DE2608546B2 - Tauchgerät mit geschlossenem Kreislauf - Google Patents
Tauchgerät mit geschlossenem KreislaufInfo
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Description
ίο Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art
Ein derartiges Tauchgerät ist aus der DE-OS 22 30 602 bekannt
Wenn lange und tiefe Tauchausflüge unternommen werden sollen, muß der Taucher infolge der Dekom
pressionsbedingungen längere Zeit unter der Wasser
oberfläche oder unter überatmosphärischem Druck bleiben. Aus diesem Grunde ist ein Ausatmen in die
Umgebung nicht länger möglich, da das Helium, das bei
diesem Ausatmen in die Umgebung vergeudet wird,
sehr teuer ist Für einen Taucher ist es daher notwendig,
die bereits eingeatmete Atmosphäre erneut einzuatmen, nachdem diese von dem vom Taucher ausgeatmeten
Kohlendioxid mit einem geeigneten Material, beispielsweise Bariumhydroxid, gereinigt und mit Sauerstoff
ergänzt worden ist Das sicherste, dem Sauerstoff zuzumischende Inertgas ist Helium. Bei liefen Tauchausflügen ist es notwendig, daß der Prozentgehalt an
Sauerstoff wesentlich geringer ist als unter atmosphärischen Bedingungen. Dieser Partialdruck des Sauerstoffs
darf unter keinu. Umständen zwei Atmosphären übersteigen. Es ist daher üblicherweise notwendig, daß
der Sauerstoffgehalt des einzuatmenden Gases ungefähr 10% bei einer Tauchtiefe zwischen 76,2 m und
1823 m beträgt Bei einer Tauchtiefe bis zu 30,5 m wird
J5 Luft und zwischen 30,5 m und 76,2 m entweder ein
Gemisch aus 50% Helium und 50% Luft oder aus 10% Sauerstoff in Helium verwendet Liegt die Tauchtiefe
zwischen 76,2 m und 152,4 m, dann wird ein Gemisch von 10% Sauerstoff in Helium verwendet Bei einer
Tauchtiefe ab 152,4 m richtet sich der Sauerstoffgehalt nach den berechneten Werten, ist aber kleiner als 10%.
Wenn Sauerstoff im Überschuß verwendet wird, kann eine Sauerstoffvergiftung auftreten, die für den Taucher
äußerst gefährlich ist Bei einer Tauchtiefe von 182,9 m,
■)·-> das entspricht einem Atmosphärendruck von 20, hat ein
Sauerstoffgehalt von 10% einen Partialdruck von 2 at, der also zehnmal so hoch ist wie der Partialdruck von
Sauerstoff in Luft. Dies ist das absolute Maximum, das zugelassen werden kann. Ein höherer Partialdruck wirkt
Bei dem bekannten Tauchgerät gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 (DE-OS 22 30 602) hat der Sauerstoff
im zweiten Gasspeicher eine solche Konzentration, daß der Taucher von seiner Tauchstation aus eine bestimmte
Vi Tauchtiefe erreichen kann. Im Regelfall atmet der
Taucher das vom ersten Gasspeicher strömende Mischgas ein. Im Notfall steht ihm das Mischgas des
zweiten Gasspeichers zur Verfügung. Das Mischgas im zweiten Gasspeicher hat eine solche Zusammensetzung
w und einen solchen Druck, daß der Sauerstoffpartialdruck konstanten Wert hat. Dadurch ändert sich der
Sauerstoffprozentgehalt stark mit zunehmender Tauchtiefe. Der menschliche Körper kann aber nur verhältnismäßig kleine Änderungen ertragen, nämlich nicht mehr
'■■' als 3% pro Minute, so daß es für tiefe Tauchausflüge
nicht möglich ist, im Notfall das Mischgas des zweiten Gasspeichers unmittelbar in den Kreislauf einzugeben;
denn dieses Notmischgas hat eine andere Zusammen-
setzung als das vom ersten, nunmehr abgeschalteten
Gasspeicher stammende Mischgas. Infolge der anderen Zusammensetzung ist der Taucher in hohem Maße
gefährdet
Bei einem anderen bekannten Tauchgerät (DE-OS 2230 622) wird der Partialdruck des Mischgases
konstant gehalten. Dadurch kann ebenfalls nicht das Notmischgas im Gefahrenfall ohne Risiko für den
Taucher unmittelbar in das Gaskreislaufsystem eingegeben werden. Der erste Gasspeicher ist darüber hinaus in
der Taucherstation untergebracht, wird also nicht unmittelbar vom Taucher getragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Tauchgerät der im Oberbegriff des Anspruches 1
angegebenen Art so auszubilden, daß der Sauerstoffgehalt auf einen vorgegebenen Prozentgehalt des
gesamten einzuatmenden Gases gehalten wird
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im
kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmalen gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung des Tauchgerätes ändert sich der Sauerstoffgehalt des
Notmischgases ständig so, daß dieses gleiche Zusammensetzung hat wie das Gas, das vom Taucher im
Regelfall eingeatmet wird. Mit den beiden Umwandlern wird der Sauerstoffpartialdruck und der Gesamtdruck
gemessen und die Meßergebnisse dem Komparator zugeführt, der den Prozentgehalt an Sauerstoff in der
einzuatmenden Atmosphäre angibt Der Komparator steuert die Steuereinrichtungen, mit denen das Magnet
ventil betätigt wird. Wenn der Sauerstoffgehalt innerhalb des Mischgases unter eine vorgegebene
Grenze fällt wird das Magnetventil geöffnet, so daß Sauerstoff aus dem zweiten Gasspeicher in das
Mischgas strömt Sobald der Sauerstoffgehalt einen vorgegebenen Höchstwert erreicht, wird das Magnetventil wieder geschlossen. Dadurch wird der Sauerstoffgehalt im Mischgas innerhalb vorgegebener Prozentgrenzen, also nicht innerhalb vorgegebener Partialdruckgrenzen, gehalten, die unabhängig von der
Tauchtiefe unverändert bleiben. Im Gefahrenfall kann daher der Taucher sofort auf die Notversorgung
umschalten. Das Notmischgas kann unmittelbar in das GaskreishufsysteiY! eingegeben \i erden, weil es die
gleiche Zusammensetzung hat wie das zuvor eingeatmete Mischgas. Der Taucher ist dadurch beim Umschalten
auf den zweiten Gasspeicher nicht gefährdet.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt
Fig.2 eine Ansicht des Tauchgeräts nach der
Erfindung,
F i g. 3 ein Schaltbild, in dem die Verbindung zwischen den Energiewandlern und dem Solenoid dargestellt ist,
F i g. 4 eine Fortsetzung des in F i g. 3 dargestellten
Schaltbildes und
Fig.5 eine digitale Meß-Steuer-Schaltung, die
zusammen mit den Schälfüngsanördnüngen gemäß den
F i g. 3 und 4 verwendet wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Tauchgerät ein Mundstück 10 auf, das in ein schmales
Rohrstück 1 1 mündet, an das eine Haupteinlaßleitung 12 aus einem flexiblen, blasebalgförmigen Gummischlauch
und eine ähnliche Haur'auslaßleitung 13 angeschlossen
sind. Das Mundstück 10 kann, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, innerhalb einer Atemvnrrichtung in Form
einer Maske 14 angeordnet sein. Das Mundstück 10 und die Maske 14 können jedoch auch unabhängig
voneinander verwendet werden. Die Einlaßleitung 12 ist mit einem Einwegklappenventil 15 und die Auslaßlei
tung 13 mit einem Klappenventil 16 versehen. Das
Mundstück des Tauchgeräts ist insofern gleich ausgebildet wie herkömmliche Mundstücke.
Das Rohrstück 11 ist jedoch ferner mit einem flexiblen Schlauch 19 versehen, der über ein Druckregel
ventil 20 und ein Absperrventil 21 an einen Gasspeicher
in Form einer Gasflasche 22 angeschlossen ist die Luft oder Helium- und Sauerstoff-Mischungen unter Druck
enthält Der Schlauch 19 führt nicht direkt in das Rohrstück 11, sondern in ein Druckknopfventil 24, das
eines von zwei ÜbersteuerungsventUen ist mit denen sich ein Taucher sofort selbst mit Atemluft (beispielsweise aus Helium und Sauerstoff) bei einem Fehler in
der Ausrüstung versorgen kann oder von Hand den Atemsack aufblasen kann. Dies ist ein in sicherheitstech
nischer Hinsicht äußerst wichtiges Merkmal des
Tauchgeräts.
Ein zweiter Gasspeicher in Form einer Gasflasche 26 enthält Sauerstoff (der zum Atmen ausreichend .sin ist)
mit einem verhältnismäßig geringen (oder keinem)
Antei.* an einem Inertgas. Der Sauerstoff in dieser
Gasflasche 26 kann durch einen flexiblen Schlauch 27 in eine Mischkammer 32 strömen. Die zweite Gasfliische
26 ist wie die erste Gasflasche 22 mit einem Absperrventil 21 und einem Regulierventil 20 versehen.
jo In der Leitung 27 ist ein als Übersteuerungsventil
vorgesehenes Druckknopfventil 28 angeordnet Dieses Ventil 28 ist von einem (nicht dargestellten) federbelasteten Sicherheitsdeckel abgedeckt um eine zufällige
Sauerstoffeinspritzung zu verhindern. Außerdem soll
sein, obgleich das Ventil vom Taucher leicht bedient
werden kann. Der Tauchvorgang wird weiter unten
näher erläutert werden.
Zweigleitung dar, da die einzuatmende Atmosphäre ständig überwacht und Sauerstoff über eine Hauptsauerstoffleitung 30 durch ein Magnetventil 31 automatisch zugegeben wird, wenn dies erforderlich ist Die
Hauptleitung 30 für die Sauerstoffzufuhr mündet in die
Mischkammer 32, in der drei Umwandler (Sensoren)
untergebracht sind. Der erste Umwandler 34 ist ein Gesamtdruckumwandler. Der zweite Umwandler 3IS ist
ein Sauerstoffpartialdruck-Umwandler, der auf den Partialdruck des Sauerstoffes innerhalb der einzuatmen-
>() den Atmosphäre reagiert, während der dritte Umwandler 36 mit automatischer Vorspannung ein gesonder.er
Umwandler ist der ebenfalls auf den Partialdruck des Sauerstoffes reagiert und ein unabhängiges Meßwerk 37
steuert, das als Doopelkontrolle dient.
Der flexible Schlauch 19 kann ebenfalls afs Nebenleitung zu einer Hauptleitung 40 für Helium und Sauerstoff
angesehen werden. Die Hauptleitung 40 führt übeir ein Druckausgleichs ν ~n til 41 in die Mischkammer 32 Als
Druckausgleichsventil 41 wird ein Ventil herkömmlicher
Wi Bauart verwendet, entweder ein Ausgleichsspulenventil oder ein Ausgleichsmembranventil. Bei derartigen
Ventilen wird der Druck in der Mischkammer 32 bezogen auf den das Tauchgerät umgebenden Druck,
wenn der Taucher nach unten taucht. Wenn der das
hi Tauchgerät umgebende Druck infolge der Wassertiefe
über den Druck innerhalb der Mischkammer 32 ansteigt, öffnet das Ventil 41, so daß eine weitere Menge an
Helium und Sauerstoff in die Mischkammer strömen
kann. Das Ventil 41 dient somit auch als Regelventil. Hn einigen Fällen kann das Ausgleichsventil 41 vollständig
entfallen. Dann wird nur das Druckknopfventil 24 dazu verwendet, die einzuatmende Atmosphäre mit Helium
und Sauerstoff zu ergänzen. Das Druckausgleichsventil -,
41 dient jedoch als automatische Sicherheitsvorrichtung, die in hohem Maße die Gefahr von Überdruck auf
Brust, Augen und Gesicht verringert, was dann auftreten kann, wenn bei einem Anstieg des äußeren
Druckes der Druck innerhalb des Gaskreislaufsystems in nicht entsprechend erhöht wird.
Wie Fig. 1 zeigt, hat die Auslaßleitung 13 des Rohrstückes U eine Zweigleitung 43, die in einen
Atemsack 44 aus flexiblem Material (beispielsweise aus dünnem Gummi) führt. Der Atemsack 44 ist mit einem r<
Sicherheitsventil 45 versehen, das dann öffnet, wenn der Druck innerhalb des Atemsackes 44 über den Druck des
umgebenden Wassers ansteigt. Dieses Ventil 45 öffnet also automatisch beim Auftauchen.
Das oben beschriebene Tauchgerät wird von dem :<
> Taucher auf dem Rücken getragen. Wenn jedoch das Druckausgleichsventil 41 an den Atemsack 44 angeschlossen und benachbart zu diesem angeordnet ist,
können alle anderen Bauteile bis auf die Maske und das Mundstück (die durch die Schläuche 12, 13 und 19 r.
verbunden bleiben) und bis auf die elektrischen Meßgeräte und Warneinrichtungen in einer Taucherglocke untergebracht werden. Die Taucherglocke kann
größere Gasflaschen und größere elektrische Batterien aufnehmen, als sie gewöhnlich von dem Taucher auf m
seinem Rücken getragen werden können.
Die Auslaßleitung 13 mündet in einen zweiteiligen Kohlendioxid-Gasreiniger 48, der zwei Behälter aufweist, von denen jeder mit Bariumhydroxid-Körnern
gefüllt ist, durch die das Gas geleitet wird, bevor dieses η wieder in die Mischkammer eintritt (ungefähr 1,8 kg
Bariumhydroxid sind für eine Tauchzeit von 6 Stunden bei ungefähr 210C ausreichend). Das Gas strömt im
allgemeinen von der Mischkammer zum Mundstück und dann aus dem Mundstück durch den Kohlendioxid-Gas- J»
reiniger zurück zur Mischkammer, nachdem das Kohlendioxid entfernt worden ist.
Zur Erleichterung der Atmung und gleichzeitig zur Unterstützung der Kohlendioxidentfernung sind zwischen den beiden Teilen des Gasreinigers 48 Gasum- ■»>
Wälzeinrichtungen vorgesehen. Dafür kann eine Membranpumpe verwendet werden. Bei der in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsform wird ein kleines, batteriebetriebenes Gebläse 49 verwendet, das
den Taucher bei der Umwälzung des Gases unterstützt, w
Wenn kein MunJstück verwendet wird und die Tauchtiefe groß ist, ist das Gebläse von großem Vorteil.
Es ist weniger wichtig beim Tauchen in seichten Gewässern.
Die elektronische Schaltung ist in den F i g. 3 bis 5 dargestellt Fig.3 zeigt die auf Sauerstoff und
Gesamtdruck ansprechenden Einrichtungen, den SoIenoidtreiber (solenoid driver) als Steuereinrichtung und
Warnlampeneinrichtungen. In F i g. 4 ist der Schaltplan der Meßgeräte und ein Sauerstoff-Alarmsystem und in &o
F i g. 5 ein Digitalsteuergerät für den Meßgerätstromkreis dargestellt
Wie F i g. 3 zeigt, speist der Gesamtdruckumwandler
34 einen Gesamtdruckverstärker 52, während der Sauerstoff-Partialdruckumwandler 35 einen Sauerstoffverstärker 53 speist Der Ausgang der Verstärker 52 und
53 ist durch drei Leitungen 55 für entfernt liegende Aufzeichnungsanschlüsse »angezapft«. Fig.3 zeigt
ferner einen Komparator 56, ein Netzwerk 57 für Warnalarmlampen und eine Magnetventil-Steuereinrichtung 58.
Für den Sauerstoffgesamtdruckumwandler 34 kann ein herkömmlicher Umwandler verwendet werden. Das
Potentiometer 60 ist ein »Null-Potentiometer«, mit dem die Ausgangsspannung auf Null eingestellt werden kann,
wenn vom Umwandler 34 kein Druck gemessen wird. Der Gesamtdruckverstärker 52 enthält einen Gesamtdruck-Verstärkerpotentiometer 61, das einen integrierten Stromkreisverstärker 62 steuert, der ein herkömmlicher Verstärker ist.
Der Partialdruck-Umwandler 35 des Sauerstoff-Verstärkers 53 ist ähnlich wie der Umwandler 34 mit einem
»Null-Potentiometer« 64 und einem Sauerstoff-Verstärker-Potentiometer 65 versehen, die gleich wirken wie
die entsprechenden Potentiometer 60 und 61. Der Verstärker 66 ist wiederum ein herkömmlicher Verstärker, in diesem Teii des Stromkreises kann ein Schalter
vorgesehen sein, um den Verstärker 62 auszuschalten. Die Vorrichtung hält dann je nach der Einstellung des
Sauerstoff-Partialdruckumwandlers 35 einen konstanten Partialdruck aufrecht. Es ist jedoch gefährlich sich
lediglich auf die Steuerung des Sauerstoff-Partialdrukkes zu verlassen. Dies nicht so sehr deswegen, weil die
Gefahr einer Störung des elektrischen Stromkreise·, besteht, sondern weil es, wenn der unwahrscheinliche
Fall eikrf Störung auftritt, mit den bekannten
Vorrichtungen nicht möglich ist, auf eine Atemmischung der gleichen Zusammensetzung für die gesamte
Tauchtiefe überzugehen.
Die Aufzeichnungsleitungen 35 können in einem Verbindungskabel untergebracht sein, das zur Taucherglocke oder nach oben zur Wasseroberfläche führt.
Dadurch können die Bedingungen, unter denen der Taucher arbeitet, einwandfrei und genau sowie eindeutig aufgezeichnet werden. Es sind nämlich Fälle
bekanntgeworden, bei denen von dem Bedienungspersonal die Haftung für Fehler verweigert worden ist, die
auf falsche Dekompressionstechnik zurückzuführen sind. Durch die Aufzeichnung während des Tauchens
können unterschiedliche Meinungen hinsichtlich wichtiger Faktoren vermieden werden. Die Aufzeichnungsleitung 55 kann an einen Schreiber herkömmlicher Art
angeschlossen werden, bei dem die Meßwerte mit einer Feder auf Papier aufgeschrieben werden. Die Aufzeichnungsleitungen 55 sind mit den Meßgerät- und
Alarmstromkreisen verbunden. Daher können die Tauchbedingungen außerhalb des Wassers überwacht
und beispielsweise der Taucher vor Gefahren gewarnt werden. Die gemeinsame Leitung 67 (die für das
Sauerstoffsignal und das Gesamtdrucksignal vorgesehen ist) und der Ausgang des Verstärkers 62 sind durch
eine Kontrolleinrichtung 69 zur Mischungseinstellung miteinander verbunden. Die Kontrolleinrichtung 69 ist
mit einem Schalter 70 versehen, der in zwei Stellungen geführt werden kann. In der einen Stellung wird
Stickstoff und in der anderen Stellung Helium als Inertgas gemessen. Die Ausgangsspannung zur Messung von Helium ist wesentlich niedriger als diejenige
zur Messung von Stickstoff. Dies wird durch einen veränderlichen Widerstand 71 erreicht Der Schalter 70
ist an den positiven Eingang des Komparator 56 angeschlossen und außerdem mit einem »Hoch«-Warnlampenverstärker 73 des Warnlampen-Netzwerkes 57
verbunden. Ein »Niedrig«-Warnverstärker 74 wird auf ähnliche Weise über einen Analogspannungsteiler 75
gespeist Als Verstärker können wiederum herkömmli-
ehe, als integrierte Schaltungen aufgebaute herkömmliche
Verstärker verwendet werden.
Wie Fig.3 ztigt, weist das Warnalarmlampen-Netzwerk
drei Sauerstoff-Warnlampen auf. Die erste Lampe 76 leuchtet bei Überschuß an Sauerstoff auf. Die
mittlere Lampe 77 leuchtet dann auf, wenn der Sauerstoffgehalt innerhalb des gewünschten Bereiches
liegt, 'vährend die dritte Lampe 78 dann aufleuchtet, wenn der Sauerstoffgehalt zu niedrig ist. Zweckmäßig
sind die Lampen innerhalb der Maske 14 angeordnet, so daß sie vom Taucher leicht zu erkennen sind. Bei dieser
Ausführungsform schalten die Lampen bei einer Abweichung von ±10% des Sauerstoffgehaltes vom
gewünschten Wert um.
Die gleichen Bedingungen, die zu einem Aufleuchten der dritten Lampe 78 führen, machen auch den
Komparator 56 stromleitend, der seinerseits die Magnetventil-Steuereinrichtung 58 steuert. Die Steuereinrichtung
58 weist ein Paar von Transistoren 81 auf. Über die Steuereinrichtung 58 wird das Magnetventil 31
gesteuert, das Strom aus einer Einzelbatterie 83 entnimmt. Neben dieser Batterie 83 ist eine weitere
Batterie 84 vorgesehen, die zur Stromversorgung des elektrischen Stromkreises vorgesehen ist. Dadurch wird
die Gefahr verringert, daß bei einem Ausfall einer der beiden Batterien der Stromkreis vollständig zusammenbricht.
Das Schaltbild in Fig.4 kann als Fortsetzung des
Schaltbildes gemäß Fig. 3 angesehen werden. Die Leifngen VO2, V-COM und VTP sind bei den F i g. 3
und 4 gemeinsam. Zur Messung des Absolutwertes des Sauerstoffes, d. h. seines Partialdruckes, ist ein Komparator
90 vorgesehen. Wenn der Partialdruck den von einem Steuergerät 89 — mit dem ein maximaler
Sauerstoffwert eingestellt wird — eingestellten Wert überschreitet, dann speist der Komparator 90 (der
wiederum ein IC-Verstärker ist) eine Alarmeinrichtung 91, die den sogenannten »Sauerstoff-Giftgehalt« anzeigt
und die dann aufleuchtet. Das Kontrollgerät 89 ist ein Potentiometer, das den Komparator 90 speist, der den
sogenannten »Sauerstoff-Giftgehalt« mißt. Gleichzeitig wird ein Sauerstoff-Magnet-Abschaltventil 92 (siehe
auch Fig. 1) auf gleiche Weise durch ein Netzwerk 93
betätigt wie das Magnetventil 31. Das Netzwerk 93 wird von der Batterie 83 versorgt, die auch das Solenoid 31
mit Strom versorgt. Das Magnetventil bleibt so lange erregt, bis der Sauerstoffwert wieder sinkt.
Der Umkehrverstärker. 88 kehrt die Polarität des Gesamtdrucksignals V— Tp um, das bezüglich der
Leitung 67 negativ ist (um ein V+ Tp zu liefern für die
Verwendung in dem Meßgerät-Stromkreis).
Der Meßgerät-Stromkreis besteht aus einem Komparator 95 (wiederum ein IC-Verstärker) und aus einem
Integrator 96 wiederum ein IC-Verstärker und bildet ein Digital-Voltmeter, das auf dem »Doppelneigungs«-Prinzip
arbeitet Dies wird weiter unten beschrieben.
Zum Anlegen von verschiedenen Eingangsspannungen, die gemessen werden sollen, an die Anschlüsse des
Integrators werden Analogschalter 89 verwendet. Die Bedienung der Schalter erfolgt unter der Kontrolle des
Digitaistromkreises und geschieht wie folgt:
O2U (Sauerstoff»auf«)
7PD (Gesamtdruck »ab«)
Z (auto, null)
TPU (Gesamtdruck »auf«)
VRD (Spannung »ab«)
Z (auto, null)
7PD (Gesamtdruck »ab«)
Z (auto, null)
TPU (Gesamtdruck »auf«)
VRD (Spannung »ab«)
Z (auto, null)
Diese Reihenfolge wird ständig bei 10 Hz wiederholt.
Die Bedeutung von »auf« und »ab« wird weiter unten näher erläutert.
Wie anhand der oben beschriebenen Schaltfolge zu erkennen ist. wird das Meßgerät vor jeder Messung
automatisch auf Null geschaltet. Dadurch werden Fehlersummierungen vermieden, die durch Temperaturänderungen
oder beim Altern der Bauteile auftreten.
Ein Schalter 100, der ein »Prozent-Partialdruck- «Schalter ist, wird von einem Partialdruck-Eichpotentiometer
101 gespeist. In der in Fig. 4 dargestellten Stellung zeigt das Sauerstoff-Meßgerät Prozente an. In
der anderen Stellung des Schalters zeigt das Meßgerät den Partialdruck an. In beiden Stellungen läßt sich auch
der Gesamtdruck ablesen (auf einer getrennten Digitalanzeige).
Die Funktion des Doppelneigungs-Meßstromkreises ist bekannt. Im folgenden soll aber kurz beschrieben
werden, wie er bei dieser Schaltung angewandt wird:
Das »Auf«·Signal wird für einen konstanten Zeitabschnitt
Γ integriert. Daraus ergibt sich der Integrator-Ausgang, der den Wert erreicht
VU χ Τ
R~C
In dieser Gleichung bedeuten VU die »Auf«-Spannung,
Tdie Zeit und flCIntegrator-Konstanten.
Nach der Zeit T wird das »Ab«-Signal eingegeben in und die Zeit gemessen, bis der Integrator-Ausgang Null
anzeigt (die Zeit ist mit / angegeben).
Daher ist ViZ+ T= VD+1, da die Integrator-Konstanten
ÄCauf beiden Seiten der Gleichung gleich sind.
Daher ist das Verhältnis zwischen den beiden Seiten r> gleich dem Verhältnis zwischen den beiden Spannungen.
Die Zeiten werden mit einem Digitalzähler gemessen, während zum zeitrichtigen Bedienen der Schalter eine
angeschlossene Steuerlogik verwendet wird.
Jn Durch Anlegen der Signale O2U und TPD liest das,
Jn Durch Anlegen der Signale O2U und TPD liest das,
Meßgerät das Verhältnis -γ^- , das die Zusammensetzung
in Prozent angibt.
Durch Anlegen der Signale TPU und VRD zeigt das
Durch Anlegen der Signale TPU und VRD zeigt das
Meßgerät das Verhältnis
an, welches der
Gesamtdruck ist.
Die Meßergebnisse werden gesondert numerisch angezeigt. Das Meßgerät ergänzt ständig und wechselweise
die Meßergebnisse bei einer Meßperiode von ai.nähernd 10 Hz.
Fig.5 zeigt eine Digitalsteuerung mit einer elektrischen
Uhr 104, die ein Signal erzeugt, das einer stabilen Kippschaltung 105 zugeführt wird, die in Fig. 5 in zwei
Teilen dargestellt ist Eine Kippschaltung 106 bildet einen Teil der Kippschaltung 105 und ist ein
Programmsteuerschalter, der die auf/ab-Umschaltung bestimmt Eine Kanalkippschaltung 107 legt fest ob der
Gesamtdruck oder die Prozentzusammensetzung gemessen wird Um das Ende jeder Messung anzuzeigen
und um das Ergebnis zur Anzeige in das Anzeigefeld einzugeben, ist eine Stop-Kippschaltung 108 vorgesehen
(die ebenfalls einen Teil der Kippschaltung 105 bildet)!
b5 Die Schaltung hat dekadische Zähler 110, vier
Speicher 111, zwei Anzeige-Ausgabeeinrichtungen 112
(Zehner) und 113 (Einer), die die Prozentzahlen angeben, und zwei weitere Anzeige-Ausgabeeinrichtun-
gen 115 (Zehner) und 116 (Einer), die den Gesamtdruck
anzeigen. Es können auch, wenn es notwendig ist, Hunderter- und Tausender-Anzeigen vorgesehen werden.
Die Steuersignal-Torschaltungen 117 sind ebenfalls in ■>
F i g. 5 dargestellt, jie schalten in der oben beschriebenen
Reihenfolge das obere Tor 118, das O2U schaltet,
das Tor 119, das TPD schaltet, das Tor 120, das TPU
schaltet, das Tor 121, das V7?D schaltet und das Tor 122, das Z schaltet (Null). Dieser Digitalstromkreis ist, wie
der Fachmann erkennt, ein Geradeaus-Meßstromkreis.
Das oben beschriebene Tauchgerät weist eine Vielzahl von Sicherheitsfaktoren auf. So kann der
Taucher von seiner normalen Gasversorgung auf eine gleiche Gasversorgung aus seiner Notflasche umschal- 1".
ten. Er ist gegen Druckquetschungen, Sauerstoffvergiftung und ungenügende Sauerstoff-Zufuhr gesichert. Der
Taucher ist ständig darüber unterrichtet, ob er innerhalb oder außerhalb des zugelassenen Bereiches ist. Auf
fehlerhaftes Dekompressionsverhalten, dem der Taueher
unterworfen ist, wird er zwangsläufig hingewiesen.
Der Taucher kann mit einem rückentragbaren Gasversorgungsgerät
arbeiten oder über ein Verbindungskabel mit einer Taucherglocke oder mit einem Gerät an der
Wasseroberfläche verbunden sein. Er kann von einer doppelten Kontrolleinrichtung Gebrauch machen (indem
lediglich die beschriebene Schaltungsanordnung verdoppelt wird). Die elektronische Überwachung und
Steuerung arbeitet digital und ist praktisch nicht störanfällig. Darüber hinaus kann der Taucher jederzeit
die Gasversorgung mit den Ventilen 24 und 28 steuern. Das Tauchgerät kann auch überall dort eingesetzt
werden, wo eine Atemmischung benötigt wird, beispielsweise bei Aufenthaltsräumen unter Wasser, in
Höhenkammern, in Weltraumkapseln, in Brutapparaten, in Sauerstoffzelten, beim Arbeiten in Rauch oder
verunreinigter Atmosphäre, bei Unterwasser-Brandbekämpfungsarbeiten.
Das Tauchgerät ist auch für die medizinische Behandlung von Patienten geeignet, die unter einem
überatmosphärischen Druck gehalten werden müssen.
Hierzu 4 Bhitt Zeichnungen
Claims (7)
1. Tauchgerät mit geschlossenem Kreislauf, bestehend aus einem ersten, ein Mischgas aus
Sauerstoff und einem Inertgas, vorzugsweise Helium, enthaltenden Gasspeicher, einem zweiten, zur
Notversorgung dienenden Gasspeicher, der ebenfalls ein Mischgas enthält und der über ein
Gaskreislaufsystem mit dem ersten Gasspeicher verbunden ist, der Ober eine Zufuhrleitung an eine
Atemvorrichtung angeschlossen ist, in die die eine Ausatmungsleitung mündet, und einem Gasreiniger
zum Entfernen des Kohlendioxids aus der ausgeatmeten Luft, dadurch gekennzeichnet, daß
in an sich bekannter Weise die Verbindungsleitung zwischen dem ersten Gasspeicher (22) und der
Atemvorrichtung (14) ein auf den Außendruck ansprechendes Druckregelventil (20) aufweist, daß in
der Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Gasspeicher (26) und der Atemvorrichtung ein den
Sauerstoffgehalt im Gaskreislaufsystem steuerndes Magnetventil (31) sitzt, das durch Steuereinrichtungen (58) steuerbar ist, die mit dem Ausgang eines
!Comparators (56) verbunden sind, welcher die Ausgänge von Verstärkern .(62, 66) miteinander
verbindet, von denen jeder an jeweils einen Umwandler (34,35) angeschlossen ist, von denen der
eine Umwandler (35) auf den Sauerstoffpartialdruck und der andere Umwandler (34) auf den Gesamtdruck anspric.it, und daß die beiden Umwandler in
einem gemeinsamen elektrisch ~,n Stromkreis sitzen.
2. Tauchgerät nach A"spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verb:· dungsleitung (19)
zwischen dem ersten Gasspeicher (22) und der Atemvorrichtung (14) ein Druckknopfventil (24)
sitzt
3. Tauchgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gaskreislaufsystem ein
weiteres Druckknopfventil (28) derart angeordnet ist, daß in Offenstellung des Druckknopfventils
Mischgas aus dem zweiten Gasspeicher (26) mi Abstand von der Atemvorrichtung in das Gaskreislaufsystem strömt.
4. Tauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe des
Magnetventils (31) und des Gasreinigers (48) durch Leitungen an eine Mischkammer (32) angeschlossen
sind, und daß der Eingang des Magnetventils durch weitere Leitungen (30) mit dem zweiten Gasspeicher
(26) verbunden ist
5. Tauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (58) eine Vielzahl von Verstärkern aufweisen,
die auf den Ausgang des !Comparators (56) ansprechen.
6. Tauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Meßgerät-Stromkreis,
der eine Alarmeinrichtung (91) für Sauerstoffvergiftung aufweist, die bei zu hohem Saiierstoffpartialdruck im Gaskreislaufsystem anspricht, und durch
ein Magnetabschaltventil (92), das mit der Alarmeinrichtung (91) zur Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr aus dem zweiten Gasspeicher (56) verbunden
ist.
7. Tauchgerät nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgerät-S'romkreis Aufzeichnungsverbindungct! (56) aufwei-λ die zur Übertra
gung der Meßwerte des Sauerstoffpartialdruckes und des Gesamtdruckes mit einer vom Taucher
entfernt liegenden Station verbunden sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AU75975 | 1975-03-03 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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