NO165533B - Pusteutstyr for dypvannsdykking. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et pusteutstyr for dypvannsdykking i henhold til den innledende del av patentkrav 1.

Ved tradisjonelle dykkerapparater for dypvannsdykking opptrer det i områder for svært høye gasstettheter, for eksempel ved heliox-dykking dypere enn 350 m, ved kritiske punkter, for eksempel ventiler, tilkoplingsstykker og tverrsnittsforandringer, selv ved gasstrømninger som bare ligger moderat over pusting i hvile, en sprangvis stigende pustemotstand. Denne økte pustemotstand henfører seg til turbulente strømningsforhold, som ennå ikke er tilstrekkelig utforsket. Til grunn ligger den fysiologisk ekstreme bånd-bredde ved den første og andre avledning av lungevolumet etter tiden

hvor v betegner lungevolumet og t tiden. Som følge av de opptredende turbulenser forekommer det at dykkeren forbi-gående ikke blir tilstrekkelig forsørget med pustegass henholdsvis at bortstrømningen av utåndingsgassene hindres. For å overvinne slike vansker, som opptrer ved større neddykkingsdybder, er det vanlig å bore opp de tradisjonelle apparaturer for å oppnå større ledningstverrsnitt og dermed en høyere gassgjennomgang. Man får derved imidlertid meget omfangsrike konstruksjoner og tykke ledninger. På den annen

side blir det selv ved store strømningstverrsnitt meget snart igjen nådd en kritisk grenseverdi hvor de nevnte vansker opptrer på nytt.

I boken "Tauchtechnik" bind I, s. 109-111, Springer-Verlag Berlin/Heidelberg 1969 er det beskrevet et blandingsgass-svømmedykkerapparat, hvor det i banen for pustegassen, både foran og bak pustemasken, er anordnet en fleksibel puste-pose. Pustegassen blir tilført innåndingsposen via en trykkreduksjonsventil og flere doseringsdyser og strømmer til pustemasken og fra denne videre til utåndingsposen. Fra utåndingsposen fører en gassbane over en overtrykksventil ut i omgivelsene, og en ytterligere gassbane fører til en CC^ -absorpsjonsbeholder for å binde det i utåndingsluften inne-holdte CC>2. Det restoksygen som utåndingsgassen inneholder, blir tilført innåndingsposen. Ved dette kjente appa-rat strømmer pustegass stadig gjennom pustemasken. Det dreier seg ikke om et behov-system hvor tilførselen av pustegass til pustemasken er avhengig av dykkerens oksygenbehov. Innåndingsposen fungerer som et blandekammer for blanding av frisk pustegass med oksygen fra CO^ -absorpsjonsbeholder-en, og utåndingsposen, som stadig har et visst innvendig trykk, tjener som forkammer for overtrykksventilen som fører ut i omgivelsene. Mens dykkeren ikke puster, gjennomstrømmes systemet av pustegass som blir ledet ut i omgivelsene. En ulempe ved et slikt pustesystem er et høyt forbruk av pustegass, idet en stor mengde pustegass slippes unyttet ut i omgivelsene. Utåndingsposen og innåndingsposen står innbyr-des i fluidumforbindelse, slik at det i dem råder i det vesentlige samme trykk, slik at begge poser oppviser den samme oppblåsingstilstand. Derved lettes ikke dykkerens inn-og utånding, idet utåndingen blir vanskeliggjort i samme grad som innåndingen lettes. Dykkerutstyret er bare egnet for dyp inntil 200 m.

DE-OS 22 30 622 omhandler et pusteutstyr av den art som er angitt i den innledende del av etterfølgende patentkrav 1. Ved dette kjente system dreier det seg imidlertid ikke om et behovsbetinget system med pustemaske, men om et system med konstant gjennomstrømning og dykkerhjelm eller -hette. Det kjente system omfatter en trykkregulator, men denne danner sammen med et seriekoplet strupested en mengderegulator, som vil holde pustegasstilførselen til dykkerhjelmen konstant, slik at dykkerhjelmen gjennomstrømmes av en konstant pustegassmengde. Dykkeren blir derved ikke tilbudt et bestemt trykk med en bestemt mengde. Derfor ville det ha vært hen-siktsløst å anordne en lungeautomat med trykkreduksjonsventil under vann. Trykket i utåndingsledningen blir ikke redusert trinnvis, idet utåndingsledningen via en trykkut-ligningsbeholder er koplet til en vakuumpumpe.

US-PS 3 370 585 omhandler et pusteutstyr som omfatter et kammer eller en klokke hvori pustegassen tilberedes og blir holdt i beredskap samt hvori den utåndede gass tilbakeføres. Denne klokke er anordnet omtrent på dykkingsdybdens nivå, og trykket i den svarer derfor i det vesentlige til dykkingsdybdens trykk. Fra klokken fører ledninger til pustemasken, og i hver av disse ledninger er det satt inn en bufferbeholder som er seriekoplet med en ventil. Ved dette pusteutstyr forutsettes at pustegassen blir holdt i beredskap i klokken samt tas imot i denne. Dette betinger at det på store hav-dyp blir anbrakt og eventuelt skiftet ut ulike gassbehol-dere, hvortil kommer behandlingsinnretningen for utåndingsgassen. En annen ulempe er at ventilene styres i avhengighet av den volumetriske kontraksjon av bufferbeholderne.

US-PS 3 859 994 omhandler et pusteutstyr for dypvannsdykking, hvor den strømmende pustegassmengde som tilføres dykkeren, likeledes blir holdt konstant. En bufferbeholder er anordnet utelukkende i innåndingsledningen, men noen slik finnes ikke i utåndingsledningen, og pusteutstyret omfatter overhodet ikke noen slags trykkreduksjonsventil.

Formålet med oppfinnelsen er å skaffe et pusteutstyr for

dypvannsdykking i overensstemmelse med den innledende del av patentkrav 1, hvor det sikres at det for dykkeren stadig står til rådighet den nødvendige pustegassmengde, henholdsvis at utåndingen ikke hindres.

Dette formål er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved de trekk som fremgår av patentkrav 1.

Ifølge oppfinnelsen blir det gjennom minst én elastisk bufferbeholder, som blir holdt på pustetrykknivå, stilt til rådighet et tilstrekkeig stort fleksibelt buffervolum, slik at dykkeren ved innånding henholdsvis utånding ikke er hen-vist til at den nødvendige gassmengde øyeblikkelig etterføl-ges i form av en strømmende søyle henholdsvis ved utånding bortføres. Gjennom buf f ervolumene muliggjøres ånd"ingsfor-hold som vidtgående svarer til den naturlige pusting, slik at de fysiologiske toppverdier omsettes i utholdenhetsytei-ser som lett kan beherskes teknisk.

Pusteutstyret for dypvannsdykking utgjør et behov-system, hvor pustemasken bare tilføres pustegass når dykkeren ånder inn, og hvor det fra pustemasken bare bortledes pustegass når dykkeren ånder ut. Ved de kjente behovsystemer må det ved store neddykkingsdybder i lungeautomaten settes inn ventiler med svært stort tverrsnitt, fordi Reynolds-tallene tiltar betydelig under høyt trykk. Ved anvendelsen av den fleksible bufferbeholder kan det benyttes mindre ventiler, uten at dykkerens pustekomfort lider.

Pusteutstyret for dypvannsdykking ifølge oppfinnelsen egner seg spesielt for dykking ned til dyp som er større enn 350 m, hvorved dykkerens kropp er utsatt for omgivelsestrykket. Pusteutstyret kan dessuten anvendes i et trykkammers

notatemsystem. Ved metningsdykkerteknikken blir dykkere over vann i en trykkbeholder, hvori det blir bygget opp det trykk

som svarer til neddykkingsdybden, forberedt fysiologisk på trykkforholdene ved dykking. Når atmosfæren i en slik trykkbeholder (utilsiktet) blir forgiftet, er det ikke mulig å befordre personene hurtig ut i det fri. 1 dette tilfelle må det benyttes notatemapparater som gjør det mulig for personene å forbli i trykkammeret og utstyre seg med en pustemaske med egnet pustegass. Oppfinnelsen er videre anvendbar for notatemapparater i dykkeranlegg, for eksempel dykkerklokker.

Ved anvendelse av to bufferbeholdere, hvor den ene er anordnet i pustemaskens tilførselsledning og den andre i pustemaskens bortføringsledning, blir det i den første bufferbeholder opprettholdt et ubetydelig overtrykk overfor yttertrykket, mens det i den andre bufferbeholder opprettholdes et ubetydelig undertrykk overfor yttertrykket, slik at den andre beholder samarbeider og holder i beredskap et tilstrekkelig volum for opptakelse av utåndingsgassene. For å unngå en gjennomblåsing av åndingsgassene fra den første bufferbeholder gjennom pustemasken inn i den andre bufferbeholder, er det hensiktsmessig mellom den første og den andre bufferbeholder anbakt en overtrykksventilanordning, som først åpner når trykket i pustemasken er høyere enn summen av de to differansetrykk. Denne overtrykksventilanordning sperrer pustegassbanen gjennom pustemasken så lenge dykkeren ikke puster, men åpner ved innånding henholdsvis utånding.

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen forklares nærmere i det etterfølgende under henvisning til tegningens eneste figur.

På tegningen er systemet for pusteutstyret for dypvannsdykking skjematisk vist.

En forrådsbeholder 10 inneholder pustegassen, for eksempel heliox, en blanding av helium og oksygen, under et trykk som er større enn det trykk som svarer til den maksimale ned-dykkingsdybde. Trykket i forrådsbeholderen 10 er eksempelvis 200 bar. Fra forrådsbeholderen 10 fører en stiv rørledning 11 til en trykkreduksjonsventil 12 som reduserer gasstrykket til et trykk på pft + 10 bar, hvor pft er det yttertrykk som svarer til neddykkingsdybden. Fra trykkreduksjonsventilen 12 fører en rør- eller slangeledning 13 til en lungeautomat 14 som medbringes av dykkeren. Lungeautomaten 14 inneholder en ytterligere trykkreduksjonsventil 15 som reduserer gasstrykket på pA + 10 bar til et trykk som ligger noen få mbar (millibar) over yttertrykket p^, i det foreliggende tilfelle til p^ + 3 mbar. Trykkreduksjonsventilens 15 utgang er koplet til en første bufferbeholder 16 som er forbundet med en pustemaskes 18 innåndingsslange 17. Innåndingsslangen 17 inneholder en overtrykksventil 27.

Pustemaskens 18 utåndingsslange 19 er via en overtrykksventil 20 forbundet med en andre bufferbeholder 21. Denne er via en trykkreduksjonsventil 26 i lungeautomaten 14 og en rørledning 22 forbundet med en avluftregulator 23, hvorfra det fører en slange- eller rørledning 24 til en samlebe-holder 25 eller ut i atmosfæren. Pustemasken 1 er seriekoplet med innåndingsslangen 17 og utåndingsslangen 19.

De to bufferbeholdere 16 og 21 er fleksible poser som ut-settes for yttertrykket p , og som kan samarbeide under innvirkning fra yttertrykket.

Trykkreduksjonsventilen 15 leverer pustegassen til den første bufferbeholder 16 med et trykk som ligger 3 mbar over yttertrykket p , slik at det i bufferbeholderen 16 til enhver tid opprettholdes et lite overtrykk, og bufferbeholderen blir holdt fylt. For dykkeren står det således stadig til rådighet tilstrekkelig pustegass, også for hurtige inn-åndingsforløp. Trykkreduksjonsventilen 26 opprettholder i den andre bufferbeholder et trykk som ligger ubetydelig under omgivelsenes trykk, i det foreliggende tilfelle p^ minus 3 mbar. Den andre bufferbeholder 21 er således normalt tom og samarbeider, idet den stiller til rådighet et buffervolum som er tilstrekkelig for utåndingen. Trykket ved trykkreduks jonsventilens ""2'6 utgangsside er omtrent 3 bar lavere enn trykket ved inngangssiden. Gjennom trykkreduksjonsventilene 26 og 23 skjer det en totrinns dekompresjon av utåndingsgassene til atmosfæretrykk.

Trykkreduksjonsventilene 15 og 26 som lungeautomaten 14 inneholder, er trykkregulatorer, hvorved trykkreduksjonsventilens 15 utgangstrykk og trykkreduksjonsventilens 26 inngangstrykk styres i avhengighet av yttertrykket p^ på den beskrevne måte.

Overtrykksventilene 27 og 20 hindrer at pustegassen fra bufferbeholderen 16 strømmer direkte gjennom pustemasken 18 inn i bufferbeholderen 21 uten å bli utnyttet av dykkeren. Funksjonsstarttrykket, ved hvilket overtrykksventilen 20 åpner, er i det minste lik trykkdifferansen mellom yttertrykket p^ og trykket ved trykkreduksjonsventilens 26 innløp. Summen av overtrykksventilenes 27 og 20 funksjonsstarttrykk er i det minste lik trykkdifferansen som opprettholdes mellom trykkreduksjonsventilene 15 og 26 i bufferbeholderne 16 og 21; i det foreliggende tilfelle altså 6 mbar. Ved det foreliggende utførelseseksempel har hver av overtrykksventilene 27 og 20 et funksjonsstarttrykk på 3 mbar.

I stedet for å anvende to overtrykksventiler 27 og 20 kan det benyttes en enkelt overtrykksventil 20 som har et funksjonsstarttrykk på 6 mbar og er anordnet mellom pustemasken 18 og bufferbeholderen 21. Overtrykksventilanordningens oppdeling i to overtrykksventiler 27 og 20, hvor én er anordnet foran pustemasken og én etter pustemasken i gasstrømningsbanen, har den fordel at pustegassbanen av-brytes automatisk når brukeren tar av pustemasken 18. Dette er eksempelvis tilfelle når dykkeren med dypdykkingsutstyret kommer inn i et trykkammer hvori pustegass befinner seg under trykk. Slike trykkammere benyttes for langsom dekompresjon av dykkeren. I trykkammeret kan dykkeren ta av pustemasken- 18 uten at pustegass fra forrådsbeholderen 10 slip-per ut i]trykkammeratmosfæren.

Claims (3)

1. Pusteutstyr for dypvannsdykking, omfattende en gasskilde (10) som tilfører pustegassen under trykk over en første reguleringsventilinnretning (12,15) til en første bufferbeholder (16) med et trykk som ligger ubetydelig over yttertrykket ved dykkingsdybden, og hvor pustegassen fra den første bufferbeholder (16) tilføres en pustemaske (18), mens den utåndede gass over en andre bufferbeholder (21) tilføres en etterkoplet andre reguleringsventilinnretning (23,26), som i den andre bufferbeholder (21) opprettholder et trykk som ligger ubetydelig under dykkingsdybdens trykk, karakterisert ved at den første reguleringsventilinnretning (12,15) består av en trykkreduksjonsventil (12) etter gasskilden (10) og en etter trykkreduksjonsventilen (12) koplet ytterligere trykkreduksjonsventil (15) i en lungeautomat (14) som medbringes av dykkeren, idet den ytterligere trykkreduksjonsventils (15) utgang er koplet til den første bufferbeholder (16), og at den andre reguleringsventilinnretning (23,26) består av en trykkreduksjonsventil (26) etter den andre bufferbeholder (21) i lungeautomaten (14) og en etterfølgende ytterligere trykkreduksjonsventil (23), for totrinns trykkredusering av den utåndede gass til trykket i en mottakelsesbeholder (25) eller atmosfære-trykket, og at den andre bufferbeholder (21) er forkoplet en overtrykksventil (20), som åpner ved et trykk som i det minste svarer til summen av dykkingsdybdens yttertrykk og den trykkforskjell som opprettholdes av trykkreduksjonsventilene (15 og 26) i bufferbeholderne (16 og 21).

2. Pusteutstyr for dypvannsdykking i samsvar med krav 1, karakterisert ved at trykkforskjellen mellom dykkingsdybdens yttertrykk og pustegassens trykk mellom pustemasken (18) og hver av lungeautomatens (14) trykkreduks jonsventiler (15,26) utgjør mindre enn 20 mbar, for-trinnsvis mindre enn 5 mbar.

3. Pusteutstyr for dypvannsdykking i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at hver bufferbeholder (16,21) har et volum på minst 1 liter.