DE680053C - Atemgeraet - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Atemgerät für Taucher oder U-Boot-Besatzungen, das die Erreichung erheblich größerer Wassertiefen ohne Lebensgefahr ermöglichen soll als die bisher bekannten Geräte. Es ist bekannt, bei einem Taucheranzug mit Sauerstoff- und Luftbehältern den Sauerstoff durch Luft zu verdünnen, wobei jedoch ein Sauerstoffteildruck von I¹I₂ Atm. nicht überschritten werden darf, da sonst Sauerstoffvergiftung eintritt. Dadurch ist, wie eine einfache Rechnung ergibt, eine maximale Tauchtiefe von 80 m gegeben. Eine weitere Gefahr für das Tiefseetauchen wird dadurch herbeige-

führt, daß nach Einatmen von Gasen hohen Druckes das dabei im Blute gelöste Gas beim Auftauchen, also bei Nachlassen des Druckes, schäumend aus dem Blute austritt und zu der gefürchteten Gasembolie führt. Um diese Erscheinung zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, dem Taucher vor dem Aufstieg Sauerstoff zu atmen zu geben. Durch die dabei auftretenden günstigen Diffusionsverhältnisse an den Lungenkapillarwänden und durch das dabei vorhandene hohe Stickstoffdiffusionsgefälle wird dieses Gas hoher Blutlöslichkeit dann schnell aus dem Körper entfernt. Um bei diesem Verfahren nun die Gefahr der Stickstoffembolie nicht durch die andere Gefahr der Sauerstoffvergiftung bei höheren Drücken zu ersetzen, hat man außerdem vorgeschlagen, dem Taucher vor dem Aufstieg nicht reinen Sauerstoff, sondern eine Mischung von Sauerstoff mit indifferenten Gasen, z. B. Wasserstoff oder Methan, zu atmen zu geben, wobei darauf geachtet werden sollte, daß proportional der Verminderung des absoluten Druckes, also proportional der Geschwindigkeit, mit welcher der Taucher emporsteigt, die Mischungszusammensetzung geändert wird, so daß aus dem wasserstoff- oder methanreichen Gasgemisch ein sauerstoffreiches (bis 100 v. H. Sauerstoff enthaltendes) wird. Diese mit dem Beginn des Aufsteigens einsetzende Veränderung des Atmungsgemisches sollte durch eine selbsttätig arbeitende Reguliervorrichtung überwacht werden, die ein ungefährdetes Auftauchen aus einer größten Tauchtiefe von etwa 50 bis 60 m gestatten sollte. Schließlieh hat man die Stickstoffembolie auch mit einer künstlichen Atmosphäre bekämpft, in der an Stelle des vorstehend erwähnten indifferenten Wasserstoffs Edelgase enthalten sind, die eine besonders geringe Blutlöslichkeit haben, da ein Fünftel dieser künstlichen Atmosphäre dabei aus Sauerstoff bestehen soll. So ergibt sich trotz der dort ebenfalls vorgesehenen selbsttätigen Regelung des Gasdruckes eine größte Tauchtiefe von etwa 6c

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So m_f t>ei der die cXurcIl die Sauerstoifgiftig-

keit-bestimmte Grenze gefahrloser Atembarkeit erreicht ist.

Durch die Erfindung soll nun die Möglichkeit geschaffen werden, auch noch in erheblich größere Wassertiefen einzudringen bzw. aus solchen Tiefen aufzusteigen, z.B. aus einem gesunkenen U-Boot. Zu diesem Zweck wird ein für große Wassertiefen bestimmtes. ίο mit einer in Abhängigkeit vom Außendruck selbsttätig zugeführten künstlichen Atmosphäre aus Sauerstoff und einem Edelgas arbeitendes Atemgerät erfindungsgemäß so ausgebildet, daß bei Erreichen derjenigen Wassertiefe, deren Druck oberhalb des mit der gefahrlosen Atembarkeit verträglichen Sauerstoffteildrucks liegt, die selbsttätige Zufuhr der im wesentlichen aus Sauerstoff und Helium zusammengesetzten künstlichen Atmo-Sphäre nur noch in dem Maße weitergeführt wird, wie es die Aufrechterhaltung des mit der gefahrlosen Atembarkeit verträglichen Sauerstoffteildrucks durch Ersatz des bei der Atmung verbrauchten Sauerstoffs erfordert, während das Druckgleichgewicht gegenüber dem höheren Außendruck ausschließlich durch Zuführung reinen Heliums bzw. eines im wesentlichen aus Helium bestehenden Edelgasgemisches über ein vom absoluten Wasserdruck abhängiges selbststeuerndes Ventil aufrechterhalten wird. Man benutzt also einmal zur Erreichung größerer Tiefen die an sich bekannte künstliche Sauerstoff-Edelgas-Atmosphäre, wobei von einem bestimmten Punkt an außer dem durch Atmung verbrauchten Sauerstoff kein weiterer Sauerstoff mehr zugeführt, sondern das Druckgleichgewicht nur noch durch Edelgaszuführung aufrechterhalten wird; und weiter verwendet man als Edelgas nur Helium oder ein Edelgasgemisch, das im wesentlichen aus Helium besteht. Denn dieses hat infolge seines besonders niedrigen Atomgewichts gegenüber allen anderen schwereren Edelgasen den Vorteil, daß die Grenze, an der die beim Atmen aufzuwendende Lungenkraft nicht mehr für Ausspülung der Lunge ausreicht, erheblich höher liegt, wenn das künstliche Atmungsgemisch als wesentlichen Gemischbestandteil das sehr leichte Helium enthält, als wenn statt dessen die schwereren Edelgase vorhanden wären. Infolgedessen ist die Atmung bei Verwendung des leichten Heliums als Verdünnungsgas ohne weiteres auch noch bei erheblich größeren Tauchtiefen und entsprechend höheren Drücken, als bisher erreichbar, möglich.

Ganz besondere Bedeutung kommt der Erfindung daher für die Rettung gesunkener U-Boote und ihrer Besatzung zu. Wenn es sich z. B. um ein U-Boot handelt, das, ohne zerdrückt zu werden, nur einen Druck aushalten Icann, der zwischen 13 Bis 15 Atm.

liegt, .so kann eine mit Atemgeräte nach der Erfindung ausgerüstete Mannschaft des Bootes im Fall der Versenkung das Schiff absichtlich voll Wasser laufen lassen, damit es nicht zerdrückt wird. Man kann es dann auf den Meeresgrund sinken lassen, sofern dieser nicht so tief ist, daß der Wasserdruck das Menschenleben gefährdet. Das Verlassen des Unterseebootes seitens der Mannschaft wird durch an sich bekannte Mittel bewerkstelligt, und das Atemgerät nach der Erfindung gestattet, den in wenig (10 bis 20) Minuten zu durchlaufenden Druckunterschied ohne Gasembolie zu ertragen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben, und zwar stellen dar:

Fig. ι schematisch eine Ausführungsform der Atmungsvorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 2 eine bauliche Ausbildung, ι ist der Atemsack, von dem eine Leitung 2 ausgeht, welche die Kunstluft dem Mundstück 3 zuführt, und zwar durch das selbsttätige Rückschlagventil 4, das vorteilhaft aus einer einfachen biegsamen und federnden Zunge, z. B. aus Gummi, bestehen kann und mit einem besonderen Sitz zusammenwirkt. Aus dem Mundstück 3 führt ein Rohr 6 durch das Rückschlagventil 5 hindurch die verbrauchte Luft zum Reiniger 7, von wo sie durch Rohr 8 zum Sack i,, zurückkehrt. Der Atmungskreis 1,2,4, 3,6, 5,7,8,1 ist durch Pfeile angedeutet, welche die Bewegung der Gase angeben.

Dem Sack 1 wird aus einem Behälter 9 mit zusammengepreßter Kunstluft diese durch das gesteuerte Ventil to und das selbsttätige Ventil 11 zugeführt. Ventil 10 wird mit der Hand geöffnet, wenn der Sack benutzt wird, und während der ganzen Benutzungszeit nicht wieder geschlossen. Das an sich bekannte selbsttätige Ventil 11 ist mit einer Vorrichtung versehen, die auf den Unterschied zwischen Innen- und Außendruck des Sackes 1 anspricht. Diese empfindliche Vorrichtung hält das Ventil 11 normal so lange j offen, als der Innendruck des Sackes den Außendruck nicht um einen bestimmten Wert überschreitet.

Dieser Druckunterschied kann etwa °>03 kg/qcm betragen.

Ferner ist an den Sack 1 der Behälter 12 angeschlossen, der den zusammengepreßten Sauerstoff enthält. Die den Behälter 12 mit dem Sack 1 verbindende Leitung 13 ist entsprechend mit zwei Ventilen 14 und 15 ver- _12Q sehen, von denen 14 handgesteuert ist und nach der ersten Füllung des Sackes 1 mit

Kunstluft geöffnet wird. Das Ventil 15 arbeitet selbsttätig und gleicht vollkommen dem Ventil 11. Es bleibt offen in einem Intervall, das dem Unterschied zwischen Innen- und Außendruck des Sackes entspricht und das ganz innerhalb des Intervalls Hegt, in dem das Ventil 11 offen bleibt. Das Ventil bleibt z. B. offen zwischen einem Druckunterschied von 0,01 kg/qcm und 0,03 kg/qcm.

Endlich ist mit dem Sack 1 durch das Ventil 17 ein dritter Behälter 16 verbunden, der eine bestimmte Menge Heliums oder eines im wesentlichen aus Helium bestehenden Edelgasgemisches enthält. Dieses Ventil spricht auf den absoluten Außendruck an und öffnet sich, wenn der Druck einen gewissen Wert erreicht hat. Der Sack 1 hat ein gewöhnliches selbsttätiges Auslaßventil 18. Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausbildung der Atmungsvorrichtung mit dem Heliumbehälter 16, dem selbsttätigen Ventil 17, den selbsttätigen Ventilen 11 und 15 und den Rückschlagventilen 4 und 5.

Die Arbeitsweise ist folgende:

An den Atemsack 1, der von gewöhnlichem Bau sein kann, wird ein Behälter 9 mit zusammengepreßter Kunstluft angeschlossen. Dieser besitzt einen Hahn oder ein Handventil 10, mit dem ein selbsttätiges Ventil 11 in Reihe geschaltet ist, welches auf den Unterschied zwischen dem Druck im Innern des Atemsackes und dem Druck im Außenraum anspricht. Der Hahn 10 wird in dem Augenblick gesteuert, wo der Atemsack umgeschnallt wird, worauf sofort das selbsttätige Ventil 11 in Tätigkeit tritt, welches so lange Kunstluft, d. h. ein Gemisch aus Sauerstoff und Helium bzw. ein im wesentlichen aus Helium bestehendes Edelgasgemisch, in den Atemsack einläßt, als dessen innerer Überdruck gegenüber dem Außendruck nicht einen gewissen für den Menschen erträglichen Wert überschreitet. Dieser Wert liegt etwa bei 0,03 kg/qcm. Das selbsttätige Ventil sperrt die Kunstluftzuführung ab, wenn dieser Unterschied zwischen Innen- und Außendruck erreicht ist, und öffnet sie nicht früher als der Innendruck wieder um so viel gesunken ist, daß er dem Außendruck gleich ist. Auf diese Weise wird ein Druckintervall geschaffen, in dem Öffnung und Schließung eines anderen selbsttätigen Ventils stattfinden kann. Dieses weitere selbsttätige Ventil 15 ist in die Rohrleitung eingesetzt, die die Flasche zusammengepreßten reinen Sauerstoffs mit dem Atemsack verbindet. Auch dieses Ventil spricht nach Öffnen des Handventils 14 auf den Druckunterschied in und außer dem Sack an. Dieses Ventil 15 öffnet sich z.B., wenn der Innendruck des Sackes den Außendruck um 0,01 kg/qcm überschritten hat, und schließt sich erst dann wieder, wenn dieser Druckunterschied z. B. den Höchstwert 0,03 kg/qcm erreicht hat.. In dem Maße als durch das Einatmen des Sauerstoffs der Innendruck des Atemsackes sinkt, läßt das selbsttätige Sauerstoffventil dieses Gas zu, so daß der Teildruck im Atemsack, wiederhergestellt wird.

Bei Zunahme des Außendrucks sinkt der Unterschied zwischen Innen- und Außendruck, und dann tritt das Kunstluftventil 11 wieder in Tätigkeit und läßt eine neue Menge Gemisch in den Sack ein. Es ist angezeigt, wenn auch nicht gerade unerläßlich, daß die Mischung aus 9 Volumina Helium auf ι Volumen Sauerstoff besteht, so daß der Teildruck des Sauerstoffs gleich ¹Z₁₀ des Gesamtdruckes beträgt.

Wenn nämlich der Gesamtdruck eines soldien Gemisches z. B. den Wert von 10 kg/qcm erreicht, beträgt der Teildruck des Sauerstoffs 1,00 kg/qcm. Da es angezeigt ist, daß diese Teildruckgrenze des Sauerstoffs nicht wesentlich überschritten wird, ist erfindungsgemäß mit dem Atemsack ein Behalter 16 mit zusammengepreßtem Helium verbunden, versehen mit einem selbsttätigen Ventil 17, welches auf den absoluten Druck des umgebenden Außenraumes anspricht, so daß der Behälter mit dem Sack in Verbindung tritt, wenn der Außendruck den Wert von 10 kg/qcm erreicht. Dabei tritt ein Teil des Sackinhalts durch das Auslaßventil aus, welches den Unterschied zwischen Innen- und Außendruck des Sackes, z. B. 0,03 kg/qcm, begrenzt. Die so in den Atemsack eingelassene Menge Helium muß vorher so berechnet sein, daß der Teildruck des Sauerstoffs im wesentlichen wieder auf einen absoluten Wert der Ordnung 0,30 bis 0,50 kg/qcm gebracht wird, wodurch ermöglicht wird, daß der Außendruck weiter zunimmt, ohne daß der Teildruck des Sauerstoffs die Sicherheitsgrenze für die Atmung überschreitet. '05

Das selbsttätige Sauerstoffzulaßventil 15 ist in Reihe mit dem Handventil 14 angeordnet, das jedoch seinerseits auch vom selbsttätigen Kunstluftzulaßventil gesteuert werden kann, so daß es sich also nur nach no Schließen des selbsttätigen Kunstluftventils öffnet. Es versteht sich von selbst, daß die Atmungsvorrichtung hier nur so weit beschrieben wurde, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich schien. Praktisch ist das Gerät durch die üblichen bekannten Teile zu ergänzen. So wird z. B. die ausgeatmete Kunstluft durch einen Reiniger geführt, wo die Kohlensäure herausgenommen wird, wobei ihr Fluß durch geeignete Ventile, z. B. mit federnder Zunge, geregelt wird, usw.

Claims (1)

1. Patentanspruch.

   Atemgerät für große Wassertiefen unter Benutzung einer in Abhängigkeit vom Außendruck selbsttätig zugeführten künstlichen Atmosphäre aus Sauerstoff und einem Edelgas, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen derjenigen Wassertiefe, deren Druck oberhalb des mit der gefahrlosen Atembarkeit verträglichen Sauerstoffteildrucks liegt, die selbsttätige Zufuhr der im wesentlichen aus Sauerstoff und Helium zusammengesetzten künstlichen Atmosphäre nur noch in dem Maße weitergeführt wird, wie es die Aufrechterhaltung des mit der gefahrlosen Atembarkeit verträglichen Sauerstoffteildrucks durch Ersatz des bei der Atmung verbrauchten Sauerstoffs erfordert, während das Druckgleichgewicht gegenüber dem höheren Außendruck ausschließlich durch Zuführung reinen Heliums bzw. eines im wesentlichen aus Helium bestehenden Edelgasgemisches über ein vom absoluten Wasserdruck abhängiges selbststeuerndes Ventil aufrechterhalten wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen