Anfangszeitraums überschritten wird.

   3· Atmungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Sauerstoffpartialdruck 2,0 atm. abs. beträgt und der Anfangszeitraur.i ein Drittel der gesarvten Einsatzzeit ausmacht.

   *)-. Atrmngsgerät nach Anspruch 1, für einen Einsatz bei normaler Versorgung des Tauchers aus einem an seine Einatmungs- und Ausatmungsleitungen angeschlossenen Llußeren Gaszufuhrsystem, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußcpeicher (1) einen Teil des normalen GüGzufuhrsystems O, ^), und zwar dessen Puffertau]:, bildet und daß eine m/eigleitung (1O) von der Ausat.'.;un_or,leitunj (ü) und der Hilfsgasquelle (5) nit dem Durchfluß-Speicher UbGi- von Hand betätijbare Ventile (C, 11) verbindbar ist.

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   3· Abi-iun^fjjei'I't riach Anspruch h, dadurch ^ekermaöichueü, daß der Gasreiniger (?) in die Zweigleitung (1C) einjefü^t .Ujt und duL .!er Jurcafluiispe icher (1) aun einen. '^.1₀οη be^teilt.

   L. Atr.iun-:;..-₀or;'b nach Ansprucii k oder f;, d. .durch ^akent:zeichnet, .;■■;.. ein VO21 Ιϊαηά betSli_obarer ock'.lter (12) vcr^esflion iv-t, Λο-r be-:I. jjet·"^:' juti£; die Verbindung zwischen der, üußei'exi G^azufalirsyate.- (~» ^) unu den Einat.:un^·.:;- und Aiuutiiiun^oleitunjen (7 bzw. (.'■) übex- Unterbrecher ■ (13 bzw. 1 ^f) unterbricht und über die Ventile (b, 11) die Hilff-^u;-quelle (3) und die Zweigleitung; (10) anschaltet.

   7. Atniuncüserat nach Anspruch 6, dadurch jekennzeichnet, daE die jiilf; gEisquelle (5) die Form eines im Inneren des JJurchflußspeichers (1) angeordneten zuGajiimenle^b'aren Beh^ltera (15) aufweist, dessen Gasinhalt mit dem Inneren des Durchflußspeichers über eine i-eitun?; (16) verbindbar ist, die ein Ventil (17) enthält, das ^ich durch Hetäti^en deυ ■JchalterG (12) öffnen läßt.

   u, Atmun;,rj^erät nach Anspruch C₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Unter brecher (13 und 1*0 zwischen dem normalen Gaszufuhrsysteu (3i Ό und den Einatr_;:un;>- und Ausatniunjsleituncen (7 bzw. 3) für jede Leitunjöverbindunr,-(20, 21) aus einer 'Jrenneinrichtuno ^mi^ zv.ei ent^eti'ötijef.eta miteinander verbundenen Kückschla&ventilon (1Ö und 1^) best-alien, dio auf eine Kotfalltrennun^; ansprechen und ein Eindringen vui, ..,aauci· in das normale -jaüzufuhraytiteu und in die üin,» tnun^s- und Aui.:at..uiUij5jleitun^en verhindern.

   Sij'er" b nach einen der Ansprüche C bis u, dadurch ^eji-tnet, daT der .Jchalter (12) über einen Hebel (22) auf die Unterbrecher-(13 und 1^) und auf ein Ventil (23) ir.it mehreren Funktionen wirkt, ύ-.· zur.1 ersten die Verbindung der Einatr.iun^o- und Auüatnunj£;leitun,;en (7 bzw. 3) zum normalen Ciaszufuhrsysteiu (3, ^) löst unu au einen Ililfjgaszufuhrkrois (?i 1C, 1, 5) l^eet, zum zweiten die Uweigleituiiö" (1C) zv/ischen dem Gasreiniger (9) und dem üurchflußspeicher (1) öffnet unu zum dritten die Verbindung zwiüchen der Hilfogas'juelle (3) und dem Durchflußspeicher freigibt.

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   BAD ORIGINAL

   M .

   L e e r s e i t e