DE3105016A1 - Breathing apparatus - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ganz allgemein eine Vorrichtung zur Steuerung der Strömung von gasförmigen Medien aus einem Bereich höheren Druckes in einen Bereioh niedrigeren Druckes und insbesondere ein regeneratives Atemgerät mit halbgesohlossenem Kreislauf für Taucher.The invention relates generally to a device for Control of the flow of gaseous media from a region of higher pressure into a region of lower pressure and in particular a regenerative breathing apparatus with a semi-closed Circuit for divers.
Der Ausdruck "regeneratives Atemgerät" wird gewöhnlich so verstanden, daß bei einem derartigen Gerät das vom Taucher ausgeatmete Gas teilweise wieder aufgebaut oder regneriert wird, um erneut eingeatmet werden zu können, im Gegensatz zu einem Atemgerät mit offenem Atemkreis, bei welahem das einmal ausgeatmete Gas in's Leere ausgestoßen wird. Die Regenerierung des Atemgases kann in der Welse erfolgen» daß einfach mehr frische Luft der vorhandenen Mischung zugesetzt wird und die überschüssige Menge In's Leere ausgestoßen wird. Dieses System war in Taucherhelmen seit dem Beginn von Taucharbeiten in Gebrauch, wenn es auch gewöhnlich nicht als regenerativ angesehen wird.The term "regenerative breathing apparatus" is usually understood to mean that in such a device that exhaled by the diver Gas is partially rebuilt or regenerated, to be inhaled again, as opposed to one Breathing apparatus with an open breathing circuit, in which the one exhaled once Gas is expelled into the void. The regeneration of the breathing gas can take place in the catfish »that simply more freshness Air is added to the existing mixture and the excess amount is expelled into the void. This system was in use in diving helmets since the beginning of diving operations, although not usually considered regenerative.
Ein moderneres regeneratives Atemgerät arbeitet außerdem mit einer Methode zur Entfernung des Kohlendioxids, welches durch den Stoffwechsel des Tauchers erzeugt wird, indem die ausgeatmete Gasmischung duroh ein Filter geleitet wird, welches eine Chemikalie enthält, die mit de» Kohlendloxid reagiert und dasselbe aus dem Gas extrahiert, sodaß die Gasmischung wieder eingeatmet werden kann. Diese Strömung der regenerativen Luftoder Gasmischung muß dabei beibehalten werden, um den vom Taucher verbrauchten Sauerstoff zu ersetaen* Wenn eine Gasmischung verwendet wird, bei welcher der Sauerstoffersatz von einem Gas begleitet wird, welches insofern als physiologisch inert angesehen werden kann, als es an der Stoffwechseltätigkeit desA more modern regenerative breathing apparatus also works with a method of removing the carbon dioxide that is caused by the metabolism of the diver is generated by passing the exhaled gas mixture through a filter, which contains a chemical which reacts with the carbon dioxide and extracts the same from the gas, so that the gas mixture is restored can be inhaled. This flow of regenerative air or gas mixture must be maintained in order to avoid that of the diver to replace used oxygen * If a gas mixture is used becomes, in which the oxygen substitute by a gas is accompanied, which can be regarded as physiologically inert insofar as it is involved in the metabolic activity of the
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Tauchers nicht teilnimmt, wie beispielsweise Stickstoff oder Helium, dann muß das überschüssige Volumen abgeblasen werden.Diver does not participate, such as nitrogen or Helium, then the excess volume must be blown off.
Da der Taucher selbst auf eine gefährliche Erschöpfung des Sauerstoffs im Atemkreis nicht empfindlich ist und sein Sauerstoffverbrauch veränderlich ist, muß der Sauerstoffteildruck im Atemkreis der Vorrichtung derart gesteuert werden, daß er weder selbst bei erhöhtem Stoffwechsel unter einen vorgegebenen Wert absinkt, noch bei dem geringstmöglichen Wert des Stoffwechsels einen vorgegebenen Wert übersteigt.Because the diver himself is a dangerous depletion of oxygen is not sensitive in the breathing circuit and its oxygen consumption is variable, the oxygen partial pressure in the breathing circuit must the device can be controlled in such a way that it does not fall below a predetermined value even with an increased metabolism decreases, even at the lowest possible value of the metabolism exceeds a predetermined value.
Diesen Bedingungen entsprechende Atemgeräte der heutzutage angebotenen Art können unter zwei Hauptbegriffen betrachtet werden. Es gibt zu diesem Zweck Geräte mit vollkommen geschlossenem Kreislauf, bei denen das Gas im Atemkreis entweder aus reinem Sauerstoff besteht oder bei denen der Sauerstoffteildruck überwacht und auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird, und es gibt Geräte mit halbgeschlossenem Kreislauf, bei denen der Sauerstoffteildruck innerhalb zulässiger Grenzen schwankt, indem entweder ein stetiger oder intermittierender Strom von Mischgasen zugeführt wird, welcher durch die Atemgeschwindigkeit des Tauchers gesteuert wird. Beide Gerätetypen verlassen sich dabei auf eine Filteranordnung, um das Kohlendioxid aus der ausgeatmeten Gasmischung zu entfernen.Respiratory equipment of those offered today that meets these conditions Kinds can be viewed under two main terms. For this purpose there are devices with a completely closed circuit, in which the gas in the breathing circuit consists either of pure oxygen or in which the oxygen partial pressure is monitored and is kept at a predetermined value, and there are devices with a semi-closed circuit in which the oxygen partial pressure fluctuates within allowable limits by supplying either a steady or intermittent flow of mixed gases which is controlled by the diver's breathing rate. Both device types rely on a filter arrangement, to remove the carbon dioxide from the exhaled gas mixture.
Bei Geräten mit halbgeschlossenem Kreislauf, bei denen ein stetiger Zufluß von Gasen und die Steuerung dieses Zuflusses vorgesehen ist, mit welcher Art sich auch die Erfindung beschäftigt, ist es bisher ganz allgemein Üblich gewesen, vorgemischteIn devices with a semi-closed circuit, in which a steady flow of gases and the control of this flow is provided, with whichever type the invention is concerned, it has hitherto been very general practice to use premixed
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Gase, von denen eines Sauerstoff ist, in Hoohdruckflaschen zu komprimieren, welche gewöhnlich vom Taucher mitgeführt werden. Die Gasmischung dieser Flaschen oder die Gasmischung von einem Kompressor, wenn es sloh bei der Mischung um Luft handelt, wird einem Druckminderungsventil zugeführt, mit welchem der Gasdruck auf einen eingestellten Wert herabgesetzt wird, der in den meisten Geräten mehr als das 2-fache des höchsten Umgebungsdruckes beträgt, bei welchem der Taucher das Gerät verwenden kann. Bei einigen Geräten wird diester Wert erhöht, wenn der Umgebungsdruck des Tauchers mit zunehmender Tauchtiefe ansteigt. Das unter vermindertem Druck stehende Gas wird dem Atemgerät durch eine kleine öffnung zugeführt, deren Abmessungen so groß sind, daß, angetrieben durch den eingestellten verminderten Druck, ausreichend Gas hindurchströmen kann, um nachstehender Gleichung zu genügen und einen konstanten Massenstrom über alle Tiefen hinweg aufrechtzuerhalten, bis zu denen der Taucher hinabtauchen kann:Gases, one of which is oxygen, in high pressure cylinders too compress, which are usually carried by the diver. The gas mixture of these bottles or the gas mixture of one Compressor, if the mixture is air, it is fed to a pressure reducing valve, with which the gas pressure is reduced to a set value which in most devices is more than twice the highest ambient pressure at which the diver is using the device can. With some devices, this value is increased when the The diver's ambient pressure increases with increasing depth. The reduced pressure gas is used in the breathing apparatus fed through a small opening, the dimensions of which are so large that, driven by the set reduced Pressure, sufficient gas can flow through it to satisfy the equation below and a constant mass flow over all To maintain depths to which the diver can descend:
η Mg ~ G
υ ο F . c η Mg ~ G
υ ο F. c
wobei 0 = dem Raumverhältnis (bei Normzustand) des Sauerstoffs im Atemkreis, so daß der Teildruck des Sauerstoffs zwischen 0,16 und 2,0 at bleibt;where 0 = the space ratio (under normal conditions) of the oxygen in the breathing circuit so that the partial pressure of the oxygen remains between 0.16 and 2.0 at;
M = dem Raumverhältnis (bei Normzustand) des Sauerstoffs in der dem Atemkreis zugeführten Gasmischung;M = the space ratio (under normal conditions) of the oxygen in the gas mixture supplied to the breathing circuit;
P = der Zuflußmenge an (bei Normzustand) dem Atemkreis zugeführtem Gas; undP = the inflow to (in normal conditions) the breathing circuit supplied gas; and
C = der Zuflußmenge an (bei Normzustand) vom Taucher verbrauchtem Sauerstoff ist, wobei gewöhnlich angenommen wird, daß als Taucher arbeitende junge Männer mindestens 0,25 l/min (bei Normzustand) und höchstens stetig 3 l/min verbrauchen.C = the inflow of oxygen (under normal conditions) consumed by the diver, usually assumed is that young men working as divers are at least 0.25 l / min (in normal conditions) and at most steadily Consume 3 l / min.
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Auf diese Welse gesteuerte Geräte haben zwei Fehler. Da selbst der verminderte Gasdruck noch relativ hoch ist, sind einmal die Öffnungen, durch welche die Gasmischung hindurchströmen muß, klein und leicht durch. Staubpartikelchen oder Eisansätze blockierbar, welche sich aus irgendwelchem Wasserdampf im Gas absetzen können. Zum zweiten ist die dem Taucher zugeführte Gasmenge entweder fixiert oder nimmt sogar mit zunehmender Tiefe noch zu. Infolgedessen wird dem Taucher mehr Gas zugeführt, als er bei zunehmender Tauchtiefe benötigt, und es muß ein Gas zugeführt werden, welches sauerstoffreicher ist als erforderlich, um sicher zu gehen und trotzdem über die vom Taucher zu erreichenden Tiefen hinweg wirtschaftlich zu sein. Wenn andererseits eine Gasmischung, welche sauerstoffreich ist, zugeführt wird, um einen geringen Verbrauoh der Versorgung zu erreichen, ist der Taucher in Bezug auf die Tiefe, die er unbedingt sicher erreichen kann, durch den zunehmenden Teildruck des Sauerstoffs im Atemkreis und da dieser Teildruck sich 2,0 at nähert, beschränkt.Devices controlled in this way have two defects. There yourself the reduced gas pressure is still relatively high, there are the openings through which the gas mixture must flow, small and light. Dust particles or ice deposits can be blocked, which can settle out of any water vapor in the gas. Second, the amount of gas delivered to the diver is either fixes or even increases with increasing depth. As a result, more gas is supplied to the diver than he is at increasing depth is required, and a gas must be supplied which is richer in oxygen than necessary to be safe to go and still be economical beyond the depths that can be reached by the diver. On the other hand, if a gas mixture, which is oxygen-rich, is supplied in order to achieve a low consumption of the supply, the diver is in relation to the depth that he can absolutely safely reach, due to the increasing partial pressure of the oxygen in the breathing circuit and because of this Partial pressure approaches 2.0 at, limited.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Atemgerät mit halbgeschlossenem Kreislauf für Taucher in der Weise auszubilden, daß der Teildruck des Sauerstoffs im Gas, welches vom Taucher eingeatmet wird, automatisch zwischen einer vorgegebenen oberen und unteren Grenze über die volle Tauchtiefe, bei welcher der Taucher arbeiten muß, gesteuert und eingehalten wird.The invention has set itself the task of training a breathing apparatus with a semi-closed circuit for divers in such a way that that the partial pressure of the oxygen in the gas which is inhaled by the diver, automatically between a predetermined upper and lower limit over the full depth at which the diver has to work is controlled and maintained.
Gekennzeichnet ist ein erfindungsgemäßes Atemgerät der vorgenann-' ten Art im wesentlichen durch Anordnungen zur Reduzierung der dem Atemkreis des Gerätes zugeführten Masse an atembarem Gas, welche auf den Außendruck, dem der Taucher ausgesetzt ist, ansprechen,Characterized is a breathing apparatus according to the invention of the aforementioned ' th type essentially by arrangements for reducing the mass of breathable gas supplied to the breathing circuit of the device, which respond to the external pressure to which the diver is exposed,
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und durch welche bei zunehmender Tauchtiefe und dadurch ansteigendem Druck die Menge an in den Atemkreis des Gerätes einströmenden atembarem Gas reduzierbar 1st, wobei das Gerät entsprechend der Formel «· = t arbeitet, wobeiand by means of which the amount of breathable gas flowing into the breathing circuit of the device can be reduced with increasing diving depth and thus increasing pressure, the device operating according to the formula «· = t , where
- dem Raumverhältnis (bei Normzustand) des Sauerstoffs im Atemkreis, so daß der Teildruok des Sauerstoffs zwischen 0,16 und 2,0 at bleibt;- the space ratio (under normal conditions) of the oxygen in the breathing circuit so that the partial pressure of oxygen remains between 0.16 and 2.0 at;
M = dem Raumverhältnis (bei Normzustand) des Sauerstoffs in der dem Atemkreis zugeführten Gasmischung;M = the space ratio (under normal conditions) of the oxygen in the gas mixture supplied to the breathing circuit;
P = der Zuflußmenge an (bei Normzustand) dem Atemkreis zugeführtem Gas;P = the inflow to (in normal conditions) the breathing circuit supplied gas;
C = der Zuflußmenge an (bei Normzustatid) vom Taucher verbrauchtem Sauerstoff 1st, wobei gewöhnlich angenommen wird, daß als Taucher arbeitende junge Männer mindestens 0,25 l/fflin (bei Normzustand) und höchstens stetig 2 !/min verbrauchen; undC = the inflow amount to (with normal status) from the diver consumed oxygen, which is commonly believed to be young divers working as divers Men at least 0.25 l / fflin (under normal conditions) and Consume at most steadily 2! / min; and
D = der absoluten Tiefe in at an irgendeiner Stelle des Tauchvorganges ist,D = the absolute depth in at at any point in the diving process,
wodurch der Sauerstoff-Telldruck im Atemkreis bei Maximal- oder Minimalverbräuchen von Sauerstoff zwischen 0,16 und 2,0 at haltbar ist.whereby the oxygen partial pressure in the breathing circuit is at maximum or Minimum consumption of oxygen between 0.16 and 2.0 at is stable is.
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die bereits vorgenannte Gleichung 0 «= in d®r Welse modifiziert werden muß,The invention is based on the finding that the aforementioned equation 0 «= must be modified in d® r catfish,
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daß, statt vorgegebener Strömungsmengen zur Erzeugung eines sicheren Teildruckes bei einer bestimmten Tiefe die Strömungsmengen stetig entsprechend der vom Taucher erreichten Tiefe eingestellt werden.that, instead of predetermined flow rates to generate a safe partial pressure at a certain depth, the flow rates are steady according to the depth reached by the diver can be set.
Nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung sind wegen der verwendeten sehr niedrigen Gasdrücke die Gasdurchlaßöffnungen im gesamten Gerät so groß bemessen, daß sie durch Staubteilchen oder Eis, welohes aus in den Gasen der Mischung enthaltenem Wasserdampf entstehen könnte, nicht blockierbar sind. Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Atemgerät die Einrichtung den Gasdurchgang nur verschließen, während ein Antriebsdruck aufrechterhalten wird, und daß diesen Druck übersteigende Gas ständig durch eine große Öffnung in den Atemkreis ausströmt. Sobald der Antriebsdruck sinkt, wird von der durch diesen Druck verursachten Restkraft das Ventil geöffnet, welches die Gaszufuhr abgesperrt hatte, sodaß das Gerät unbedingt ausfallsicher ist.According to a further special feature of the invention are because of When using very low gas pressures, the gas passage openings in the entire device were sized so large that they were blocked by dust particles or ice, which could arise from water vapor contained in the gases of the mixture, cannot be blocked. Furthermore can in the case of a breathing apparatus according to the invention, the device opens the gas passage only occlude while a drive pressure is maintained and that gas in excess of this pressure is constant flows out through a large opening into the breathing circuit. As soon as the drive pressure drops, the pressure caused by this is reduced Residual force opened the valve that had shut off the gas supply, so that the device is absolutely fail-safe.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden diese Arbeitsprinzipien durch ein Ventil in der Druckgaszufuhr zum Atemkreis erfüllt, welches eine Kammer besitzt, welcher das Druckgas zugeleitet wird, wobei flexible Anordnungen vorgesehen sind, welche die Kammer verschließe«, deren entgegengesetzte Seite dem Druck in der erreichten Tiefe ausgesetzt ist, wobei die flexible Anordnung mit einem Einlaßventil zur Kammer verbunden ist und ein mit dem Atemkreis verbundenes Auslaßloch besitzt, mit welchem zusammendrückbar Organe verbunden sind, durch welche die Abmessung der Bohrung am Auslaßlooh steuerbar ist. So kann die Kammer durch eine biegsame Membrane verschlossen werden, aufIn one embodiment of the invention, these working principles are implemented by a valve in the pressurized gas supply to the breathing circuit meets, which has a chamber to which the compressed gas is fed flexible arrangements are provided which close the chamber, the opposite side of which is exposed to pressure is exposed at the depth reached, the flexible assembly being connected to an inlet valve to the chamber and a has an outlet hole connected to the breathing circuit to which compressible organs are connected through which the dimension the bore at the outlet looh is controllable. So the chamber can be closed by a flexible membrane
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welcher ein System aus flexiblen und zusammendrückbaren Bauteilen angeordnet ist, über denen eine starre Platte liegt, welche mit dem Ventil verbunden ist, durch welches das Gas oder die Gasmischung der Kammer zugeleitet wird. Wenn daher die Platte entweder von der Membrane oder den zusammendrückbaren Bauteilen oder von beiden zusammen bewegt wird, wird das Ventil betätigt, um den Gasstrom oder den Strom der Qaeraischung in die Kammer zu steuern. Der Drucküberschuß zwischen der Kammer und der anderen · Seite der Membrane ist höchsten» um 10^ größer als der absolute Umgebungsdruck auf dieser Seite der Membrane an irgendeiner Stelle während des Tauchvorganges.which a system of flexible and compressible components is arranged, over which a rigid plate lies, which with connected to the valve through which the gas or gas mixture is forwarded to the chamber. Therefore, if the plate is removed from either the membrane or the compressible components or is moved by both together, the valve is actuated to close the flow of gas or the flow of gas into the chamber steer. The excess pressure between the chamber and the other side of the membrane is at most 10% greater than the absolute Ambient pressure on this side of the membrane at any point during the immersion process.
Zusätzlich zum Öffnen und Schließen des Ventils ergeben die Platte, die zusammendrückbaren Bauteile und die Membrane, die insgesamt ein Durohgangsloch aufweisen, welches es dem Gas oder der Gasmischung ermöglicht, von der Kammer in den Atemkreis zu strömen, eine Kontrolle über den Durchmesser des Loches entsprechend dem Druck, dem die zusammendrückbaren Bauteile ausgesetzt sind, und dadurch eine weitere Kontrolle über die in den Atemkreis eintretende Gasmasse.In addition to opening and closing the valve, the plate, compressible components and diaphragm result in the have a total of a Durohgangsloch, which allows the gas or the gas mixture, from the chamber into the breathing circuit flow, a check on the diameter of the hole accordingly the pressure to which the compressible components are subjected and thereby a further control over the gas mass entering the breathing circuit.
Ein Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß der Strom frischen Gases oder einer frischen Sasmisehung automatisch derart geregelt werden kann, daß das Hfeumverhältnis des Sauerstoffs (bei Normzustand) im Atemsysfcem der Gleichung jj = Η£*Ξ§ folgt, wodurch eine in Atemgeräten, welche nach dem Arbeitsprinzip eines halbgeschlossenen Kreislaufes arbeiten, maximale Wirtschaftlichkeit an Sicherheltsgasverbrauoh erzielbar ist.A main advantage of the invention is that the current fresh gas or a fresh Sasmisehung automatically can be controlled in such a way that the oxygen ratio (at normal conditions) in the breathing system of the equation jj = Η £ * Ξ§ follows, creating one in breathing apparatus, which works on the principle work in a semi-closed circuit, maximum economy of safety gas consumption can be achieved.
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Da ein sehr niedriges Druokdifferential verwendet wird, um das Gas durch das Loch von der Kammer in den Atemkreis zu treiben, ist die Geschwindigkeit des durch das Loch hindurchströmenden Gases gering, sodaß der Temperaturabfall im strömenden Gas niedrig genug ist, um jede Gefahr einer Eisbildung aus im Gas oder der Gasmischung eventuell enthaltenem Wasserdampf, durch welchen die Kanäle verstopft werden könnten, praktisch unterdrückt wird. Infolge dieses niedrigen Druckdifferentials kann die Öffnung auch so groß gehalten werden, daß die .Möglichkeit irgendwelcher eventuell entstehender Eisteilchen oder vom Hochdruckgaszufluß herrührender Staubteilchen ausgeschaltet wird, die Kanäle zu blockieren, sodaß keine Filter benötigt werden. Außerdem kann der Teildruck des Sauerstoffs im Atemsystem durch den stetigen Minimalsauerstoffverbrauch des Tauchers auf einem Wert unter 2,0 at gehalten werden, sodaß es auch keine Tiefenbegrenzung gibt, bis zu welcher dieses Gerät infolge einer SauerstoffVergiftung verwendbar ist. Da außerdem die Gaszufuhr mit abnehmender Tauchtiefe zunimmt, braucht der Taucher keine extra Gaszufuhr in den Atemkreis einzuschalten, um sicherzugehen, daß der Sauerstoffteildruck während des Auftauchens über dem Sicherheitsmindestwert bleibt. Die Verwendung eines ausgeglichenen Ventils zur Steuerung der Zufuhr von Hochdruckgas in das System erfordert geringe Kräfte zu seiner Betätigung und verringert infolgedessen die Abmessung der empfindlichen Bauteile für Jedes gegebene Maß an geforderter Genauigkeit.Since a very low pressure differential is used to reduce the Forcing gas through the hole from the chamber into the breathing circuit is the speed of the gas flowing through the hole Gas so that the temperature drop in the flowing gas is low enough to avoid any risk of ice forming in the gas or water vapor possibly contained in the gas mixture, which could clog the channels, is practically suppressed will. As a result of this low pressure differential, the opening can also be kept so large that the possibility any ice particles that may arise or dust particles resulting from the high pressure gas flow are eliminated, to block the channels so that filters are not required. In addition, the partial pressure of the oxygen in the breathing system can through the constant minimum oxygen consumption of the diver can be kept at a value below 2.0 at, so that there is also no depth limit up to which this device can be used as a result of oxygen poisoning. There is also the gas supply increases with decreasing depth, the diver does not need to switch on an extra gas supply in the breathing circuit to be sure, that the partial pressure of oxygen during the ascent over the safety minimum remains. The use of a balanced valve to control the supply of high pressure gas in the system requires little force to operate and consequently reduces the size of the sensitive components for any given level of accuracy required.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert; es zeigtThe invention is described below with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in detail; it shows
Pig.l einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Atemgerät von der Seite gesehen in schematischer Darstellung; undPig.l shows a section through a breathing apparatus according to the invention from the side viewed in a schematic representation; and
Pig.2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Konstruktion von Pig.l.Pig.2 shows an enlarged excerpt from the construction of Pig.l.
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Das in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße regenerative Atemgerät mit halbgeschlossenem Kreislauf für Taucher besitzt eine Kammer 1, welche durch eine biegsame Membrane 2 verschlossen ist, welche mit einem Dichtring 3 verbunden ist, der in Auflagen 4 an der Innenwandung der Kammer eingreift. Die Membrane 2 besitzt ein Auslaßloch 5* welches direkt mit dem nicht dargestellten Atemkreis für den Taucher verbunden ist. Auf der Membrane 2 sind um das Loch 5 herum ein nachgiebiger Ring 6 mit einer mit dem Loch 5 fluchtenden Mittelöffnung 7 und ein diesen nachgiebigen Ring 6 umgebender weiterer Ring 8 aus einem leicht zusammendrückbaren Werkstoff wie beispielsweise Neoprenschaum sowie ein an der Außenseite dieses Ringes 8 befindlicher weiterer Ring 9 ebenfalls aus nachgiebigem Material montiert« Mit ihren von der Membrane 2 abgewandten Selten sind die Ringe 6 und 8 mit einer starren Platte 10 verbunden, welche ein mit der Öffnung 7 fluchtendes Mittelloch 11 besitzt. An der Platte 10 ist ein Verbindungsteil 12 befestigt, welches an einem Träger 13 für ein bewegliches Ventilglied 14 angreift. Dieses Ventilglied 14 trägt einen Ventilsitz 15, welcher mit dem offenen Ende eines Zylinders 16 zusammenwirken kann, wobei das bewegliche Ventilglied 14 von einem Kolben 17 geführt wird, weloher in den Zylinder 16 hineinragt. Der Zylinder 16 ist mit einer Druokgasquelle über eine Leitung 18 verbunden, welche durch die Kammer 1 hindurchgeht und an deren Außenwandung abgedichtet ist.The regenerative breathing apparatus according to the invention shown in the drawing has a semi-closed circuit for divers a chamber 1, which is closed by a flexible membrane 2, which is connected to a sealing ring 3, which is in conditions 4 engages the inner wall of the chamber. The membrane 2 has an outlet hole 5 * which connects directly to the one not shown Breathing circuit for the diver is connected. On the membrane 2 around the hole 5 there is a flexible ring 6 with a the center opening 7 aligned with the hole 5 and a resilient one Ring 6 surrounding another ring 8 made of an easily compressible material such as neoprene foam and a on the outside of this ring 8 is another ring 9 also mounted from flexible material «With their from the Diaphragm 2 facing away from the rings 6 and 8 are rare with a rigid plate 10, which has a center hole 11 aligned with the opening 7. On the plate 10 is a connecting part 12 attached, which is attached to a carrier 13 for a movable Valve member 14 engages. This valve member 14 carries a valve seat 15, which with the open end of a cylinder 16 can interact, the movable valve member 14 being guided by a piston 17 which protrudes into the cylinder 16. The cylinder 16 is connected to a source of pressurized gas via a conduit 18 which passes through the chamber 1 and is sealed on the outer wall.
Wenn daher das Druckgas erstmals über die Leitung 18 in die Kammer 1 und den Zylinder 16 eingeleitet wird, ist kein Druckunterschied für das Druckgas durch die Membrane 2 hindurch vorhanden, sodaß die Membrane sich auoh zunächst nicht durchbiegtTherefore, if the compressed gas for the first time via line 18 in the Chamber 1 and cylinder 16 is introduced, there is no pressure difference available for the compressed gas through the membrane 2, so that the membrane does not bend at first
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und der Ventilsitz 16 am offenen Ende des Zylinders 16 freibleibt. Irgendein durch das einströmende Gas ausgeübter Druck wirkt auf den Kolben 17 und den Ventilsitz 15 mit dem gleichen statischen Druck, welcher durch das Gesohwindigkeitsgefälle des über seine Oberfläche aus dem Zylinder 16 und in die Kammer 1 strömenden Gases reduziert wird. Infolgedessen ergibt sich eine resultierende Kraft, welche dazu neigt, den Ventilsitz gegen den Zylinder zu ziehen und die Weite, bis zu welcher das Ventil offen ist, nimmt ab, bis die auf den Kolben und den Ventilsitz einwirkenden Kräfte gleich sind.and the valve seat 16 at the open end of the cylinder 16 remains free. Any pressure exerted by the inflowing gas acts on the piston 17 and the valve seat 15 with the same static Pressure, which is caused by the velocity gradient of the over its Surface from the cylinder 16 and into the chamber 1 flowing gas is reduced. As a result, there is a resulting one Force tending to pull the valve seat against the cylinder and the width to which the valve is open decreases until the forces acting on the piston and valve seat are equal.
Wenn weiter Gas in die Kammer 1 strömt, beginnt der Druck in der Kammer gegenüber dem außerhalb der Kammer und damit auf die entgegengesetzte Seite der Membrane wirkenden Druck zu steigen, sodaß ein Gasstrom dui*ch das Auslaßloch der Membrane entstehen kann, welcher in den Atemkreis einströmt. Infolge des Druckunterschiedes zwischen der Kammer 1 und der gegenüberliegenden Seite der Membrane 2 wird die Membrane gegenüber der Kammer nach außen gebogen, durch welche Bewegung der Ventilsitz 15 gegen den Zylinder 16 gezogen wird, wodurch der Zustrom von Gas in die Kammer 1 vermindert oder sogar abgesperrt wird. Zusätzlich haben die geschlossenen Zellen des Schaumstoffringes 8 einen ursprünglichen Druck von annähernd 1 at, sodaß jeglicherDruck in der Kammer über 1 at zu einem Zusammendrücken des Ringes 8 führt. Infolge des auf den Ring 8 durch seine Befestigung an der Membran 2 und an der Platte 10 ausgeübten Zwanges, drückt sich der Ring 8 vorzugsweise in einer Richtung rechtwinklig zur Ebene der Platte und der Membran zusammen. Ungeachtet des in den geschlossenen Zellen zusammengepressten Gases kann der Ring 8If gas continues to flow into the chamber 1, the pressure in the chamber begins opposite that outside the chamber and thus on the pressure acting on the opposite side of the membrane, so that a gas flow arises through the outlet hole of the membrane which flows into the breathing circuit. As a result of the pressure difference between the chamber 1 and the opposite Side of the diaphragm 2, the diaphragm is bent outwardly opposite the chamber, through which movement the valve seat 15 against the Cylinder 16 is pulled, whereby the flow of gas into the chamber 1 is reduced or even shut off. Additionally have the closed cells of the foam ring 8 an original Pressure of approximately 1 at, so that any pressure in the Chamber over 1 at leads to a compression of the ring 8. As a result of the ring 8 by its attachment to the membrane 2 and force exerted on the plate 10, the Ring 8 preferably together in a direction perpendicular to the plane of the plate and the membrane. Regardless of the closed cells of compressed gas, the ring 8
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sich an der Innenseite und Außenseite auswölben» da die Gesamtbelastung auf die eingezwängten Flächen des Hinges 8 die Gesamtbelastung auf den niohteingespannten Umfang Übersteigt, wodurch ein hydrostatischer Innendruck erzeugt wird, welcher höher ist als der Druck in der Kammer. Dieser Druoküberschuß wird durch die beim Ausbauchen des elastischen Materials des Ringes 8 induzierte elastische Spannung ausgeglichen.bulge on the inside and outside »because the total load on the constrained surfaces of the hanging 8 exceeds the total load on the non-constrained circumference, whereby an internal hydrostatic pressure is generated which is higher than the pressure in the chamber. This druok over is through compensated for the elastic tension induced when the elastic material of the ring 8 bulges.
Unter der Wirkung der durch den Druck in, der Kammer auf den Ring 8 ausgeübten Kräfte, welche auf die Platte 10 und die Membran 2 übertragen werden, wird der Ring 6 ebenfalls zusammengepreßt und derart deformiert, daß er sich vor allem nach Innen auswälbt und dadurch effektiv den Durchmesser der Öffnung 7 verändert.Under the action of the pressure in, the chamber on the Ring 8 exerted forces, which are transmitted to the plate 10 and the membrane 2, the ring 6 is also pressed together and deformed in such a way that it bulges mainly inwards and thereby effectively the diameter of the opening 7 changes.
Infolgedessen ergibt sich durch die eindeutige Wirkung der vorstehend beschriebenen Merkmale in ihrem Zusammenwirken eine Steuerung für den Gasstrom von der Gaszufuhr in den Atemkreis, welcher nur von dem Umgebungsdruck abhängt und nicht von dem Druck der Gaszufuhr selbst.As a result, the clear effect of the foregoing results described features in their interaction a control for the gas flow from the gas supply into the breathing circuit, which only depends on the ambient pressure and not on the pressure of the gas supply itself.
Der Ring 9 wirkt effektiv als Ansonlagorgan, sodaß er, wenn die Platte 10 sich beim Zusammendrücken der Ringe 6 und 8 der Membran 2 nähert, eine weitere Annäherung der Plätte 10 zur Membran 2 bei einer größeren Tauchtiefe verhindert wird, wodurch der Gasstrom von der Kammer in den Ateiükreis in Verbindung mit der Wirkung der anderen vorgenannten Bauteile gesteuert wird und wodurch der Gasstrom in den Atemkreis die Formel ψ- = erfüllt.The ring 9 effectively acts as an ansonlagorgan so that when the plate 10 approaches the membrane 2 when the rings 6 and 8 are compressed, the plate 10 is prevented from further approaching the membrane 2 at a greater immersion depth, whereby the gas flow from the chamber is controlled in the Ateiükreis in connection with the action of the other aforementioned components and whereby the gas flow in the breathing circuit fulfills the formula ψ- =.
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Zusätzlich zu der automatischen Steuerung des Gasstromes in den Atemkreis entsprechend der von einem Taucher erreichten Tiefe wird durch die erfindimgsgemäße Ausbildung des Atemgerätes auch ein automatischer Ausgleich für jeglichen Druckabfall in der Gaszufuhr der Kammer erreicht. Wenn, was gewöhnlich der Fall ist, die Gaszufuhr über vom Taucher mitgeführte Gasflaschen erfolgt, dann arbeitet das erfiudungsgemäße Atemgerät, selbst wenn die Gaszufuhr wegen Entleerung der Gasflaschen ausfällt und der Druck absinkt, einwandfrei weiter, da wie bereits erläutert die betriebssichere Arbeit des erfindungsgemäßen Atemgerätes nicht von dem Druck des Gases von der Zufuhrstelle abhängt.In addition to the automatic control of the gas flow into the breathing circuit according to the depth reached by a diver is also due to the design of the breathing apparatus according to the invention automatic compensation for any pressure drop in the gas supply to the chamber is achieved. If, as is usually the case, the gas is supplied via gas bottles carried by the diver, then the breathing apparatus according to the invention works, even if the The gas supply fails because the gas bottles are emptied and the pressure continues to drop, because, as already explained, it is operationally reliable Work of the breathing apparatus according to the invention does not depend on the pressure of the gas from the supply point.
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Claims (1)
Trafalgar House, 29 Park Place,
Leeds, LSI 2SP, EnglandDAVID HAYGREEN & ASSOCIATES LIMITED
Trafalgar House, 29 Park Place,
Leeds, LSI 2SP, England
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