NO167792B - Pusteapparat. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår resirkulasjon av pustegass. En type resirkulasjonssystem er et gassgjenvinningssystem, der pustegassen under trykk tilføres til brukeren og brukerens utpustede gasser gjenvinnes, behandles og pumpes tilbake til brukeren. Et annet resirkulasjonssystem er et system med lukket krets, der hver pust fra brukeren under en pustesyklus føres til en behandlingskrets og returneres til brukeren. Enda et resirkulasjonssystem er et halvt lukket kretssystem, der en del av de utpustede gasser føres tilbake til brukeren, mens det suppleres med frisk pustegass, samtidig som den overskytende gass tømmes ut fra systemet.

Hvis det benyttes et gjenvinningssystem, blir gassen i systemet drevet rundt i pustekretsen. I et vanlig lukket pustesystem, må brukerens pusteaktivitet drive gassen rundt i kretsen. Det er i alle tilfeller av vital betydning at det tilføres nok gass til brukeren uten at han må utøve store anstrengelser under pustingen. En kritisk faktor i aksepter-barheten av enhver pusteanordning for en bruker er det puste-arbeide (PA) som kreves. Et høyt PA vil føre til ubehag og tretthet hos brukeren, og det kan føre til en utilstrekkelig gasstrøm under hard pusting, store anstrengelser og lignende.

En stor del av PA i ethvert resirkulasjonssystem for pustegass er forbundet med den energi som absorberes ved forandringer i gasstrømmen gjennom slanger, ventiler og andre tilhørende deler i pusteanordningen. Både forandringer i strømmengden og forandringer i strømretningen vil øke PA.

Når en bruker av en resirkulasjonsanordning for pustegass puster inn og ut, vil forandringene i gasstrømmen bevirke trykksvingninger i systemet. Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å minske disse trykksvingninger i resirkulasjonssystemet for gassen, og å tilveiebringe en forbedret pustegass-strøm til og fra brukeren av resirkulasjonssystemet. De fordeler som er en følge av dette, er et lavt trykktap i systemet under en pustesyklus og en lav pustemotstand, hvorav følger et lavt PA. Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å oppta de endringer i gasstrømmen som skyldes brukerens pusteaktivitet, for derved å tilveiebringe en pusteanordning som muliggjør en i det vesentlige konstant gasstrøm for resirkulasjon.

Det er kjent at et resirkulasjonssystem for pustegass omfatter et kammer som har et variabelt volum for å oppta pustegassen, og som er i stand til å utvides og trekkes sammen i avhengighet av pustevolumet fra brukerens egne lunger som bevirker trykksvingninger i pustekretsen. Slike kammere er vanligvis (eller i det minste delvis) fremstilt av et passende materiale og er på dette tekniske området kjent som hjelpelunger eller pusteposer.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et respirasjons-apparat for bruk ved resirkulering av pustegass og har en tilførselsledning for tilførsel av gass til en bruker, samt en returledning for tilbakeføring av utpustet gass for resirkulering , og apparatet er karakteristisk ved at det har to gasskammere med variable volumer, et første kammer i til-førselsledningen og et annet i returledningen, at kamrene i tilførsels- og returledningene er i stand til å endre volumet samtidig som brukeren puster for derved å kunne oppta en endring i gassvolumet i apparatet, som skyldes brukerens pusteaktivitet, at det første og det andre kammer er tvunget til å virke sammen på en slik måte at variasjonen i volumet i både det første og andre kammer følges av en lignende variasjon i det annet kammer. Derved vil kammeret både i tilførsels- og returledningen være fulle samtidig (maksimalt operasjonsvolum), og begge vil være tomme samtidig (minimalt operasjonsvolum).

Apparatet er fortrinnsvis utstyrt med en ventil for å kunne stenge av tilførselsledningen når kamrene er fylt til maksimalt driftsvolum av pustegass, samt en ventil til å stenge av returledningen når kamrene inneholder et minimalt driftsvolum (kjent som restvolum).

Det variable volum foreligger fortrinnsvis i form av en hjelpelunge. Et par sammenkoblede hjelpelunger kan for eksempel benyttes, eller det kan fortrinnsvis benyttes en dobbel hjelpelunge som består av et enkelt legeme med to separate kammere. Hovedkravet er at volumet av gassen i begge kammere varierer samtidig, slik at både kammeret i tilførsels-ledningen og i returledningen blir fylt på samme tid og blir tømt på samme tid.

Virkemåten ved bruken av apparatet ifølge oppfinnelsen er følgende: - Brukerens pusteaktivitet fører til syklise økninger og minskninger i gasstrømmen i tilførsels- og returledningene mellom de to kammere. Under utpustingsdelen av pustesyklusen inneholder kamrene et relativt lite volum pustegass. Når brukeren puster ut vil den utpustede gass strømme gjennom returledningen inn i kammeret i denne, og derved økes volumet i kammeret. Den gass som strømmer ut fra dette kammer blir resirkulert. Samtidig strømmer resirkulert gass tilbake mot brukeren gjennom tilførselsledningen og inn i kammeret i denne, og da gassen ikke blir benyttet, vil volumet i dette kammer øke. Ved enden av utpustingssyklusen inneholder begge kammere et relativt stort volum pustegass. Under innpustingsdelen av pustesyklusen puster brukeren inn gass som strømmer gjennom tilførselsledningen, og derved vil gassvolumet i kammeret i tilførselsledningen bli redusert. Samtidig strømmer gassen i kammeret i returledningen gjennom denne og bort fra brukeren for å resirkuleres, og derved reduseres gassvolumet i kammeret i returledningen. Ved enden av innpustingssyklusen inneholder begge kammere på nytt det relativt lave pustegassvolum, og en full pustesyklus er utført.

Oppfinnelsen skal nå beskrives detaljert, men bare i form av et eksempel. Alle eksempler og utførelsesformer viser utnyttelsen av oppfinnelsen som et pusteapparat for dykkere, samt resirkulasjonssystemer for dykkeres pustegass. Det er lett å forstå at oppfinnelsens anvendelsesområde ikke må tolkes begrensende til bare dykking, men kan omfatte ethvert anvendelsesområde hvor det benyttes resirkulasjon av pustegass, f.eks. i branntilfelle, ved beskyttelse mot giftige gasser, damper og lignende. Det skal nå vises til de medfølgende skjematiske tegninger hvor:

Fig. 1 viser en på ryggen bærbar pakning.

Fig. 2 viser en del på tilførselssiden av en på ryggen bærbar pakning i snitt. Fig. 3 viser en del på retursiden av en på ryggen bærbar pakning i snitt.

Fig. 4a viser en dobbel hjelpelunge med membransider.

Fig. 4b viser en alternativ dobbel hjelpelunge med belgsider.

Fig. 5a viser et sirkulasjonssystem med åpen sløyfe.

Fig. 5b viser et sirkulasjonssystem med strømstyrt sløyfe. Fig. 6 viser et system som brukes for dykkere med en åpen strøm. Fig. 7 viser et system for to dykkere med en styrt strøm. Fig. 8 viser et undervannsmontert system for en dykker. Fig. 9 viser et ventilarrangement for et system med åpen strøm,

fig. 10 viser et ventilarrangement for et system med styrt strøm,

fig. 11 illustrerer et volumkontrollert ventilarrangement for et åpent strømsystem,

fig. 12 illustrerer en dobbel hjelpelunge med to stempler, og

fig. 13 illustrerer en dobbel hjelpelunge med en enkel utvendig membran, og en innvendig skillemembran.

Fig. 1 viser en utførelsesform for en på ryggen bærbar pakning 25, 26 og en modifisert hjelm 30 for bruk i et gassgjenvinningssystem for dykkere. Den på ryggen bærbare pakning omfatter en gassgjenvinningsanordning, dvs. hvor gassen fra dykkeren kan behandles på nytt i ryggpakningen, hvis hoved-systemet skulle svikte. Det skal nå beskrives tre systemer som kan inngå i ryggpakningen. Av disse er et system montert over havflaten og spesielt beregnet for bruk sammen med ryggpakningen, et system benytter et eksisterende gassgjenvinningssystem med mindre modifikasjoner, og et er et neddykkbart montert system.

Nøkkelen til systemet ligger i en dobbel hjelpelunge 5, 10 som er montert i den på ryggen bærbare pakning (fig. 1). Denne vider seg ut og trekker seg sammen for å tilpasse seg til pustingen til dykkeren. Den benyttes i forbindelse med hovedgjenvinningssystemet for gassen og med nyinnført pustegass. Den doble hjelpelunge kan også kobles ut fra hjelmen 30, hvis det skulle foreligge feil i den på ryggen bærbare pakning.

Vann kan strømme fritt inn og ut av den åpne seksjon 26 for å kunne oppta utvidelsen og sammentrekningen av hjelpelungene 5, 10. Den avtettede seksjon 25 kan åpnes for å muliggjøre fylling av sylindrene eller flaskene, for fornying av C02-fjernende middel og for alminnelig vedlikehold, men under bruk er den avtettet for at vann ikke skal trenge inn.

Ved den normale gassgjenvinningsinnstilling strømmer gassen fra en tilførselsslange 1 gjennom en belastet tilbakeslagsventil 2, en manuell tilførselsventil 3 og en automatisk tilførselsventil 4 og inn i den avtettede del 25 i pakningen. Ventilen 4 styres av tilførselshjelpelungen 5, og den er vanligvis fullt åpen. Den lukkes bare når motlungen 5 er full. Gassen i den avtettede del 25 i pakningen strømmer gjennom tilførselshjelpelungen 5 og gjennom en hjelmtilførselsslange 8 til hjelmen 30. Gass strømmer fra hjelmen 30 gjennom en hjelmreturslange 9, returhjelpelungen 10, en automatisk returavstengningsventil 11 og en manuell returavstengningsventil 12 til returledningen 14 for gassen. Begge ventilene 11 og 12 er vanligvis åpne. Ventilen 11 lukkes automatisk når returhjelpelungen 10 er tom. Ventilen 12 lukkes manuelt hvis det skulle foreligge feil i systemet. Ventilen 12 er en sikkerhetsventil og kan betjenes hurtig i nødsfall.

De manuelle tilførsels- og retur-avstengningsventiler 3, 12 er sammenkoblet med en omkoblingshendel 15 og uttømmings-ventiler 16, 17. Derved sikres det at uttømmingen ikke kan foretas uten at returledningen 14 er avstengt ved hjelp av ventilen 12. Når det foretas en uttømming, er returhjelpelungen åpen via ventilen 16 til den avtettede del 25 i paknin-: gen. Retningen for gasstrømmen styres av tilførsels- og retur-tilbakeslagsventilene 31, 34 i hjelmen 30. En C02-vasker 20 er koblet til tilførselshjelpelungen 5. Innløpet til C02-vaskeren 20 er anordnet slik at den avtettede seksjon i pakningen må være omtrent halvfull av vann før vann kan strømme inn i vaskeren 20. Dette betyr at pakningen virker som en vannsamler for å hindre at C02-vaskerdelen skal bli mettet av det vann som produseres under C02-vaskerblandingen og av brukeren. En oksygenflaske 18 med en måleinnretning 19 erstatter det oksygen som forbrukes av dykkeren. En annen flaske 22 som er fylt med pustegass kompenserer for den gass som går tapt gjennom hjelmen og pakningen. Når motlungene 5, 10 blir tomme, åpnes en ventil 24 som er koblet til flasken 22 via en ventil 21, som betjenes av hendelen 15, og i uttømmings-stillingen via en reduksjonsventil 23. Gassvoluminnholdet i den på ryggen bærebare pakning og i hjelmen, kombinert med det tilføyde oksygen, velges slik at partialtrykket for oksygenet forblir innenfor sikre grenser for i det minste femten minutter, og vil holde dykkeren i live i minst tredve minutter.

Enhver type hjelm for pusting etter behov kan modifiseres for den på ryggen bærbare pakning. Dette utføres ved å fjerne behovsventilen og erstatte den med en stengeventilinnretning for en bærbar pakning, som er koblet til slangene 8, 9 til og fra pakningen. I denne ventilinnretning inngår tilbakeslags-ventiler som sikrer riktig strømretning gjennom slangene. Ventilinnretningen betjenes manuelt og stenger av pakningen fra hjelmen, hvis det skulle oppstå feil i pakningen. Dykkeren kan da få frittstrømmende gass til hjelmen fra tilførselsslangen 1 fra overflaten via en slange 27, tilbakeslagsventilen 35 og stengeventilen 36 for fri strøm i innretningen. Dykkeren puster da ut gjennom en utløpsventil 37 for fri strøm i ventilinnretningen samt en tilbakeslagsventil 38. Ventilene 32, 33, 36 og 37 er koblet sammen for å betjenes samtidig. I normalstillingen er ventilene 36 og 37 lukket og ventilene 32 og 33 er åpne.

Med dette arrangement må det inntreffe minst to utstyrs-feil før dykkeren utsettes for fare. Utstyret er også utformet slik at dykkeren kan registrere enhver feil i det primære eller sekundære pusteutstyr før de vil representere noen fare.

For å kunne oppvarme dykkerens pustegass er den bærbare ryggpakning og slangene til dykkeren belagt med en isolerende mantel, som det pumpes varmtvann gjennom.

Når det benyttes uttømming av utpustet gass på store dybder, der det er tungt å puste, er det mulig at pustearbeidet vil bli foretatt akkurat etter anerkjente standarder, og det vil være akseptabelt som hjelpesystem i nødstilfelle. Når gassgjenvinningssystemet benyttes vil pustemotstanden bli redusert med mer en femti prosent. Dette skyldes at gassen blir pumpet gjennom pakningen og hjelmen, mens i uttømmings-versjonen må pustearbeidet til dykkeren drive gassen rundt i pustesystemet, som også omfatter C02~vaskeren.

Den doble hjelpelunge 5, 10 er nøkkelen til systemet. Hovedkravet for denne er at gassvolumet i begge hjelpelunger 5, 10 alltid skal forandre seg proporsjonalt, slik at både tilførsels- og retur-hjelpelungene vil være fulle samtidig, og de har samme restvolum samtidig. Restvolumet er det minimale voluminnhold i hjelpelungene, dvs. når hjelpelungene i realiteten er tomme. Dette er nødvendig fordi tilførselshjelpelungen ellers vil ha en tendens til å være full og returhjelpelungen vil ha en tendens til å være tom, på grunn av trykkfallet som vil oppstå mellom dem når gassen strømmer gjennom hjelmen og slangene.

Det andre krav til den doble hjelpelunge er at den blir avstengt fra returledningen 14 når den er tømt, og at den blir avstengt fra tilførselsledningen når den er fylt, og med minimale endringer i gasstrykket i hjelpelungen, samt at disse ledninger kan åpnes igjen ved en lignende trykkendring.

I en utførelsesform (som er vist på fig. 2 og 3) kan dette oppnås ved å konstruere den doble hjelpelungeinnretning rundt to stive plater. En plate 42 er festet til eller er en del av den på ryggen bærbare pakning. Den andre plate 29 er forbundet med pakningen ved hjelp av et hengsel som den er svingbar om. De resterende deler av hjelpelungeinnretningen er fleksible og omfatter en skillevegg 105 som skiller de to hjelpelunger fra hverandre. Skilleveggen 105 er festet til de to plater nært opp til senterlinjen 41. De fleksible sider 28 kan være i form av en enkel membrankonstruksjon, slik som vist på fig. 4a, eller i form av en belgkonstruksjon, slik som vist på fig. 4b. Denne belgkonstruksjon vil lettere kunne opprettholde sin form. Bevegelsen av den hengslede plate 29 når hjelpelungen fylles og tømmes, benyttes til å stenge av tilførselsledningen og returledningen. Overflatearealet på den blottlagte membran holdes på et minimum for å redusere varmetapet gjennom denne. Det skal bemerkes at den hengslede plate/membran kan ha en rekke forskjellige former og kan innta forskjellige stillinger i forhold til den faste plate 42. Fig. 2 viser tilførselshjelpelungen som inngår i den på ryggen bærbare pakning. Gass strømmer fra tilførselsslangen 1 gjennom den fjærbelastede tilbakeslagsventil 2, ventilen 3 og avstengningsventilen 4 i tilførselsledningen og inn i den avtettede pakningsseksjon 25. Gassen strømmer derpå gjennom C02-vaskeren 20 og inn i hjelpelungen 5 og gjennom tilførsels-slangen 8 til hjelmen 30. Tilbakeslagsventilen 2 er slik trykkpåvirket at den stenger, og den åpner ikke før trykket i ledningen 1 er så stort at hjelmen opererer i en fristrøms-versjon. Avstengningsventilen 4 i tilførselsledningen stenger når tilførselshjelpelungen 5 (og også returhjelpelungen) er full. Denne ventil 4 holdes stengt av den hengslede plate 29 i hjelpelungen. Det store forhold mellom arealet på den hengslede plate 29 og arealet av ventilsetet vil sammen med den mekaniske svingning av den hengslede plate føre til, at en meget liten økning i gasstrykket i hjelpelungen vil holde ventilen stengt mot en stor trykkøkning i tilførselsslangen 1. Ventilen 4 er av nedstrømstypen, og kan derfor bare svikte i åpen tilstand. Fig. 3 viser returhjelpelungen 10 som inngår i den på ryggen bærbare pakning. Gass strømmer fra hjelmen 30 gjennom returslangen 9 inn i hjelpelungen 10 og derpå ut til returslangen 14. Et ventilelement 11 som er montert på den hengslede plate på hjelpelungen, stenger av strømmen til returslangen 14 når hjelpelungen er tom. Denne ventil er av opp-strømstypen og kan derfor bare svikte når den er stengt. Avlastningsventilene 6, 13 mot trykk og sug er montert på den hengslede plate 29 nærved senteret av den doble hjelpelunge, idet det omgivende trykk her vanligvis vil være likt middel-gasstrykket i hjelpelungen. Ventilene 6, 13 vil sikre at hjelmen 30 ikke blir satt under et over- eller undertrykk som er så stort at det vil skade dykkeren. Kuleventilen 16 vil forbinde returhjelpelungen med den avtettede seksjon 25 i pakningen når den benyttes for tilbakeføring av utpustet gass.

De fleste komponenter i apparatet er kommersielt tilgjengelige. Selv om det benyttes kjent teknologi, vil imidlertid noen komponenter enten være komponenter som er kommersielt tilgjengelige, men som er modifisert, eller komponenter som er spesielt utformet og fremstilt. Disse komponenter er:

a) Hjelpelungen.

b) Ryggpakningskassen.

c) CO2-vaskeren i pakningen.

d) Måleinnretningen for gassen i oksygenflasken.

e) Den manuelle stengeventil og tilbakeføringsventilene i

returledningen.,

f) Den fra pakningen stengende ventil.

g) Gassirkulasjonspumpen.

C02-vaskeren er bare nødvendig for behandling av utpustet

gass, men den er permanent anordnet i ledningen. Fordi gassen som tilføres gjennom slangen 1 fra gjenvinnings- og resirkulasjonssystemet, har et svært lavt C02-innhold, vil varigheten av C02-vaskeren være relativt lang. Når apparatet benyttes for behandling av utpustet gass, vil C02-innholdet i den utpustede gass fra dykkeren bli fjernet i vaskeren. Enhver lekkasje av sjøvann inn i ryggpakningen - som ellers ville ødelegge effektiviteten av vaskeren - vil bli lagt merke til av dykkeren når han puster, og vil varsle om at han bør avbryte dykkingen. C02-vaskeren vil være permanent i ledningen, slik at hvis eventuelt vann skulle trenge inn i ryggpakningen, vil dykkeren bli oppmerksom på at det bygges opp etsende fuktighet før det vil oppstå en signifikant fare. Hvis dette skulle inntreffe vil dykkeren være i stand til å stenge av ryggpakningen og vil kunne returnere til undervannsfartøyet ved hjelp av fristrøm-systemet.

Vurderingen av pustearbeidet i gjenvinningssystemet (1, 14) kan foretas ved å sammenligne det med systemet for behandling av utpustet luft. Det pustearbeid som utføres med de eksisterende lukkede pustesystemer viser at disse ved 500 meter er i beste fall akseptable som hjelpesystemer på grunn av pustearbeidet. Årsaken til pustearbeidet kan inndeles i tre kilder til trykkfall i kretsen:

1. C02-vaskeren.

2. Tilførselsledningene.

3. Returledningene.

Hver av disse gir et lignende bidrag til pustearbeidet i det lukkede system. Dette er ikke tilfelle med gjenvinningssystemer.

I det tilfellet at dykkeren ikke benytter gassvaske-systemet vil det ikke gå noen gasstrøm gjennom hjelmen, og hjelmtrykket vil bli det samme som i begge hjelpelungene. I det tilfellet at dykkeren ikke puster med gassgjenvinningssystemet, vil det bli en jevn strøm inn og ut av hjelmen, og hjelmtrykket vil holde seg på middeltrykket mellom de to hjelpelunger, fordi det vil bli samme trykkfall både i til-førsels- og returledningsnettet. Strømmen gjennom hjelmen vil bli den samme som gasstrømmen gjennom resten av systemet.

I det tilfellet at dykkeren puster inn ved bruk av vaskesystemet, vil det ikke bli noen strøm ut av hjelmen, og strømmen inn vil bli den samme som dykkerens inhaleringsevne, og strømmen gjennom C02-vaskeren vil bli halvparten av dykkerens inhaleringsevne på grunn av hjelpelungens virkemåte. Trykket i hjelmen vil bli redusert med trykkfallet i til-førselsledningen og C02-vaskeren. Hvis dykkeren puster inn ved bruk av gjenvinningssystemet, vil strømmen i returledningen bli redusert med halvparten av dykkerens inhaleringsevne, strømmen i tilførselsledningen vil bli øket med halvparten av dykkerens inhaleringsevne, og strømmen gjennom C02-vaskeren vil bli den samme. Trykket i hjelmen vil bare bli redusert med den økning av trykkfallet i returledningen som skyldes den økede strøm. Dette vil tilsvare omtrent en tredjedel av reduksjonen av hjelmtrykket ved bruk av vaskesystemet. Tilfellet blir det samme når dykkeren puster ut, men denne gang økes hjelmtrykket i gjenvinningssystemet med en tredjedel av økningen ved bruk av vaskesystemet. Det forventes derfor at pustearbeidet ved bruk av gjenvinningssystemet vil bli en tredjedel av pustearbeidet ved bruk av vaskesystemet.

Det skal bemerkes at gasstrømmen gjennom gjenvinningssystemet bør være større enn halvparten av dykkerens maksimale inhalerings- eller ekshaleringsevne, fordi det under disse forhold ikke er noen strøm i det ene eller andre sett av ledninger. I tilfelle av at dykkerens pusting er sinusformet og ved 75 liter pr. minutt i middelverdi, vil dykkerens maksimale pustevolum være 236 liter pr. minutt, og strømmen i systemet vil derfor bare være 118 liter pr. minutt.

Når den doble hjelpelunge 5, 10 benyttes i forbindelse med gassgjenvinningssystemet vil strømmen i tilførsels- og returledningen til og fra ryggpakningen være omtrent den samme. Hvis ikke så er tilfelle vil hjelpelungen enten være helt oppblåst eller fullstendig tom for en del av pustesyklusen. En utførelsesform (fig. 5a) er å ikke ha noen trykkrgulerende eller strømregulerende ventiler i den resirkulerende gassløyfe mellom gassbehandlingsenheten 50 og dykkeren 51. På denne måte vil både tilførsels- og returstrømmen være lik strømmen gjennom den resirkulerende gasspumpe. Trykkregulerende tilførsels- og avløpsventiler 52 bør da være koblet inn i sløyfen for å opprettholde det nødvendige gassvolum, for hvis volumet skulle bli for lite, vil hjelpelungen bli fullstendig tømt og det ville bli et lavt hjelmtrykk. Hvis derimot gassvolumet i sløyfen skulle bli for stort, vil hjelpelungen bli helt oppblåst, og det vil være et stort trykk i hjelmen. Denne utførelsesform har ingen regulator som hindrer strømmen av den resirkulerte gass, den er enkel og kan benyttes både for et overflatemontert system og for et neddykket montert system.

Den andre utførelsesform (fig. 5b) har ventiler 53 i den resirkulerende gassløyfe, som regulerer strømmene til og fra dykkeren for å sikre at strømmene er tilnærmet like. Denne utførelsesform kan inngå i et eksisterende gassgjenvinningssystem med få endringer. Trykket i systemet vil kunne opprettholdes ved hjelp av en oppstrømsventil 54.

De fleste fordeler med denne utforming skyldes den rolige strøm under resirkuleringen. Disse fordeler er:

a) Mye mindre slanger i pustesystemet.

b) Et enklere system med færre bevegelige deler.

c) Lavere gassvolum i systemet.

d) Mindre pumpearbeid.

Det faktum at det i hjelmen ikke inngår behovsventiler i

tilførsel- eller returledninger gir også følgende fordeler:

a) Et lavere nivå på hjelmstøyen.

b) Lavere pustemotstand.

c) Det er ikke nødvendig med ekstra slanger til hjelmen for sekundærpustesystemet.

GJENVINNINGSSYSTEMER

Det benyttede system bør kunne holde tilførsel- og returstrømmene så like som mulig for å hindre at hjelpelungene enten blir for fulle eller tømt under en stor del av pustesyklusen. Men på grunn av at hjelpelungene kan stenge av tilførselsstrømmen når de er fulle og returstrømmen når de er tomme, kan den bærbare pakning tolerere moderate forskjeller mellom tilførsels- og returstrømmene uten noen stor økning i pustearbeidet.

Systemer der den resirkulerte gasstrøm ikke er hindret.

Det på fig. 6 viste system har ikke noen trykkreduksjons-innretninger eller strømregulatorer R i den resirkulerende gassløyfe, for disse vil gi et ytterligere trykkfall i systemet og ville øke arbeidet for pumpen 61. I dette system vil strømmengden bli bestemt av pumpekarakteristikken, og på grunn av at det ikke finnes noen ventiler i sløyfen, vil strømmen inn til den på ryggen bærbare pakning alltid være den samme som strømmen ut fra denne.

Hvis det imidlertid skulle forefinnes for lite gass i sløyfen, vil hjelpelungen falle sammen, og hvis det skulle være for mye gass i sløyfen, vil hjelpelungen bli helt oppblåst. En fylleventil 57 må derfor kobles inn i sløyfen for å påfylle gass som lekker ut fra systemet og når dybden for dykkeren øker. En annen sikkerhetsventil 56 er anordnet for å blåse ut gass fra sløyfen hvis dybden for dykkeren avtar hurtig. Dette oppnås best ved at ventilene plasseres i dykkerklokken eller en annen neddykket farkost 55, som vil registrere når hjelpelungen er helt oppblåst eller tømt og vil tilføre eller bortføre gass etter behov. Dette kan oppnås ved å benytte enkle og kommersielt tilgjengelige ventiler.

Gassen suges inn i behandlingsenheten 50 av pumpen 61 via en vannlås 60, og den pumpes gjennom en C02-vasker 62, forbi en oksygenflaske 63, en trykkgassflaske 64 og en gassregistrator etter behov. Dette kan oppnås ved å benytte enkle og kommersielt tilgjengelige ventiler.

Gassen suges inn i behandlingsenheten 50 av pumpen 61 via en vannlås 60, og den pumpes gjennom en C02-vasker 62, forbi en oksygenflaske 63, en trykkgassflaske 64 og en gassregistrator 65 og returneres til slangen 59 som fører til den neddykkede farkost og derpå til dykkerens tilførselsslange 58.

Det neddykkede og overflatemonterte utstyr vil være det samme som for eksisterende gjenvinningssystemer med følgende endringer: Det vil ikke forefinnes mottakstanker eller voluminøse tanker, en mindre pumpe 61, og oksygenflasken 63 behøver ikke å være fullt ut automatisk, fordi det lille volum i systemet vil være relativt følsomt for mengden av oksygen-forbruket. Hvis pumpen er riktig dimensjonert, kan flere dykkere benytte et og samme system så lenge som de oppholder seg på omtrent samme dybder. Hvis imidlertid dybdedifferansen økes, vil dykkeren på minst dybde få en større tilførselstrøm, og dykkeren på større dybde vil få en større returstrøm. Hvis dette skulle være en begrensning, må det kreves et uavhengig system for hver dykker.

Systemer med en styrt resirkulert <g>asstrøm

En alternativ utførelsesform kan benytte eksisterende returledningssystemer for gassen, med enkelte modifikasjoner, og i dykkerklokken vil det da være ventiler som styrer strømmen til og fra dykkeren - se fig. 7. Dette kan oppnås ved å benytte kommersielt tilgjengelige ventiler. Disse ventiler vil skape et trykkfall i den resirkulerende gassløyfe, slik at det kreves en retur sikkerhetsventil 67 og en kraftigere pumpe 61 enn i det først nevnte system (samt også en tilførsel 66 av pustegass). Trykkfallet vil bli betydelig mindre enn i de eksisterende systemer. En fordel med dette system i forhold til det først angitte system er at, hvis et antall dykkere benyttet det samme system på forskjellige dybder, det bare er nødvendig å duplisere dykkerklokkeventilene 53.

For å kunne modifisere et eksisterende gassgjenvinningssystem behøves det følgende gjenstander:

a) En på ryggen bærbar pakning.

b) En modifisert hjelm.

c) Mindre tilførsels- og returslanger.

d) Reguleringsventiler i dykkerklokken.

e) En modifisert pumpe.

Pumpen må modifiseres for å kunne øke gasstrømmen og

redusere trykkøkningen. Dette kan oppnås ved å endre forholdet mellom pumpens og motorens hastighet og redusere sikkerhets-ventiltrykket. Hvis det skulle være ønskelig, kan enhver gassakkumulator i systemet fjernes, og derved reduseres den gassmengde som det er nødvendig å sette under trykk i systemet.

For det på fig. 7 viste system og når dykkeren er på 500 meters dyp, der det kreves en totalstrøm i systemet på 240 liter pr. minutt, er det beregnet at trykkfallet i systemet vil være på 2 3 bar. Dette krever en større gjennomstrømningsmengde enn for eksisterende systemer for to dykkere, men trykkfallet blir vesentlig redusert, slik at pumpearbeidet i realiteten blir redusert med omtrent 25%. På 500 meters dyp vil til-førselstrykket ved den neddykkede farkost i dette system være 6 bar over dykkerens omgivelsestrykk, og returtrykket ved den neddykkede farkost vil være 2 bar under dykkerens omgivelsestrykk.

Neddykkbart montert system

Systemet med en uhindret strøm av resirkulert gass kan avpasses for installasjon på en neddykkbar farkost, hvis dette skulle finnes nødvendig - se fig. 8. Dette vil også bare kreve en liten pumpe 61, fordi bare et lite trykkfall i systemet vil skyldes dykkerens tilførsels- og returledninger 58. Det vil også kreve C02-vaskere 62 og oksygentilførselssystem 63, 64, som er uavhengig av tilførselssystemet til den neddykkbare farkost. Dette kan benyttes som et sekundærsystem for den neddykkbare farkost når den ikke benyttes til dykking.

Den neddykkbare farkosts ventiler i system med uhindret strøm

To ventiler er påkrevd i den neddykkbare farkost: En for utlufting når dykkerens hjelpelunge er full, og en for å tilføre gass når hjelpelungen er tom. Dette oppnås med enkle overtrykksventiler 69, 70, slik som vist på fig. 9. Når førselsventilen 70 åpner. Overtrykksventilene er innstilt slik at det blir stor nok trykkforskjell for de dybder som dykkeren vil være fra farkosten. Tilført gass og utblåst gass vil bli tilført eller tatt bort fra den neddykkede farkosts atmosfære.

For det på fig. 6 viste system er det blitt beregnet at når dykkeren opererer på 500 meter med en strøm i systemet på 120 liter pr. minutt, vil trykkfallet i systemet bli 29 bar. I systemet vil det da kreves at sikkerhetsventilen åpner ved 11,5 bar over omgivelsestrykket ved den neddykkede farkost, og at tilførselsventilen åpner ved 5,5 bar under omgivelsestrykket ved den neddykkede farkost.

For det på fig. 8 viste system benyttes det større slanger i dykkerens tilførsels- og returledninger for å oppnå et trykkfall i systemet på 6 bar ved 500 meters dybde. I dette system vil sikkerhetsventilen bli innstilt på 7 bar og til-førselsventilen innstilt på 3 bar.

Ventilene i en neddykket farkost oa system med regulert strøm.

I dette system må både tilførsels- og returstrømmen reguleres og avpasses til dykkerens dybde. Dette oppnås ved å opprettholde et konstant trykkfall både over tilførsels- og returslangén til dykkeren. Omgivelsestrykket ved dykkeren kontrolleres ved å benytte en "lungeslange", og en fast trykkforskjell opprettholdes mellom dette trykk og både tilførsels- og returtrykket ved den neddykkede farkost. De nødvendige trykkforskjeller vil være avhengig av dybden for den neddykkede farkost. Når hjelpelungen er enten full eller tom, vil strømmen i en ledning stoppe opp, ellers vil både til-førsels- og returstrømmen være konstant.

Fig. 10 viser et planriss for disse ventiler. En første nåleventil 71 tømmer ut en meget liten gasstrøm fra tilførsels-ledningen 58a. Derved skapes det en strøm gjennom en variabel reduksjonsventil 72 til "huskeslangen" 58c, slik at det bobler ut av slangen ved dykkeren 51. Da trykkfallet i slangen vil være neglisjerbart, vil trykket i slangen ved den neddykkede farkost være lik omgivelsestrykket ved dykkeren. En andel av gassen som tømmes ut fra tilførselsledningen, føres tilbake til være neglisjerbart, vil trykket i slangen ved den neddykkede farkost være lik omgivelsestrykket ved dykkeren. En andel av gassen som tømmes ut fra tilførselsledningen, føres tilbake til returledningen via en annen variabel reduksjonsventil 75 og en andre nåleventil 74.

En belastet regulator 73 som ligger nedstrøms for til-førselsnåleventilen 71, styrer tilførselstrykket til dykkeren. Referansetrykket for denne regulator blir tatt oppstrøms for den første reduksjonsyentil 72. Dette trykk vil ligge over trykket i "huskeslangen" og er stort nok til å virke som åpningstrykk for reduksjonsventilen. En belastet returtrykkregulator styrer på lignende måte returtrykket til dykkeren. Denne regulator ligger oppstrøms for nåleventilen 74. Referansetrykket for denne regulator ligger nedstrøms for den andre reduksjonsventil 75. Dette trykk vil ligge under trykket i "huskeslangen" og er stort nok til å virke som åpningstrykk for den andre reduksjonsventil 75.

Anordning av hjelpelunger i et gassgjenvinningssystem

Hjelpelungen kan benyttes i flere av de foran beskrevne systemer. Ethvert system kan imidlertid benyttes, der gass-strømmen til og fra brukeren opprettholdes på samme nivå og som kan tilpasses når tilførsels- eller returstrømmen er avstengt uten for stor økning i tilførselstrykket eller minskning i returtrykket fra brukeren.

En mulig utvikling av det volumstyrte/uhindrede strøm-ningssystem vil være referansetrykket som reduksjonsventilene åpner ved til dykkerens omgivelsestrykk, slik som vist på fig.

11. I dette system fører en nåleventil 80 en meget liten gasstrøm fra tilførselsledningen til en "huskeslange" 58c, slik at det bobler ut av slangen ved dykkeren 51. Reduksjonsventilene 81 og 82 for tilførsel og tømming blir da belastet med trykket i "huskeslangen" 58c i stedet for trykket i den neddykkede farkost 55. Disse reduksjonsventiler vil bli åpnet når det normale trykkfall i den respektive slange blir over-skredet. På grunn av at ventilene har referanse til dykkerens omgivelsestrykk, vil det ikke være nødvendig å ta i betraktning Anordning av hjelpelunger i en lukket eller halvlukket puste-systentkrets

Hjelpelungene kan anordnes i en ryggpakning for ethvert sekundært pustesystem. Hvis dette pustesystem skal benyttes sammen med et gassgjenvinningssystem, da vil det være nødvendig å kunne koble gjenvinningssystemet fra hjelpelungene, slik at pustegassen kan sirkulere gjennom ryggpakningen og at gass-sylindrene i ryggpakningen åpner samtidig. Hvis det sekundære pustesystem er satt under trykk når det ikke er i bruk for å hindre inntrengning av vann, må både hjelpelungen i tilførsels-og returledningen være avstengt fra det sekundære system, når gassgjenvinningssystemet er i bruk. Dette kan oppnås ved hjelp av en rekke ventiler som enten er fysisk koblet sammen, eller som påvirkes pneumatisk når en ventil åpnes.

Som anført foran er hovedidéen at det på dykkeren plasseres to hjelpelunger/pusteposer 5, 10 som blir tvangsstyrt på en slik måte at en volumendring i den ene vil bevirke en tilsvarende volumendring i den andre. En av hjelpelungene/- pusteposene vil være koblet til tilførselssiden i dykkerens pustekrets, og den andre 10 til retursiden i dykkerens pustekrets. Hjelpelungene/pusteposene er forbundet med "ventiler 4, 11 som vil stenge av tilførselen av pustegass fra dykkerens hovedslange når de er nær det maksimale volum, og vil stenge av returledningen for utpustet gass til dykkerens hovedslange når de er nær det minimale volum. Dette kan både være tilfelle i et gassgjenvinningssystem og i et sekundærpustesystem med lukket eller halvlukket pustekrets.

En alternativ måte å oppfylle basiskravene på er å koble to stempler 87 (som er anordnet i de respektive sylindere) sammen, slik som vist på fig. 12. En volumendring i den ene sylinder vil bli tilpasset med en lignende volumendring i den andre. Stemplene kan enten ha en glidende stempelringtetning eller en membrantetning. I systemet vil det inngå ventiler.som blir styrt av stempelstiIlingen, slik at tilførsels- og returstrømmen i dykkerens hovedslange vil kunne stoppes når dette er nødvendig.

En annen alternativ måte (vist på fig. 13) å oppfylle basiskravene på er å benytte en enkelt membran 90 til å inneslutte de to hjelpelunger/pusteposer, men i stedet for at disse er hengslet, slik som tidligere beskrevet, blir denne styrt av en stang 92, slik at den bare kan beveges frem og tilbake i en retning og ikke kan vippe.

Det finnes klart anvendelsesområder hvor hjelpelungen kan benyttes i forbindelse med et hjelpepustesystem eller også i forbindelse med et gjenvinningssystem.

Det er lett å forstå at anordningen kan benyttes i pusteapparater som ikke er beregnet for bruk under vann.

De foran beskrevne systemer vil være enklere og billigere å fremstille, vedlikeholde og betjene enn de eksisterende systemer, på grunn av det mindre antall komponenter og bevegelige deler som benyttes i utførelsesformene, samtidig som det kreves mindre plass, mindre kraftforbruk og mindre gass.

Utformingen er meget fleksibel ved at den kan inngå i eksisterende gassgjenvinningssystemer og kan om nødvendig monteres i en neddykket farkost.

Henvisning til figurene

1. Tilførselsslange.

2. Belastet tilbakeslagsventil.

3. Manuell stengeventil i tilførsel (normalt åpen).

4. Automatisk stengeventil i tilførsel.

5. Tilførsels-hjelpelunge.

6. Trykkavlastningsventil.

7. Hjelpelungehengsel.

8. Slange til hjelm.

9. Slange fra hjelm.

10. Returhjelpelunge.

11. Automatisk retur stengeventil.

12. Manuell retur stengeventil (normalt åpen).

13. Sugeavlastningsventil.

14. Returslange.

15. Omkoblingshendel.

16. Retur stengeventil i hjelpesystem (normalt lukket).

17. Oksygenventil i hjelpesystem (normalt lukket).

18. Oksygenflaske.

19. Oksygenstrømbegrenser.

20. C02-vasker.

21. Tilførsel stengeventil i hjelpesystem (normalt lukket).

22. Tilførsels gassflaske.

2 3. Trykkreduksj onsventil.

24. Automatisk tilførselsventil for gass.

25. Avtettet del av ryggpakningen.

26. Åpen del av ryggpakningen.

27. Fristrømsslange til hjelmen.

28. Fleksibel membran.

29. Hengslet plate.

30. Hjelm.

31. Tilførsels tilbakeslagsventil.

32. Tilførsels stengeventil (normalt åpen).

33. Retur stengeventil (normalt åpen).

34. Retur tilbakeslagsventil.

35. Fristrøms tilbakeslagsventil.

36. Fristrøms stengeventil (normalt lukket). 37. Fristrøms avluftingsventil (normalt lukket).

38. Uttømmende enveisventil.

41. Senterlinje.

42. Fast plate.

43. Belger.

50. Gassbehandlingsenhet.

51. Dykker.

52. Mengdekontrollregulator.

53. Strømkontrollregulator.

54. Tilførselsregulator.

55. Neddykkbar farkost.

56. Overstrømningsventil.

57. Tilførselsventil.

58. Dykkers hovedslange.

59. Hovedslange til neddykkbar farkost.

60. Vannlås.

61. Pumpe.

62. C02-vasker.

63. Oksygentilførsel.

64. Innføring av gass.

65. Gassregistrator.

66. Fylling av gass.

67. Ventil for overskuddsgass. 69. Avtappende overtrykksventil. 70. Påfyllende overtrykksventil.

71. Første nåleventil.

72. Første overtrykksventil.

73. Belastet regulator.

74. Andre nåleventil.

75. Andre overtrykksventil.

76. Belastet returtrykkregulator.

80. Nåleventil.

81. Avtappende overtrykksventil med referanse til dykkeren. 82. Påfyllende overtrykksventil med referanse til dykkeren.

86. Sylindre.

87. Stempler.

88. Stempelstang.

90. Membran.

91. Delemembran.

92. Føring.

105. Skillevegg i hjelpelunge.

Claims (8)

1. Pusteapparat for bruk av resirkulert pustegass, som har en tilførselsledning (1, 8) for pustegass til en bruker, samt en returledning (9, 14) for tilbakeføring av utpustet gass fra brukeren for resirkulering, karakterisert ved at det har to gasskammere med variable volumer, et første kammer (5) i tilførsels-ledningen (1, 8) og et annet kammer (10) i returledningen (9, 14), at kamrene i tilførsels- og returledningene er i stand til å endre volumet samtidig som brukeren puster for derved å kunne oppta en endring i gassvolumet i apparatet, som skyldes brukerens pusteaktivitet, og at det første og andre kammer (5, 10) blir tvunget til å virke sammen på en slik måte at variasjonen i volumet i både det første og andre kammer følges av en lignende variasjon i volumet i det annet kammer.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det er anordnet med en ventil (4) for avstenging av gassen til kamrene når kamrene (5, 10) er fylt til maksimalt driftsvolum av pustegass, og ved at det er anordnet en ventil (11) for avstenging av returgassen fra kamrene (5, 10) når disse inneholder et minimalt driftsvolum (kjent som restvolum).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det variable volum foreligger i form av en hjelpelunge (5, 10).

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at det har en dobbel hjelpelunge (5, 10) som er utformet i ett legeme med to adskilte kammere.

5. Pusteapparat som angitt i hvilket som helst av kravene 1 til 4 , karakterisert ved at det har en strøm-ledningssløyfe som er koblet til returledningskammeret (10) og til tilførselsledningskammeret (5), at tilførselsledningen (8) er koblet mellom det første kammer (5) og en pusteanordning (30), og at returledningen (9) er koblet mellom det andre kammer (10) og pusteanordningen (30), som brukeren benytter til å puste resirkulert gass.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at systemet har en vasker-anordning (20) i strømledningssløyfen for behandling av gassen ved fjerning av C02•

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at det i strømlednings-sløyf en også er anordnet en pumpe (61) for å drive pustegass rundt i systemet.

8. Pusteapparat ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 7, karakterisert ved at det er anordnet en strømningsvei for gass som pumpes i en krets gjennom gass-behandlings- og pumpeinnretningen (5, 10), via pusteapparatet ved hjelp av tilførselsledningen (8) til hodeutstyret (30), og tilbake ved hjelp av returledningen (9) fra hodeutstyret (30) via pusteapparatet.