DE2610509A1 - Kreislauf-atemschutzgeraet - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. STROHSCHÄNK

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12.3.1976-SW(4) 19O-1411P

Kreisiauf-Atemschutζgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kreislauf-Atemschutzgerät zur Verwendung sowohl in nichtatembarer Atmosphäre als auch als Tauchgerät, in dessen an ein zum Anschluss an die Atemwege eines Tauchers "bestimmten Anschlussteil, z.B, Taucherhelm, anschliessendem Atemgaskreislauf ein Filter zum Entziehen von Kohlendioxyd aus dem Atemgas, ein beispielsweise nach Art eines Blasebalges ausgebildeter Atembeutel od.dgl., ein Ausatemventil, eine Zuführungsvorrichtung zum Zuführen von Frischgas aus einem Frischgasbehälter über eine Zuführungsleitung in den Atemgaskreislauf und eine auf die Volumenänderungen des Atembeutels ansprechende Steuervorrichtung vorgesehen sind, durch welche der Atemgaskreislauf in einer ersten Phase so lange geschlossen gehalten wird, bis der Säuerstoff-Partialdruck des im Kreislauf befindlichen Atemgases aufgrund dessen Durchsetzung des Kreislaufes über mehrere Atemzüge wenigstens angenähert auf einen gerade noch zugelassenen Y.'ert abgesunken ist, und durch welche in einer daran anschiiessenden zweiten Phase dem Atemgaskreislauf Frischgas zugeführt und das verbrauchte Atemgas durch das zugleich geöffnete Ausatemventil in die Umgebung entfernt wird.

Ein solches bekanntes, in der DT-AS 21 41 579 beschriebenes Gerät bietet den Vorteil eines äusserst niedrigen Gasverbrauches, wobei der Sauerstoffgehalt des Gases innerhalb engen Grenzen ein-

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gehalten werden kann. Das Gerät eignet sich, damit auch sehr gut als Tauchgerät, wobei sich der niedrige Gasverbrauch in allen Tauchtiefen ergibt. Trotzdem hat sich bei diesen Geräten noch der Mangel gezeigt, dass ihre Verwendung tmter gewissen Umständen für den Benutzer ermüdend sein kann, weil der bei ihnen im Rückatmungssystem erfolgende Austausch des Atemgases grossenteils nur durch die aktive Mitwirkung des Benutzers erfolgen kann, der das Atemschutzgerät trägt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Gerät so zu vervollkommnen, dass der periodisch in jeder zweiten Benutzungsphase erfolgende Austausch des Atemgases ohne eine aktive Mitwirkung des Benutzers erfolgt.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an die Zuführungsleitung an einer vor dem Auslass eines durch die Steuervorrichtung steuerbaren Ventils und zugleich nach einer den Zustrom weiteren Frischgases drosselnden oder während der Zuführung von Frischgas in den Atemgaskreislauf absperrenden Einrichtung ein Dosierbehälter angeschlossen ist.

Ein solcher Dosierbehälter kann während der ersten Benutzungsphase des Gerätes bei geschlossenem Atemgaskreislauf mit einem gegenüber diesem Kreislauf höheren Druck mit Frischgas gefüllt werden, woraufhin er in der zweiten Benutzungsphase das Frischgas unter einem zunächst entsprechend höheren Druck in den Atemgaskreislauf abgeben kann, wobei sich der vorübergehend überhöhte Druck im Atemgaskreislauf jedoch wegen des in dieser Phase geöffneten Ausatemventils mit zunehmender Entleerung des Dosierbehälters wieder zunehmend auf den nor-

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malen Atemgasdruck erniedrigt, da die vorgenannte Drosseloder Absperreinrichtung ein gleichzeitiges ausreichendes Rachströmen von Frischgas höheren Druckes verhindert. Es sorgt damit also schon der überdruck des zugeführten Frischgases für eine entsprechende Durchspülung des Atemgaskreislaufes ohne eine zusätzliche Belastung der Atemarbeit des Benutzers des Gerätes.

Unterschiedliche konstruktive Ausgestaltungen der Erfindung sind in den einzelnen Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Kreislauf-Atemschutzgerät es in einer Schemadarstellung;

Fig. 2 .in gleicher Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines solchen Gerätes.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten, dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Kreislauf-Atemschutzgerät ist eine übliche Atemmaske 1, die beispielsweise eine äussere Maske mit einer-Sichtscheibe und eine innere Maske, die die Nase und den Mund ihres Trägers umschliesst, umfassen kann, an einen Atemgaskreislauf 3 angeschlossen, der beiderseits der Atemmaske 1 je ein Rückschlagventil 2 bzw. 3 aufweist. Beide Rückschlagventxle 2 und 3 öffnen in gleicher, in Fig. 1 durch Pfeile 4 gekennzeichneter Richtung. Der Atemgaskreislauf 9 enthält weiterhin ein Filter 5 zum Entziehen von Kohlendioxyd aus dem Atemgas, ein steuerbares Ventil 6 und gegebenenfalls noch einen Vorratsbehälter 7· Ausserdem ist an den Atemgaskreislauf 9 zwischen dem Filter 5 "und dem Ventil 6 noch ein

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balgförmiger Atembeutel 8 und zwischen demselben und dein Ventil 6 ein als vorbelastetes Rückschlagventil ausgebildetes Ausatemventil 19 angeschlossen.

Dem Atemgaskreislauf 9 kann Frischgas einer geeigneten Mischung von Sauerstoff und Stickstoff, z.B. im Verhältnis wie bei gewöhnlicher Luft, von einem Frischgasbehälter 10 aus durch eine Zuführungsleitung 9a an einer in Kreislaufrichtung dicht hinter dem Ventil 6 liegenden Stelle zugeführt werden. Unter gewissen Umständen kann das Frischgas auch einen höheren Sauerstoffgehalt aufweisen. In der Zuführungsleitung 9a folgt auf den Frischgasbehälter 10 zunächst ein Absperrventil 11, dann folgen ein Primärdruckregler 12, dann ein zweites Ventil 13, ein Sekundärdruckregler 14 und eine erste Drosselstelle 15, wonach ein in nachstehend noch beschriebener Weise servogesteuertes Ventil 16 und schliesslich eine zweite Drosselstelle 17 folgen.

Wie aus Fig. 1 weiterhin hervorgeht, ist an die Zuführungsleitung 9a zwischen der ersten Drosselstelle 15 und dem Ventil 22 noch ein Dosierbehälter 18 angeschlossen, während zwischen dem Ventil 16 und der Drosselstelle 17 noch jeweils eine Leitung 22 bzw. 6' zum Ventil 16 bzw. 6 führt. Diese Leitungen dienen dazu, das bei geschlossenem Atemgaskreislauf 9 geöffnete Ventil 6 durch den während der Zuführung von Frischgas auftretenden überhöhten Gasdruck zu schliessen und das in seiner Funktion nachstehend noch näher erläuterte Ventil 16 unabhängig von der weiteren Steuerung dann zu schliessen, wenn der Druck in der Leitung 22 nach einer Entleerung des Dosierbehälters 18 wieder angenähert auf den normalen Druck im Atemgaskreislauf 9 abgesunken ist, bei welchem Druck das Ventil 6 über die Leitung 6' demgegenüber wieder geöffnet wird.

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Das Ventil 16 ist von einem Steuergerät 20 aus betätigbar, welches in der schematisch dargestellten Weise auf die durch das Ein- und Ausatmen des Trägers der Atemmaske 1 hervorgerufenen Hin- und Herschwenkbewegungen eines Deckels 21 des Atembeutels 8 anspricht und diese Schwenkbewegungen zählt sowie nach einer vorherbestimmten Zahl von Atemzügen "bei geschlossenem Atemgaskreislauf 9 oder aber nach der Ausatmung eines bestimmten Gasvolumens in einer entsprechenden Zahl von Atemzügen das Ventil 16 öffnet. Die vorgenannte Zahl der Atemzüge bzw. das vorgenannte ausgeatmete Gesamtvolumen ist so vorherbestimmt, dass nach deren bzw. dessen Erreichen aufgrund einer wiederholten Kreislaufströmung des Atemgases im Atemgaskreislauf 9 unter jeweiliger Ein- und Ausatmung an der Stelle der Atemmaske 1 und Weiterströmung des Atemgases in Richtung der Pfeile 4 durch das Filter 5 der Sauerstoff-Partialdruck des Atemgases auf einen gerade noch zugelassenen Wert abgesunken ist.

Durch die Öffnung des servogesteuerten Ventils 16 gelangt Frischgas überhöhten Druckes aus dem Dosierbehälter 18-durch das Ventil 16 und die zweite Drosselstelle 17 in den Atemgaskreislauf, wobei durch den überhöhten Gasdruck über die Leitung 6' zugleich das Ventil 6 geschlossen wird. Infolgedessen kann das Frischgas das verbrauchte Atemgas nur in Kreislaufrichtung (vgl. Pfeile 4) durch den Atemgaskreislauf 9 ausspülen, wobei aufgrund des überhöhten Druckes das Ausatemventil 19 öffnet und das verbrauchte Atemgas an dieser Stelle nach aussen entweicht. Infolge der Drosselung der Frischgaszufuhr an der ersten Drosselstelle 15 sinkt der Frischgasdruck im anschliessenden Teil der Zuführungsleitung 9a nach Entleerung des Dosierbehälters 18 wieder auf einen vernachlässigbar gering über dem normalen Atemgasdruck liegenden Wert, wodurch über

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die Leitung 22 das Ventil 16 wieder geschlossen und über die Leitung 6' das Ventil 6 wieder geöffnet wird. Damit beginnt erneut die Phase eines geschlossenen Atemgaskreislaufes, wie er vorstehend bereits beschrieben ist.

Mit der Zuführung des Frischgases unter einem geringfügigen Überdruck erfolgt die Durchspülung des Atemgaskreislaufes 9 ohne eine Mitwirkung des Trägers der Atemmaske 1 und dieser Träger bleibt somit von einer bisher erforderlich gewesenen ermüdenden Mitarbeit beim Ausspülen des verbrauchten Atemgases verschont.

Das aus dem Dosierbehälter 18 in den Atemgaskreislauf 9 abgegebene Gasgewicht ergibt sich aus dessen Volumen und dem Gasdruck, mit dem der Behälter vorher durch die erste Drosselstelle 15 gefüllt wurde. Da dieser Druck konstant ist, ergibt sich jeweils auch eine konstante Füllungsmenge des Atemgaskreislaufes 9, selbst wenn das Kreislauf-Atemschutzgerät als Tauchgerät in unterschiedlicher Wassertiefe verwendet wird.

Auch bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Aus führ un.^sbeispiel ist die Atemmaske 1 über zwei Rückschlagventile 2 und 3 an einen Atemgaskreislauf 9 angeschlossen, in dem noch ein Filter 5 zum Entziehen von Kohlendioxyd aus dem Atemgas angeordnet ist. An einer der Atemmaske 1 abgelegenen Stelle ist in diesen Kreislauf noch ein weiteres Rückschlagventil 31 eingeschaltet, vor dem an den Kreislauf ein balgförmiger Atembeutel 8 über eine Leitung 23 und nach dem an den Kreislauf ein an ein Dreiwegeventil 24 anschliessender Teil 26 der Zuführungsleitung 9a für Frischgas angeschlossen ist. Alle drei Rückschlagventile 2, 3 und 31 öffnen in der durch

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Pfeile 4 gekennzeichneten Kreislaufrichtung des Atemgaskreislaufes 9· Im übrigen erfolgt die Frischgaszufuhr ähnlich, dem ersten Ausführungsbeispiel von einem Frischgasb ehält er 10 her über ein Absperrventil 11, einen Primärdruckregler 12 und einen Sekundärdruckregler 14 bis zum vorgenannten Dreiwegeventil 24, an welches neben dem vorgenannten Leitungsteil 26 der Zuführungsleitung 9a auch noch der Dosierbehälter 18 angeschlossen ist. Im übrigen kann das Dreiwegeventil 24 von einem Noekenrad 25 her in zwei Stellungen gebracht werden, in deren erster, in Fig. 2 dargestellten das Frischgas bei abgesperrtem Leitungsteil 26 dem Dosierbehälter 18 zugeführt wird, während bei der zweiten Stellung Frischgas aus dem Dosierbehälter 18 bei abgesperrter Zuführungsleitung 9a dem Leitungsteil 26 zugeführt wird.

Wie in Fig. 2 schematisch angedeutet ist, kann das Eockenrad 25 vom bewegliehen Deckel 21 des balgförmigen Atembeutels 8 her in gleichbleibender Richtung gedreht werden und ist in nicht besonders dargestellter Weise so ausgebildet, dass es jeweils erst nach, einer einer vorbestimmten Zahl von Atemzügen entsprechenden Anzahl von schrittweisen Drehbewegungen das Dreiwegeventil 24 aus der dargestellten Stellung in die vorgenannte andere Stellung bringt. Vor dieser Umstellung wird der Dosierbehälter 18 durch, das Dreiwegeventil 24 hindurch mit Frischgas gefüllt, während der Atemgaskreislauf 9 geschlossen ist.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist das im vorliegenden Fall aus einem steuerbaren Ventil 28 und einem Rückschlagventil 29 gebildete.Ausatemventil an der Stelle 27 an den Atembeutel 8 angeschlossen, wobei das Ventil 28 von einem Stößel 30 h.er lediglich dann auf steuerbar ist, wenn der Deckel 21 aufgrund einer gegenüber dem normalen Druck des

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Atemgaskreislaufes 9 verstärkten Aufblähung des Atembeutels 8 extrem weit aufgeschwenkt wird. Während der normalen Atmung im geschlossenem Atemgaskreislauf 9 ist das Ventil 28 geschlossen und das Nockenrad 25 wird aufgrund der "bei den Ein- und Ausatmungen des Trägers der Atemmaske 1 bewirkten Schwenkbewegungen des Deckels 21 und aufgrund der allmählichen Verringerung des Volumens im Atembeutel 8 infolge Säuerstoffverbrauchs derart weitergedreht, dass das Dreiwegeventil 24 gerade dann aus der dargestellten Stellung in die beschriebene andere Stellung umgeschaltet wird, wenn der Säuerstoff-Partialdruck im geschlossenen Atemgaskreislauf 9 bis auf einen gerade noch zugelassenen Wert abgesunken ist.

Nach der Umschaltung des Dreiwegeventils 24 wird Frischgas aus dem Dosierbehälter 18 dem Atemgaskreislauf 9 durch den Leitungsteil 26 zugeführt, wobei das Rückschlagventil 31 dafür sorgt, dass zugleich das verbrauchte Atemgas durch den Atemgaskreislauf 9 nach dem Atembeutel 8 hin durchgespült wird. Zugleich wird infolge des im Atembeutel 8 erzeugten überhöhten Druckes über den Stößel 30 das Ventil 28 aufgesteuert, womit das verbrauchte Atemgas von der Stelle 27 aus durch das Ventil 28 und das Rückschlagventil 29 nach aussen abgeblasen wird.

Im übrigen reicht der Zeitraum der Atmung im geschlossenen Atemgaskreislauf 9 dazu aus, dass das zugeführte Frischgas mit dem im Kreislauf verbliebenen Restgas hinreichend homogen gemischt ist und bei der entsprechenden dargestellten Einstellung des Dreiwegeventils 24 auch der DosierbehäLter 18 vom Frischgasbehälter 10 her vollständig gefüllt werden kann. Umgekehrt ist auch die Dauer der anderen Einstellung des Dreiwegeventils

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24 genügend lang, so dass der Dosierbehälter 18 bis auf den normalen Druck im Atemgaskreislauf 9 entspannt und dieser Kreislauf aufgrund einer entsprechenden Bemessung des Dosierbehälters 18 auch hinreichend vollständig ausgespült werden kann.

Sofern Frischgas statt aus dem Frischgasbehälter 10 über einen Schlauch von einer anderen Frischgasquelle her zugeführt werden soll, wird ein solcher Schlauch an die Zuführungsleitung 9a am besten zwischen den beiden Druckreglern 12 und 14 an der in Fig. 2 dargestellten Stelle S angeschlossen. Das Filter 5 könnte auch in dem in Richtung der Pfeile 4 an die Atemmaske 1 anschliessenden Teil des Atemgaskreislaufes 9 vorgesehen sein. Weiterhin könnte sowohl an der Stelle des Dosierbehälters 18 als auch zwischen dem Ventil 13 und dem Sekundärdruckregler 14 des ersten Ausführungsbeispiels jeweils noch ein (nicht dargestelltes) Sicherheitsventil vorgesehen sein.

Pat entansprüche:

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Claims (8)

2 6 i η Β Ο - ίο - Pat entansgrüche

1. Kreislauf-Atemschutζgerät zur Verwendung sowohl in nichtatembarer Atmosphäre als auch als Tauchgerät, in dessen an ein zum Anschluss an die Atemwege eines Tauchers bestimmten Anschlussteil, z.B. Taucherhelm, anschliessendem Atemgaskreislauf ein Filter zum Entziehen von Kohlendioxyd aus dem Atemgas, ein beispielsweise nach Art eines Blasebalges ausgebildeter Atembeutel od.dgl., ein Ausatemventil, eine Zuführungsvorrichtung zum Zuführen von Frischgas aus einem Frischgasbehälter über eine Zuführungsleitung in den Atemgaskreislauf und eine auf die Volumenänderungen des Atembeutels ansprechende Steuervorrichtung vorgesehen sind, durch welche der Atemgaskreislauf in einer ersten Phase so lange geschlossen gehalten wird, bis der Sauerstoff-Partialdruck des im Kreislauf befindlichen Atemgases aufgrund dessen Durchsetzung des Kreislaufes über mehrere Atemzüge wenigstens angenähert auf einen gerade noch zugelassenen Wert abgesunken ist, und durch welche in einer daran anschliessenden zweiten Phase dem Atemgaskreislauf Frischgas zugeführt und das verbrauchte Atemgas durch das zugleich geöffnete Ausatemventil in die Umgebung entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an die Zuführungsleitung (9a) an einer vor dem Auslass eines durch die Steuervorrichtung (Steuergerät 20 bzw. Uockenrad 25) steuerbaren Ventils (16 bzw. 24) und zugleich nach einer den Zustrom weiteren Frischgases drosselnden oder während der Zuführung von Frischgas in den Atemgaskreislauf (9) absperrenden Einrichtung (Drossel 15 bzw. Dreiwegeventil 24) ein Dosierbehälter (18) angeschlossen ist.

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2. Gerät nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierbehälter (18) an die Zuführungsleitung (9a) einlassseitig des steuerbaren Ventils (16) und auslasseitig einer Drosselstelle (15) und eines dieser vorgelagerten Primärdruekreglers (12) angeschlossen ist (Pig. 1).

3· Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierbehälter (18) an den einen Einlassanschluss eines in der Zuführungsleitung (9a) angeordneten, durch die Steuervorrichtung steuerbaren Dreiwegeventils (24) angeschlossen ist, welches in der ersten Phase bei abgesperrtem Auslass mittels zwei Anschlüssen den Dosierbehälter (18) an den Frischgasbehälter (10) über einen Primärdruckregler (12) und in der zweiten Phase bei abgesperrter Frischgaszufuhr über ebenfalls zwei Anschlüsse den Dosierbehälter (18) an den Auslass des Dreiwegeventils (24) und damit an den Atemgaskreislauf (9) anschliesst (Fig. 2).

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausatemventil ein einem Rückschlagventil (29) vorgelagertes steuerbares Ventil (28) aufweist, dessen Stößel (30) vom beweglichen Deckel (21) eines balgartigen Atembeutels (8) durch dessen zusätzliche Aufblähung während der Frischgaszufuhr zum Atemgaskreislauf (9) unter überhöhtem Druck aufsteuerbar ist (Fig. 2).

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der balgartige Atembeutel (8) im Bereich seines einen Endes- über eine Verbindungsleitung (23) an den Atemgaskreislauf (9) angeschlossen ist und im Bereich seines anderen Endes mit dem Ausatemventil (19 bzw. 28, 29) in Verbindung steht (Fig. 2).

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6. Gerät nach, den Ansprüchen 3 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem der Atemmaske (1) und dem Filter (5) abgelegenen, einerseits an einen Teil (26) der Zuführungsleitung (9a) und anderseits an den Atembeutel (8) angeschlossenen Teil des Atemgaskreislaufes (9) ein in Richtung (Pfeile 4) des Kreislaufes und zugleich entgegen der Zuführungsrichtung des Frischgases öffnendes Rückschlagventil (31) angeordnet ist (Fig. 2).

7. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Atemgaskreislauf (9) in dessen Kreislaufrichtung (Pfeile 4) unmittelbar vor der Einmündungsstelle der Zuführungsleitung (9a) für das Frischgas ein in Abhängigkeit vom Druck im Atemgaskreislauf bei dem überhöhten Zuführungsdruck des Frischgases den Kreislauf unterbrechendes Ventil (6) angeordnet ist (Fig. 1).

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausatemventil (19) an den Atemgaskreislauf (9) in dessen Kreislaufrichtung (Pfeile 4) unmittelbar vor dem Ventil (6) angeschlossen ist (Fig. 1). -

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