DE2608546C3 - Tauchgerät mit geschlossenem Kreislauf - Google Patents

Description

.Die Erfindung betrifft ein Tauchgerät der im

ίο Oberbegriff des Anspruches ! genannten Art

Ein derartiges Tauchgerät ist aus der DE-OS 22 30 602 bekannt

Wenn lange und tiefe Tauchausflüge unternommen werden sollen, muß der Taucher infolge der Dekompressionsbedingungen längere Zeit unter der Wasseroberfläche oder unter überatmosphärischem Druck bleiben. Aus diesem Grunde ist ein Ausatmen in die Umgebung nicht länger möglich, da das Helium, das bei diesem Ausatmen in die Umgebung vergeudet wird, sehr teuer ist Für einen Taucher ist es daher notwendig, die bereits eingeatmete Atmosphäre erneut einzuatmen, nachdem diese von dem vom Taucher ausgeatmeten Kohlendioxid mit einem geeigneten Material, beispielsweise Bariumhydroxid, gereinigt und mit Sauerstoff ergänzt worden ist Das sicherste, dem Sauerstoff zuzumischende Inertgas ist Helium. Bei tiefen Tauchausflügen ist es notwendig, daß der Prozentgehalt an Sauerstoff wesentlich geringer ist als unter atmosphärischen Bedingungen. Dieser Partialdruck des Sauerstoffs darf unter keinen Umständen zwei Atmosphären übersteigen. Es ist daher üblicherweise notwendig, daß der Sauerstoffgehalt des einzuatmenden Gases ungefähr 10% bei einer Tauchtiefe zwischen 76,2 m und 182,9 m beträgt Bei einer Tauchtiefe bis zu 30,5 m wird Luft und zwischen 30,5 m und 76,2 m entweder ein Gemisch aus 50% Helium und 50% Luft oder aus 10% Sauerstoff in Helium verwendet Liegt die Tauchtiefe zwischen 76,2 m und 152,4 m, dann wird ein Gemisch von 10% Sauerstoff in Helium verwendet. Bei einer Tauchtiefe ab 152,4 m richtet sich der Sauerstoffgehalt nach den berechneten Werten, ist aber kleiner als 10%. Wenn Sauerstoff im Überschuß verwendet wird, kann eine Sauerstoffvergiftung auftreten, die für den Taucher äußerst gefährlich ist. Bei einer Tauchtiefe von 182,9 m, das entspricht einem Atmosphärendruck von 20, hat ein Sauerstoffgehalt von 10% einen Partialdruck von 2 at, der also zehnmal so hoch ist wie der Partialdruck von Sauerstoff in Luft Dies ist das absolute Maximum, das zugelassen werden kann. Ein höherer Partialdruck wirkt

so sehr wahrscheinlich tödlich.

Bei dem bekannten Tauchgerät gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 (DE-OS 22 30 602) hat der Sauerstoff im zweiten Gasspeicher eine solche Konzentration, daß der Taucher von seiner Tauchstation aus eine bestimmte Tauchtiefe erreichen kann. Im Regelfall atmet der Taucher das vom ersten Gasspeicher strömende Mischgas ein. Im Notfall steht ihm das Mischgas des zweiten Gasspeichers zur Verfügung. Das Mischgas im zweiten Gasspeicher hat eine solche Zusammensetzung und einen solchen Druck, daß der Sauerstoffpartialdruck konstanten Wert hat. Dadurch ändert sich der Sauerstoffprozentgehalt stark mit zunehmender Tauchtiefe. Der menschliche Körper kann aber nur verhältnismäßig kleine Änderungen ertragen, nämlich nicht mehr

i>5 als 3% pro Minute, so daß es für tiefe Tauchausflüge nicht möglich ist, im Notfall das Mischgas des zweiten Gasspeichers unmittelbar in den Kreislauf einzugeben; denn dieses Notmischgas hat eine andere Zusammen-

setzung als das vom ersten, nunmehr abgeschalteten Gasspeicher stammende Mischgas. Infolge der anderen Zusammensetzung ist der Taucher in hohem Maße gefährdet.

Bei einem anderen bekannten Tauchgerät (DE-OS 22 30622) wird der Partialdruck des Mischgases konstant gehalten. Dadurch kann ebenfalls nicht das Notmischgas im Gefahrenfall ohne Risiko für den Taucher unmittelbar in das Gaskreislaufsystem eingegeben werden. Der erste Gasspeicher ist darüber hinaus in der Taujherstation untergebracht, wird also nicht unmittelbar vom Taucher getragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Tauchgerät der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art so auszubilden, daß der Sauerstoffgehalt auf einen vorgegebenen Prozentgehalt des gesamten einzuatmenden Gases gehalten wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im kennzeichnenden Tei! des Anspruches 1 genannten Merkmalen gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung des Tauchgerätes ändert sich der Sauerstoffgehalt des Notmischgases ständig so, daß dieses gleiche Zusammensetzung hat wie das Gas, das vom Taucher im Regelfall eingeatmet wird. Mit den beiden Umwandlern wird der Sauerstoffpartialdruck und der Gesamtdruck gemessen und die Meßergebnisse dem Komparator zugeführt, der den Prozentgehalt an Sauerstoff in der einzuatmenden Atmosphäre angibt. Der Komparator steuert die Steuereinrichtungen, mit denen das Mrgnetventil betätigt wird. Wenn der Sauerstoffgehalt innerhalb des Mischgases unter eine vorgegebene Grenze fällt, wird das Magnetventil geöffnet, so daß Sauerstoff aus dem zweiten Gasspeicher in das Mischgas strömt. Sobald der Sauerstoffgehalt einen vorgegebenen Höchstwert erreicht, wird das Magnetventil wieder geschlossen. Dadurch wird der Sauerstoffgehalt im Mischgas innerhalb vorgegebener Prozentgrenzen, also nicht innerhalb vorgegebener Partialdruckgrenzen, gehalten, die unabhängig von der Tauchtiefe unverändert bleiben. Im Gefahrenfall kann daher der Taucher sofort auf die Notversorgung umschalten. Das Notmischgas kann unmittelbar in das Gaskreislaufsystem eingegeben werden, weil es die gleiche Zusammensetzung hat wie das zuvor eingeatmete Mischgas. Der Taucher ist dadurch beim Umschalten auf den zweiten Gasspeicher nicht gefährdet.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Gasumlauf in einem Blockdiagramm,

F i g. 2 eine Ansicht des Tauchgeräts nach der Erfindung,

F i g. 3 ein Schaltbild, in dem die Verbindung zwischen den Energiewandlern und dem Solenoid dargestellt ist,

Fig.4 eine Fortsetzung des in Fig.3 dargestellten Schaltbildes und

Fig.5 eine digitale Meß-Steuer-Schaltung, die zusammen mit den Schaltungsanordnungen gemäß den F i g. 3 und 4 verwendet wird.

Bei einer bevorzugte Ausführungsform weist das Tauchgerät ein Mundstück 10 auf, das in ein schmales Rohrstück It mündet, an das eine Haupteinlaßleitung 12 aus einem flexiblen, blasebalgförmigen Gummischlauch und eine ähnliche Hauptauslaßleitung 13 angeschlossen sind. Das Mundstück 10 kann, wie es in Fig.2 dargestellt ist, innerhalb einer Atemvorrichtung in Form einer Maske 14 angeordnet sein. Das Mundstuck 10 und die Maske 14 können jedoch auch unabhängig voneinander verwendet werden. Die Einlaßleitung 12 ist mit einem Einwegklappenventil 15 und die Auslaßleitung 33 mit einem Klappenventil 16 versehen. Das Mundstück des Tauchgeräts ist insofern gleich ausgebildet wie herkömmliche Mundstücke.

Das Rohrstück 11 ist jedoch ferner mit einem flexiblen Schlauch 19 versehen, der über ein Druckregelventil 20 und ein Absperrventil 21 an einen Gasspeicher in Form einer Gasflasche 22 angeschlossen ist, die Luft oder Helium- und Sauerstoff-Mischungen unter Druck enthält Der Schlauch 19 führt nicht direkt in das Rohrstück 11, sondern in ein Druckknopfventil 24, das eines von zwei Obersteuerungsventilen ist, mit denen sich ein Taucher sofort selbst mit Atemluft (beispielsweise aus Helium und Sauerstoff) bei einem Fehler in der Ausrüstung versorgen kann oder von Hand den Atemsack aufblasen kann. Dies ist ein in sicherheitstechnischer Hinsicht äußerst wichtiges Merkmal des Tauchgeräts.

Ein zweiter Gasspeicher in Form einer Gasflasche 26 enthält Sauerstoff (der zum Atmen ausreichend rein ist) mit einem verhältnismäßig geringen (oder keinem) Anteil an einem Inertgas. Der Sauerstoff in dieser Gasflasche 26 kann durch einen flexiblen Schlauch 27 in eine Mischkammer 32 strömen. Die zweite Gasflasche 26 ist wie die erste Gasflasche 22 mit einem Absperrventil 21 und einem Regulierventil 20 versehen.

In der Leitung 27 ist ein als Übersteuerungsventil vorgesehenes Druckknopfventil 28 angeordnet Dieses Ventil 28 ist von einem (nicht dargestellten) federbelasteten Sicherheitsdeckel abgedeckt, um eine zufällige Sauerstoffeinspritzung zu verhindern. Außerdem soll das Ventil 28 für die Taucher weniger leicht erreichbar sein, obgleich das Ventil vom Taucher leicht bedient werden kann. Der Tauchvorgang wird weiter unten näher erläutert werden.

Der flexible Schlauch 27 stellt im wesentlichen eine Zweigleitung dar, da die einzuatmende Atmosphäre ständig überwacht und Sauerstoff über eine Hauptsauerstoffleitung 30 durch ein Magnetventil 31 automatisch zugegeben wird, wenn dies erforderlich ist. Die Hauptleitung 30 für die Sauerstoffzufuhr mündet in die Mischkammer 32, in der drei Umwandler (Sensoren) untergebracht sind. Der erste Umwandler 34 ist ein Gesamtdruckumwandler. Der zweite Umwandler 35 ist ein Sauerstoffpartialdruck-Umwandler, der auf den Partialdruck des Sauerstoffes innerhalb der einzuatmenden Atmosphäre reagiert, während der dritte Umwandler 36 mit automatischer Vorspannung ein gesonderter Umwandler ist, der ebenfalls auf den Partialdruck des Sauerstoffes reagiert und ein unabhängiges Meßwerk 37 steuert, das als Doppelkontrolle dient.

Der flexible Schlauch 19 kann ebenfalls als Nebenleitung zu einer Hauptleitung 40 für Helium und Sauerstoff angesehen werden. Die Hauptleitung 40 führt über ein Druckausgleichsventil 41 in die Mischkammer 32. Als Druckausgleichsventil 41 wird ein Ventil herkömmlicher Bauart verwendet, entweder ein Ausgleichsspulenventil oder ein Ausgleichsmembranventil. Bei derartigen Ventilen wird der Druck in der Mischkammer 32 bezogen auf den das Tauchgerät umgebenden Druck, wenn der Taucher nach unten taucht. Wenn der das Tauchgerät umgebende Druck infolge der Wassertiefe über den Druck innerhalb der Mischkammer 32 ansteigt, öffnet das Ventil 41, so daß eine weitere Menge an Helium und Sauerstoff in die Mischkammer strömen

kann. Das Ventil 41 dient somit auch als Regelventil. In einigen Fällen kann das Ausgleichsventil 41 vollständig entfallen. Dann wird nur das Druckknopfventil 24 dazu verwendet, die einzuatmende Atmosphäre mit Helium und Sauerstoff zu ergänzen. Das Druckausgleichsventil 5 41 dient jedoch als automatische Sicherheitsvorrichtung, die in honem Maße die Gefahr von Überdruck auf Brust, Augen und Gesicht verringert, was dann auftreten kann, wenn bei einem Anstieg des äußeren Druckes der Druck innerhalb des Gaskreislaufsystems 1« nicht entsprechend erhöht wird.

Wie F i g. 1 zeigt, hat die Auslaßleitung 13 des Rohrstückes 11 eine Zweigleitung 43, die in einen Atemsack 44 aus flexiblem Material (beispielsweise aus dünnem Gummi) führt. Der Atemsack 44 ist mit einem Sicherheitsventil 45 versehen, das dann öffnet, wenn der Druck innerhalb des Atemsackes 44 über den Druck des umgebenden Wassers ansteigt. Dieses Ventil 45 öffnet also automatisch beim Auftauchen.

Das oben beschriebene Tauchgerät wird von dem Taucher auf dem Rücken getragen. Wenn jedoch das Druckausgleichsventil 41 an den Atemsack 44 angeschlossen und benachbart zu diesem angeordnet ist, können alle anderen Bauteile bis auf die Maske und das Mundstück (die durch die Schläuche 12, 13 und 19 verbunden bleiben) und bis auf die elektrischen Meßgeräte und Warneinrichtungen in einer Taucherglocke untergebracht werden. Die Taucherglocke kann größere Gasflaschen und größere elektrische Batterien aufnehmen, als sie gewöhnlich von dem Taucher auf seinem Rücken getragen werden können.

Die Auslaßleitung 13 mündet in einen zweiteiligen Kohlendioxid-Gasreiniger 48, der zwei Behälter aufweist, von denen jeder mit Bariumhydroxid-Körnern gefüllt ist, durch die das Gas geleitet wird, bevor dieses wieder in die Mischkammer eintritt (ungefähr 1,8 kg Bariumhydroxid sind für eine Tauchzeit von 6 Stunden bei ungefähr 21° C ausreichend). Das Gas strömt im allgemeinen von der Mischkammer zum Mundstück und dann aus dem Mundstück durch den Kohlendioxid-Gasreiniger zurück zur Mischkammer, nachdem das Kohlendioxid entfernt worden ist

Zur Erleichterung der Atmung und gleichzeitig zur Unterstützung der Kohlendioxidentfernung sind zwischen den beiden Teilen des Gasreinigers 48 Gasum-Wälzeinrichtungen vorgesehen. Dafür kann eine Membranpumpe verwendet werden. Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform wird ein kleines, batteriebetriebenes Gebläse 49 verwendet, das den Taucher bei der Umwälzung des Gases unterstützt Wenn kein Mundstück verwendet wird und die Tauchtiefe groS ist, isi das Gebläse von großem Vorieii. Es ist weniger wichtig beim Tauchen in seichten Gewässern.

Die elektronische Schaltung ist in den F i g. 3 bis 5 dargestellt Fig.3 zeigt die auf Sauerstoff und Gesamtdruck ansprechenden Einrichtungen, den SoIenoidtreiber (solenoid driver) als Steuereinrichtung und Warnlampeneinrichtungen. In F i g. 4 ist der Schaltplan der Meßgeräte und ein Sauerstoff-Alarmsystem und in F i g. 5 ein Digitalsteuergerät für den Meßgerätstromkreis dargestellt

Wie F i g. 3 zeigt speist der Gesamtdruckumwandler 34 einen Gesamtdruckverstärker 52, während der Sauerstoff-Partialdruckumwandler 35 einen Sauerstoff- f>5 verstärker 53 speist Der Ausgang der Verstärker 52 und 53 ist durch drei Leitungen 55 für entfernt liegende Aufzeichnungsanschlüsse »angezapft«. Fig.3 zeigt ferner einen Komparator 56, ein Netzwerk 57 für Warnalarmlampen und eine Magnetventil-Steuereinrichtung 58.

Für den Sauerstoffgesamtdruckumwandler 34 kann ein herkömmlicher Umwandler verwendet werde,n. Das Potentiometer 60 ist ein »Null-Potentiometer«, mit dem die Ausgangsspannung auf Null eingestellt werden kann, wenn vom Umwandler 34 kein Druck gemessen wird. Der Gesamtdruckverstärker 52 enthält einen Gesamtdruck-Verstärkerpotentiometer 61, das einen integrierten Stromkreisverstärker 62 steuert der ein herkömmlicher Verstärker ist

Der Partialdruck-Umwandler 35 des Sauerstoff-Verstärkers 53 ist ähnlich wie der Umwandler 34 mit einem »Null-Potentiometer« 64 und einem Sauerstoff-Verstärker-Potentiomeier 65 versehen, die gleich wirken wie die entsprechenden Potentiometer 60 und 61. Der Verstärker 66 ist Wiederum ein herkömmlicher Verstärker. In diesem Teil des Stromkreises kann ein Schalter vorgesehen sein, um den Verstärker 62 auszuschalten. Die Vorrichtung hält dann je nach der Einstellung des Sauerstoff-Partialdruckumwandlers 35 einen konstanten Partialdruck aufrecht. Es ist jedoch gefährlich, sich lediglich auf die Steuerung des Sauerstoff-Partialdrukkes zu verlassen. Dies nicht so sehr deswegen, weil die Gefahr einer Störung des elektrischen Stromkreises besteht, sondern weil es, wenn der unwahrscheinliche Fall einer Störung auftritt, mit den bekannten Vorrichtungen nicht möglich ist, auf eine Atemmischung der gleichen Zusammensetzung für die gesamte Tauchtiefe überzugehen.

Die Aufzeichnungsleitungen 55 können in einem Verbindungskabel untergebracht sein, das zur Taucherglocke oder nach oben zur Wasseroberfläche führt. Dadurch können die Bedingungen, unter denen der Taucher arbeitet, einwandfrei und genau sowie eindeutig aufgezeichnet werden. Es sind nämlich Fälle bekanntgeworden, bei denen von dem Bedienungspersonal die Haftung für Fehler verweigert worden ist, die auf falsche Dekompressionstechnik zurückzuführen sind. Durch die Aufzeichnung während des Tauchens können unterschiedliche Meinungen hinsichtlich wichtiger Faktoren vermieden werdea Die Aufzeichnungsleitung 55 kann an einen Schreiber herkömmlicher Art angeschlossen werden, bei dem die Meßwerte mit einer Feder auf Papier aufgeschrieben werden. Die Aufzeichnungsleitungen 55 sind mit den Meßgerät- und Alarmstromkreisen verbunden. Daher können die Tauchbeciingungen außerhalb des Wassers überwacht und beispielsweise der Taucher vor Gefahren gewarnt werden. Die gemeinsame Leitung 67 (die für das Säuerstoffsignal and das Gessüitdrucksigna! vorgesehen ist) und der Ausgang des Verstärkers 62 sind durch eine Kontrolleinrichtung 69 zur Mischungseinstellung miteinander verbundea Die Kontrolleinrichtung 69 ist mit einem Schalter 70 versehen, der in zwei Stellungen geführt werden kann. In der einen Stellung wird Stickstoff und in der anderen Stellung Helium als Inertgas gemessen. Die Ausgangsspannung zur Messung von Helium ist wesentlich niedriger als diejenige zur Messung von Stickstoff. Dies wird durch einen veränderlichen Widerstand 71 erreicht Der Schalter 70 ist an den positiven Eingang des Komparator 56 angeschlossen und außerdem mit einem »Hoch«-Warnlampenverstärker 73 des Warnlampen-Netzwerkes 57 verbunden. Ein »Niedrig«-Warnverstärker 74 wird auf ähnliche Weise über einen Analogspannungsteiler 75 gespeist Als Verstärker können wiederum herkömmli-

ehe, als integrierte Schaltungen aufgebaute herkömmliche Verstärker verwendet werden.

Wie F i g. 3 zeigt, weist das Warnalarmlampen-Netzwerk drei Sauerstoff-Warnlampen auf. Die erste Lampe 76 leuchtet bei Überschuß an Sauerstoff auf. Die mittlere Lampe 77 leuchtet dann auf, wenn der Sauerstoffgehalt innerhalb des gewünschten Bereiches liegt, während die dritte Lampe 78 dann aufleuchtet, wenn der Sauerstoffgehalt zu niedrig ist. Zweckmäßig sind die Lampen innerhalb der Maske 14 angeordnet, so daß sie vom Taucher leicht zu erkennen sind. Bei dieser Ausführungsform schalten die Lampen bei einer Abweichung von ±10% des Sauerstoffgehaltes vom gewünschten Wert um.

Die gleichen Bedingungen, die zu einem Aufleuchten der dritten Lampe 78 führen, machen auch den Komparator 56 stromleitend, der seinerseits die Magnetventil-Steuereinrichtung 58 steuert Die Steuereinrichtung 58 weist ein Paar von Transistoren 81 auf. Über die Steuereinrichtung 58 wird das Magnetventil 31 gesteuert, das Strom aus einer Einzelbatterie 83 entnimmt Neben dieser Batterie 83 ist eine weitere Batterie 84 vorgesehen, die zur Stromversorgung des elektrischen Stromkreises vorgesehen ist. Dadurch wird die Gefahr verringert, daß bei einem Ausfall einer der beiden Batterien der Stromkreis vollständig zusammenbricht

Das Schaltbild in Fig.4 kann als Fortsetzung des Schaltbildes gemäß Fig.3 angesehen werden. Die Leitungen VO₂, V-COMund VTPsind bei den Fig.3 und 4 gemeinsam. Zur Messung des Absolutwertes des Sauerstoffes, d. h. seines Partialdruckes, ist ein Komparator 90 vorgesehen. Wenn der Partialdruck den von einem Steuergerät 89 — mit dem ein maximaler Sauerstoffwert eingestellt wird — eingestellten Wert überschreitet dann speist der Komparator 90 (der wiederum ein IC-Verstärker ist) eine Alarmeinrichtung 91, die den sogenannten »Sauerstoff-Giftgehalt« anzeigt und die dann aufleuchtet Das Kontrollgerät 89 ist ein Potentiometer, das den Komparator 90 speist der den sogenannten »Sauerstoff-Giftgehalt« mißt Gleichzeitig wird ein Sauerstoff-Magnet-Abschaltventil 92 (siehe auch Fig. 1) auf gleiche Weise durch ein Netzwerk 93 betätigt wie das Magnetventil 31. Das Netzwerk 93 wird von der Batterie 83 versorgt die auch das Solenoid 31 mit Strom versorgt Das Magnetventil bleibt so lange erregt, bis der Sauerstoffwert wieder sinkt

Der Umkehrverstärker 88 kehrt die Polarität des Gesamtdnicksignals V—tp um, das bezüglich der Leitung 67 negativ ist (um ein V+ tp zu liefern für die Verwendung in dem Meßgerät-Stromkreis).

Der Meßgerät-Stromkreis besteht aus einem Komparator 95 (wiederum ein IC-Verstärker) und aus einem Integrator 96 wiederum ein IC-Verstärker und bildet ein Digital-Voltmeter, das auf dem »Doppelneigungs«-Prinzip arbeitet Dies wird weiter unten beschrieben.

Zum Anlegen von verschiedenen Eingangsspannungen, die gemessen werden sollen, an die Anschlüsse des Integrators werden Analogschalter 89 verwendet Die Bedienung der Schalter erfolgt unter der Kontrolle des Digitalstromkreises und geschieht wie folgt:

O₂U (Sauerstoff »auf«) TPD (Gesamtdruck »ab«) Z (auto, null) TPU (Gesamtdruck »auf«) VRD (Spannung »ab«) Z (auto, null)

Diese Reihenfolge wird ständig bei 10 Hz wiederholt Die Bedeutung von »auf« und »ab« wird weiter unten näher erläutert. Wie anhand der oben beschriebenen Schaltfolge zu erkennen ist, wird das Meßgerät vor jeder Messung automatisch auf Null geschaltet. Dadurch werden Fehlersummierungen vermieden, die durch Temperaturänderungen oder beim Altern der Bauteile auftreten. Ein Schalter 100, der ein »Prozent-Partialdruck- «Schalter ist, wird von einem Partialdruck-Eichpotentiometer 101 gespeist In der in Fig.4 dargestellten Stellung zeigt das Sauerstoff-Meßgerät Prozente an. In der anderen Stellung des Schalters zeigt das Meßgerät den Partialdruck an. In beiden Stellungen läßt sich auch der Gesamtdruck ablesen (auf einer getrennten Digitalanzeige).

Die Funktion des Doppelneigungs-Meßstromkreises ist bekannt. Im folgenden soll aber kurz beschrieben werden, wie er bei dieser Schaltung angewandt wird:

Das »Auf«-Signal wird für einen konstanten Zeitabschnitt T integriert Daraus ergibt sich der Integrator-Ausgang, der den Wert erreicht

V_im =

VU χ Τ RC

In dieser Gleichung bedeuten VU die »Auf«-Spannung, Tdie Zeit und ÄCIntegrator-Konstanten.

Nach der Zeit Γ wird das »Ab«-Signal eingegeben und die Zeit gemessen, bis der Integrator-Ausgang Null anzeigt (die Zeit ist mit fangegeben).

Daher ist VU₊T= VD₊1, da die Integrator-Konstanten RCauf beiden Seiten der Gleichung gleich sind.

Daher ist das Verhältnis zwischen den beiden Seiten gleich dem Verhältnis zwischen den beiden Spannungen.

Die Zeiten werden mit einem Digitalzähler gemessen, während zum zeitrichtigen Bedienen der Schalter eine angeschlossene Steuerlogik verwendet wird. Durch Anlegen der Signale O₂U und TPD liest das

Meßgerät das Verhältnis -ψψ- , das die Zusammensetzung in Prozent angibt Durch Anlegen der Signale TPU und VRD zeigt das

Meßgerät das Verhältnis -^=- an, welches der Gesamtdruck ist

Die Meßergebnisse werden gesondert numerisch angezeigt Das Meßgerät ergänzt ständig und wechsel weise die Meßergebnisse bei einer Meßperiode von annähernd 10 Hz.

F i g. 5 zeigt eine Digitalsteuerung mit einer elektrischen Uhr 104, die ein Signal erzeugt, das einer stabilen Kippschaltung 105 zugeführt wird, die in F i g. 5 in zwei Teilen dargestellt ist Eine Kippschaltung 106 bildet einen Teil der Kippschaltung 105 und ist ein Programmsteuerschalter, der die auf/ab-Umschaltung bestimmt Eine Kanalkippschaltung 107 legt fest ob der Gesamtdruck oder die Prozentzusammensetzung ge messen wird. Um das Ende jeder Messung anzuzeigen und um das Ergebnis zur Anzeige in das Anzeigefeld einzugeben, ist eine Stop-Kippschaltung 108 vorgesehen (die ebenfalls einen Teil der Kippschaltung 105 bildet).

Die Schaltung hat dekadische Zähler 110, vier Speicher 111, zwei Anzeige-Ausgabeeinrichtungen 112 (Zehner) und 113 (Einer), die die Prozentzahlen angeben, und zwei weitere Anzeige-Ausgabeeinrichtun-

gen 115 (Zehner) und 116 (Einer), die den Gesamtdruck anzeigen. Es können auch, wenn es notwendig ist, Hunderter- und Tausender-Anzeigen vorgesehen werden.

Die Steuersignal-Torschaltungen 117 sind ebenfalls in F i g. 5 dargestellt. Sie schalten in der oben beschriebenen Reihenfolge das obere Tor 118, das O2 U schaltet, das Tor 119, das TPD schaltet, das Tor 120, das TPU schaltet, das Tor 121, das VRD schaltet und das Tor 122, das Z schaltet (Null). Dieser Digitalstromkreis ist, wie der Fachmann erkennt, ein Geradeaus-Meßstromkreis.

Das oben beschriebene Tauchgerät weist eine Vielzahl von Sicherheitsfaktoren auf. So kann der Taucher von seiner normalen Gasversorgung auf eine gleiche Gasversorgung aus seiner Notflasche umschalten. Er ist gegen Druckquetschungen, Sauerstoffvergiftung und ungenügende Sauerstoff-Zufuhr gesichert. Der Taucher ist ständig darüber unterrichtet, ob er innerhalb oder außerhalb des zugelassenen Bereiches ist. Auf fehlerhaftes Dekompressionsverhalten, dem der Taueher unterworfen ist, wird er zwangsläufig hingewiesen.

Der Taucher kann mit einem rückentragbaren Gasversorgungsgerät arbeiten oder über ein Verbindungskabel mit einer Taucherglocke oder mit einem Gerät an der Wasseroberfläche verbunden sein. Er kann von einer doppelten Kontrolleinrichtung Gebrauch machen (indem lediglich die beschriebene Schaltungsanordnung verdoppelt wird). Die elektronische Überwachung und Steuerung arbeitet digital und ist praktisch nicht störanfällig. Darüber hinaus kann der Taucher jederzeit die Gasversorgung mit den Ventilen 24 und 28 steuern. Das Tauchgerät kann auch überall dort eingesetzt werden, wo eine Atemmischung benötigt wird, beispielsweise bei Aufenthaltsräumen unter Wasser, in Höhenkammern, in Weltraumkapseln, in Brutapparaten, in Sauerstoffzelten, beim Arbeiten in Rauch oder verunreinigter Atmosphäre, bei Unterwasser-Brandbekämpfungsarbeiten.

Das Tauchgerät ist auch für die medizinische Behandlung von Patienten geeignet, die unter einem überatmosphärischen Druck gehalten werden müssen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Tauchgerät mit geschlossenem Kreislauf, bestehend aus einem ersten, ein Mischgas aus Sauerstoff und einem Inertgas, vorzugsweise Helium, enthaltenden Gasspeicher, einem zweiten, zur Notversorgung dienenden Gasspeicher, der ebenfalls ein Mischgas enthält und der über ein Gaskreislaufsystem mit dem ersten Gasspeicher verbunden ist, der über eine Zuführleitung an eine Atemvorrichtung angeschlossen ist, in die die eine Ausatmungsleitung mündet, und einem Gasreiniger zum Entfernen des Kohlendioxids aus der ausgeatmeten Luft, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Verbindungsleitung zwischen dem ersten Gasspeicher (22) und der Atemvorrichtung (14) ein auf den Außendruck ansprechendes Druckregelventil (20) aufweist, daß in der Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Gasspeicher (26) und der Atemvorrichtung ein den Sauerstoffgehalt im Gaskreislaufsystem steuerndes Magnetventil (3t) sitzt, das durch Steuereinrichtungen (58) steuerbar ist, die mit dem Ausgang eines Komparators (56) verbunden sind, welcher die Ausgänge von Verstärkern (62, 66) miteinander verbindet, von denen jeder an jeweils einen Umwandler (34,35) angeschlossen ist, von denen der eine Umwandler (35) auf den Sauerstoffpartialdruck und der andere Umwandler (34) auf den Gesamtdruck anspricht, und daß die beiden Umwandler in einem gemeinsamen elektrischen Stromkreis sitzen.

2. Tauchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (19) zwischen dem ersten Gasspeicher (22) und der Atemvorrichtung (14) ein Druckknopfventil (24) sitzt.

3. Tauchgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gaskreislaufsystem ein weiteres Druckknopfventil (28) derart angeordnet ist, daß in Offenstellung des Druckknopfventils Mischgas aus dem zweiten Gasspeicher (26) mit Abstand von der Atemvorrichtung in das Gaskreislaufsystem strömt.

4. Tauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe des Magnetventils (31) und des Gasreinigers (48) durch Leitungen an eine Mischkammer (32) angeschlossen sind, und daß der Eingang des Magnetventils durch weitere Leitungen (30) mit dem zweiten Gasspeicher (26) verbunden ist.

5. Tauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (58) eine Vielzahl von Verstärkern aufweisen, die auf den Ausgang des Komparators (56) ansprechen.

6. Tauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Meßgerät-Stromkreis, der eine Alarmeinrichtung (91) für Sauerstoffvergiftung aufweist, die bei zu hohem Sauerstoffpartialdruck im Gaskreislaufsystem anspricht, und durch ein Magnetabschaltventil (92), das mit der Alarmeinrichtung (91) zur Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr aus dem zweiten Gasspeicher (56) verbunden ist.

7. Tauchgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgerät-Stromkreis Aufzeichnungsverbindungen (56) aufweist, die zur Übertragung der Meßwerte des Sauerstoffpartialdruckes und des Gesamtdnickes mit einer vom Taucher entfernt liegenden Station verbunden sind.