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Taucher-Atemgerät mit teilweiser Wiederverwendung des Atemgases Die
Erfindung bezieht sich auf ein Taucher-Atemgerät mit teilweiser Wiederverwendung
des Atemgases und mit einem mit Verzögerung arbeitenden, durch die Volumenänderung
des Atembeutels selbsttätig gesteuerten Gasauslaßventil.
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Das bei solchen Geräten vorliegende Problem besteht darin, daß dieses
Auslaßventil sich erst öffnet, nachdem die Ausatmungsphase des Benutzers eine bestimmte
Zeitlang angedauert hat. Auf diese Weise wird der erste Teil der ausgeatmeten Luft
gezwungen, in den Atembeutel oder Gasverteilerkasten des Gerätes einzutreten, welcher
das abwechselnde Öffnen des Einlaßventils und des Auslaßventils steuert und welcher
sich bei Eintreten dieses ersten Teils von ausgeatmeter Luft ausweitet. Sobald die
Ausdehnung des Atembeutels oder Gasverteilerkastens einen vorbestimmten Wert erreicht
hat, öffnet sich das Auslaßventil, so daß auf diese Weise der übrige Teil der während
der Ausatmungsphase ausgeatmeten Luft aus dem Gerät über ein Austrittsventil ins
Wasser austreten kann. Die zuerst in den Atembeutel oder Gasverteilerkasten ausgeatmete
Luft wird in der darauffolgenden Einatmungsphase wieder benutzt. Sie ist die erste
Luftmenge, die eingeatmet wird. Ihre Einatmung seitens des Tauchers ermöglicht eine
Verminderung des Volumens des Atembeutels oder Gasverteilerkastens, welcher bei
Erreichen des Mindestvolumens das Öffnen des Einlaßventils steuert.
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Es ist klar, daß im Zeitpunkt zwischen der Einatmungsphase und der
Ausatmungsphase und umgekehrt die Steuerung der beiden Ventile nicht in Tätigkeit
gesetzt wird, so daß die beiden Ventile geschlossen bleiben.
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An dieser Stelle ist darauf zu verweisen, daß für Tauchergeräte dieser
Art der innere Gasdruck vor dem Einlaßventil stets wie bei jedem Tauchergerät anderer
Art in praktisch konstantem Gleichgewicht mit dem hydrostatischen Druck ist, der
bei einem Niveau eines üblichen Membran-Reduktionsventils besteht, das nach dem
hydrostatischen Prinzip auf das Öffnen der Gasflasche wirkt. Dieses Reduktionsventil
regelt den Gasabfluß aus der Flasche als Funktion der Werte des hydrostatischen
Druckes, der auf seine Membran wirkt, welche ihrerseits eine Regelungsvorrichtung
für das Öffnen der Flasche steuert. Das Reduktionsventil ist dabei zwischen der
Flasche und dem Einlaßventil angeordnet, und dieses letztere liegt auf dem Gasverteilerkasten.
Das Gas gelangt auf diese Weise zum Einlaßventil, nachdem es eben vom Reduktionsventil
im voraus zum Gleichgewichtsdruck mit dem hydrostatischen Druck gebracht worden
ist. Es hat sich als besonderer Nachteil bei Taucher-Atemgeräten der genannten Art
herausgestellt, daß während der Atmungstätigkeit frisches Atemgas verlorengeht.
Diese Tatsache ist hauptsächlich auf den Druckunterschied zwischen dem Atemgerät
selbst und dessen Gasaustrittsventil zurückzuführen, welcher je nach den Stellungen
des Tauchers unterschiedlich groß ausfällt. Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen
Verlust an frischem Atemgas zu vermeiden. Es ist bereits eine Lösung der gestellten
Aufgabe vorgeschlagen worden, nach der das mit Verzögerung arbeitende, die erste
Atemluft in den Atembeutel zurückführende Ventil zugleich das Einatemventil ist.
Weiterhin ist ein Tauchergerät bekannt, in welchem zwar das Auslaßventil unter der
Wirkung einer geeichten Feder steht und daher bei verzögerter Öffnung lediglich
unter der Wirkung des Überdruckes der ausgeatmeten Luft arbeitet. Eine Steuerung
dieses Auslaßventils in der erfindungsgemäßen Art ist jedoch nicht vorgesehen.
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Bei einem weiteren Tauchergerät arbeitet das Auslaßventil lediglich
unter der Wirkung des überdruckes der ausgeatmeten Luft. Eine Steuerung für ein
verzögertes Öffnen dieses Ventils ist nicht vorgesehen. Der den ersten Teil der
ausgeatmeten Luft aufnehmende Beutel dient weder als Steuerorgan für das Auslaßventil
noch für das Einla.ßventil. Es ist bei diesem Gerät das Einlaßventil membrangesteuert
und arbeitet daher unter der Wirkung des hydrostatischen
Druckes.
Außerdem ist es gleichzeitig als Reduktionsventil für den Druck wirksam.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht nun zur Behebung des genannten Nachteils
allgemein vor, daß bei einem Taucher-Atemgerät der eingangs genannten Art das Gasauslaßventil
dem Gasaustrittsventil am Ende der Ausatemleitung vorgeschaltet und in der die Ausatemleitung
tragenden Kammer des aus zwei Kammern bestehenden, am oder nahe am Atemmundstück
befindlichen Verteilungsstutzens angeordnet ist.
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Im Taucher-Atemgerät der vorliegenden Art, bei welchem für jede Ausatemphase
eine gewisse Menge des zuerst ausgeatmeten Gases in den Atembeutel zurückgeleitet
wird, ist somit der Austritt des restlichen ausgeatmeten Gases während derselben
Ausatmungsphase durch einen positiven Unterschied zwischen den verschiedenen Werten
des auf die Organe des Gerätes ausgeübten hydrostatischen Druckes gewährleistet.
Außerdem ergibt sich die Möglichkeit, daß dann, wenn man den Augenblick des öffnens
des Gasauslaßventils regelt, das einzusparende Gasvolumen geändert werden kann,
was bei der Verwendung besonderer Gasgemische von großem Vorteil ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind erfindungsgemäß die zwei
Kammern des Verteilungsstutzens durch eine Zwischenwand voneinander getrennt, welche
einen Sitz für den Ventilteller des Gasauslaßventils bildet, wobei die eine dieser
Kammern an den Atembeutel und die andere Kammer an das Gasaustrittsventil angeschlossen
ist und der Ventilteller des Gasauslaßventils seine Bewegungen innerhalb der an
den Atembeutel angeschlossenen Kammer ausführt. Hierbei kann erfindungsgemäß so
vorgegangen werden, daß in der an dem Atembeutel angeschlossenen Kammer des Verteilungsstutzens
ein Lagerbock befestigt ist, welcher einen schwenkbaren Winkelhebel trägt, das das
eine Ende dieses Winkelhebels mit der Scheide eines Bowdenzuges verbunden ist, über
welchen der Atembeutel die Bewegungen des Winkelhebels für ein verzögertes Öffnen
des Gasauslaßventils steuert, und daß das andere Ende des Winkelhebels mit dem Ventilteller
des Gasauslaßventils gelenkig verbunden ist und unter der Wirkung einer Feder steht,
welche bestrebt ist, das Gasauslaßventil geschlossen zu halten.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß der auf der Außenseite
der beweglichen Wand des zwei starre Wände aufweisenden, unmittelbar am Atemmundstück
befestigten Atembeutels angeordnete, aus zwei durch eine geschlossene Wand getrennte
Kammern bestehende Verteilungsstutzen Ventile enthält, welche diese Kammern mit
dem Atembeutel verbinden, wobei die eine an die Gaszufuhrleitung angeschlossene
Kammer ein unter der Wirkung einer Druckfeder stehendes Einlaßventil aufnimmt, während
die an das Gasaustrittsventil angeschlossene andere Kammer mit einem Ventilsitz
für den unter der Wirkung einer Druckfeder stehenden Ventilteller des Gasauslaßventils
versehen ist und die Öffnungsbewegung beider Ventile selbsttätig durch die abwechselnde
Volumenänderung des Atembeutels während der Atmung entgegen der Wirkung der zugeordneten
Federn abwechselnd erfolgt. Für diesen Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß
die selbsttätige Öffnungsbewegung der beiden Ventile mittels eines auf der Innenseite
der beweglichen Wand des Atembeutels schwenkbar gelagerten und von diesem mechanisch
betätigten zweiarmigen Hebels erfolgt, und zwar derart, daß er unter der abwechselnden
Volumenänderung des Atembeutels Kippbewegungen ausführt.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele für die beiden vorstehend
genannten Möglichkeiten der Ausbildung des erfindungsgemäßen Ausatemventils an Hand
schematischer Zeichnungen beschrieben.
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F i g. 1 zeigt einen Axialschnitt durch den Verteilungsstutzen des
ersten Ausführungsbeispiels; F i g. 2 stellt die Ansicht von oben auf die F i g.
1 dar; F i g. 3 zeigt einen Axialschnitt durch den Verteilungsstutzen des zweiten
Ausführungsbeispiels, wobei der Atembeutel unmittelbar mit dem Verteilungsstutzen
zusammengebaut ist; F i g. 4 stellt eine teilweise Seitenansicht der F i g . 3 dar;
F i g. 5 zeigt lediglich die Anordnung des Einlaß-und Auslaßventilpaares der F i
g. 3, von der Innenseite des Atembeutels her gesehen.
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Beim ersten Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 ist das den
Verteilungsstutzen bildende Schlauchstück 20 in zwei Kammern 21 und 22 unterteilt,
welche durch die Schläuche 23 und 24 einerseits mit dem Atembeutel und andererseits
mit dem Gasaustrittsventil, beispielsweise einem Entenschnabelventil, verbunden
sind. Die Kammern 21 und 22 sind durch eine Trennwand 25 in Z-Form abgeteilt, welche
einen Ventilsitz 26 aufnimmt.
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In der Kammer 21 ist mittels einer Schraube 28 ein Lagerbock 27 befestigt,
an dem das eine Ende des Zugseils 29 eines Bowdenzuges 29, 31 befestigt ist. Auf
dem Lagerbock 27 ist ein Winkelhebel 30 schwenkbar gelagert, dessen eines Ende von
der Scheide 31 des Bowdenzuges 29, 31 gesteuert wird und dessen anderes Ende mittels
eines Gelenks den Ventilteller 32 des Gasauslaßventils mit zugehöriger Dichtung
trägt.
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Eine Feder 33 belastet den Winkelhebel 30 so, daß derselbe normalerweise
des Gasauslaßventi126, 32 geschlossen hält, so daß die Verbindung zwischen den beiden
Kammern 21 und 22 unterbrochen ist.
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Da das andere Ende der Scheide 31 des Bowdenzuges 29, 31 an den Atembeutel
so angeschlossen ist, daß sie von dem beweglichen Teil dieses Organs nach dem Beginn
seiner Bewegung verschoben wird, wird beim Ausatmen von einem bestimmten Augenblick
an, nämlich dann, wenn der bewegliche Teil des Atembeutels an die Scheide 31 des
Bowdenzuges 29, 31 anschlägt und dieselbe in Bewegung setzt, das Auslaßventil26,
32 geöffnet, so daß nun erst Gas zum Austrittsventil des Gerätes strömen kann oder,
wie nachstehend erläutert wird, zwangläufig hinausbefördert wird.
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Wenn sich am anderen Ende des Schlauches 24 als Gasaustrittsventil
ein Entenschnabelventil befindet, dann wird sich der Schlauch, da dieses Ventil
mitsamt dem dazugehörigen Schlauch einen großen Auftrieb hat, in jeder Stellung
des Tauchers stets im wesentlichen senkrecht einstellen, so daß sich das Entenschnabelventil
stets oberhalb aller übrigen Organe oder Teile des Atemgeräts befindet.
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Infolgedessen wird in jeder Stellung des Tauchers auf das Entenschnabelventil
stets ein geringerer hydrostatischer Druck ausgeübt werden als auf alle anderen
Organe des Gerätes. Sobald sich daher das Gasauslaßventil 26, 32 geöffnet hat, wird
ein rasches Abströmen der Luft nach dem Entenschnabelventil
hin
erfolgen, ohne daß von letzterem her Wasser einströmen kann.
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Außerdem treten infolge der entfernten Anbringung des Entenschnabelventils
vom Gasschlauchstück 20 die Blasen des ausströmenden Gases in erheblicher Entfernung
von der Gesichtsmaske des Tauchers aus, so daß die Sicht des Tauchers nicht behindert
ist.
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Das zweite Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 bis 5 weist einen
Atembeutel mit zwei starren Wänden 34, 35 auf. Während die Wand 34 beweglich ist,
ist die Wand 35 fest.
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An der feststehenden Wand 35 ist das Mundstück 44 angebracht (F i
g. 4). An der äußeren Seite der Wand 34 ist ein Schlauchstück 36, 37 angebracht,
welches gemäß F i g. 3 durch eine Trennwand 38 in die beiden Kammern 36 und 37 unterteilt
ist.
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An die Kammer 36 ist der zum Entenschnabelventil führende Schlauch
angeschlossen, während das frische Atemgas in die Kammer 37 eintritt.
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In diesen Kammern 36, 37 befindet sich je ein bewegliches, unter dem
Druck einer zugeordneten Feder 49 bzw. 50 stehendes Ventil. In der Kammer 36 befindet
sich das Gasauslaßventil 39, 46 und in der Kammer 37 das Einlaßventil 40. An einem
Lagerbock 45, der mittels des Schlauchstückes 36, 37 an der beweglichen Wand 34
im Inneren des Atembeutels fest angebracht ist, ist ein zweiarmiger Hebel 41 angelenkt.
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Dieser Hebel 41 wird mit seinem einen Arm 47 in einer verhältnismäßig
weiten Gelenköse 42 geführt, die mit der anderen Wand 35 fest verbunden ist, während
der andere Arm 48 des Hebels 41 auf den Schaft 51 des Ventiltellers 39 des Gasaustrittsventils
einwirkt.
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Der Arm 47 des Hebels 41 betätigt dagegen auf der Seite der Gelenköse
42 den Schaft 52 des Ventiltellers 40 des Gaseinlaßventils.
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Demnach erfolgen die Bewegungen des Hebels 41 nach Art eines Schwinghebels,
so daß die Schäfte 51 und 52 der beiden Ventilteller 39 und 40 abwechselnd betätigt
werden und ein wechselweises öffnen der zugeordneten Ventile erfolgt, welchem je
ein sofortiges Schließen folgt. Das Auslaßventil 39, 46 öffnet jedoch mit einer
gewissen Verzögerung gegenüber dem Beginn der Ausatemphase. Dieses verzögerte öffnen
des Auslaßventils tritt durch die infolge des Eindringens des ersten Teils der ausgeatmeten
Luft bewirkte Fortbewegung der beweglichen Wand 34 von der festen Wand 35 mit entsprechendem
Anheben des Lagerbockes 45 und des Hebels 41 ein, so daß letzterer mit seinem Arm
47 in die Gelenköse 42 eingreifen kann. Von diesem Augenblick an bleibt dieser Arm
47 bei der Weiterbewegung der Wand 34 und infolge des weiteren Anhebens des Hebels
41 mit der Gelenköse 42, die mit der festen Wand 35 fest verbunden ist, im Eingriff,
so daß durch das Anheben des Hebels 41 eine Verschiebung des Hebelarmes 48 nach
oben eintritt. Der Schaft 51 des Auslaßventils 39, 46 wird auf diese Weise angehoben
und das Auslaßventil 39, 46 mit Bezug auf den Beginn der Ausatmungsphase mit Verzögerung
geöffnet.
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Weiterhin ergibt sich, daß während des Einatmens die Wände 34 und
35 zum Aneinanderliegen kommen und der Schaft 52 infolge seiner Anlage gegen den
Hebelarm 47 angehoben wird, so daß das Einlaßventil 40 für das zuströmende Gas geöffnet
wird. Beim Beginn des nachfolgenden Ausatmens dagegen, wenn die Wände 34 und 35
sich wieder voneinander wegbewegen, gibt der Hebel 41 den Schaft 52 des Einlaßventils
40 frei und betätigt andererseits den Schaft 51 des Auslaßventils 39, 46,
welches sich öffnet und das ausgeatmete Gas ausströmen läßt.
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Eine Regulierschraube 43 am Arm 48 des Hebels 41 dient zum Einstellen
des Zeitpunktes, in welchem der Schaft 51 des Auslaßventils 39, 46 betätigt werden
soll. Daher kann das öffnen dieses Auslaßventils 39, 46 zu einem jeweils vorbestimmten
Zeitpunkt erfolgen, der im direkten Verhältnis zu dem wiedergewinnbaren Volumen
des Atemgases steht.