DE2749441A1 - Tauchgeraet - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. STROHSCHÄNK

8000 MÜNCHEN 60 · MUSAUSSTRASSE 5 · TELEFON (08 fl) 881608

4.11.1977-SS(5) 190-1490P

Tauchgerät

Ein der Gattung des Patentanspruches 1 entsprechendes, in der DT-OS 26 10 509 offenbartes Tauchgerät arbeitet so lange mit einer Atmung in einem geschlossenen Atemgaskreislauf, 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, während zugleich ein Dosierbehälter von einer Atemgasquelle her gefüllt wird. Wenn der gerade noch zugelassene Sauerstoff-Partialdruck erreicht ist, dann wird das im Dosierbehälter befindliche Atemgas dem Atemgaskreislauf zugeführt, während zugleich das verbrauchte Atemgas in die Umgebung abgeblasen wird. Daraufhin beginnt eine neue Phase der Atmung in einem geschlossenen Atemgaskreislauf, während zugleich der Dosierbehälter erneut mit Atemgas gefüllt wird.

Es ist bei solchen Tauchgeräten wichtig, daß der Taucher ein Warnsignal erhält, wenn dem Atemgaskreislauf aus irgendeinem Grunde keine ausreichende Menge an frischem Atemgas zugeführt werden sollte. Sofern eine mangelnde Frischgasveraorgung auf eine nahende Entleerung eines Gasbehälters oder einer ähnlichen Gasquelle zurückgehen sollte, wird dies in üblicher Weise durch ein Schließen des Reserveventils angezeigt, welches der Taucher aufgrund des daraufhin eintretenden Atemgasmangels aufeteuert und als Anzeichen für das baldige Ende seines Gasvorrates erkennt. Es ist bei den hier betroffenen Tauchgeräten aber auch möglich, daß ein anderer Fehler, etwa in der Steuerung des Dosierventils, zu einer unzureichenden Gasabgabe durch den Do-

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sierbehälter führt, obgleich der Gasbehälter noch weitgehend gefüllt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das der Gattung des Patentanspruches 1 entsprechende Tauchgerät so zu vervollkommnen, daß dem Taucher auch unter den letztgenannten Umstän den ein Warnsignal gegeben wird.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 wiedergegebene Maßnahme gelöst.

Durch die Anordnung eines so ausgebildeten Warnventils bleibt

dieses Ventil normalerweise, d.h. bei der jeweiligen Füllung des Atemgaskreislaufes durch frisches Atemgas mit einem ausreichenden Druck, bei allen Betriebszuständen des Tauchgerätes offen, weil das Steuergerät schon vor Ablauf der an ihm eingestellten Zeitdauer durch die erneute Entleerung des Dosierbehälters einen neuen Impuls im Sinne einer Offenhaltung des Warnventils erhält. Ist jedoch der Druck in der vom Dosierventil ausgehenden Zuführungsleitung unter einen bestimmten Mindestdruck abgesunken, dann reicht der das Steuergerät beaufschlagende Druck nicht mehr dazu aus, das Warnventil über das Steuergerät bis zur nächsten Entleerung des Dosierbehälters offenzuhalten. Die durch das Schließen des Warnventils verursachte Unterbrechung des Atemgaskreislaufes gibt dem Taucher dann das Signal für die unzureichende Versorgung mit frischem Atemgas, woraufhin dieser das Warnventil wieder öffnen und zugleich das Reserveventil darauf hin prüfen kann, ob der Mangel etwa auf eine nahende Entleerung des Gasvorrates zurückzuführen ist.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung, die das Tauchgerät in einer Schemadarstellung zeigt, ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.

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Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist ein Taucherhelm 1 an einen Atemgaskreislauf 2 angeschlossen oder bildet einen Bestandteil desselben. Beiderseits des Taucherhelms 1 sind im Atemgaskreislauf 2 die Kreislaufrichtung des Atemgases - gemäß dem Ausführungsbeispiel in Richtung der dargestellten Pfeile - bestimmen de Rückschlagventile 3 und 4 vorgesehen und im Atemgaskreislauf befindet sich weiterhin ein Filter 5, das mit einer üblichen, zum Absorbieren von Kohlendioxyd geeigneten Substanz gefüllt ist. In Kreislaufrichtung eintrittsseitig des Filters 5 ist an den Atemgaskreislauf ein balgförmiger Atembeutel 6 über eine Anschlußstelle 6a angeschlossen, der die beim Ein- und Ausatmen des Tauchers hervorgerufenen Volumenänderungen im Atemgaskreislauf 2 ausgleicht.

Das Atemgas wird dem Atemgaskreislauf 2 von einem Gasbehäl-

ter 7 her zugeführt und besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel aus einer Mischung von Sauerstoff und Stickstoff in einem Verhältnis, welches dem Mischungsverhältnis in normaler Luft entspricht oder von diesem Verhältnis auch abweichen kann. Vom Gasbehälter 7 gelangt das Atemgas in einer Zuführungsleitung 7* zu- nächst zu einem Reserveventil 8, welches normalerweise durch den Gasdruck entgegen einer Federkraft offengehalten bleibt und durch die Federkraft lediglich dann geschlossen wird, wenn der Druck des vom Gasbehälter 7 abgegebenen Atemgases unter einen bestimmten Mindestwert absinkt. Die dadurch bewirkte Unterbre chung oder wenigstens Drosselung der Atemgaszufuhr ist für den Taucher ein Signal dafür, daß der ihm zur Verfügung stehende Gasvorrat zu Ende geht. Er kann das Reserveventil 8 dann entgegen der Federkraft von Hand öffnen, woraufhin ihm bis zur völligen Entleerung des Gasbehälters 7 in den Atemgaskreialauf 2 hinein noch ausreichend Zeit zur Beendigung des Tauchvorganges verbleibt.

Das Atemgas strömt vom Reserveventil 8 aus durch die Zuführungsleitung 7' über einen ersten Druckregler 9 und einen daran

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anschließenden zweiten Druckregler 1O zu einem Dosierventil Das Dosierventil 11 weist eine eintrittsseitige Kammer 12 auf, die über ein entgegen einer Federkraft aufsteuerbares Ventil 12' mit einer austrittsseitigen Kammer 13 verbunden werden kann. Auch in der Kammer 13 befindet sich ein entgegen einer Federkraft aufsteuerbares Ventil 13* und außerdem ist an diese Kammer 13 noch ein Dosierbehälter 14 angeschlossen. Ober das Ventil 13' ist die Kammer 13 mit einer Zuführungsleitung 15 verbunden, über welche das Atemgas zu einer Anschlußstelle 16 des Atemgaskreislaufes 2 gelangt.

wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die beiden Ventile 12' und 13* von einem Nockenrad 17 her steuerbar, das vom Deckel des Atembeutels 6 her entsprechend den Ein- und Ausatmungen des Tauchers intermittierend gedreht wird, wodurch über das Nocken rad 17 in der in der Zeichnung lediglich schematisch angedeute ten Heise während einer ersten Betriebsphase des Tauchgerätes das Ventil 12* geöffnet und das Ventil 13* geschlossen ist. Das entspricht einer ersten Betriebsphase des Tauchgerätes, bei der der Taucher durch den geschlossenen Atemgaskreislauf 2 atmet, während frisches Atemgas zugleich aus dem Gasbehälter 7 durch die Zuführungsleitung 7* über das Reserveventil θ und die beiden Druckregler 9 und 10 sowie durch die Kammer 12 des Dosierventile 11 in den Dosierbehälter 14'einströmt. Dabei wird der Druck des Atemgases von etwa 200 at im Gasbehälter 7 durch den Druckregler 9 auf einen Druck von etwa 8 at und durch den Druckregler 10 auf einen Druck von etwa 3 at reduziert.

Nach Ablauf einer vorbestimmten Anzahl von Atemzügen hat das Nockenrad 17 über ein mit dem Deckel des Atembeutels 6 verbundenes Gestänge 18 eine solche Weiterdrehung erfahren, daß nunmehr das Ventil 12* geschlossen und das Ventil 13* geöffnet wird. Dadurch kann nun der Inhalt des Dosierbehälters 10 über die Zuführungsleitung 15 und die Anschlußstelle 16 in den Atemgaskreislauf 2 gelangen, in dem sich zwischen dem Filter 5 und der Anschlußstelle 16 noch ein in der durch Pfeile gekennzeich-

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neten Kreislaufrichtung öffnendes Rückschlagventil 20 befindet. Aufgrund seines Oberdruckes strömt das frische Atemgas durch den Atemgaskreislauf 2 in Richtung der Pfeile am Taucherhelm 1 vorbei durch die Anschlußstelle 6a in den Atembeutel 6, der dadurch so weit geöffnet wird, daß ein in ihm befindliches Auslaßventil 19 öffnet und damit das durch das frische Atemgas verdrängte verbrauchte Atemgas durch das Auslaßventil 19 ausströmt. Auch während dieser Ausströmphase atmet der Taucher weiter, so daß auch der weit geöffnete Deckel des Atembeutels 6 entsprechende Schwenkbewegungen durchführt und auch das Nockenrad 17 über das Gestänge 18 weitergedreht wird, bis schließlich der vollständige Atemgasaustausch erreicht und im Atemgaskreislauf 2 wieder der gegenüber dem Druck im Dosierbehälter 14 etwas niedrigere normale Druck erreicht ist. Das bedeutet, daß sich das Auslaßventil 19 wieder schließt, während das Nockenrad 17 zugleich eine solche Stellung erreicht hat, bei der nunmehr das Ventil 13' wieder geschlossen und das Ventil 12* wieder geöffnet wird. Infolgedessen wird auch der Dosierbehälter 14 in der nun beginnenden Phase des geschlossenen Atemgaskreislaufes 2 wieder mit frischem Atemgas gefüllt.

Die bisher beschriebene Arbeitsweise des Tauchgerätes entspricht grundsätzlich der in der vorbekannten DT-OS 26 10 509 beschriebenen Weise.

Damit dem Taucher ein Warnsignal gegeben werden kann, wenn dem Atemgaskreislauf 2 aus irgend einem Grunde vom Dosierbehälter 14 her keine ausreichende Frischgasmenge zugeführt worden sein sollte, ist im dargestellten Atemgaskreislauf zwischen dem Rückschlagventil 20 und der Anschlußstelle 16 noch ein Warnventil 21 vorgesehen, welches durch die dargestellte Feder nachgiebig in seine Schließstellung vorgespannt ist. Das Ventil ist an eine Steuerleitung 22 angeschlossen, durch die es entgegen der Federkraft durch einen entsprechenden Gasdruck normalerweise offengehalten wird, so daß der Taucher Atemgas aus dem Atembeu-

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tel 6 durch den Atemgaskreislauf 2 ungehindert einatmen kann. Fällt der Gasdruck in der Steuerleitung 22 aus irgend einem Grunde jedoch unter einen vorbestimmten Wert, dann wird das Warnventil 21 ganz oder zumindest teilweise geschlossen. Bevorzugt ist eine solche übliche Ausbildung des Warnventils, die auch bei geschlossenem Ventil noch einen bestimmten Mindestdurchsatz zuläßt, so daß der Taucher, allerdings entgegen einem beträchtlichen, das Warnsignal darstellenden Widerstand weiteratmen kann.

Die Steuerleitung 22 geht von der Kammer 12 des Warnventils 11 aus, die ihrerseits an die Zuführungsleitung 7' angeschlossen ist. In der Steuerleitung 22 befindet sich eine Drosselstelle 23. Außerdem ist an die Steuerleitung 22 in Strömungsrichtung nach der Drosselstelle 23 über eine Zweigleitung 22* ein Ablaßventil 24* angeschlossen, bei dessen geöffneter Stellung Gas aus der Steuerleitung 22 in die Umgebung ausströmen kann. Das durch eine Feder 25 nachgiebig in seine Schließstellung vorgespannte Ablaßventil 24* ist Bestandteil eines Steuergerätes 24, über welches das Ablaßventil 24' entgegen der Kraft der Feder 25 in nachstehend beschriebener Weise über eine vorbestimmte Zeit geöffnet werden kann. Ein entsprechender Zeitgeber des Steuergerätes 24 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 26 und einem darin verschiebbaren Kolben 27. Der gemäß der Darstellung unter dem Kolben 27 befindliche Zylinderraum ist über eine ein nach dem Zylinder 26 hin öffnendes Rückschlagventil 28 enthaltende Zweigleitung 15* an die von der Kammer 13 des Dosierventils 11 nach dem Atemgaskreislauf 2 führende Zuführungsleitung 15 angeschlossen, in der sich nach der Anschlußstelle 15a der Zweigleitung 15* eine Drosselstelle 29 befindet.

Der untere Raum des Zylinders 26 ist außerdem über eine weitere, von der Zweigleitung 15* ausgehende und ebenfalls eine Drosselstelle 30 aufweisende Leitung 15" mit dem über dem Kolben 27 befindlichen Raum 26* des Zylinders 26 verbunden, während der Kolben 27 über eine an der oberen Stirnwand des Zylinders

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abgestützte Feder 31 nach unten vorgespannt ist. Im übrigen ist der Kolben 27 mit der Ventilspindel 24" des Ablaßventils 24' über eine Schleppsteuerung 32 gekuppelt, so daß das Ablaßventil 24* vom Kolben 27 aus erst dann geöffnet werden kann, wenn sich der Kolben 27 bereits nahezu in seiner untersten Stellung befindet.

Wenn sich der Inhalt des Dosierbehälters 14 bei geschlossenem Ventil 12' und geöffnetem Ventil 13' des Dosierventils 11 in die Zuführungsleitung 15 hinein entleert, bewirkt der durch die Drosselstelle 29 geförderte Druckanstieg im Ausgangsbereich der Zuführungsleitung einen Gas-Druckstoß über das Rückschlagventil 28 in die Zweigleitung 15' und den Zylinder 26 hinein, wodurch der Kolben 27 schnell entgegen der Kraft der Feder 31 nach oben verschoben wird, weil die in der Leitung 15" befind liehe Drosselstelle 30 einen gleichschnellen Druckanstieg im oberen Raum 26* des Zylinders 26 verhindert. Infolgedessen kann die Feder 25 das Ablaßventil 24' über dessen Ventilspindel 24" in die Schließstellung bringen, was weiterhin zur Folge hat, daß das Warnventil 21 über den in der Steuerleitung 22 befind liehen Gasdruck geöffnet und solange offengehalten wird, wie das Ablaßventil 24' geschlossen bleibt. Der Taucher kann somit ungehindert durch den Atemgaskreislauf 2 atmen.

Die Drosselstelle 30 ist so bemessen, daß das Ablaßventil 24' auch während der anschließenden Phase der Atmung durch den geschlossenen Atemgaskreislauf solange geschlossen bleibt, bis aufgrund der nachfolgenden Entleerung des Dosierbehälters 14 ein nächster Gasstoß auf den Kolben 27 wirkt, d.h. das Warnventil 21 bleibt bei Aufrechterhaltung einer vorbestimmten regelmäßigen Wiederauffüllung des Atemgaskreislaufes 2 durch den Do- sierbehälter 14 ständig geöffnet.

Erfolgt jedoch aus irgend einem Grunde keine rechtzeitige nächste vollständige Entleerung des Dosierbehälters 14 und bleibt somit ein rechtzeitiger nächster vollständiger Gasatoß

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auf den Kolben 27 aus, dann bewirkt der allmähliche Druckausgleich zwischen den beiderseits des Kolbens 27 befindlichen Räumen des Zylinders 26 über die Drosselstelle 30, daß der Kolben 27 durch die Feder 31 allmählich so weit nach unten verschoben wird, daß das Ablaßventil 24* schließlich über die Schleppsteuerung 32 geöffnet wird. Da Frischgas in die Steuerleitung 22 nur über die Drosselstelle 23 verhältnismäßig langsam nachströmen kann, entleert sich die Steuerleitung 22 nach dem Ablaßventil 24* hin, wodurch das Warnventil 21 über dessen Feder geschlossen wird. Der Taucher erhält also das angestrebte Warnsignal dann, wenn der Dosierbehälter 14 nicht in der vorgesehenen Weise rechtzeitig in die Zuführungsleitung 15 hinein entleert wurde, und zwar auch dann, wenn der Versorgungsmangel nicht auf eine nahende Entleerung des Gasbehälters 7 zurückzu führen sein sollte. Da der das Warnventil 21 öffnende Gasdruck auch bei geschlossenem Ablaßventil 24* nur dann aufrechterhalten werden kann, wenn in der Zuführungsleitung 7* und der Kammer 12 des Dosierventils 11 ein vorbestimmter, durch den Druckregler 10 gegebener Druck aufrechterhalten bleibt, ergibt sich natür lieh aber auch dann ein Abschluß des Warnventils 21 und ein ent sprechendes Warnsignal, wenn der Gasdruck nach dem Druckregler beispielsweise bei nahezu entleertem Gasbehälter 7 unter einen vorbestimmten Mindestwert sinkt. Dem Taucher steht dann nach Öffnung des Reserveventils 8 von Hand noch eine ihm bekannte Rest- gasmenge zur Verfügung.

Damit das Warnventil 21 auch ohne einen ausreichenden neuen Gasstoß auf den Kolben 27 wieder geöffnet werden kann, ist der obere Raum 26' des Zylinders 26 über eine ein Rückschlagventil 33 aufweisende Saugleitung 34* an die Saugseite eines Ejektors 34 angeschlossen, der sich in einer von der Zuführungsleitung 7' zwischen den beiden Druckreglern 9 und 10 ausgehenden und in die Zuführungsleitung 15 einmündenden Umgehungsleitung 36 befindet. Durch ein in der Umgehungsleitung 36 vorhandenes, normalerweise geschlossenes und von Hand betätigba- res Absperrventil 35 kann der Ejektor 34 zur Absaugung des Raumes 26' - und damit zum Abschluß des Ablaßventiles 24' und

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zur Wiederöffnung des Warnventils 21 - in Betrieb gesetzt werden. Zugleich wird auch der Atemgaskreislauf 2 über die Umgehungsleitung 36 und die Zuführungsleitung 15 mit frischem Atemgas eines vor dem Druckregler 10 vorhandenen Druckes versorgt.

Das Ablaßventil 24' kann auch so ausgebildet sein, daß es - gegebenenfalls zusätzlich zur Steuerbarkeit durch den Ejektor 34 - von Hand wieder abschließbar ist. Auch könnte ein mechanischer Abschluß des Warnventils 21 über das Steuergerät 24 vorgesehen sein, in welchem Falle das Warnventil 21 so auszubilden wäre, daß es von Hand - unter Übersteuerung des vorherigen Abschlusses - wieder geöffnet werden kann.

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Claims (1)

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   1.jTauchgerät mit einem zum Anschluß an einen Taucherhelm od.dgl. bestimmten und an einen Atembeutel angeschlossenen Atemgaskreislauf, der die Kreislaufrichtung bestimmende Rückschlagventile und ein Filter mit einer Kohlendioxyd absorbierenden Substanz aufweist, mit einem Dosierbehälter, der über ein auf die Volumenänderungen des Atembeutels ansprechendes Dosierventil abwechselnd während einer ersten Phase mit geschlossenem Atemgaskreislauf über eine ein Druckreduzierventil enthaltende Zuführungsleitung an eine Atemgasquelle und während einer zweiten Phase mit offenem Atemgaskreislauf über eine Zuführungsleitung an eine in Kreislaufrichtung auf die Anschlußstelle des Atembeutels folgende Anschlußstelle des Atemgaskreislaufes anschließbar ist, mit einem im Atemgaskreislauf zwischen den Anschlußstellen des Atembeutels und des Dosierbehälters befindlichen weite- ren Rückschlagventil und mit einem in der zum Dosierventil führenden Zuführungsleitung vor dem Druckreduzierventil befindlichen, von Hand aufsteuerbaren Reserveventil, dadurch gekennzeichnet, daß im Atemgaskreislauf (2) zwischen dem weiteren Rückschlagventil (20) und der Anschlußstelle (16) des Dosierbehäl- ters (14) ein in seine Schließstellung vorgespanntes Warnventil (21) vorgesehen und an die vom Dosierventil (11) zur Anschlußstelle (16) des Atemgaskreislaufes (2) führende Zuführungsleitung (15) ein auf den in dieser befindlichen Druck ansprechendes und das Warnventil (21) auf den in der Zuführungs- leitung (15) zu Beginn der Entleerung des Dosierbehälters (14) auftretenden Druck hin aufsteuerndes Steuergerät (24) angeschlossen ist, das auf eine vom Beaufschlagungsdruck abhängige Zeitdauer der Aufsteuerung des Warnventils (21) eingestellt ist, die bei ausreichendem Beaufschlagungsdruck den für den

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   normalen Betrieb des Tauchgerätes vorgesehenen Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Entleerungen des Dosierbehälters (14) übersteigt, und daß das geschlossene Warnventil (21) mittel- oder unmittelbar von Hand wieder aufsteuerbar ist.

   2. Tauchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Warnventil (21) an das Steuergerät (24) über eine mit einer Drosselstelle (23) versehene und von der von der Atemgasquelle (Gasbehälter 7) zum Dosierventil (11) führenden Zuführungsleitung (7¹) her beaufschlagte Steuerleitung (22, 22') angeschlossen und durch den in derselben auftretenden Strömungsdruck entgegen einer Federkraft aufsteuerbar ist.

   3. Tauchgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zweigleitung (22') der Steuerleitung (22, 22') an ein vom Steuergerät (24) her steuerbares Ablaßventil (24') angeschlossen ist.

   4. Tauchgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (24) einen in einem Zylinder (26) auf den Steuerdruck hin entgegen einer Federkraft (Feder 31) verschiebbaren Kolben (27) aufweist, der das Ablaßventil (24') nach seiner Druckbeaufschlagung über eine zeitlich gesteuerte Schleppsteuerung (32) über die vorbestimmte Zeitdauer geschlossen hält.

   5. Tauchgerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführungsleitung (15) nach der zum Steuergerät (24) führenden Abzweigungsstelle (15a) eine Drosselstelle (29) und in der zum Steuergerät (24) führenden Zweigleitung (15') ein Rückschlagventil (28) vorgesehen sowie der auf das letztere folgende Teil der Zweigleitung (15') über eine weitere, ebenfalls eine Drosselstelle (30) enthaltende Leitung (15") mit dem über dem Kolben (27) befindlichen Raum (26') des Zylinders (26) verbunden ist.

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   6. Tauchgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das geöffnete Ablaßventil (24') von Hand wieder absperrbar ist.

   7. Tauchgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Raum (26') über ein Rückschlagventil (33) an die Saugseite eines Ejektors (34) angeschlossen ist, der in einer das Dosierventil (11) umgehenden und ein von Hand betätigbares Absperrventil (35) aufweisenden Umgehungsleitung (36) vorgesehen ist.

   8. Tauchgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung (36) an die von der Gasquelle (Gasbehälter 7) zum Dosierventil (11) führende Zuführungsleitung (7¹) vor einem Druckreduzierventil (10) angeschlossen ist.

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