DE2008603A1 - Verfahren zum Zuführen von Sauerstoff zu einem Taucher - Google Patents

Description

AGA Aktiebolag

Verfahren zum Zuführen von Sauerstoff zu einem Taucher

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Sauerstoff zu einem Taucher in Form von Druckluft oder eines heliumhalt ige η Grasgemisches β

Luft besteht bekanntlich aus Sauerstoff und Stickstoff in Anteilen von etwa 20 # bzw. 80 i» bzw· unter normalem \ Druck mit Partialdrücken von 150 bzw. 610 Torr,

Wenn der Mensch beim Atmen Sauerstoff verbraucht, werden bei dem normalen atmosphärischen Luftdruck nur etwa 5 fi der gesamten Luftmenge und etwa 25 $ der Sauerstoff menge wirklich ausgenutzt. Beim Tauchen muß das für die Atmung erforderliche Gas unter einem Druck zugeführt werden, der dem Außendruck entspricht. Dieser beträgt beispielsweise in einer Wassertiefe von 10 m 1520 Torr. Der Partialdruok des Saueretoffs, der in der für die Atmung zugeführten Luft

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enthalten ist, beträgt dann 300 Torr und wird durch einen Atemzug des Tauchers um 30 Torr herabgesetzt· Auch bei zunehmender Tiefe bleibt der Sauerstoffbedarf des Organismus konstant, so daß der Sauerstoffpartialdruck unabhängig von der Tiefe pro Atemzug um 30 Torr sinkt. Die Erfahrung zeigt, daß die optimale Sauerstoffmenge einem Sauerstoffpartialdruck zwischen 152 und 456 Torr bzw. bei normalem Druck einem Sauerstoff anteil von 20 - 60 f> entspricht. Auch bei längeren Tauchvorgängen wird heutzutage eine obere Grenze von 1520 nicht überschritten. Ein Unterschreiten der Untergrenze führt zur Bewußtlosigkeit und ein Überschreiten der Obergrenze zur Sauerstoffvergiftung· Unter den vorstehend angegebenen Bedingungen wird der Sauerstoff einem Taucher derzeit nach einer der beiden nachstehend angeführten Methoden zugeführt.

Bei der ersten Methode wird eine Druckluftvorrichtung verwendet, wobei jedoch 95 i» des Druckraumvolumens nicht ausgenutzt werden und die Menge der nicht ausgewerteten Luft proportional mit der Tiefe zunimmt· Dies bedingt schwere Geräte, einen großen Luftverbrauch und kurze Tauchzeiten·

Bei der zweiten Methode wird Reinsauerstoff verwendet, der zwischen den Lungen und dem Atemsack hin- und hergeatmet wird· Dabei wird Kohlendioxid absorbiert· Der verbrauchte Sauerstoff wird aus einer Sauerstofflasche ersetzt· Hier wird der Sauerstoff fast zu 100 # ausgewertet, doch kann diese Methode nur bei Tauchtiefen bis zu etwa 10 m ausgeübt werden· Eins dieser bekannten Geräte arbeitet im teilweise geschlossenen Kreislauf, wodurch die zulässige Tauchtiefe etwas vergrößert wird. In diesem Fall wird anstelle von Sauerstoff ein Gasgemisch verwendet, das 40 - 70 f> Sauerstoff, Rest ein Schutzgas, ζ« B. Helium, enthält.

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Die Aufgabe der Erfindung bestellt nun darin, die vorstehend kurz erläuterten Nachteile zu beseitigen und ein besseres Verfahren für die Zuführung von Sauerstoff zu schaffen. Diese Aufgabe "wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druck luft in Intervallen zugeführt wird und die zum Wie der einatmen bestimmten Zuführungspausen in Abhängigkeit von der Tiefe gewählt werden· In diesem Fall wird der Partialdruck des zum Wiedereinatmen zur Verfugung stehenden Sauerstoffes vorzugsweise zwischen 152 und 1520 Torr gehalten. Das Kohlendioxid wird von dem wieder einzuatmenden (Jas mit Hilfe eines geeigneten, an sich bekannten !Filters, z. B. eines LiOH-Filters, adsorbiert·

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend ausführlicher beschrieben. Wenn man davon ausgeht, daß bei jedem Atemzug der Säuerstoffpartialdruck um 30 Torr herabgesetzt wird und nicht unter 150 Torr sinken soll, erhält man folgende Tabelle»

a) Tauchtiefe in m O 10 20 30 40

b) Anzahl der Wiederholungs-Atemzüge O 5 10 15 4-5

c) Volumen pro Atemzug bei

normalem Druck, 1 12 3 4 10

d) Gesamtes nach dem alten Verfahren aus dem Behälter

verbrauchtes Volumen, 1 100 200 300 400 1000

e) Gesamtes nach dem neuen Verfahren aus dem Behälter

verbrauchtes Volumen, 1 100 36 30 28 20

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f) Auenutzungsbeiwert d/e 1 5,55 10 14

g) Tauchzeit-Verlängerungsfaktor 1 2,78 3,23 3,56 5

h) Anzahl der Abgabevorgänge
der Druckflasche pro
100 Atemzüge 100 18 10 7 2

Diese Tabelle wurde unter der Annahme aufgestellt, daß an der Wasseroberfläche 1 1 pro Atemzug verbraucht wird, so daß 100 Atemzuge einem Volumen von 100 1 entsprechen und die Tauchzeit 3-5 min. beträgt· Aus der Tabelle geht hervor, daß die Luftersparnis sehr groß ist und außerdem die Tauchzeit bei zunehmender Tauchtiefe sehr stark zunimmt· Dies ist umso wichtiger, weil bei einem gewöhnlichen Druckluftgerät die zulässige Tauchzeit bei zunehmender Tauchtiefe abnimmt· Die nachstehende Tabelle gibt die Tauchzeiten an·

Dabei sind die Werte für ein Gasgemisch angegeben, das 40 % Sauerstoff enthält. Es ist in diesem Fall nicht ratsam, eine Tauchtiefe von 40 m zu überschreiten, weil dann der Säuerst of fpartialdruck zu Beginn einer Wiedereinatmungsphase den Wert von 1550 Torr erreicht.

a) Tauchtiefe inn O 10 20 30

b) Anzahl der Wiederholungs-Atemzüge 6 16 26 36

o) Volumen pro Atemzug bei

normalem Druck, 1 12 3 4 5

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d) Gesamtes nach dem alten Verfahren aus dem Behälter verbrauchtes Volumen, 1 100 200 300 400

e) Gesamtes nach dem neuen Verfahren aus dem Behälter verbrauchtes Volumen, 1 14,3 11,8 11,5 11,1 10,85

f) Ausnutzungsbeiwert d/e 7 16,9 26 36

g) Tauchzeit-Verlängerungsfaktor 7 8,5 8,7 9,0 9,2

h) Anzahl der Abgabevorgänge der Druckflasche pro 100 Atemzüge 14,3 5,89 3,84 2,78 2,17

Nachstehend sind die Werte für ein 50 fi Sauerstoff enthaltendes Gemisch angegeben. Hier ist es nicht ratsam, eine Tauchtiefe von 30 m zu überschreiten, weil dann der Sauerstoff partialdruck einen Wert von 1520 Torr erreicht.

a) Tauchtiefe in m 0 10 20

b) Anzahl der Wiederholungs-Atemzüge 8 21 34

c) Volumen pro Atemzug bei

normalem Druck, 1 12 3

d) Gesamtes nach dem alten Verfahren aus dem Behälter verbrauchte· Volumen, 1 100 200 300

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e) Gesamtes naoh dem neuen Verfahren aus dem Behälter verbrauchtes Volumen, 1 11

h) Anzahl der Abgabevorgänge der Druckflasche pro 100 Atemzüge 11

9,1 8,6 8,5

f) Ausnutzungsbeiwert d/e 9,1 22

g) Tauchzeit-Verlängerungsfaktor 9,1 11

35

47

11,6 11,75

4,55 2,86 2,12

Tauchtiefe	Tauchzeit nach	Tauchzeit nach
m	dem alten Verfahren	dem neuen Verfahren
	min	min
0	60	60
10	30	166
20	20	194
30	15	214
90	6	300

Man erkennt, daß naoh dem erfindungsgemäfien Verfahren viel längere Tauchzeiten möglich sind als nach dem erfindungsgemäßen Verfahren·

Vorstehend wurde die Erfindung anhand von Druckluftgeräten beschrieben, doch kann es natürlich auch mit Hilfe eines Gemisches von Sauerstoff und einem beliebigen anderen Schutzgas durchgeführt werden· Der Sauerstoffgehalt des Gemisches aus dem Sohutzgas und Sauerstoff kann sich von dem Sauerstoffgehalt der Luft unterscheiden·

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Die Erfindung ist nicht nur "beim Tauchen mit offenem Gerät anwendbar, sondern auch, bei der Verwendung von Taucherhelmen und bei Tauchern, die von einem U-Boot aus operieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe von sehr einfachen Geräten durchgeführt werden und hat den besonderen Vorteil, daß vorhandene Druckluftgeräte verwendet werden können, wenn sie mit geeigneten Zusatzeinrichtungen versehen werden. Die Erfindung umfaßt zwar nicht auch die Geräte, doch sollen die Möglichkeiten in dieser Hinsicht nachstehend angeführt werden.

In einem einfachen l?all wird ein gewöhnliches Druckluftgerät verwendet, das aus einer Druckluftflasche, einem Druckregelventil und einem Mundstück besteht. Ferner verwendet man eine Tauchmaske, welche die Nase bedeckt und von der Schläuche durch einen Behälter zum Absorbieren des Kohlendioxids hindurch zu einem Atemsack mit einem ITassungsvermögen von 3-51 fuhren. Die Druckluft gelangt in das Mund-. stück und wird aus diesem durch den Mund eingeatmet* Das Wiedereinatmen erfolgt durch die Nase; es wird über die Maske in den Atemsack ausgeatmet und in der umgekehrten Richtung wie der eingeatmet. Nach der Durchführung der berechneten Anzahl von Wiederholungsat emziigen wird das Gasgemisch durch den Mund und das Mundstück ins Wasser ausgeblasen. In diesem fall zählt der Taucher die Anzahl der Atemzüge proportional der Tauchtiefe.

Ein weiterentwickeltes Gerät besitzt einen Meßfühler zum Messen des der Tauchtiefe entsprechenden Druckes, eine von diesem Meßfühler beeinflußte Recheneinrichtung und ein von der Recheneinrichtung gesteuertes Absperrorgan, welches es

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der Druckluft gestattet, aus der Flasche in Teilmengen in den Raum für das wiedereinzuatmende Gas zu strömen, wobei diese Zufuhr erfindungsgemäß während bestimmter Zuführungspausen unterbrochen wird· Man erkennt, daß eine geeignete elektronische Steuerung vorgesehen werden kann, so daß das Gerät billig wird, einen geringen Raumbedarf hat und betriebssicher ist.

Die Erfindung ist ferner auf ein sogenanntes geschlossenes System anwendbar, in dem die Druckflaschen reinen Sauerstoff enthalten. Das Inertgas, z. B. Helium, befindet sich in einer besonderen kleinen Flasche· Der Sauerstoff und das Schutzgas werden in geeigneten Mengen gemischt· Das am Ende einer Wiedereinatmungsphase verwendete Gas wird in einen besonderen Sack ausgeatmet, in dem es durch Filtrieren oder durch Absorption des Restsäuerstoffs getrennt werden kann, so daß nur Helium übrigbleibt, das wiederverwendet wird»

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Claims (3)

1. Pat entansprüche

   Verfahren zum Zuführen von Atemgas zu einem Taucher, wobei das zugeführte Atemgas aus einem Gemisch von Sauerstoff und einem Inertgas, wie Stickstoff oder Helium besteht und die Zuführung in Mengen erfolgt, die durch jeden Atemzug bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei einem Atemzug zugeführte Teilmenge während wiederholter Atemzüge in einem Gassystem umgewälzt wird, das während dieser wiederholten Atemzüge geschlossen ist, und daß diese Teilmenge nach einer von der Tauchtiefe abhängigen Anzahl von Wiederholungsatemzügen an die Umgebung abgegeben und durch eine beim nächsten Einatmen zugeführte, neue Atemgas-Teilmenge ersetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der mit Hilfe der Teilmenge durchgeführten, wiederholten Atemzüge von der Teilmenge mittels eines Absorptionsfilters Kohlendioxid absorbiert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der mit Hilfe der Teilmenge durchgeführten, wiederholten Atemzüge der Sauerstoffpartialdruck im wesentlichen zwischen 152 und 1520 Torr gehalten wird.

   4· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   das dem Taucher zugeführte Atemgas ein Gemisch ist, das - einen anderen Sauerstoffgehalt hat als gewöhnliche luft.

   5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der mit Hilfe einer Teilmenge durchgeführten, wiederholten Atemzüge außer von der Tauchtiefe nooh von

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   einem anderen Parameter abhängig ist, wobei die physiologisch zulässigen Grenzen für den Sauerstoffverbrauch eingehalten werden«

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