DE3625016C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tieftauch-Atemgarnitur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei herkömmlichen Tieftauchgeräten tritt in Bereichen sehr hoher Gasdichten, z. B. beim Heliox-Tauchen tiefer als 350 m, an kritischen Punkten, z. B. Ventilen, Anschlußstücken und Querschnittsveränderungen, selbst bei nur mäßig über der Ruheatmung liegenden Gasflüssen ein sprunghaft ansteigender Atemwiderstand auf. Dieser erhöhte Atemwiderstand geht auf turbulente Strömungsverhältnisse zurück, die noch nicht hinreichend erforscht sind. Zugrunde liegt die physiologisch extreme Bandbreite der ersten und zweiten Ableitung des Lungenvolumens nach der Zeit

wobei V das Lungenvolumen und t die Zeit darstellt. Infolge der auftretenden Turbulenzen kommt es vor, daß Taucher vorübergehend nicht hinreichend mit Atemgas versorgt werden bzw., daß das Abströmen der Ausatmungsgase behindert wird. Um derartige Schwierigkeiten, die bei größeren Tauchtiefen auftreten, zu überwinden, ist es üblich, die herkömmlichen Apparaturen aufzubohren, um größere Leitungsquerschnitte und damit einen höheren Gasdurchsatz zu erzielen. Dabei erhält man jedoch sehr großvolumige Konstruktionen und dicke Leitungen. Andererseits wird selbst bei großen Strömungsquerschnitten sehr bald wieder ein kritischere Grenzwert erreicht, bei dem die genannten Schwierigkeiten erneut auftreten.

Eine Atemgarnitur mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus US-PS 33 70 585. Diese Atemgarnitur, die allerdings nicht speziell für die oben erwähnten großen Tauchtiefen bestimmt ist, weist eine starre Glocke auf, in der unter Wasser die Aufbereitung und Bereitstellung des Atemgases für den Taucher erfolgt und in die das ausgeatmete Gas zurückgeführt wird. Diese Glocke ist etwa auf dem Niveau der Tauchtiefe angeordnet, so daß in ihr im wesentlichen der Druck der Tauchtiefe herrscht. Von der Glocke führen Leitungen zu einer Atemmaske und an jede dieser Leitungen ist über ein Ventil ein flexibler Pufferbehälter angeschlossen. Beide Pufferbehälter sind mit der Atemmaske verbunden. Der eine Pufferbehälter ist an eine in der Glocke angeordnete Druckquelle und der andere Pufferbehälter an eine in der Glocke angeordnete Saugquelle angeschlossen. Die beiden Ventile sind in Abhängigkeit vom Aufblaszustand der Pufferbehälter so gesteuert, daß jedem Pufferbehälter so viel Gas zugeführt wird, daß er sich stets im aufgeblähten Zustand befindet. Bei der bekannten Atemgarnitur ist vorausgesetzt, daß die Bereitstellung und Wiederaufnahme des Atemgases im Innern der Glocke erfolgt, in der der Druck der Tauchtiefe herrscht. Dies setzt einen erheblichen Aufwand unter Wasser voraus, nämlich die Unterbringung und ggf. Ersetzung verschiedener Gasbehälter in großer Wassertiefe, wobei auch noch die Aufbereitungseinrichtung für das Ausatemgas hinzukommt. Nachteilig ist ferner die Druckregelung der Gaszufuhr zu den Pufferbehältern, weil hierfür Sensoren vorhanden sein müssen, die den Aufblaszustand der Pufferbehälter erfassen. Bei höheren Atemgasdichten treten zudem die erstgenannten Schwierigkeiten bei der Atemgasversorgung auf.

Die DE-OS 22 30 622 beschreibt eine Taucher-Atemgarnitur, bei der es sich nicht um ein Demand-System mit Atemmaske handelt, sondern um ein System mit konstantem Durchfluß von Atemgas durch einen Taucherhelm. Der Taucherhelm ist über Schlauchleitungen mit einem Mengenregler verbunden. Zusätzlich ist dem Taucherhelm ein Pufferbeutel vorgeschaltet. Dem Taucher wird also nicht ein bestimmter Druck angeboten, sondern eine bestimmte Durchflußmenge, die durch den Pufferbehälter geglättet wird. Ein dem Taucherhelm nachgeschaltetes Überdruckventil sorgt für konstanten Ausatemdruck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tieftauch-Atemgarnitur der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so zu verbessern, daß unter Wasser keine aufwendigen Einrichtung mit empfindlichen Mechanismen zur Druckregelung in den Pufferbehältern notwendig sind und dem Taucher bei höheren Atemgasdichten stets die benötigte Atemgasmenge zur Verfügung gestellt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Tieftauch-Atemgarnitur können vorteilhaft die Gasquelle, der Auslaß und jeweils Teile der beiden Regelventileanordnungen über Wasser angeordnet sein. Der Druck wird über Druckreduzierventile so weit reduziert, daß selbst in größten Tauchtiefen ein vom Taucher mitgeführter Lungenautomat benutzt werden kann, der die weiteren Druckreduzierventile enthält. Die Gaszufuhr zu den Pufferbehältern wird ausschließlich durch die voreingestellten Drücke und durch die Atembewegungen des Tauchers bestimmt. Durch die Drucksteuerung wird erreicht, daß der im Atemweg vor dem Taucher liegende Pufferbehälter normalerweise vollständig gefüllt gehalten wird, so daß er beim Einatmen ein hinreichendes Gasvolumen zur Verfügung stellt. Der auf der Ausatemseite angeordnete Pufferbehälter ist dagegen normalerweise kollabiert, damit er ein Volumen für die Ausatemluft bereithält. Der Taucher kann also natürlich atmen, wobei sich das Demand-System sowohl hinsichtlich der Einatmung als auch hinsichtlich der Ausatmung vollständig an den Taucher anpaßt. Es erfolgt kein ständiger Durchfluß durch die Atemmaske, sondern der Taucher erhält beim Einatmen das Frischgas aus dem vorgeschalteten Pufferbehälter, während beim Ausatmen automatisch das verbrauchte Gas in den nachgeordneten (kollabierten) Pufferbehälter hinein entweicht.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die unter Wasser bereitzuhaltende Einrichtung im wesentlichen lediglich aus dem Lungenautomaten und den beiden Pufferbehältern besteht, so daß keine aufwendigen Geräte unter Wasser erforderlich sind. Insbesondere sind auch keine Sensoren zur Ermittlung des jeweiligen Füllzustands der Pufferbehälter erforderlich.

Die erfindungsgemäße Tieftauch-Atemgarnitur eignet sich insbesondere für das Tauchen in Tiefen, die größer sind als 350 m, wobei der Körper des Tauchers dem Umgebungsdruck ausgesetzt ist. Die Atemgarnitur kann darüber hinaus im Notatemsystem einer Druckkammer eingesetzt werden. Bei der Sättigungstauchtechnik werden Taucher über Wasser in einem Druckbehälter, in dem der Druck entsprechend der Tauchtiefe aufgebaut wird, physiologisch auf die Tauchdruckverhältnisse vorbereitet. Wenn die Atmosphäre in einem solchen Druckbehälter (unbeabsichtigt) vergiftet wird, ist es nicht möglich, die Personen schnell ins Freie zu befördern. In diesem Fall müssen Notatemgeräte benutzt werden, die es den Personen ermöglichen, in der Druckkammer zu verbleiben und sich mit einer Atemmaske mit dem geeigneten Atemgas zu versorgen. Ferner ist die Erfindung anwendbar für Notatemgeräte in Tauchanlagen, z. B. Taucherglocken.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

In der Zeichnung ist das System der Tieftauch-Atemgarnitur schematisch dargestellt.

Eine Gasquelle 10 als Vorratsbehälter enthält das Atemgas, z. B. Heliox, ein Gemisch aus Helium und Sauerstoff, unter einem Druck, der größer ist als der der maximalen Tauchtiefe entsprechende Druck. Der Druck der Gasquelle 10 führt eine starre Rohrleitung 11 zu einem Druckreduzierventil 12, das den Gasdruck auf einen Druck von p _A +10 bar reduziert, wobei p _A der der Tauchtiefe entsprechende Außendruck ist. Von dem Druckreduzierventil 12 führt eine Rohr- oder Schlauchleitung 13 zu dem Lungenautomaten 14, der vom Taucher mitgeführt wird. Der Lungenautomat 14 enthält ein weiteres Druckreduzierventil 15, das den Gasdruck von p _A +10 bar auf einen um wenige mbar über dem Außendruck p _A liegenden Druck reduziert, im vorliegenden Fall auf p _A +3 mbar. Der Ausgang des Druckreduzierventils 15 ist an den ersten Pufferbehälter 16 angeschlossen, der mit dem Atmungsschlauch 17 der Atemmaske 18 verbunden ist.

Der Ausatmungsschlauch 19 der Atemmaske 18 ist über ein Überdruckventil 20 mit dem zweiten Pufferbehälter 21 verbunden. Dieser ist über das im Lungenautomaten 14 enthaltene Druckreduzierventil 26 und eine Rohrleitung 22 mit dem Druckreduzierventil 23 verbunden, von dem eine Schlauch- oder Rohrleitung 24 zu dem Auffangbehälter 25 oder in die Atmosphäre führt.

Die beiden Pufferbehälter 16 und 21 sind flexible Beutel, die dem Außendruck p _A ausgesetzt sind, und die unter der Einwirkung des Außendrucks kollabieren können.

Das Druckreduzierventil 15 liefert das Atemgas an den ersten Pufferbehälter 16 mit einem Druck, der um 3 mbar über dem Außendruck p _A liegt, so daß im Pufferbehälter 16 stets ein geringer Überdruck aufrechterhalten wird und der Pufferbehälter gefüllt gehalten wird. Somit steht für den Taucher stets genügend Atemgas, auch für schnelle Einatmungsvorgänge, zur Verfügung. Das Druckreduzierventil 26 hält im zweiten Pufferbehälter 21 einen Druck aufrecht, der geringfügig unter dem Umgebungsdruck liegt, im vorliegenden Fall p _A -3 mbar. Der zweite Pufferbehälter 21 ist somit normalerweise leer und kollabiert; er stellt ein für die Ausatmung erforderliches Puffervolumen zur Verfügung. Der ausgangsseitige Druck des Druckreduzierventils 26 ist um etwa 3 bar geringer als der eingangsseitige Druck. Durch die Druckreduzierventile 26 und 23 erfolgt eine zweistufige Dekompression des ausgeatmeten Gases bis auf Atmosphärendruck.

Die Druckreduzierventile 15 und 26, die im Lungenautomaten 14 enthalten sind, sind Druckregler, wobei der Ausgangsdruck des Druckreduzierventils 15 und der Eingangsdruck des Druckreduzierventils 26 in Abhängigkeit vom Außendruck p _A in der beschriebenen Weise gesteuert sind.

Das Überdruckventil 20 verhindert, daß das Atemgas aus dem Pufferbehälter 16 durch die Atemmaske 18 unter Umgehung der Taucheratmung direkt in den Pufferbehälter 21 strömt. Der Ansprechdruck, bei dem das Überdruckventil 20 öffnet, liegt um mindestens die Druckdifferenz, die von den Druckreduzierventilen 15 und 26 in den Pufferbehältern 16 und 21 aufrechterhalten wird, im vorliegenden Fall also 6 mbar über dem Außendruck der Tauchtiefe.

Claims (3)

1. Tieftauch-Atemgarnitur mit einer Gasquelle (10), die Atemgas unter Druck über eine erste Regelventilanordnung 12, 15) einem ersten Pufferbehälter (16) mit einem geringfügig über dem Außendruck der Tauchtiefe liegenden Druck zuführt, wobei das Atemgas aus dem ersten Pufferbehälter (16) einer Atemmaske (18) zugeführt wird und das ausgeatmete Gas über einen zweiten Pufferbehälter (21) einer nachgeschalteten zweiten Regelventilanordnung (23, 26) zugeführt wird, die in dem zweiten Pufferbehälter (21) einen Druck aufrechterhält, der geringfügig unter dem Druck der Tauchtiefe liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Regelventilanordnung (12, 15) aus einem Druckreduzierventil (12) nach der Gasquelle (10) und einem dem Druckreduzierventil (12) nachgeschalteten weiteren Druckreduzierventil (15) in einem vom Taucher mitgeführten Lungenautomaten (14) besteht, wobei der Ausgang des Druckreduzierventiles (15) an den ersten Pufferbehälter (16) angeschlossen ist, daß die zweite Regelventilanordnung (23, 26) aus einem Druckreduzierventil (26) nach dem zweiten Pufferbehälter (21) im Lungenautomaten (14) und einem nachfolgend weiteren Druckreduzierventil (23) besteht zur zweistufigen Druckreduzierung des ausgeatmeten Gases auf den Druck eines Auffangbehälters (25) oder den Atmosphärendruck und daß dem zweiten Pufferbehälter (21) ein Überdruckventil (20) vorgeschaltet ist, das bei einem Druck öffnet, der mindestens gleich ist der Summe aus dem Außendruck der Tauchtiefe und der Druckdifferenz, die von den Druckreduzierventilen (15) und (26) in den Pufferbehältern (16) und (21) aufrechterhalten wird.

2. Tieftauch-Atemgarnitur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz zwischen dem Außendruck der Tauchtiefe und dem Druck des Atemgases zwischen der Atemmaske (18) und jedem Druckreduzierventil (15, 26) des Lungenautomaten (14) weniger als 20 mbar, vorzugsweise weniger als 5 mbar beträgt.

3. Tieftauch-Atemgarnitur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pufferbehälter (16, 21) ein Volumen von mindestens 1 Liter hat.