EP0025444B1 - Verfahren und vorrichtungen zum regeln des partiellen sauerstoffdrucks der gasmischung des atmungskreislaufs eines tauchers - Google Patents

Verfahren und vorrichtungen zum regeln des partiellen sauerstoffdrucks der gasmischung des atmungskreislaufs eines tauchers Download PDF

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EP0025444B1
EP0025444B1 EP19800900493 EP80900493A EP0025444B1 EP 0025444 B1 EP0025444 B1 EP 0025444B1 EP 19800900493 EP19800900493 EP 19800900493 EP 80900493 A EP80900493 A EP 80900493A EP 0025444 B1 EP0025444 B1 EP 0025444B1
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    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/02—Divers' equipment
    • B63C11/18—Air supply
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
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    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7761—Electrically actuated valve

Definitions

  • the invention relates to methods and devices for regulating the partial pressure of oxygen in the gas mixture of the breathing circuit of a diver, the diver being equipped with a breathing apparatus operating in closed circuit and being connected to a standby chamber located at a distance and where there is a pressure equal to or close to atmospheric pressure, from which a sample of the gaseous mixture is continuously taken from the respiratory circuit of the diver, this sample is sent to the standby chamber where the partial pressure of oxygen is determined of the sample, and where an electrical control signal is produced if the determined pressure falls below a set value, and the control signal is used to bring a gas mixture rich in oxygen to the respiratory circuit of the diver.
  • a breathing apparatus operating in closed circuit and being connected to a standby chamber located at a distance and where there is a pressure equal to or close to atmospheric pressure, from which a sample of the gaseous mixture is continuously taken from the respiratory circuit of the diver, this sample is sent to the standby chamber where the partial pressure of oxygen is determined of the sample, and where an electrical control signal is produced if the determined pressure falls below
  • Respiratory systems of this type are "closed circuits" where the partial pressure of oxygen is measured in order to control the admission of oxygen.
  • the devices known to date are of compact type. Therefore, the conditions of pressure and humidity impose on the electronic measuring device, a complexity and a quality of the components such that these systems are expensive and require a particular monitoring and competence of the diver.
  • the primary function of the diver is to perform It is penalizing to impose a respiratory concern on him while he is in a situation of pressure which affects his reflexes, his spirit of decision and initiative.
  • the present invention aims to free the diver from any respiratory concern by entrusting this monitoring to personnel who are nearby in the atmospheric observation chamber of the submarine.
  • this is achieved by means of a process in which said oxygen-rich gas mixture is brought in in a defined quantity and preset by an injection triggered by the single control signal and the interval between two injections is used to prepare said injection. defined quantity.
  • the sample consists of a flow rate in the range 0.2 to 0.6 normal liters per minute.
  • the sample from the respiratory circuit is sent to the standby chamber by a capillary conduit so that the variation in the partial pressure of oxygen at the outlet of the capillary reproduces the variation in this pressure at the inlet of the capillary, therefore in the respiratory circuit, with a delay, the section of the capillary being chosen to limit the duration of the transfer of the sample along the capillary.
  • said defined quantity is prepared by loading a capacity with the oxygen-rich mixture under a determined differential pressure.
  • said injection is carried out by discharging, in a simple conduit terminating in the respiratory circuit, a capacity previously filled with the mixture rich in oxygen under a determined differential pressure.
  • the invention is not limited to this application.
  • the respiratory device which equips the diver to provide him with the gaseous mixture which he must breathe, instead of being carried by the diver, can be a chamber or a chamber in which the diver is located and in which regulates a atmosphere that is breathed by the diver.
  • the respiratory system is a chamber in which the diver is located and which contains a gas mixture breathed by the diver.
  • this room is a hyperbar room placed in a room constituting the standby room and intended to simulate the diving depth.
  • the chamber is a working box submerged at the working depth.
  • the plunger moves in the water from a submerged chamber constituting a plunger chamber connected to a watch chamber located on board a surface vessel, and the gas mixture is prepared in this submerged room.
  • Figure 1 shows a “spit-diver 1” submarine which includes a standby chamber 2 where atmospheric pressure prevails and where the surveillance personnel are held and a compartment 3 at bottom pressure where the divers stand. It is assumed that a diver 4 has left this compartment and is moving in deep water, say at 100-300 meters.
  • the plunger 4 is equipped with a breathing device ( Figures 1 and 2) which constitutes a closed breathing circuit comprising a mouthpiece or mask 5 connected by two tubes 6, 7 to a flexible bag 8 of four to five liters.
  • a breathing device Figures 1 and 2 which constitutes a closed breathing circuit comprising a mouthpiece or mask 5 connected by two tubes 6, 7 to a flexible bag 8 of four to five liters.
  • Non-return valves 9 ensure the circulation of gases in the direction indicated by the arrows, in a manner known per se.
  • the circuit includes a cartridge 10 for fixing the exhaled carbon dioxide and a valve 11 for discharging an overflow of gas, if necessary.
  • this circuit (for example in the region of the bag 8) is connected to the submarine by an umbilical 12 which contains two conduits 13, 14 communicating with the interior of the circuit.
  • the conduit 13 is a capillary conduit of very small section (of the order of 0.5 mm in diameter) which connects the circuit to a measuring device 15 located in the standby chamber 2 of the submarine.
  • the apparatus 15 continuously measures the partial pressure of oxygen of the gas taken off by the capillary 13 and supplies, as a function of this measurement, an electrical signal which controls by a link 16 a three-way electro-pneumatic distributor 17 located in the diving room.
  • the electro-pneumatic distributor 17 ( Figures 1 and 3) has an outlet 17a to which the other conduit 14 of the umbilical leads, has an inlet 17b connected to an external reservoir 18 of breathable gas, via a regulator 19 and another input 17c connected to a capacity 20 of volume C located for example in the diving compartment 3.
  • the distributor 17 puts the capacity 20 in contact either with the holder 19 or with the conduit 14.
  • the capacity 20 is in relation to the pressure reducer and is charged at a stabilized differential pressure ⁇ p.
  • the dispenser is connected with the conduit 14 into which it discharges by supplying the plunger with a quantity C ⁇ p of breathable gas.
  • the Ap value is preset and defined according to the oxygen content of the gas mixture used.
  • the quantity of oxygen supplied to the diver is perfectly defined.
  • the plunger breathing circuit is closed.
  • the measuring device 15 is adjusted to provide an electrical signal which controls the distributor in order to discharge the capacity 20 in the duct 14 as soon as the detected partial pressure of oxygen is less than a minimum set value.
  • the conditions are set so that each discharge the partial pressure of oxygen of the gas mixture breathed by the plunger is raised by a constant value of 200 mb.
  • the plunger circuit is closed and this pressure changes between the minimum setpoint (for example 300 mb) and this value increased by 200 mb (i.e. 500 mb).
  • the frequency of injections depends on the work provided. At rest, it is about one injection every 2.5 minutes.
  • the oxygen level of the injected rich mixture is chosen so that at the working depth, its partial oxygen pressure is close to 1000 mb. If necessary, the diver can then use this mixture freely thanks to a direct supply link 21 which connects the respiratory circuit of the plunger to the regulator 19 under the control of a manual control 22. In particular, this manually controlled supply allows to adjust, if necessary, the respiratory tidal volume.
  • the "oxygen rich" gas mixture is a mixture which is richer than the set value. Ultimately, this mixture can be pure oxygen.
  • the device is best suited for diving depths of 20 to 300 meters, with the capillary providing insufficient flow at less than 20 meters and excessive response time at more than 300 meters.
  • the means G represent all of the means 17 (distributor), 19 (regulator), and 20 (capacity) of the device of FIG. 1 or equivalent means.
  • the chamber D is a hyperbar chamber and the means G are located outside the chamber, this exterior constituting the standby chamber.
  • the regulator 19 is controlled by the pressure inside the chamber D, this pilot connection being represented by the connection in dotted lines in the drawing.
  • the means G are placed inside the hyperbar chamber D (decompression chamber or saturation chamber).
  • the chamber D constitutes a work box directly placed on the work site and the diver works there dry, without a respiratory mask so that it directly breathes the atmosphere of the room.
  • the pneumatic system is located in a standby chamber forming part of a surface vessel N. This chamber is connected to the working chamber by the capillary conduit 13 leading to the measuring device 15 and by the supply duct 14 connecting the interior of the working box to the pneumatic system G.
  • the pneumatic system G is placed in the box itself and the standby chamber contains only the measuring device 15.

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Claims (18)

1. Verfahren zum Regeln des Sauerstoffpartialdruckes der Gasmischung des Atemkreises eines Tauchers (4), wobei der Taucher mit einem im geschlossenen Kreis arbeitenden Atemgerät (5-11, D) ausgestattet und mit einer im Abstand liegenden Beobachtungskammer (2), in der ein dem Atmosphärendruck gleicher oder in der Nähe desselben liegender Druck herrscht, verbunden ist, gemäß welchem kontinuierlich eine Probe der Gasmischung des Atemkreises des Tauchers entnommen wird, diese Probe in die Beobachtungskammer gesandt wird, wo der Sauerstoffpartialdruck der Probe festgestellt und ein elektrisches Steuersignal erzeugt wird, wenn der festgestellte Druck einen Einstellwert unterschreitet, und das Steuersignal für die Zuführung eines sauerstoffreichen Gasgemisches in den Atemkreis des Tauchers verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffreiche Gasgemisch in definierter und voreingestellter Menge durch einen durch das alleinige Steuersignal ausgelösten Einschuß zugeführt wird und daß die Zeit zwischen zwei Einschüssen zur Herstellung der definierten Menge verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe aus dem Atemkreis über eine Kapillarleitung (13) in die Beobachtungskammer (2) geleitet wird, so daß die Änderung des Sauerstoffpartialdrucks am Ausgang der Kapillarleitung die Änderung dieses Drucks am Eingang der Kapillarleitung und damit im Atemkreis mit einer Verzögerung wiedergibt, wobei der Kapillarquerschnitt gewählt ist, damit die Übertragungsdauer der Probe längs der Kapillarleitung begrenzt ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die definierte Menge durch Beladen eines Volumens (20) mit dem sauerstoffreichen Gemisch unter einem bestimmten Differenzdruck hergestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschuß durch Entladen eines vorher mit dem sauerstoffreichen Gemisch unter einem bestimmten Differenzdruck gefüllten Volumens (20) in eine in den Atemkreis mündende einfache Leitung (14) realisiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Atemkreis des Tauchers zwischen zwei Einschüssen geschlossen gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Atemgerät des Tauchers eine Kammer (D) umfaßt, wo sich der Taucher befindet und die eine durch den Taucher eingeatmete Gasmischung enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (D) eine in einem die Beobachtungskammer bildenden Raum angeordnete und zur Simulation der Tauchtiefe bestimmte Überdruckkammer ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschuß durch Entladen eines vorher mit dem sauerstoffreichen Gasgemisch unter einem bestimmten Differenzdruck gefüllten Volumens (20) in eine in die Überdruckkammer (D) mündende einfache Leitung (14) realisiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen (20) von einer Quelle (18) für das sauerstoffreiche Gasgemisch aus über ein vom Druck in der Überdruckkammer gesteuertes Druckminderventil (19) gefüllt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (D) ein auf Arbeitstiefe getauchter Arbeitscaisson ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch in einer getauchten Kammer (D) hergestellt wird, die eine mit einer an Bord eines Überwasserschiffes (N) liegenden Überwachungskammer verbundende Taucherkammer bildet.
12. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 im Falle eines Tauchers, der mit einem Unterseeboot (1) verbunden ist, welches eine Beobachtungskammer (2) aufweist, wo ein im Bereich des Atmosphärendruckes liegender Druck herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß sie
- eine vom Taucher getragene Atemvorrichtung mit geschlossenem Kreis (5-11) ;
- eine Gas-Kapillarleitung (13) zwischen diesem Kreis und einem in der Beobachtungskammer (2) liegenden Meßgerät für den Sauerstoffpartialdruck (15), wobei dieses Gerät für eine Messung des Sauerstoffpartialdruckes der Gasmischung des Atemkreises und für eine Lieferung eines Steuersignals, wenn dieser Druck einen Einstellwert unterschreitet, geeignet ist ;
- Mittel (17-20) an Bord des Unterseeboots zur Herstellung einer definierten Menge eines sauerstoffreichen Gases ;
- eine den Atemkreis des Tauchers mit dem Unterseeboot verbindende Gaszuführungsleitung (14) ; und
- dem Meßgerät (15) zugeordnete Mittel (17) für das Einschießen dieser Menge in die Zuführungsleitung (14) unter der Steuerung durch das Steuersignal aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie an Bord des Unterseeboots (1) eine mit einem Vorrat (18) für atembares sauerstoffreiches Gas, einem Volumen (20) und der Zuführungsleitung (14) verbundene pneumatische Vorrichtung (17) aufweist, wobei diese pneumatische Vorrichtung durch das Meßgerät (15) hinsichtlich der Herstellung einer Verbindung entweder zwischen dem Vorrat (18) und dem Volumen (20) für eine Aufladung des letzteren oder zwischen dem Volumen (20) und der Leitung (14) für ein Entladen des Volumens in die Leitung gesteuert wird.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatiache Vorrichtung (17) in einem eine Taucherkammer bildenden Abteil (3) des Unterseeboots (1) angeordnet ist.
15. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet. daß sie
- eine Kammer (D), wo sich der Taucher befindet;
- eine Gas-Kapillarleitung (13) zwischen dieser Kammer und einem Meßgerät (15) für den Sauerstoffpartialdruck, welches in einer Kammer liegt, wo ein Druck im Bereich des Atmosphärendruckes herrscht, wobei das Gerät für eine Messung des Sauerstoffpartialdruckes der Gasmischung der Kammer, wo sich der Taucher befindet, und für eine Lieferung eines Steuersignals, wenn dieser Druck einen Einstellwert unterschreitet, geeignet ist ;
- eine Gaszuführungsleitung (14), die in der Kammer (D), wo sich der Taucher befindet, mündet; und
- Mittel (G) zur Herstellung einer definierten Menge eines sauerstoffreichen Gases und zum Einschießen dieser Menge in die Zuführungsleitung (14) unter der Steuerung durch das Steuersignal aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (D), wo sich der Taucher befindet, eine Überdruckkammer ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (D), wo sich der Taucher befindet, ein auf Arbeitstiefe getauchter Arbeitscaisson ist.
18. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie
- eine vom Taucher getragene Atemvorrichtung mit geschlossenem Kreis (8) ;
- eine an Bord eines Überwasserschiffes gelegene Beobachtungskammer, in der ein im Bereich des Atmosphärendrucks liegender Druck herrscht ;
- eine Gas-Kapillarleitung (13) zwischen dem Kreis und einem in der Beobachtungskammer liegenden Meßgerät (15) für den Sauerstoffpartialdruck, wobei dieses Gerät für eine Messung des Sauerstoffpartialdrucks der Gasmischung des Kreises und für eine Lieferung eines Steuersignals, wenn dieser Druck einen bestimmten Einstellwert unterschreitet, geeignet ist ;
- eine getauchte Taucherkammer (P), welche mit Mitteln (G) zur Herstellung einer definierten Menge eines sauerstoffreichen Gases und zum Einschießen dieser Menge in eine Gaszuführungsleitung (14), welche die Taucherkammer mit dem Atemkreis des Tauchers verbindet, unter der Steuerung durch das Steuersignal versehen ist, aufweist.
EP19800900493 1979-03-21 1980-10-08 Verfahren und vorrichtungen zum regeln des partiellen sauerstoffdrucks der gasmischung des atmungskreislaufs eines tauchers Expired EP0025444B1 (de)

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