EP1911671B1 - Kreislauf-Tauchgerät und Pressluft-Tauchgerät mit eigenem Antrieb und Verwendung von unterschiedlichen Inertgasgemische - Google Patents

Kreislauf-Tauchgerät und Pressluft-Tauchgerät mit eigenem Antrieb und Verwendung von unterschiedlichen Inertgasgemische Download PDF

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EP1911671B1
EP1911671B1 EP20070018653 EP07018653A EP1911671B1 EP 1911671 B1 EP1911671 B1 EP 1911671B1 EP 20070018653 EP20070018653 EP 20070018653 EP 07018653 A EP07018653 A EP 07018653A EP 1911671 B1 EP1911671 B1 EP 1911671B1
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EP
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breathing
oxygen
gas
diving
chamber
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EP20070018653
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EP1911671A1 (de
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Gueorgui Todorov
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/02—Divers' equipment
    • B63C11/18—Air supply
    • B63C11/22—Air supply carried by diver
    • B63C11/24—Air supply carried by diver in closed circulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/02—Divers' equipment
    • B63C11/28—Heating, e.g. of divers' suits, of breathing air

Definitions

  • the invention relates to a circuit diving device (rebreather) with its own drive system for a rational movement of a diver under water with opportunities to use different breathing gas mixtures in different depth ranges to optimize the dive and shorten the following decompression time.
  • Such a diving device with its own drive system and gas supply with different breathing gas mixtures is of great interest. It allows the diver not only to penetrate deeply under water with little loss of power and breathing gas, but to significantly shorten the corresponding decompression time by immersion depth and ground time by gas exchange of inert gases such as nitrogen, argon, helium, in different composition with oxygen.
  • inert gases such as nitrogen, argon, helium
  • the diver also has the opportunity to move quickly under water and to perform different underwater observations or work. Such devices are all the more necessary if a larger radius of action, extensive equipment and longer dive time are needed.
  • the protection against cold is to pay more attention in long, deep dives, you also need heating for the diving equipment and the breathing gas, especially when diving with helium-oxygen gas mixture.
  • a diver Normally, a diver also wastes a lot of precious energy (physical strength, breathing gas) and time to swim from his base to the site with his own strength.
  • Antriebsagregate known, which are integrated in a circulation device.
  • the new rebreather is characterized by the fact that on the basis of the known until now diving equipment, which is based on the principle of semi-closed or closed circuit with self-mixing electronics, a further development to provide these devices with the possibility of underwater to shorten the following after a long decompression time by diving gas more than 40 meters and thus to make deeper dives possible for scuba divers and secondly to significantly increase diving safety.
  • the first variant is based on the principle of semi-closed circulation and consists of mouthpiece or helmet, inhalation tube, inhalation bag, exhalation tube, exhalation bag, CO-2 absorption filter, four constant-dose nozzles with possibility precisely metered amounts of breathing gas
  • the first variant is based on the principle of semi-closed circulation and consists of mouthpiece or helmet, inhalation tube, inhalation bag, exhalation tube, exhalation bag, CO-2 absorption filter, four constant-dose nozzles with possibility precisely metered amounts of breathing gas
  • feed two breathing gas inlets around the circuit when necessary three oxygen sensors to measure the partial pressure of oxygen, one helium measurement sensor and one CO-2 measurement sensor, four Steel pressure bottles, three of which are filled with three different breathing gas mixtures of inert gases, such as nitrogen, argon and helium with different content of oxygen and a steel pressure bottle filled with pure oxygen.
  • the second variant is based on the principle of the closed circuit and the difference with the first variant is that instead of four constant dose nozzles all sensors are connected to two microprocessors which control the oxygen content and if necessary in the circuit precisely controlled amounts of pure oxygen or different Inert gases, such as nitrogen, argon or helium, filled in four different steel pressure cylinders, fed through four solenoid solenoid valves.
  • the two variants of the new diving device also have a ceramic immersion heater, which is supplied with DC 12V-24V and 50-150 watts or more power with automatic switch-off. This heating cartridge has the task to heat the breathing gas, especially when using helium-oxygen gas mixture to a temperature of 32 ° -33 ° C.
  • the diving device also has its own drive unit consisting of one or more batteries of the lead-acid type, Nickel-cadmium, nickel metal hydride, lithium zones or other types, where the batteries can be replaced or supplemented with a fuel cell, connected to a housing with electric motor for DC 12V-48V / 0.7 to 3 KW and a compact turbine with nozzle for fast drive.
  • This drive unit is with the rebreather first under water and uncoupled and worn by the diver when leaving the water by hand to minimize the weight of the scuba on the back of the diver
  • a very elementary variant of the same design consisting of only the main body with two constant dose nozzles, CO-2 absorption filter, pressure equalization bag and hoses with mouthpiece can be used as a backup tool for upgrading existing compressed air submersible, for better use of air supply and extension the dive time.
  • the new circuit diving device offers new possibilities and new safety aspects in modern technical diving.
  • the new circuit diving device with possibilities for breathing gas changes under water and its own drive system works in the following way:
  • three different compositions of inert gases with different Oxygen content filled under high pressure 220-300 bar For example, 10% oxygen, 30% nitrogen and 60% helium are filled in the steel bottle (9).
  • 10% oxygen and 90% helium is filled in the steel bottle (9).
  • the steel bottle (10) is filled with air and the steel bottle (55) with 100% oxygen.
  • the four steel cylinders (9, 10, 56 and 55) have their own pressure reducing valves (25, 27, 40, 42) where the pressure of the breathing gas is reduced to 10 bar above ambient pressure.
  • the steel bottles (9, 10 and 56) are individually connected to the regulator valve (19). During the dipping process, the diver first opens the steel pressure bottle (10) filled with air to a depth of 40- 50 meters diving. By connection (17) the bottle (10) is connected to the constant dosage nozzle (14) and through this nozzle air comes into the chamber (7), precisely metered, eg 10-12 liters per minute.
  • the regulator valve (19) Under the pressure of the water the regulator valve (19) also opens and fills with the appropriate breathing gas the mixing chamber (7) until the pressure is equalized.
  • the two pressure compensation bags (20) are also used.
  • the chamber (7) can be opened by disconnecting from the lower part (49) to replace the CO-2 absorption filter (6) before the dive.
  • the diver When reaching a depth of 50 - 60 meters, the diver closes the steel bottle (10) with the twist grip and opens by turning handle de steel bottle (9), filled with breathing gas mixture 10% oxygen, 30% nitrogen and 60% helium. In this way, he switches the device on this breathing gas mixture and performs the gas exchange for a depth of 160-180 meters.
  • the chamber (7) Through compound (18) he fed the chamber (7) through constant dose nozzle (15) constantly with the breathing gas mixture at a flow rate of 18 - 20 liters per minute.
  • the regulator valve (19) is further fed with the same breathing gas mixture.
  • the diver closes the bottle (9) by turning the handle and opens the steel bottle (56) filled with breathing gas mixture of 10% oxygen and 90% helium.
  • the breathing gas flows through connection (47) to the constant-dose nozzle (51) and from there at a flow rate of 30-40 liters per minute into the chamber (7).
  • the CO-2 absorption filter (6) In this chamber is the CO-2 absorption filter (6) and the ceramic radiator (8, 57) with automatic switch-off.
  • the radiator can be set for a certain breathing gas temperature, for. B. 32 ° C, which is constantly held.
  • the radiator is supplied with DC 12V / 24V from the battery (21)
  • the diver inhales through the inhalation tube (2) and inhalation bag (5) and through the exhalation tube (3) and exhalation bag (58) out into the chamber (7), there closes the circuit.
  • the pressure compensation bag (20) is provided with a pressure relief valve (59), also exhalation bag (58), where the excess breathing gas escapes into the surrounding water.
  • One or more oxygen sensors (4) constantly measure the oxygen content of the respiratory gas in the chamber (7) and give the diver information on the display (37), even light or acoustic signal in case of interference.
  • the CO-2 sensors (11) give diver information about the CO-2 salaries
  • the helium sensor (54) gives information about the helium content in the chamber (7).
  • This chamber is hermetically sealed. In the event of a fall, for whatever reason, water should enter this chamber (7), it is important for the health of the diver to remove this water, otherwise the CO-2 filter may be damaged or toxic gases may be generated. This is what the
  • Decompression stop computer is supported. At this depth he closes the steel bottle (56) and opens the steel bottle (9). Then it rises to a depth of 80 meters, closes the steel bottle (9) and opens the steel bottle (10). Although air is now pouring from this bottle into the chamber (7), the remnants of the previous gas mixture mix with the air and the danger of nitrogen narcosis is low.
  • the diver After a necessary decompression stop at the appropriate depth and when reaching a depth of 60 meters, the diver closes the steel bottle (10) and opens the steel bottle (55), which is filled with 100% oxygen. Through the reducing valve (42), the oxygen flows to the constant-dose nozzle (50) and at a flow rate of 1.4 liters per minute into the chamber (7) where it joins the remaining breathing gas mixture.
  • the diver has the opportunity to slowly increase the oxygen content in the chamber (7) at the corresponding depth 50, 40, 30, 20, 15, 10 meters by operating the direct connection (53) to the chamber (7). From a depth of 9 meters the diver can through the connection (53) flush the chamber (7) with pure oxygen and fill up to the end of the decompression time and reach the surface.
  • the diver can at any time directly use the breathing gas from the steel cylinders (9, 10 and 56) on the principle of the open system with a breathing machine.
  • the gas exchange with different inert gases is carried out by the microprocessors (30, 36) themselves after prepared and stored program.
  • the three connections of steel pressure cylinders (9, 10 and 56) between the respective solenoid valves and the mixing chamber (7) also supply gas to the regulator valve (19) for pressure equalization.
  • the microprocessors (30, 36) switch both solenoid valves (24) - for nitrogen and (43) for oxygen, whereby of both gases certain quantities in the Include chamber (7), corresponding to the permissible partial pressure of oxygen of the depth.
  • the dive from 60 meters to 200 meters and back to 80 meters depth can be done with the self-mixing electronics with inert gas helium from steel bottle (9) in conjunction with oxygen from the steel bottle (55).
  • the device can be fed with inert gas from steel bottle (10) - nitrogen and oxygen from bottle (55), with the microprocessors (30, 36) slowly the previous Replace inert gas with new ones.
  • inert gas is fed argon from bottle (56) and oxygen from bottle (55) into chamber (7), with the microprocessors slowly increasing the oxygen content by 30% to the corresponding depth to 70 Increase%, 80% and 90%.
  • the unit will be switched to using pure oxygen from the steel bottle (55) until reaching the surface.
  • the diver may have his own propulsion unit, consisting of an accumulator box or fuel cell box (21) connected to an electric motor chute (33) Use 12V / 48V with a power of 0.7 to 3 KW and equipped with a turbine (34) and nozzle (35).
  • the batteries may be of the lead acid, nickel cadmium, nickel metal hydride, lithium ion or other type, which on the one hand are powerful enough, on the other hand compact and light in weight.
  • the Antriebsagregat underwater can be coupled in and out with locking mechanism and by means of a carrying handle (60) in the hand to be worn.
  • the weight of the drive unit can be between 15 and 25 kilograms.
  • Underwater has the entire diving equipment including the drive unit neutral buoyancy.
  • All parts of the diving equipment can be packed in a fiberglass sheath be housed in a streamlined shape for better protection and design.
  • FIG. 4 A very simple and cheap version of the device, shown in Fig. 4 , constructed with the smallest possible diameter in cross section (possibly 14 - 16 cm) consisting only of the mouthpiece (1), on and
  • Exhalation tubes (2, 3), the chamber (7), the CO-2 filter (6), and the lower part (49) with pressure compensation bag (20) with pressure relief valve (59), two constant dose nozzles (14, 50) and regulator valve (19), optionally also battery pack (21) and drive unit (32), can be purchased and used as an accessory by all divers who have a compressed air diving device with double-pack steel cylinders. These divers can modernize their equipment and upgrade for longer dives and higher diving safety, while attaching and connecting this variant of the new scuba diving equipment via their normal scuba tanks.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kreislauf-Tauchgerät (Rebreather) mit eigenem Antriebssystem für eine rationelle Fortbewegung eines Tauchers unter Wasser mit Möglichkeiten in verschiedenen Tiefenbereichen unterschiedlichen Atemgasgemische zu verwenden um den Tauchgang zu optimieren und die folgende Dekompressionszeit zu verkürzen.
  • Ein derartiges Tauchgerät mit eigenem Antriebssystem und Gasversorgung mit unterschiedlichen Atemgasgemischen ist von großempraktischem Interesse. Es ermöglicht den Taucher nicht nur tief unter Wasser vorzudringen mit wenig Verlust von Kraft und Atemgas, sondern nach Tauchtiefe und Grundzeit die entsprechende Dekompressionszeit wesentlich zu verkürzen durch Gaswechsel von inertgasen wie Stickstoff, Argon, Helium, in unterschiedlicher Zusammensetzung mit Sauerstoff.
  • Der Taucher hat auch die Möglichkeit sich unter Wasser schnell zu bewegen und unterschiedlichen Unterwasser-Beobachtungen oder Arbeiten durchzuführen. Solche Geräte sind umso notwendiger, wenn ein größerer Aktionsradius, umfangreiche Ausrüstung und längere Tauchzeit gebraucht werden.
  • Es ist bekannt, dass normales Sporttauchen mit Luft bei 40 Meter Tiefe endet, wegen der Stickstoffnarkose.
  • Für die modernen Tech-Diver von heute ist es reizvoll in größeren Tiefen vorzudringen. Bei dem Tieftauchen braucht der Taucher eine lange Dekompression, die von dem Aufenthalt h der entsprechenden Tiefe abhängig ist.
  • Eine Möglichkeit die Gasversorgung bei dem Tieftauchen zu optimieren und die Dekompressionszeit zu verkürzen liegt in Atemgaswechsel während des Tauchgangs. In der Praxis können Abstieg und Aufstieg bis zum bestimmten Punkt als eine Phase betrachtet werden und hier findet Anwendung die Reise-Mischung (Travel-Mix). In der Arbeitstiefe wird umgestiegen auf eine zweite Mischung - Grundgemisch (Bottom-Mix).
  • Nachher wird wieder für einen Teil des Aufstieges die ReiseMischung benutzt, dann wechselt der Taucherin geringerer Tiefe auf eine dritte Dekompressions-Mischung mit möglichst hohem Sauerstoffanteil und dann ab 9 Meter Tiefe auf reinem Sauerstoff.
  • Auch dem Kälteschutz ist bei langen, tiefen Tauchgängen verstärkt Beachtung zu schenken, man braucht auch Heizung für das Tauchgerät und das Atemgas, besonders bei dem Tauchen mit Helium-Sauerstoff-Gasgemisch.
  • Es existieren Tauchgeräte, gebaut nach dem Prinzip des offenen Systems, wo das Atemgaswechsel stattfindet durch mitnehmen von fünf, sechs oder mehr Tauchflaschen. Nachteil von diesen Geräten ist der enorme Gasverbrauch in größeren Tiefen, die HeliumGasgemische sind sehr teuer, der Taucher muss enormes Gewicht tragen (bis 120 und mehr Kilogramm). Das Tauchen mit diesen Geräten ist auch riskant da es keine
  • Heizung für das Atemgas gibt.
  • Es existieren Tauchgeräte, gebaut nach dem Prinzip deshalbgeschlossenem oder geschlossenen Kreislaufs,
    wo das teuere Inertgas weniger verbraucht wird. Diese Geräte im Prinzip benutzen nur eine Sorte Inertgas (Stickstoff oder Helium) und erlauben nur das ändern von SauerstoffGehalt, nicht aber den Atemgaswechsel.
  • Normalerweise vergeudet ein Taucher auch viel kostbare Energie (Körperkraft, Atemgas) und Zeit um von seiner Basis aus mit eigener Kraft zum Einsatzort zu schwimmen.
  • Es sind Antriebsagregate bekannt, die an einem SCUBA-Presslufttauchgerät-Flasche zu befestigen sind, wie z.B. U.S.Patent 3,329,118 , wo die Akkumulatoren, Elektromotoren und die Flasche eine Einheit bilden, die sehr schwer und mit großen Volumen ist, oder U.S.Patent 5,984,739 , wo der Akkumulator und der Elektromotor an eine Pressluftflasche von hinten befestigt sind.
  • Nachteil von diesen Geräten istdass sie entweder nur für Tauchgeräte mit offenem System prädestiniert sind, oder sehr schwer zu tragen sind und bieten unter Wasser große Widderstands-Flächen. Es sind keine
  • Antriebsagregate bekannt, die in einem Kreislauf-Gerät integriert sind.
  • Die Lösung dieser Aufgabe- die Gasversorgung bei dem Tieftauchen zu optimieren und die Dekompressionszeit zu verkürzen durch Atemgaswechsel während des Tauchgangs, weniger teueres Inertgas zu verbrauchen und zugleich die Größe und das Gewicht des Tauchgerätes so wenig wie möglich zu halten, nicht zuletzt eine interne Heizung für das Atemgas und ein Antriebsagregat als Bewegungsmittel zu besitzen- ist in einem neuen
  • Kreislauf-Tieftauchgerät zu schaffen.
  • Das neue Kreislauftauchgerät zeichnet sich damit aus,dass auf der Basis von den bekannten bis jetzt Tauchgeräte, die auf dem Prinzip der halbgeschlossenem oder geschlossenem Kreislauf mit selbst-mischende Elektronik eine weitere Entwicklung unternommen ist, um diese Geräten mit der Möglichkeit zu versehen, unter Wasser bei dem Tauchen von mehr als 40 Meter die folgende nachher lange Dekompressionszeit zu verkürzen durch Gaswechsel und so erstens überhaupt tiefere Tauchgänge für Sporttaucher möglich zu machen und zweitens die Tauchsicherheit wesentlich zuerhöhen. Für diesen Zweck sind zwei unterschiedliche Variarten möglich: die erste Variante basiert auf dem Prinzip der halbgeschlossenem Kreislauf und besteht aus Mundstück oder Helm, Einatemschlauch, Einatembeutel, Ausatemschlauch, Ausatembeutel, CO-2 Absorption Filter, vier Konstantdosierungs-Düsen mit Möglichkeit genau dosierte mengen Atemgas in diesem Kreislauf nach Wahl des Tauchers einzuspeisen, zwei Eingänge für Atemgas um den Kreislauf durchzuspülen bei Notwendigkeit, drei Sauerstoff-Sensoren um den Partialdruck des Sauerstoffes zu messen, ein Sensor für Helium-Messung und ein Sensor für CO-2-Messung, vier Stahldruckflaschen, davon drei gefüllt mit drei unterschiedliche Atemgasmischungen aus Inertgasen, wie Stickstoff, Argon und Helium mit unterschiedlichen Gehalt von Sauerstoff und eine Stahldruckflasche gefüllt mit reinem Sauerstoff.
  • Die zweite Variante basiert auf dem Prinzip dergeschlossenem Kreislauf und der Unterschied zu der erste Variante ist, dass statt vier Konstantdosierungs-Düsen alle Sensoren sind verbunden mit zwei Mikroprozessoren, die den Sauerstoffgehalt kontrollieren und bei Notwendigkeit in dem Kreislauf genau kontrollierten Mengen rein- Sauerstoff oder unterschiedlichen Inertgasen, wie Stickstoff, Argon oder Helium, gefüllt in vier unterschiedlichen Stahldruckflaschen, durch vier Magnet- Solenoid-Ventile einspeisen. Außerdem besitzen die beiden Varianten von dem neuen Tauchgerät auch eine keramische Heizpatrone, die mit Gleichstrom 12V-24V versorgt ist und 50-150 Watt oder mehr Leistung hat mit Ausschaltautomatik. Diese Heizpatrone hat die Aufgabe das Atemgas zu erwärmen, besonders bei Benuzung von Helium-Sauerstoff-Gasgemisch bis eine Temperatur von 32°-33° C. Das Tauchgerät hat auch eine eigene Antriebseinheit, bestehend von eine oder mehreren Batterien von Typ Blei-Säure, Nickel-Kadmium, Nikel-Metalhydrid, Lithium-Zonen oder anderen Typen, wobei die Batterien mit einer Brenstoffzelle ersetzt oder unterstützt werden können, verbunden mit ein Gehäuse mit Elektromotor für Gleichstrom 12V-48V/ 0.7 bis 3 KW und eine kompakte Turbine mit Düse für schnellen Antrieb. Diese Antriebseinheit wird mit dem Kreislaufgerät erst unter Wasser ein- und ausgekopelt und von dem Taucher beim verlassen des Wassers mit der Hand getragen, um das Gewicht des Tauchgerätes auf dem Rücken des Tauchers zu minimieren
  • Alle anderen Teile bilden eine kompakte, rückentragbare, relativ leichte Einheit mit Gewicht 20 bis 30 Kilogramm.
  • Eine ganz elementare Variante von der selben Konstruktion, bestehend nur von dem Hauptteil mit zwei Konstantdosierungs-Düsen, CO-2 Absorptions-Filter, Druckausgleichbeutel und Schläuche mit Mundstück kann als Aushilfsmittel für Aufrüstung von bestehenden Presslufttauchgeräte Anwendung finden, für bessere Nutzung der Luftvorrat und Verlängerung der Tauchzeit.
  • Die Erweiterung von Tauchtiefe und Grundzeit sowie die Verwendung anderer Atemgase als Druckluft und das Tauchen ohne die Möglichkeit des direkten Aufstiegs verlangen eine neue Definition der Tauchsicherheit.
  • Das neue Kreislauf-Tauchgerät bietet neue Möglichkeiten und neue Sicherheitsaspekte in dem modernen Technischen Tauchen.
  • Die Erfindung wird beispielsweise dargestellt durch die Zeichnungen:
    • Fig. 1 - Funktionsschema
    • Fig. 2 - Ansicht der Hauptteilen
    • Fig. 3 - Gesamt-Ansicht
    • Fig. 4 - Aushilfsvariante für Pressluftgerät
  • Das neue Kreislauf-Tauchgerät mit Möglichkeiten für Atemgaswechsel unter Wasser und eigenem Antriebssystem funktioniert in folgender Weise: Bei der Variante gebaut nach dem Prinzip vonhalbgeschlossenem Kreislauf werden vor dem Tauchen in der Stahlflaschen (9,10 und 56) drei unterschiedlichen Zusammensetzungen von Inertgasen mit unterschiedlichen Sauerstoff-Gehalt gefüllt unter Hochdruck 220-300 bar. In der Stahlflasche (9) wird z.B. 10 % Sauerstoff, 30 % Stickstoff und 60 % Helium gefüllt. In der Stahlflasche (56) wird 10 % Sauerstoff und 90 % Helium gefüllt. Die Stahlflasche (10) wird mit Luft und die Stahlflasche (55) mit100 % Sauerstoff gefüllt. Die vier Stahlflaschen (9,10, 56 und 55) besitzen eigene Druck Reduzierventile (25, 27, 40, 42) wo der Druck des Atemgases auf 10 bar über dem Umgebungsdruck reduziert wird. Die Stahlflaschen (9, 10 und 56) sind einzeln verbunden mit dem Regulator-Ventil (19).Bei dem Tauch-Vorgang öffnet der Taucher zuerst die Stahldruckflasche (10), gefüllt mit Luft, um bis einer Tiefe von 40- 50 Meter zu tauchen. Durch Verbindung (17) ist die Flasche (10) verbunden mit der KonstantdosierungsDüse (14) und durch diese Düse kommt Luft in die Kammer (7), genau dosiert, z.B. 10-12 Liter pro Minute.
  • Unter dem Druck des Wassers der Regulator-Ventil (19) öffnet sich auch und füllt mit dem entsprechendem Atemgas die Misch- Kammer (7) bis zum Ausgleich des Druckes. Für diesen Zweck dienen auch die beiden Druck Ausgleich Beutel (20). Die Kammer (7) kann geöffnet werden durch trennen von dem unteren Teil (49), um den CO-2 Absorption Filter (6) vor dem Tauchgang auszuwechseln.
  • Nachher schließt sich der Regulator-Ventil (19).
  • Bei Erreichen von einer Tiefe von 50 - 60 Meter der Taucher schließt mit den Drehgriff die Stahlflasche (10) und öffnet durch Drehgriff de Stahlflasche (9), gefüllt mit Atemgasmischung 10 % Sauerstoff, 30 % Stickstoff und 60 % Helium. In dieser Weise schaltet er das Gerät auf diese Atemgasmischung und führt den Gaswechsel für eine Tiefe bis 160 -180 Meter. Durch Verbindung (18) speist er die Kammer (7) durch Konstantdosierungs-Düse (15) ständig mit der Atemgasmischung mit einer Flow-Rate von 18 - 20 Liter per Minute. Der Regulator-Ventil (19) wird weiter mit derselben Atemgasmischung gespeist.
  • In Tiefe von 180 Meter der Taucher schließt durch Drehgrif die Flasche (9) und öffnet die Stahlflasche (56), gefüllt mit Atemgasmischung von10 % Sauerstoff und 90 % Helium. Durch das Reduzierventil (40) strömt das Atemgas durch Verbindung (47) zu der KonstantdosierungsDüse (51) und von dort mit einer Flow-Rate von 30 - 40 Liter pro Minute in die Kammer (7).
  • In dieser Kammer befindet sich der CO-2 Absorptions-Filter (6) und der Keramik-Heizkörper (8, 57) mit Ausschaltautomatik. Der Heizkörper kann für eine bestimmte Atemgas-Temperatur eingestellt werden, z. B. 32 °C, die ständig gehalten wird. Der Heizkörper wird mit Gleichstrom 12V/24V von der Batterie (21) versorgt
  • Der Taucher atmet durch den Einatem-Schlauch (2) und Einatembeutel (5) ein und durch den Ausatemschlauch (3) und Ausatembeutel (58) aus in die Kammer (7), dort schließt sich der Kreislauf. Der Druck- Ausgleich Beutel (20) ist versehen mit einem Überdruckventil (59), auch Ausatembeutel(58), wo das überschüssige Atemgas in das umgebenden Wasser entweicht.
  • Ein oder mehreren Sauerstoff-Sensoren (4) messen ständig den Sauerstoff-Gehalt des Atemgases in die Kammer (7) und geben dem Taucher Information am Display (37), auch Licht- oder akustisches Signal bei Störungen. Die CO-2 Sensoren (11) gebendem Taucher Information über den CO-2 Gehältern, der Helium-Sensor (54) gibt Information über dem Helium-Gehalt in die Kammer (7). Diese Kammer ist hermetisch abgeschlossen. In Falle eines Falles, sollte aus welchem Grund auch immer Wasser in dieser Kammer (7) eindringen, es ist wichtig für die Gesundheit des Tauchers dass dieses Wasser entfernt wird, sonst kann der CO-2 Filter beschädigt werden oder giftiger Gase entstehen. Dafür dient die
  • Entwässerungs-Anlage mit Abschließventil (46), wo das Wasser aus der Kammer (7) ausgedrückt wird, nachdem das Ventil geöffnet und dann wieder geschlossen wird.
  • Nach erreichen von einer Arbeits- und Einsatztiefe von 200 Meter und getaner Arbeit, der Taucher steigt in einer Tiefe von 140 Meter auf, macht einen Dekompressions-Stopp, wobei er von einem Tauch- und
  • Dekompressions-Stopp Computer unterstütz wird. Auf dieser Tiefe schließt er die Stahlflasche (56) und öffnet die Stahlflasche (9). Dann steigt er in einer Tiefe von 80 Meter, schließt die Stahlflasche (9) und öffnet die Stahlflasche (10). Obwohl jetzt aus dieser Flasche in die Kammer (7) Luft einstömt, die Reste von der vorherigen Gasmischung vermischen sich mit der Luft und die Gefahr für Stickstoffnarkose ist niedrig.
  • Nach notwendigem Dekompressions-Stopp in der entsprechenden Tiefe und bei dem Erreichen von einer Tiefe von 60 Meter schließt der Taucher die Stahlflasche (10) und öffnet die Stahlflasche (55), die mit 100 % Sauerstoff gefüllt ist. Durch das Reduzierventil (42) strömt der Sauerstoff zu der Konstantdosierungs-Düse (50) und mit einer Flow-Rate von 1,4 Liter pro Minute in die Kammer (7) wo er sich mit dem übrig gebliebenen Atemgasgemisch anschließt. Der Taucher hat die Möglichkeit den Sauerstoff Gehalt in der Kammer (7) langsam zu erhöhen bei der entsprechenden Tiefe 50, 40, 30, 20, 15, 10 Meter- durch Betätigung der direkte Verbindung (53) zu der Kammer (7). Ab einer Tiefe von 9 Meter der Taucher kann durch die Verbindung (53) die Kammer (7) mit Rein-Sauerstoff durchzuspülen und füllen bis zu der Ende der Dekompressions-Zeit und erreichen der Oberfläche.
  • Mit diesem Atemgaswechsel wird die Dekompressions-Zeit mit mehreren Stunden wesentlich verkürzt, da die gelöste in die Blutbahnen des Tauchers Atemgasmoleküle der unterschiedlichen Inertgasen leichter aus dem Körpergewebe ausscheiden. In dieser Weise ist auch die Tauchsicherheit wesentlich verbessert und der Tauchdauer verkürzt, wobei Zeit und Atemgas gespart werden.
  • Bei Notwendigkeit kann der Taucher zu jeder Zeit das Atemgas aus der Stahlflaschen (9,10 und 56) direkt nutzen auf dem Prinzip des offenen Systems mit einem Atem-Automaten.
  • Bei einer Variante des Tauchgerätes auf dem Prinzip des völlig geschlossenem Kreislauf mit Selbstmischende Elektronik, die wesentlich teuerer in Preis ist, wird in der Stahlflasche (9) rein Inertgas Helium, In der Stahlflasche (10) rein Stickstoff, in der Stahlflasche (56) Gas Argon und in der Stahlflasche (55) rein Sauerstoff gespeichert. Zwei Mikroprozessoren (30, 36) regulieren den Prozess der Entstehung des Atemgasgemisches in der Kammer (7) mit Hilfe der Sauerstoff-Sensoren (4) und Helium-Sensor (54), wobei die Mikroprozessoren den Magnet Solenoid-Ventil (43) für Sauerstoff-Zufuhr, Magnet-Solenoid-Ventil (29) für Helium-Zufuhr, Magnet-Solenoid-Ventil (24) für Luft oder Stickstoff und Magnet- Solenoid-Ventil (38) für Argon oder Argon-Sauerstoffgasmischung steuern. Eigentlich der Gaswechsel mit unterschiedlichen Inertgasen wird von den Mikroprozessoren (30, 36) selber durchgeführt nach vorbereitetes und gespeichertes Programm. Die drei Verbindungen von Stahldruckflaschen (9,10 und 56) zwischen den entsprechenden Magnet-Ventile und der Misch-Kammer (7) speisen mit Gas auch das Regulator-Ventil (19) zum Druck-Ausgleich.
  • Für den Abstieg bis zu einer Tiefe von 60 Meter und der Aufstieg ab 80 Meter Tiefe schalten die Mikroprozessoren (30, 36) beide Magnet-Ventile (24)- für Stickstoff und (43) für Sauerstoff, wobei von beiden Gasen bestimmten Mengen in der Kammer (7) einfließen, entsprechend den zulässigen Sauerstoff-Partialdruck der Tiefe.
  • Der Tauchgang von 60 Meter bis 200 Meter und zurück bis 80 Meter Tiefe kann mit der Selbstmischende Elektronik durchgeführt werden mit Inertgas Helium aus Stahlflasche (9) in Verbindung mit Sauerstoff aus der Stahlflasche (55).
  • Bei einem Aufstieg ab einer Tiefe von 80 Meter und für de notwendige Dekompression bis 60 Meter kann das Gerät mit Inertgas von Stahlflasche (10) - Stickstoff und Sauerstoff von Flasche (55) gespeist werden, wobei die Mikroprozessoren (30, 36) langsam den vorherigen Inertgas mit neuen austauschen.
  • Ab 60 Meter Tiefe bis 9 Meter Tiefe für die Dekompression wird Inertgas Argon von Flasche (56) und Sauerstoff von der Flasche (55) in die Kammer (7) gespeist, wobei die Mikroprozessoren den Sauerstoff Anteil von 30 % langsam auf die entsprechende Tiefe bis70 %, 80 % und 90 % erhöhen.
  • Ab einer Tiefe von 9 Meter wird das Gerät auf Nutzung von rein Sauerstoff von der Stahlflasche (55) umgeschaltet werden, bis erreichen der Oberfläche. Bei Unterwasser-Arbeiten, die mit Suchaktionen oder Inspektionen verbunden sind, um kostbare Energie (Körperkraft und Atemgas) zu sparen, kann der Taucher den eigenen Antriebsagregat, bestehend aus Akkumulatoren-, bzw. Brennstoffzellen-Box (21), verbunden mit Gehauste mit Elektromotor (33) 12V/48V mit einer Leistung von 0.7 bis 3 KW und versehen mit einer Turbine (34) und Düse (35), benutzen.
  • Die Akkumulatoren können von Typ Blei-saure, Nickel-Kadmium, Nikel-Metal-Hydrid, Lithium-lonen oder anderen Typ sein, die einerseits genug Leistungsfähig, andererseits kompakt und mit wenig Gewicht sind.
  • Die können ersetzt oder unterstützt werden von einer PEM-Brennstoffzelle oder anderen Typ Brennstoffzelle mit Wasserkühlung und gespeist von rein Sauerstoff von der Stahlflasche (55) und rein Wasserstoff, mitgebracht in Metall-Hydrid Behälter oder Stahlflasche. Um das Gewicht des Tauchgerätes an der Oberfläche zu reduzieren, kann der Antriebsagregat Unterwasser ein und ausgekoppelt werden mit Abschließmechanismus und mit Hilfe von einem Tragegriff (60) in der Hand getragen werden. Das Gewicht des Antriebsagregat kann zwischen 15 bis 25 Kilogramm betragen.
  • Unterwasser hat das gesamte Tauchgerät inklusive die Antriebseinheit neutrale Schwimmfähigkeit.
  • Alle Teile des Tauchgerätes können in einer Hülle aus GFK-Faser untergebracht werden in einer Strömungslinien Form für besseren Schutz und Design.
  • Eine ganz einfache und billige Variante des Gerätes, dargestellt in Fig. 4, konstruiert mit dem möglichst kleineren Diameter in Querschnitt (eventuell 14 - 16 cm) bestehend nur aus dem Mundstück (1), Ein und
  • Ausatemschläucher (2, 3), die Kammer (7), den CO-2 Filter (6), und den unteren Teil (49) mit Druck- Ausgleichs-Beutel (20) mit Überdruck-Ventil (59), zwei Konstantdosierungs-Düsen (14, 50) und Regulator-Ventil (19), nach Wahl auch Batterie-Pack (21) und Antriebs-Einheit (32), kann als Zusatzgerät von allen Taucher erworben und benutzt werden, die einen Presslufttauchgerät besitzen mitDoppel-Pack Stahlflaschen. Diese Taucher können ihre Geräte modernisieren und Aufrüsten für längere Tauchgänge und höhere Tauchsicherheit, wobei sie diese Variante des neuen Tauchgerätes über ihre normale Tauchflaschen befestigen und verbinden.

Claims (5)

  1. Kreislauftauchgerät mit eigenem Antriebssystem, funktionierend nach dem Prinzip der halbgeschlossenem Kreislauf, damit gekennzeichnet, dass in einem Kreislauf, bestehend aus einem Mundstück (1) oder Helm, Einatem Schlauch (2), Einatembeutel (5), Ausatm-Schlauch (3), Ausatembeutel (58), eine hermetisch nach außen abgeschlossene und abmontierbare Misch-Kammer (7) mit eingebautem CO·2 Absorptions-Filter (6); an dieser Kammer (7) haben Anschluss vier Konstantdosierungs-Düsen (14, 15, 50 und 51), montiert auf dem Unterteil (49), wobei die Düse (14) eine genau dosierte Menge Atemgas mit Flow-Rate von 10-12 Liter pro Minute zustellt, die Düse (15) Atemgas mit Flow-Rate 18-20 Liter pro Minute, die Düse (51) Atemgas mit Flow-Rate 30-40 Liter per Minute oder mehr, die Sauerstoff-Düse (50) mit Flow-Rate 1,4 Liter pro Minute; jede Düse hat eine eigene Verbindung mit einem der Druck-Reduzier Ventile (25, 27, 40 und 42), die ihrerseits an die entsprechenden Stahldruckflaschen (10, 9, 56, 55) verbunden sind,
    wobei die Stahldruckflasche (55) mit reinem Sauerstoff; die Stahldruckflaschen (9,10, 56) mit vorgefertigten Atemgasmischungen aus unterschiedlichen Inertgasen, wie Stickstoff, Argon, Helium in unterschiedliche Zusammensetzung mit Sauerstoff gefüllt sind unter Hochdruck 220 - 300 bar oder mehr, um Atemgaswechsel und Atemgas Optimierung in der unterschiedlichen Tauchtiefe für die Tauchdauer und die Verkürzung der Dekompressions-Zeit durchzuführen, wobei die drei Stahldruckflaschen (9,10 und 56) mit Verbindungen mit dem Regulator Ventil (19) verbunden sind, der die Kammer (7) mit dem entsprechenden Atemgas ausfüllt für Druck-Ausgleich; die Misch-Kammer (7) ist verbunden mit zwei Druck-Ausgleich Beutel (20), wobei an Beutel (20)und am Ausatembeutel (58) ein Überdruckventil (59) montiert ist; die Beutel (20), die Düsen (14, 15, 50, 51), der Regulator-Ventil (19) und die Entwässerungs-Anlage mit Auslass-Ventil (46) sind an dem Unterteil (49) installiert, verbunden hermetisch mit der Misch-Kammer (7); dieser Unterteil (49) beherbergt auch den Akkumulatoren, bzw. Brennstoffzellen-Gehäuse (21) und ist frei durchflutbar von dem umgebenden Wasser; an der Misch-Kammer (7) sind noch ein oder mehr Sauerstoff-Mess-Sensoren (4), ein CO-2 Sensor (11), ein Helium-Sensor (54) befestigt, um die Atemgasmischung zu kontrollieren mit dem Tragbaren Display (37), versehen mit Licht- und Akustisches Signal bei Störungen; die vier Stahldruckflaschen (9, 10, 55, 56) durch die Reduzierventile (25, 27, 40, 42) sind direkt mit Manuel-Betätigungsventile (22,23,45 und 44) mit der Misch-Kammer (7) verbunden, um die bei Notwendigkeit mit dem entsprechendem Atemgas durchzuspülen,
    wobei das Tauchgerät von drei Hauptteile besteht, nämlich die Misch-Kammer (7), Unterteil (49) und Antriebseinheit (21- 32); die vier Stahldruckflaschen (9, 10, 56, 55) sind an dem Unterteil (49) befestigt.
  2. Kreislauf-Tauchgerät, funktionierend nach dem Prinzip der völlig geschlossenem Kreislauf, damit gekennzeichnet, dass in einem Kreislauf, bestehend aus Mundstück (1) oder Helm, Einatemschlauch (2),
    Einatembeutel (5), Misch-Kammer (7) - montiert hermetisch auf Unterteil (46-a), CO-2 Absorptions-Filter (6), Ausatembeutel (58) mit Überdruckventil (59) , Ausatemschlauch (3), wobei die Stahldruckflaschen (9,10, und 56) mit Verbindungen mit dem Regulator Ventil (19) für Druck-Ausgleich verbunden sind, wobei die Stahldruckflasche (9) mit rein Hellum, Stahdruckflasche (10) mit Luft oder Stickstoff, die Stahldruckflasche (56) mit Argon-Sauerstoff-Gasmischung oder Argon und die Stahldruckflasche (55) mit rein Sauerstoff gefüllt sind, wobei die Herstellung von Atemgas in die Misch-Kammer (46) erfolgt und Sauerstoff aus der Magnet- Solenoid-Ventil (43), Helium aus der Magnet- Solenoid-Ventil (29), Luft oder Stickstoff aus Magnet-Solenoid-Ventil (24) und Argon aus Magnet-Solenoid-Ventil (38) gespeist werden; der ganze Prozess wird gesteuert von zwei Mikroprozessoren (29, 36), die mit Gleichstrom von eigene Batterien oder von den Batterien der AntriebsEinheit gespeist werden; mit Hilfe der drei Sauerstoff-Sensoren (4), den Helium-Sensor (11) und CO·2 Sensor (54) wird der prozentuelle Anteil des Sauerstoffs und Helium von dem Taucher auf dem Tragbaren Display (37) abgelesen, von dort wird er auch bei Störungen durch Licht und Akustisches Signal gewarnt; nach Erreichen der Arbeitstiefe und getaner Arbeit ab einer bestimmten Tauchtiefe bei der Dekompression ist es möglich den Gaswechsel in dem Gerät, gesteuert von den Mikroprozessoren (29, 36), durchzuführen mit Atemgas von unterschiedlichenZusammensetzungen von Inertgasen, wie Stickstoff, Argon und Helium mit Sauerstoff für die Verkürzung der Dekompressionszeit und ab 9 Meter Tiefe nur mit reinem Sauerstoff.
  3. Kreislauf-Tauchgerät nach der Beschreibung in Anspruch 1 und Anspruch 2, damit gekennzeichnet, dass es mit einem eigenem Antriebssystem versehen ist, bestehend aus einem Druck-Kompensiertem Akkumulatoren-Gehäuse (21) mit Batterien von Typ Blei-saure, Nickel-Kadmium, Nikel-Metal-Hydrid, Lithium-Ionen oder anderen Typ Batterien, bzw. eine PEM-Brennstoffzelle mit Wasserkühlung, gespeist mit rein Sauerstoff von der Stahldruckflasche (55) und rein Wasserstoff von einemMetall-Hydrid-Behälter oder zusätzliche Stahldruckflasche oder Container, diese Einheit ist verbunden direkt mit einem Gehäuse (32) mit Elektromotor (33) 12V-48V mit einer Leistung von 0.7 bis 3 KW , wobei der Motor getaucht in der Wasser oder in dem Gehäuse Druck-Kompensierte ist und die Turbine (34) mit Düse (35) oder einen Propeller betreibt; die Steuerung von diesen Elektromotor (33) und die Verbindung mit den Batterien (21) erfolgt durch die Steuerungs Einheit (31); das ganze Antriebssystem ist ein und abmontierbar von dem Unterteil (49) des Tauchgerätes mit Hife einer Abschließungs-Vorrichtung und Tragbar mit dem Griff (60), um das Gewicht des Gerätes zu reduzieren bis zu dem Tauchgang oder nachher auf der Oberfläche, um den Rücken des Tauchers zu entlasten.
  4. Kreislauf-Tauchgerät nach der Beschreibung in Anspruch 1 oder Anspruch 2, damit gekennzeichnet, dass in der Misch-Kammer (7) ein oder mehreren Keramischen Heizpatronen (8, 57) 12V/24V untergebracht sind, die mit Gleichstrom von der Antriebs-Einheit (21) gespeist werden, regulierbar in Stufen mit der Steuerung (31) und versehen mit Ausschattautomatik, mit der Aufgabe das Atemgas in der Kammer (7) warm zu halten mit einer gewünschten Temperatur bis 34° C.
  5. Kreislauf-Tauchgerät nach der Beschreibung in Anspruch 1, damit gekennzeichnet, dass in einer ganz einfachen Variante mit minimalen Querschnitt, bestehend nur aus Mundstück (1), Einatemschlauch (2), Misch-Kammer (7), mit Überdruckventil (59), montiert auf dem Unterteil (49) CO-2 Absorptions-Filter (6), Ausatemschlauch (3), zwei Konstantdosierungs-Düsen (14, 50) mit Verbindungen, Druck-Ausgleich Beutel (20), Regulator-Ventil (19) mit Verbindung, eine Gleichstrom-Batterie in Gehäuse (21), nach Bedarf auch die Antriebs-Einheit (32), wobei diese Einheit auf einem Presslufttauchgerät mit Doppelpack-Stahlflaschen zu befestigen und mit diesen Stahlflaschen die Konstantdosierungs-Düsen (14, 50) und der Regulator-Ventil (19) mit der Reduzier-Ventile verbunden sind; in dieser Weise kann ein jedes normales Presslufttauchgerät in einem KreislaufGerät Aufgerüstet werden für einen längeren Taucheinsatz mit einer erhöhte Tauchsicherheit mit weniger Kosten.
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