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Die Erfindung bezieht sich auf ein Atmungsgerät für das Tauchen in
größere Tiefen mit zwei durch eine Luftfördereinrichtung verbundenen volumenveränderlichen
Atmungsbeuteln, an die je eine zum Atemmundstück führende und ein durch das Atmen
des Tauchers gesteuertes Ventil enthaltende Leitung angeschlossen ist.
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Bei einem bekannten Atmungsgerät dieser Art weisen die Verbindungsleitungen
zwischen den Atmungsbeuteln und dem Atemmundstück je ein Rückschlagventil auf, das
federbetätigt wird. Die Federn müssen stark genug sein, um den von der Pumpe bewirkten
Druckunterschied zwischen Einatmungsbeutel und Ausatmungsbeutel zu überwinden. Beim
Einatmungsvorgang des Tauchers muß also die Lunge des Tauchers die Kraft der Schließfeder
des Ventils überwinden. Dieselbe Kraft ist vor Beginn des Ausatmens aufzubringen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Atmungsgerät dahingehend
zu verbessern, daß die Arbeitsleistung der Lunge auf ein Minimum herabgesetzt wird.
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Diese Aufgabe wird bei einem eingangs erwähnten Gerät erfindungsgemäß
dadurch gelöst, däß am Einlaß des Einatmungsbeutels ein zusätzliches, bei überschreiten
eines gewählten Füllungsgrades des Beutels schließendes Einlaßventil und am Auslaß
des Ausatmimgsbeutels ein bei überschreiten eines gewählten Füllungsgrades des Beutels
öffnendes zusätzliches Auslaßventil vorgesehen ist.
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Bei dem bekannten Atmungsgerät befindet sich das Ventil des Einlaßbeutels
an dessen Auslaßende, während das Auslaßventil am Einlaßende des Ausatmungsbeutels
angeordnet ist. Demgegenüber befindet sich das zusätzliche Einlaßventil gemäß vorliegender
Erfindung am Einlaß des Einatmungsbeutels, d. h. vor dem Einatmungsbeutel, während
das zusätzliche Auslaßventil des Ausatmungsbeutels hinter diesem angeordnet ist.
Verglichen mit dem bekannten Atmungsgerät sind also die zusätzlichen Ventile gemäß
vorliegender Erfindung gerade umgekehrt angeordnet.
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Die Erfindung bringt den Vorteil, daß beim Beginn des Einatmungsvorganges
die gesamte Luft des Einatmungsbeutels dem Taucher zur Verfügung steht, ohne daß
zuvor belastete Ventile geöffnet werden müssen. Entsprechend kann der Taucher unmittelbar
in den Ausatmungsbeutel ausatmen, ohne daß die Kraft der Feder des Ventils des Ausatmungsbeutels
überwunden werden muß. Die in den Verbindungsleitungen zum Atemmundstück angeordneten
Ventile sind einfache Rückschlagklappen, die keine nennenswerten Schließkräfte aufweisen
und lediglich ein kontinuierliches Überströmen aus dem Einatmungsbeutel in -den
Ausatmungsbeutel verhindern.
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Die Pumpe arbeitet kontinuierlich und fördert aus dem Ausatmungsbeutel
in den Einatmungsbeutel, d. h., das Gerät arbeitet in geschlossenem Kreislauf. Mit
dem erfindungsgemäßen Atmungsgerät wird die Arbeitsleistung der Lunge erheblich
herabgesetzt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die
zusätzlichen Ventile der Atmungsbeutel je in an sich bekannter Weise von der Relativverschiebung
zweier Wände des Beutels betätigbar sind und daß die eine Wand einen etwa senkrecht
vorstehenden Kolbenschieber aufweist, der in einem an der anderen Wand angebrachten,
in seinem Mantel öffnungen aufweisenden Schiebergehäuse axial verschiebbar ist.
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An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
sei diese näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Schaltbild des Atemgas-Kreislaufes
des Gerätes, F i g. 2 eine bildliche Darstellung eines in eine Taucherjacke eingebauten
Atmungsgerätes, F i g. 3 eine bildliche Darstellung des geschlossenen Einlaßventils
des Einatmungsbeutels und F i g. 4 das Einlaßventil gemäß F i g. 3 in geöffneter
Stellung.
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Gemäß F i g. 1 sind an eine Filter- und Aufbereitungseinrichtung 10
über Verbindungsleitungen 18, 20 Behälter 14,16 für Sauerstoff und Helium angeschlossen.
Die Pumpe 12 saugt ausgeatmete Luft aus dem Ausatmungsbeutel 40 über die Leitung
42 in die Aufbereitungseinrichtung 10 hinein, zieht aus dieser ein aufbereitetes
Atmungsgemisch über den Leitungsabschnitt 22 heraus und fördert dieses Gemisch über
die Leitung 26 in den Einatmungsbeutel 24. Die beiden Atmungsbeutel 24 und 40 werden
mittels membrangesteuerter Ventile 35 bzw. 36 in Abhängigkeit vom Füllungsgrad betätigt:
Der Einatmungsbeutel 24 ist über die Leitung 30 und die Rückschlagklappe 37 mit
dem Atemmundstück 28 verbunden, das über das Leitungsstück 29 zum Mund des Tauchers
führt. Das Mundstück 28 weist eine weitere Rückschlagklappe 38 in der Leitung 34,
die in den Ausatmungsbeutel40 mündet, auf: Die Rückschlagklappen 37 und 38 verhindern
eine unmittelbare Strömung zwischen den Atmungsbeuteln. Die Pumpe arbeitet kontinuierlich
und fördert: so lange in den Einatmungsbeutel, bis dieser gefüllt ist. Dann schließt
das Ventil 35. Die Pumpe arbeitet zwar weiter; nimmt jetzt jedoch weniger
Leistung auf, da keine Förderung mehr erfolgt. Gegenüber bekannten Atmungsgeräten
wird der Leistungsbedarf verringert: Das erfindungsgemäße Atmungsgerät arbeitet
zweistufig. Unmittelbar vor Beginn des Einatmungsvorganges steht eine ausreichende
Frischluftmenge plus einer entsprechenden Reservemenge zur Verfügung. Der Taucher
kann einatmen, ohne daß das Einlaßventil 35 von der Lungenkraft des Tauchers betätigt
werden muß. Die Rückschlagklappe 37 stellt keinen nennenswerten Widerstand dar.
Während des Einaimungsvorganges schließt auf Grund des Unterdrucks die Rückschlagklappe
38. Der Atemgasstrom in der Leitung 30 ist größer als in der Leitung 26. Es kann
somit keine Kurzschlußströmung von der Leitung 30 in die Leitung 34 eintreten. Beim
Beginn des Ausatmungsvorganges schließt die Rückschlagklappe 37, so daß das ausgeatmete
Atemgas über die nunmehr offene Rückschlagklappe 38 durch die Leitung 34 in den
Ausatmungsbeutel40 gelangt, der sich allmählich füllt und bei Erreichen eines bestimmten
Füllungsgrades das Ventil 36 öffnet, so daß die Pumpe 12 absaugen kann. Die Strömung
vom Einatmungsbeutel24 zum Taucher und von diesem in den Ausatmungsbeutel 40 stellt
die erste Stufe dar, die von der zweiten Stufe unabhängig ist, welche die Förderung
vom Ausatmungsbeutel über die Filter- und Aufbereitungseinrichtung 10 durch die
Pumpe 12 in den Einatmungsbeutel24 umfaßt. Die erste Stufe wird von den Atmungsvorgängen
des Tauchers gesteuert, während die zweite Stufe vom Füllungsgrad
der
beiden Atmungsbeutel 24 und 40 gesteuert wird.
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Wie sich aus F i g. 2 ergibt, sind die Leitungen 26, 30, 34 und 42
biegsam, um dem Taucher Bewegungsfreiheit zu geben. Beim Beginn des Ein-Im fällt
der Einatmungsbeute124 zusammen und öffnet das Einlaßventi135. Die Pumpe 12 kann
den Einatmungsbeutel aber nicht gleich füllen, da das Auslaßventil 36 des Ausatmungsbeutels
40 noch geschlossen ist. Dieses bleibt geschlossen, bis vom Taucher ausgeatmete
Luft in den Ausatmungsbeute140 gelangt und auf Grund der Membranverforrnung das
Ventil 36 öffnet. Erst jetzt beginnt eine Strömung in der zweiten Stufe des
Gerätes. Die Pumpe liefert frische Atemgasmischung bei einem Druck von 150 bis 200
p/cm= über dem vom Umgebungswasser ausgeübten Druck. In den F i g. 3 und 4 ist das
Einlaßventil 35 mit Einatmungsbeutel 24, Atemgaszufuhrleitung 26 und Atemgasaus,aßleitung
30 bildlich dargestellt. Das Ventil 35 weist zwei tennisschlägerförmige Wände 300
und 304 auf, die relativ zueinander beweglich sind. Die Wand 300 ist am Ventilkörper
31.0 befestigt, an den die Leitung 26 angeschlossen ist. Der Ventilkörper 310 weist
einen Zylinder auf. der Ventilöffnungen 307 besitzt. In dem Zylinder ist ein Steuerkolben
axial verschiebbar, der je nach seiner Axialstellung die Ventilöffnungen 307 schließt
(F i g. 3) bzw. öffnet (F i g. 4). Der Steuerkolben sitzt an einem Zapfen 308, der
an einem Halteelement 314 der Wand 304 befestigt ist. Die Wand 304 ist an einem
Gelenk 306 am Ventilkörper 310 angebracht.
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Wenn der Taucher einatmet, wird Atemgas aus dem Beutel 24 durch die
Leitung 30 in Richtung des Pfeils herausgeführt, wobei der Beutel auf Grund des
äußeren Überdruckes zusammenfällt und die Wände 300 und 304 voneinander entfernt
werden. Dies hat zur Folge, daß der Steuerkolben die Ventilöffnung 307 freilegt,
so daß die Verbindung zwischen der Einlaßleitung 26 und dem Inneren des Einatmungsbeutels
24 hergestellt ist (F i g. 4). Wird dann der Einatmungsbeute124 mit frischem Atemgas
gefüllt, so nehmen die beiden Wände 300, 304 die in F i g. 3 gezeigte Stellung wieder
ein, in welcher die Ventilöffnungen 307 durch den Steuerkolben geschlossen sind.
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Das Auslaßventil 36 des Ausatmungsbeutels 40 ist dem Einlaßventil
35 ähnlich. Ein Steuerkolben schließt die Ventilöffnungen 307, wenn der Ausatmungsbeute140
zusammengefallen ist. Wenn der Taucher dann ausatmet, wird der Ausatmungsbeutel
40 gefüllt, und die Wände 300 und 304 werden voneinander wegbewegt, wodurch der
Steuerkolben die Ventilöffnungen 307 freilegt.