EP1555043A2 - Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in Kreislaufatemgeräten - Google Patents

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EP1555043A2
EP1555043A2 EP05000657A EP05000657A EP1555043A2 EP 1555043 A2 EP1555043 A2 EP 1555043A2 EP 05000657 A EP05000657 A EP 05000657A EP 05000657 A EP05000657 A EP 05000657A EP 1555043 A2 EP1555043 A2 EP 1555043A2
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EP
European Patent Office
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gas
breathing
pressure
breathing circuit
sensor
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EP1555043A3 (de
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Bernhard Engl
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B19/00—Cartridges with absorbing substances for respiratory apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B7/00—Respiratory apparatus
    • A62B7/02—Respiratory apparatus with compressed oxygen or air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/02—Divers' equipment
    • B63C11/12—Diving masks
    • B63C11/14—Diving masks with forced air supply
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/02—Divers' equipment
    • B63C11/18—Air supply
    • B63C11/22—Air supply carried by diver
    • B63C11/24—Air supply carried by diver in closed circulation

Definitions

  • FIG. 1 shows the simplified basic structure of a Mixed gas - Kreislaufatemauss according to the prior art Technology [1] [2] [3] [4].
  • the device for mixing gas supply into the breathing circuit is mostly from an automatic valve for mixed gas (22), the one from a compressed gas tank originating and under one Medium pressure gas mixture (21) is supplied. Of the associated compressed gas tank and the pressure reducer are off For clarity, not shown.
  • the gas mixture usually exists in the case of diving equipment one or more inert gases, such as helium or nitrogen, and a small proportion of oxygen which is such that even at the maximum depth of a physiological dangerous too high oxygen partial pressure does not occur can.
  • inert gases such as helium or nitrogen
  • oxygen which is such that even at the maximum depth of a physiological dangerous too high oxygen partial pressure does not occur can.
  • mixed gas breathing apparatus for atmospheric conditions is used as a gas mixture ordinary largely dried and used oil-free compressed air.
  • the automatic valve (22) is usually as lung automatic Valve designed via a diaphragm (24) is controlled.
  • a relative negative pressure relative to the ambient pressure prevails, then presses the membrane (24) using a lever mechanism, a spring together and lifts the Valve from the valve seat, whereby the supplied to (21) Gas mixture at (23) flows into the mixing chamber (17).
  • the spring pushes the diaphragm back to the starting position and the valve closes again. This will ensure that the user regardless of the degree of filling of the counterlung always a full Take a breath out of the device.
  • diving equipment is Moreover, when diving always a relative negative pressure in the Breathing circuit avoided without the user has to intervene.
  • the gas sensor (1) a Gas-sensitive front (2) has, at the one sensitive diffusion membrane is located (not shown), while its backside with the electrical connections (4) an opening (3) which may not be closed, because below the circuit board (5) sits one Pressure compensation diaphragm (7), which for the pressure equalization of Electrolyte chamber (6) is necessary.
  • On the back Connection opening (3) of the gas sensor must be secured its correct function essentially the same pressure prevail as on its gas sensitive front (2).
  • this pressure equalization obstructs, such as through watertight Potting the back of the sensors with a synthetic resin, then the pressure equalization of the electrolyte chamber takes place Deformation of the sensitive diffusion membrane at the gas-sensitive front, which directly leads to measurement errors and long term leads to failure of the gas sensor.
  • the pressure compensation chamber (10) between the Circuit board (5) and the pressure compensation diaphragm (7) completely shed, as in the circuit board usually only there are a few small holes, mostly Through-holes of printed conductors, or bare Component positions that just barely for pressure equalization the pressure compensation chamber through a gaseous medium suffice.
  • a leak passes the aggressive Electrolyte fluid to the circuit board and zerfrisst their Tracks and soldered electronic components. A sudden failure of the gas sensor is the result.
  • the diving equipment according to [2] [3] try the solution of the Condensation problem thereby, by the soda lime around the Gas sensors is arranged around.
  • the principle of action exists here in it, the exothermic reaction of soda lime to warm up the Gas sensors to be used, which are lapped by the breathing gas. By the warming will be below the dew point at the electrical and electronic components, including theirs Connecting cables, prevented.
  • this working principle is not explicitly mentioned in [2] [3], though the whole peculiar design of the device is derived from it. Condensation at the critical parts is avoided as long as the soda lime has a sufficient temperature.
  • Another well-known principle of action to ward off condensation in respiratory equipment is the gas intended for analysis in a drying device to dry before the des gas-sensitive sides of the gas sensors or another Analyzer is supplied.
  • drying device An example of such a drying device is located in [9].
  • this requires a significant Auxiliary energy for electric heating, what an autonomous Respiratory equipment is not practical.
  • That of drying devices of this kind suggested prelude of a chemical drying agent in front of the gas-sensitive sides
  • the gas sensors would also have the disadvantage that the Desiccant to a sufficient for the measurement Flow should be monitored, and that without further energy-consuming means - such as pumps - and hardly It would be possible, the analyzed respiratory gas the cycle again supply or expel it from the respirator, wherein the latter would also be a detrimental waste of breathing gas.
  • the novel mode of action is based on the basic idea, in one Device for mixed gas supply in Kreislaufatemellan for Keep dry the electrical connection side of the gas sensors the mixed gas supplied from the automatic valve itself take advantage of this because of regulations be absolutely dry must be in order to avoid unwanted condensation in the Compressed gas tank and icing of the pressure reducer and the to avoid automatic valve.
  • the drying of the Mixed gas takes place according to the known prior art regularly already in the compressor, the compressed gas tank filled.
  • the used up Discharge breathing gas into the environment instead of preparing it causes the dry breathing gas regularly dryness in the Mouth of the user. Nevertheless, nobody seems to be up yet
  • the idea came from this intrinsically annoying property of a respiratory automatic valve derived dry respiratory gas in an advantageous manner as a novel mode of action for Keep dry the connection side of the gas sensors in one Exploit recirculation breathing apparatus.
  • This new mode of action can be used to keep dry electrical and electronic components of the respirator be extended.
  • First pressure compensators are by the two tasks characterized, first, the excess part of the automatic valve derived dry mixed gas in the Derive breathing circuit, so that at the pressure equalization membranes the gas sensors to the breathing circuit no Overpressure arises, and secondly, moist breathing gas from the To prevent breathing circuit from being connected to the connection sides of the Gas sensors or the other dry-containing electrical and electronic components.
  • First pressure compensating means are placed between the outlet of the automatic valve and the breathing circuit arranged.
  • the first Pressure equalizing means a single directional valve.
  • the breathing apparatus can also dry cartridges with a drying agent or a combination of at least a directional valve and a drying cartridge first Pressure compensation means are used.
  • the use of a Drying agent is always optional, because the Device according to the invention can also without such get along.
  • the device according to the invention succeeds for mixed gas supply in a surprisingly simple way, by Exploitation of the supplied from the automatic valve dry mixed gas condensation on the electrical connections and supply lines of the gas sensors or on other electrical or electronic components of the Respirator reliably prevent the interaction the automatic valve and the first pressure compensator always a perfect pressure equalization of the pressure compensation membrane the gas sensors ensured.
  • the invention has compared with previous solutions [10] [11] the same inventor the additional advantage, without aggravation the field interchangeability of the gas sensors on a Desirable to completely dispense drying agent, or such at least so much to spare that it is much rarer has to be exchanged than with the previous solution [11].
  • the invention has the Advantage, about a new mode of action to prevent the Condensation at the electrical connections of the gas sensors or to the other electrical or electronic Components of the breathing apparatus, its function proven at any time and also understood by lawyers can be, and that is why any suspicion as Potential cause of accident is sublime.
  • the invention thus defuses the product liability problem significantly paves the way for a flourishal march of it equipped electronically controlled mixed gas recirculation dipping devices on the world market.
  • FIG. 1 shows the simplified basic structure of a Mixed gas - Kreislaufatem advocatess according to the prior art Technology.
  • FIG. 2 shows a commercially available gas sensor according to FIG known prior art, to explain its internal Components partly cut open.
  • Figure 3 shows schematically the novel device for Mixed gas supply according to the main claim.
  • Figure 4 shows schematically a further developed novel Apparatus for mixing gas supply.
  • Figure 5 shows schematically a novel device for Mixed gas supply, in which the first pressure equalizing agent Directional valve is.
  • Figure 6 shows schematically a novel device for Mixed gas supply, in which the first pressure compensation means a Drying cartridge is.
  • Figure 7 shows schematically a novel device for Mixed gas supply, in which the first pressure compensation means a Combination of a directional valve and a drying cartridge are.
  • FIG. 8 shows by way of example the internal structure of a Combination with a directional valve first Pressure equalizing agent particularly suitable drying cartridge, the itself contains another directional valve.
  • Figure 9 shows an example of a longitudinal section through a Practical realization of the device according to the invention for Mixed gas supply in a rebreather, in which the Gas sensors in a particularly advantageous sensor unit are housed.
  • Figure 10 shows a cross section through the Sehsortician the Figure 9, from which the position of the pressure equalization channels of Sensor unit is completely recognizable.
  • a breathing circuit in which a breathing gas flow (29,30) flows, as well as an automatic valve for Mixed gas supply (22) and at least one gas sensor (1) with dry electric or electronic Components that are connected via its rear connection opening (3) are accessible.
  • the automatic valve compensates for a negative pressure, it opens when the breathing apparatus has a relative negative pressure Balance is, and it closes when the Negative pressure is balanced.
  • the invention is characterized in that in a Kreislaufatem réelle derived from the automatic valve dry mixed gas (23) is used to dry electrical or electronic components of the gas sensors.
  • the simplest realization of the device according to the invention contains an antechamber (34) over the first Pressure equalizing means (31) with the breathing circuit (29, 30) so in Connection stands that the gas located in the antechamber through the first pressure equalizing means into the The breathing circuit can escape as soon as it enters the antechamber greater pressure prevails than in the breathing circuit.
  • a smaller pressure prevail than in Breathing circuit then opens the automatic valve and it a pressure equalization takes place by the automatic from the Valve-derived dry mixed gas (23) in the antechamber flows.
  • the first pressure equalizing means may be on the side of the Breathing circuit at any point connected to this become. You could, for example, also in the deformable Sack of counterlung flow. For the sake of robustness and the However, the best possible function of the mixing process are Prefer realizations, where the first Pressure equalization means the pressure equalization between the antechamber and a solid mixing chamber (17) effect.
  • connection sides (3) of the gas sensors (1) stand with the antechamber (34) in connection, which am the simplest way can be realized that the Gas sensors are housed in a part of the antechamber, being screwed sealed in threaded holes, located in the wall between the mixing chamber and the antechamber are located.
  • a sealant is an O-ring, the usually with standard gas sensors standard on the foot the thread on its gas-sensitive front (2) already is available.
  • the gas-sensitive front pages (2) the gas sensors with the breathing gas flow (30) from the mixing chamber (17) directly related to what their function while their moisture sensitive ones are coming in Backs and their electrical leads in the dry prechamber (34) are located.
  • flawless Solutions for watertight implementation of electrical Connecting cables through housing walls to the evaluation electronics have long been known in the art.
  • the Evaluation electronics and the other electrical components can also be kept dry Pre-chamber will be accommodated if this is big enough is performed.
  • First pressure compensation means can be realized as a Directional valve, a drying cartridge, or a combination of Directional valves and a drying cartridge. Furthermore any conceivable means is the first one Pressure compensation means, as long as the tasks of the first Pressure equalizing means, already shown above, can fulfill.
  • Figure 4 shows schematically a further developed novel Apparatus for mixed gas supply, with said Accidents better cope, and in addition to a particularly advantageous realization of an optimal Temperature compensation of the gas sensors can achieve.
  • the second Pressure equalizing means (36) connect the interior of the prechamber with the interior of the sensor chamber (s) and they allow one bidirectional pressure equalization of the sensor chamber (s) with the Antechamber, this pressure compensation process is in the figure with the Gasflußpfeilen by the second pressure equalizing agent clarified.
  • Second pressure compensation means have the purpose of Connection sides of the gas sensors a more extensive protection against moisture or condensation in the case provide that an accident occurs in the device, the in particular the desired action of the first pressure compensation means diminished or abolished, so that contrary to the intentions of Invention yet humid breathing gas or even condensation from the breathing circuit back into the antechamber.
  • Second pressure equalizing means useful for this purpose may be used.
  • Possible realizations second Pressure compensation means are pressure equalization channels of small size Cross-section showing the gas exchange between the antechamber and the sensor chamber to the necessary pressure equalization measure restrict, or dry cartridges, a desiccant contain, or a combination of the said means.
  • the Use of directional valves would be here as well conceivable, but seems to be rather an unnecessary complication.
  • first pressure compensating means in connection with the device according to the invention in the manner of Figure 3 exemplified. It is understood that the hereby shown in the first pressure compensation means also in the further developed device used in the manner of Figure 4 can be.
  • FIG 5 is the simplest possible example Realization of the first pressure compensation means (31) as Directional valve (32) illustrated.
  • This directional valve allows it in the prechamber (34) located gas in the Mixing chamber (17) and thus to escape into the breathing circuit, if in the antechamber towards the breathing circuit relative overpressure prevails.
  • a relative negative pressure in the Antechamber equalizes the automatic valve (22), as already was detailed above.
  • Pressure compensation diaphragm is given by both commercial directional valves as well as commercially available automatic valves already at a few tens of millibar Can address pressure difference.
  • Suitable as a directional valve so-called mushroom valves made of an elastomeric material, or any other suitable valve for this purpose.
  • FIG. 6 shows by way of example a realization of the first embodiment Pressure compensation means (31), which also in the case of Exhaustion of the mixed gas supply pressure equalization of Prechamber and thus the gas sensors is always guaranteed, by the first pressure equalizing means (31) as a drying cartridge (33) is realized, in which there is a desiccant, that in the figure as small balls within the part cut dry cartridge is shown.
  • the drying cartridge at Pressure compensation processes mostly from dry from the automatic valve (22) derived mixed gas (23) in the direction flows through the mixing chamber (17), and the drying agent is spared.
  • Some types of drying agent are by them flowing dry mixed gas even regenerated something.
  • the drying cartridge must be in this Case, however, have a relatively large cross-section.
  • Diving equipment is not such a realization practicable because at great depths the breathing gas is a much larger Density than under atmospheric conditions.
  • Respiratory equipment for atmospheric conditions has the realization according to Figure 6 but the advantage, without directional valves get along, which are known to be prone to failure than Dry cartridges. Such is for the latter application about as big as an ordinary gas mask filter.
  • Figure 7 shows schematically and by way of example also for Diving apparatus suitable modification of the device of Figure 6.
  • first pressure compensation means (31) realized by a combination of directional valves (32) and a Drying cartridge (33) containing a desiccant.
  • an overpressure in the antechamber (34) can be in it located gas via the directional valve (32) in the Mixing chamber (17) and thus enter the breathing circuit.
  • This gas flow symbolized by the lower arrow of (34)
  • it is subject to only low resistance the directional valve.
  • At a negative pressure in the antechamber can Breathing gas from the breathing circuit from the mixing chamber over the Dry cartridge with the desiccant in the Get to the antechamber. This gas flow is symbolized by the upper arrow, from (17) to (34).
  • Negative pressure in the antechamber can with proper function of the automatic valve on not occur. However, this speaks too insensitive or delayed, or is the one supplied to (21) Mixture of gas completely exhausted, then provides the drying cartridge that, nevertheless, a pressure equalization takes place, and that the Gas sensors are not caused by too much negative pressure in the Damaged antechamber.
  • FIG 8 shows an example of the cross section through a Drying cartridge (33), which has its own directional valve (32) contains.
  • a drying cartridge in which the Desiccant is a directional valve upstream, is for a device according to Figure 7 particularly suitable, since the Desiccant is spared best possible.
  • a convenient one Construction of such a drying cartridge from left to right, consists of a spring washer (57) having a valve cap (58) in the drying cartridge locked and against resilient curved Screen discs (59) presses on the desiccant (60) to hold his place.
  • a gas-permeable filter material (61) provided, for example Cotton wool.
  • Such a drying cartridge can with its thread, on right end recognizable, in a device in type of figure 7 in the partition between the mixing chamber (17) and the Prechamber (34) releasably and sealed attached.
  • Sealant is an O-ring.
  • the gas that flows through them contains water vapor remove moisture and bind it, For example, a silica gel in spherical shape.
  • Figure 9 shows an example of a longitudinal section through a Practical realization of the further developed device for Mixed gas supply in an electronically controlled self-mixing rebreather whose sensor unit is in executed particularly advantageous manner, whereby at expedient arrangement of the sensor unit within the Respirator and when choosing a material with good Thermal conductivity is the best possible function of Temperature compensation of the gas sensors are ensured can. This succeeds especially when the sensor unit from Breathing gas flow is washed around.
  • the exhaled breathing gas (28) from the exhalation tube (15), the connected to a nozzle of a central section (37), first in a circulating distribution chamber (38) and then About at the radius distributed bean in the absorber chamber (39).
  • the Atemkalkpatrone (16) from the respiratory gas flow lapped and thus against the wall of the absorber chamber thermally insulated. Collecting at the bottom of the absorber chamber Condensation or by short-term loss of the mouthpiece Penetrated seawater can through a drain valve (51) off be expressed by the breathing apparatus by using a manual control knob (41) on the automatic valve (22) an overpressure is produced in the breathing apparatus.
  • soda lime cartridges are not the object of this invention, but it should be noted that instead of the here shown symbolically and simplified axially flowed Atemkalkpatrone also a radial perfused soda lime cartridge can be used. In a such would be the feed holes then on the circumference and at the center of the cartridge would be one dürchlochtes central tube are located.
  • the Gas sensors are mounted in a base body (44), wherein their gas-sensitive front sides (2) into a central bore (45) of the base body, and wherein the gas sensors (1) each in individual sensor chambers (35) sitting through the detachable connection of sensordomes (46) to the main body (44) are formed.
  • This detachable connection can be a Be screwed.
  • the gap between sensor dome and Body is sealed, for example with an O-ring.
  • This produced a pressure equalization in the sensor chambers can be located in the body Pressure equalization channels (47), in the figure 8 due to the location the section only partially visible, with which the Sensor chambers are connected and by di e also the electrical leads of the gas sensors (25) are guided can.
  • These pressure equalization channels in the main body of Sensor unit, described in more detail later in Figure 9 are about Supply pipes (48) connected to the pre-chamber (34). Then the pressure compensation channels and the supply pipes act as second pressure compensation means according to the characteristics of Invention, because they provide the pressure balance between the Prechamber and the sensor chamber ago.
  • the antechamber is formed by a suitable sealed intermediate bottom (56) in the housing tube (54) of the Respirator is used.
  • This intermediate floor separates the Prechamber (34) from the mixing chamber (17).
  • Supply pipes (48) may not be stable enough to hold the Intermediate floor via the sensor unit with the middle section too can connect between the intermediate floor and the Middle section additional stable studs are provided. In general, however, such a measure is not necessary because the base body (44) and the sensor dome (46) of the sensor unit (43) and the supply pipes (48) preferably made of metal manufactured and therefore stable enough.
  • the middle section preferably turns off made of a stable plastic, then no Cold bridge between the environment and the sensor unit.
  • Another variant for the realization of the second Compression means would be that one of the Main body originating supply pipes in a drying cartridge opens that between the sensor chamber and the Prechamber during pressure equalization flowing gas in addition Dries while the other supply pipes, which then only to Guide the electrical leads used to the sensors be sealed with a sealant so that they themselves no longer act as second pressure equalizing agent.
  • the first Pressure balance means a drying cartridge or a combination used from a drying cartridge and from directional valves is, because if a desiccant is already present and Maintenance costs brings, then is a second drying agent to further increase the moisture protection no substantial overhead.
  • the first pressure equalizing means (31) but only as a Directional valve (32) realized.
  • a completely exhausted Mixed gas supply would force to emergency rescue.
  • During the emergency climb can but opposite in the antechamber only a relative overpressure is created in the breathing circuit, then via the directional valve in the breathing circuit escapes.
  • the characteristics of the invention are thereby realized by the mixed gas (23) coming from the automatic valve (22) first enters the pre-chamber (34), which then happens if in the breathing apparatus relative to the environment a relative Negative pressure prevails, which opens the automatic valve.
  • Out the antechamber reaches the incoming dry mixed gas (34) to the connection sides of the gas sensors and thus on their Pressure equalization membranes.
  • second pressure equalizing means 36, 47, 48
  • the Gas sensors are housed in individual sensor chambers (35).
  • These sensor chambers are within one particular advantageous sensor unit (43) according to claim 11 characterized formed sensor dome (46) in a base body (44) of the Detachable sensor unit, which is a central bore (45), which flows through the respiratory gas to be analyzed becomes.
  • the automatic valve derived mixed gas (23) via the first pressure equalizing agent (31), which is designed here as a directional valve (32), in the Mixing chamber (17) and thus supplied to the breathing circuit.
  • the dry held pre-chamber contains in this practical Embodiment also the evaluation electronics (26) and the Dosing valve (19) for the oxygen. This allows the waiver on waterproof cable glands.
  • the Dosing valve (19) passes the oxygen originating from it the mixing chamber (17), where it is located with the there Breathing gas mixes.
  • the thus regenerated breathing gas (30) passes through the sensor unit through at the gas-sensitive sides of Gas sensors (2) over a pipe bend (49) and a Feedthrough tube (50) into the inhalation tube (13).
  • the Passage tube pierces the used Exhaled gas leading circulating distribution chamber (38) and is sealed against this.
  • the body of the Respiratory equipment consists of housing tubes (54) which are detachable, but sealed to the center section (37), wherein the ends of the device are closed with lids (55).
  • the Device is by means of a running along the central axis Tie rod (52) held together at the top by means of a thread is screwed into the upper lid, and the at the lower end with a handwheel (53) is connected.
  • Figure 10 shows a cross section through the particular advantageous sensor unit of Figure 9 in height of the central axis the gas sensors (1).
  • the main body (44) of the sensor unit There is a central bore (54) through which the regenerated breathing gas flows and thus to the gas-sensitive Front sides (2) of the gas sensors arrives.
  • the gas sensors are connected to the body releasably and sealed.
  • sensor dome (46) also with the main body detachably and sealed connected to one for each gas sensor own sensor chamber (35) to form.
  • pressure equalization channels (47) are present. These can be designed so that they are already within the Sensor unit the interior of the sensor chambers with each other connect. Such pressure equalization channels can than as from Sensor chambers leading holes of small cross-section, which in lead larger vertical holes in the body, executed become.
  • the Inventive device for mixed gas supply in Circulatory breathing apparatus largely independent of the nature of the Respirator is very versatile and convertible. she can depend on the field of application and the specific Requirements of the respective breathing apparatus by a choice of more or less complex pressure compensation means in be optimally designed, resulting in a variety possible variants results in the context of the description not all can be listed, so the description in no way as an exhaustive treatise of all possible Variants is to be considered.
  • the possible variants and conversions The invention is based solely on the claims of Invention.
  • the valves, including the automatic valve in any convenient way will be realized.
  • the automatic valve instead of a membrane also via a pressure sensor be electronically controlled.
  • the directional valves can be spring-loaded discs made of a suitable material.
  • First pressure compensation means can be on their the mixing chamber facing side a water-repellent, but gas-permeable Diaphragm of sufficient cross-section upstream to sloshing condensation that is in the breathing circuit can be located from the first pressure compensation means keep.
  • the new device for mixed gas supply in Circulatory breathing apparatus achieved by inventive use the supplied dry mixed gas for keeping dry the electrical and electronic components of the gas sensors an improved over the prior art Drying effect and she is remarkably simple Working principle also understandable for lawyers and therefore about beyond doubt.
  • the new device can optionally use dry cartridges use a desiccant, but then achieved against the previous solution [11] a much longer service life of Desiccant.
  • Be the first pressure equalizing agent Directional valves are used together with a drying cartridge, so that the desiccant only in case of failure of the Pressure equalization of the pre-chamber via the automatic valve is flowed through, the desiccant is only in such Accidents consumed, and usually does not need more often be replaced as the gas sensors themselves, what about once Can be done during a routine maintenance in the year.
  • the description also discloses a rebreather the inventive device for mixed gas supply in one Variant is used, which do without desiccant examined. This is based on the consideration that a failure of the Mixed gas supply the diver in any case to an immediate Ascension forces, leaving a vacuum in the antechamber as well no longer arises and therefore no longer about one Desiccant must be balanced.
  • This Rebreather uses one for temperature compensation the gas sensors particularly advantageous Sensor unit in a total construction, in the dry cartridges if necessary, as first and second pressure compensation means could be retrofitted, which is another Advantage of this design is.

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Abstract

In einer Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in Kreislaufatemgeräten findet das aus einem automatischen Ventil (22) stammende trockene Mischgas (23) den neuen Verwendungszweck, zunächst die elektrischen und elektronischen Komponenten an den Anschlußseiten (3) der Gassensoren (1) trockenzuhalten, bevor es über erste Druckausgleichsmittel (31) in den Atemkreislauf (29, 30) gelangt. Das automatische Ventil verhindert einen Unterdruck in Vorkammer (34). Erste Druckausgleichsmittel verhindern einen Überdruck und das Zurücks trömen von feuchtem Atemgas aus dem Atemkreislauf. Der Druckausgleich der Gassensoren ist stets gewährleistet, da ihre Druckausgleichsmembranen über die rückseitigen Öffnungen (3) mit der Vorkammer in Verbindung stehen. Druckausgleichmittel können unter anderem Richtungsventile sein, optional auch Trockenpatronen mit einem Trocknungsmittel. Gegenüber dem bisherigen Stand der Technik gelingt der Erfindung eine besser funktionierende und auch für technische Laien geistig nachvollziehbare Lösung des Kondensationsproblems an den sicherheitsrelevanten elektrischen Komponenten von Kreislaufatemgeräten, wodurch die Produkthaftungsproblematik gerade im Falle von Kreislauftauchgeräten deutlich entschärft wird. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Moderne Kreislaufatemgeräte für Anwendung im Katastrophenschutz, bei der Feuerwehr oder unter Wasser benutzen als Atemgas statt reinem Sauerstoff ein Mischgas. Hier ist zur Überwachung der Sauerstoffdosierung der Einsatz von Sauerstoffsensoren zweckmäßig. Zusätzlich können auch Kohlendioxidsensoren vorhanden sein. Der langfristig zuverlässige Einsatz von derartigen elektrischen Gassensoren erfordert aufgrund der Feuchte im Atemkreislauf Schutzmaßnahmen zur Abwehr der Kondensation an elektrischen und elektronischen Komponenten des Atemgeräts.
Stand der Technik
Figur 1 zeigt das vereinfachte prinzipielle Aufbauschema eines Mischgas - Kreislaufatemgerätes nach dem bekannten Stand der Technik [1][2][3][4].
Beginnend mit der Gegenlunge (12) im oberen Teil der Figur gelangt das darin enthaltene regenerierte Atemgas (30) über einen Einatemschlauch (13) zu einer Mundstückeinheit (14). In dieser sind Flatterventile enthalten, nicht dargestellt, die der Atemgaszirkulation die angegebene Richtung aufzwingen. Über den Ausatemschlauch (15) gelangt das ausgeatmete, verbrauchte Atemgas (28) in eine Atemkalkpatrone (16). Der darin befindliche Atemkalk, als Kugeln dargestellt, entzieht dem Atemgas Kohlendioxid und bindet es chemisch. Das vom Kohlendioxid weitgehend befreite und aus der Atemkalkpatrone stammende Atemgas (29) gelangt in eine Mischkammer (17), wo ein Mischungsprozeß stattfindet, um den Sauerstoffgehalt des Atemgases auf einen Sollwert zu bringen.
Die Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in den Atemkreislauf besteht zumeist aus einem automatischen Ventil für Mischgas (22), dem ein aus einem Druckgasbehälter stammendes und unter einem Mitteldruck stehendes Gasgemisch (21) zugeführt wird. Der zugehörige Druckgasbehälter und der Druckminderer sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Das Gasgemisch besteht im Falle von Tauchgeräten gewöhnlich aus einem oder mehreren Inertgasen, etwa Helium oder Stickstoff, und einem geringen Sauerstoffanteil, der so bemessen ist, daß auch bei der maximalen Tauchtiefe ein physiologisch gefährlicher zu hoher Sauerstoffpartialdruck nicht auftreten kann. Bei Mischgasatemgeräten für atmosphärische Bedingungen wird als Gasgemisch gewöhnliche weitgehend getrocknete und ölfreie Preßluft eingesetzt.
Das automatische Ventil (22) ist gewöhnlich als lungenautomatisches Ventil ausgeführt, das über eine Membrane (24) gesteuert wird. Wenn im Atemgerät ein relativer Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck herrscht, dann drückt die Membrane (24) über eine Hebelmechanik eine Feder zusammen und hebt das Ventil vom Ventilsitz ab, wodurch das an (21) zugeführte Gasgemisch bei (23) in die Mischkammer (17) einströmt. Sobald Druckausgleich hergestellt ist, drückt die Feder die Membrane in die Ausgangslage zurück und der Ventil schließt sich wieder. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Benutzer unabhängig vom Füllgrad der Gegenlunge stets einen vollen Atemzug aus dem Gerät entnehmen kann. Bei Tauchgeräten wird zudem beim Abtauchen stets ein relativer Unterdruck im Atemkreislauf vermieden, ohne daß der Benutzer eingreifen muß.
Statt des automatischen Ventils wird bei manchen bekannten Atemgeräten ein manuell betätigtes Ventil zur Mischgaszufuhr benutzt, dies erschwert aber die Bedienung des Atemgeräts und ist daher nachteilig.
Im Atemkreislauf kann - vor allem in Tauchgeräten beim Auftauchen - ein relativer Überdruck entstehen. Es ist bekannt, an einer Stelle des Atemkreislaufs ein selbsttätig wirkendes Überdruckventil einzusetzen, das einen Überdruck im Atemkreislauf nach außen ableitet. Das Ablassen von Überdruck durch die Nase ist billiger und zuverlässiger, weshalb in den Figuren auf die Darstellung eines solchen optionalen Überdruckventils verzichtet wurde.
Die bisher beschriebenen Komponenten reichen noch nicht aus, um stets einen ausreichenden Sauerstoffanteil im Atemkreislauf sicherzustellen. Hierfür ist ein zusätzliches Dosierventil für Sauerstoff (19) zuständig, dem ein aus einem Druckgasbehälter stammendes und unter einem Mitteldruck stehendes Sauerstoffgas (18) zugeführt wird. Der zugehörige Druckgasbehälter und der Druckminderer sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Bei elektronisch gesteuerten selbstmischenden Atemgeräten mit geschlossenem Kreislauf [1][2][3][4] wird das Dosierventil (19) aufgrund einer Messung des Sauerstoffpartialdrucks gesteuert, die mittels elektrochemischen Gassensoren (1) erfolgt, die in der Mischkammer (17) angeordnet sind. Manche frühere Atemgeräte hatten die Gassensoren in der Gegenlunge untergebracht, was nachteilig ist, da die Sensoren dort bei Lageänderungen von Kondenswasser plötzlich ersäuft werden können. Die Signale der Gassensoren gelangen über elektrische Leitungen (25) zu einer Auswertungselektronik (26), welche im Bedarfsfall über eine elektrische Steuerleitung (27) das Dosierventil (19) aktiviert.
Wenn dieses öffnet, gelangt daraus stammender Sauerstoff (20) in die Mischkammer.
Bei halbgeschlossenen Kreislaufatemgeräten [6] wird aus dem Dosierventil (19) ein konstanter Gasstrom aus einem Mischgas statt Sauerstoff in den Atemkreislauf geleitet, und der Überschuss wird regelmäßig über ein automatisch wirkendes Überdruckventil in die Umgebung abgelassen. Zwar benötigt diese Art von Kreislaufatemgeräten vom Prinzip her an sich keine Messung des Sauerstoffpartialdrucks, bei einer Störung der Dosierung - etwa durch ein Schmutzteilchen, das in die Dosierdüse gelangt und diese teilweise verstopft - bliebe der Benutzer des Geräts jedoch ohne jede Warnung. Deshalb ist auch bei halbgeschlossenen Kreislaufatemgeräten eine Überwachung des Sauerstoffpartialdrucks durch Gassensoren zweckmäßig. Die Auswertungelektronik (26) schlägt dann bei Unter- oder Überschreitung von Grenzwerten lediglich Alarm, und die elektrische Steuerleitung (27) zum Dosierventil (19) entfällt.
Bei beiden Atemgerätevarianten wird durch diese bekannten Vorrichtungen sichergestellt, dass das aus der Mischkammer in die Gegenlunge einströmende regenerierte Atemgas (30) stets einen physiologisch einwandfreien Sauerstoffpartialdruck aufweist. Ein Störfall in der Dosierung kann fatal sein. Gerade bei Kreislauftauchgeräten führen Bewußtlosigkeit oder Kontrollverlust aufgrund einer fehlerhaften Sauerstoffdosierung regelmäßig zu tödlichen Unfällen. Hieraus ergibt sich die Forderung nach grösstmöglicher Zuverlässigkeit des Dosier- und Überwachungsprozesses. In der Fachwelt ist dieses Thema äußerst umstritten. Es gibt Gruppen, die jedwede Elektronik in der Dosierung fast dogmatisch ablehnen. Andere behaupten, es gäbe gar kein Problem, man könne mit wasserfesten Überzügen und Beschichtungen sowie wasserfesten Anschlusskabeln und Kabeldurchführungen auskommen. Dazu schwebt über allen Herstellern solcher Atemgeräte das Damoklesschwert der Produkthaftung. Das Ausmaß des Produkthaftungsproblems im technischen und historischen Kontext wird im folgenden kurz dargestellt, da es eine der wesentlichen Motivationen ist, die zu der erfinderischen Tätigkeit des Anmelders auf dem Gebiet der Kreislaufatemgeräte geführt hat.
Erste elektronisch gesteuerte selbstmischende Kreislauftauchgeräte kamen Ende der 1960er Jahre in unter der Bezeichnung "Electrolung" [1] in geringen Stückzahlen auf den Markt. Anfangs enthusiastisch als Revolution des Tauchsports gefeiert, wurden sie nach drei tödlichen Unfällen in den Jahren 1970 bis 1971, von denen zwei auf Fehlbedienung des Geräts zurückzuführen waren, und einer ungeklärt blieb, vom Hersteller vom Markt genommen, da die schwierige Produkthaftungslage einen langfristigen kommerziellen Erfolg in Frage gestellt hat. Für die folgenden Jahrzehnte blieben elektronisch gesteuerte selbstmischende Kreislauftauchgeräte eine Domäne der Militärs, etwa in Form der Mk 15 / Mk 16 Tauchgeräte der US - Navy. Das Grundlagenpatent für jene findet sich in [2], eine weiterentwickelte Form mit austauschbarem Atemkreislauf in [3]. Erst in jüngster Zeit gelangen elektronisch gesteuerte selbstmischende Kreislauftauchgeräte nach [4] vermehrt in die Hände von Sporttauchern, mit entsprechenden Unfallziffern [5], als wolle sich die Geschichte wiederholen. Elektronisch gesteuerte selbstmischende Kreislauftauchgeräte sind auch bei manchen Streitkräften umstritten. Die deutsche Bundesmarine setzt seit Jahrzehnten ein halbgeschlossenes Kreislauftauchgerät mit Konstantflußdosierung ein [6], und hat in jüngster Zeit statt elektronisch gesteuerten Selbstmischern ein Nachfolgegerät beschafft, dessen Dosiersystem ebenfalls rein mechanisch arbeitet.
Ein wesentlicher Grund für diese Zurückhaltung ist, dass auch in Fachkreisen berechtigte Zweifel darüber bestehen, ob Gassensoren, ihre elektrischen Zuleitungen und ihre Auswertungselektronik sowie ein elektrisches Dosierventil im feuchten Innenleben eines Kreislaufatemgeräts langfristig zuverlässig betrieben werden können, ohne dass es dann und wann plötzlich zu gefährlichen Funktionsstörungen kommt. Als Wurzel dieses Übels wird die vom stets feuchten Atemgas verursachte Kondensation an den inneren Teilen des Atemgeräts angesehen.
Ein Beispiel für das Ausmaß der Kondensation findet sich in [7] auf einem Photo aus der Sensorkammer eines Geräts nach [4]. Ob diese so harmlos ist, wie im Text zum Photo behauptet wird, kann angezweifelt werden, denn gewöhnlich greifen Konstrukteure von Kreislaufatemgeräten zu aufwendigen Massnahmen, um die Kondensationsnässe zumindest von den Gassensoren und ihren elektrischen Zuleitungen fernzuhalten, und sie halten das Problem der Kondensation daher bestimmt nicht für so harmlos wie die Journalisten, die mit [7] offensichtlich einen Promotionsartikel geschrieben haben. In diesem Licht sind auch Aussagen von Tauchbasisbetreibern zu sehen, die dieses Gerät angeschafft haben, und nun gewinnbringend vermieten wollen. Die öffentliche Meinung ist angesichts der zahlreichen Todesfälle [5] gespalten und es werden auch sehr kritische Stimmen laut.
Es ist nicht Aufgabe dieser Patentanmeldung, über den möglichen Ausgang von laufenden Gerichtsprozessen zu spekulieren. Alleiniger Zweck dieser Ausführungen ist es zu verdeutlichen, daß der Anmelder unabhängig von den technischen Qualitäten dieses oder vergleichbarer Tauchgeräte genau in dieser Problematik den entscheidenden Hinderungsgrund dafür sieht, daß sich elektronisch gesteuerte selbstmischende Kreislauftauchgeräte am Markt für Sporttaucher bisher nicht in nennenswerten Stückzahlen durchsetzen konnten, denn auch bei bester Qualität der Konstruktion und der Herstellung des Tauchgeräts wird es immer wieder Unfälle geben, und einige davon werden tödlich verlaufen. Dies liegt unvermeidlich in der Natur des Tauchsports. Ein Mensch ist nun einmal kein Fisch und unter Wasser befindet er sich in einer für ihn an sich tödlichen Umgebung. Und wenn das Unglück zuschlägt, dann sollte der Gerätehersteller tunlichst in der Lage sein, dem Gericht ein einwandfreies Wirkprinzip zur Verhinderung der Folgen von Kondensationsnässe an den elektrischen und elektronischen Komponenten des Tauchgeräts zu präsentieren, dessen Funktion so einfach und so klar ist, dass sie auch von Juristen geistig nachvollzogen und verstanden werden kann. Bei den geringsten Zweifeln droht eine langwierige und zermürbende Auseinandersetzung mit Gutachtern und Gegengutachtern. Für den langfristigen wirtschaftlichen Erfolg ist letzteres eher hinderlich.
Der bisherige Stand der Technik kennt verschiedene Wirkprinzipien zur Lösung des Kondensationsproblems an den elektrischen und elektronischen Komponenten der Gassensoren.
Die naheliegenste Lösung, die auch dann und wann von Laien im Internet verbreitet wird, wäre ein wasserdichten Verguß der rückwärtigen Anschlußöffnung des Gassensors mit einem Kunstharz, nachdem der Sensor in das Atemgerät eingebaut und angeschlossen ist. Leider ist dies beim Einsatz von handelsüblichen Gassensoren [8], einer davon als Beispiel in Figur 2 dargestellt, nicht zulässig.
Es zeigt sich nämlich, daß der Gassensor (1) eine gasempfindliche Vorderseite (2) hat, an der sich eine empfindliche Diffusionsmembrane befindet (nicht dargestellt), während seine Rückseite mit den elektrischen Anschlüssen (4) eine Öffnung (3) aufweist, die nicht verschlossen werden darf, denn unterhalb der Leiterplatte (5) sitzt eine Druckausgleichsmembrane (7), welche für den Druckausgleich der Elektrolytkammer (6) notwendig ist. Auf der rückseitigen Anschlussöffnung (3) des Gassensors muß zur Sicherstellung seiner korrekten Funktion im wesentlichen derselbe Druck herrschen wie auf seiner gasempfindlichen Vorderseite (2). Wird dieser Druckausgleich behindert, etwa durch wasserdichten Verguß der Rückseite der Sensoren mit einem Kunstharz, dann erfolgt der Druckausgleich der Elektrolytkammer durch Deformation der empfindlichen Diffusionsmembrane an der gasempfindlichen Vorderseite, was unmittelbar zu Meßfehlern und langfristig zum Versagen des Gassensors führt. Zudem kann es bei handelsüblichen Gassensoren der dargestellten Bauart kaum gelingen, die Druckausgleichskammer (10) zwischen der Leiterplatte (5) und der Druckausgleichsmembrane (7) vollständig zu vergießen, da in der Leiterplatte gewöhnlich nur ein paar kleine Bohrungen vorhanden sind, meistens sind es Durchkontaktierungen von Leiterbahnen, oder unbestückte Bauelementepositionen, die gerade eben noch zum Druckausgleich der Druckausgleichskammer durch ein gasförmiges Medium ausreichen. Verbleibt jedoch in der Druckausgleichskammer durch unvollständigen Verguß auch nur ein kleiner Hohlraum, dann entsteht gerade bei Tauchgeräten beim Abtauchen darin ein relativer Unterdruck, der die Dichtung der Druckausgleichsmembrane (8) zu Leckagen veranlasst, zumal diese Dichtung zumeist nur mit einem eingepreßten Metallring (9) fixiert ist. Durch so eine Leckage gelangt dann die aggressive Elektrolytflüssigkeit zur Leiterplatte und zerfrisst deren Leiterbahnen und darauf eingelötete elektronische Bauelemente. Ein plötzlicher Ausfall des Gassensors ist die Folge.
Es ist hiermit gezeigt, daß ein Verguß handelsüblicher Gassensoren der dargestellten Bauart zur Abwehr der Kondensation an den elektrischen und elektronischen Komponenten der Gassensoren nicht möglich ist. Es muss den Gassensoren an ihrer rückseitigen Öffnung (3) stets ein Gas zum Druckausgleich zugeführt werden, das im wesentlichen denselben Druck aufweist wie das zu analysierende Gas an ihrer gasempfindlichen Vorderseite (2). Dabei soll möglichst keine Feuchtigkeit und keine Kondensationsnässe an die elektrischen und elektronischen Komponenten der Gassensoren gelangen. Insbesondere bei Tauchgeräten ist diese Aufgabe nicht trivial zu lösen.
Das historische Tauchgerät nach [1] benutzte polarographische Sauerstoffsensoren, dort Figur 3, die keine Druckausgleichsmembrane benötigten. Hier konnten die elektrischen Zuleitungen der Sensoren und die Auswertungselektronik vollständig wasserdicht vergossen werden. Nachteilig war, dass diese Sensoren von jedem Tauchgang eine neue Elektrolytfüllung benötigten, und das erfolgreiche Aufsetzen der Diffusionsmembrane ohne Einschluß von Gasblasen benötigte eine spezielle Technik, geschickte Finger, und äußerste Sauberkeit, um keine Fremdionen einzuschleppen. Auf einem schwankenden Boot umgeben von salzhaltiger Seeluft war dies eine nahezu unlösbare Aufgabe.
Spätere Tauchgeräte [2][3][4] benutzen ausnahmslos handelsübliche Sauerstoffsensoren in der oben dargestellten Bauart mit einer Druckausgleichsmembrane, die über die rückwärtige Öffnung der Sensoren einem druckausgleichenden Gas zugänglich ist. Es sind derzeit keine anderen Bauarten von Sauerstoffsensoren bekannt, die für ein autonomes Atemgerät besser geeignet wären, und die diese Komplikation nicht mit sich bringen.
Die Tauchgeräte nach [2][3] versuchen die Lösung des Kondensationsproblems dadurch, indem der Atemkalk um die Gassensoren herum angeordnet wird. Das Wirkprinzip besteht hier darin, die exotherme Reaktion des Atemkalks zur Erwärmung der Gassensoren zu nutzen, die vom Atemgas umspült werden. Durch die Erwärmung wird eine Unterschreitung des Taupunkts an deren elektrischen und elektronischen Komponenten, inclusive ihrer Anschlussleitungen, verhindert. Dieses Wirkprinzip ist jedoch in [2][3] nicht explizit erwähnt, obwohl die ganze eigentümliche Gestaltung des Geräts sich daraus ableitet. Kondensation an den kritischen Teilen wird vermieden, solange der Atemkalk eine ausreichende Temperatur aufweist. In der Aufwärmphase und nach dem Tauchgang tritt leider dennoch eine geringfügige und daher nicht unmittelbar funktions gefährdende Kondensation auf, die jedoch langfristig über die als Litze wirkenden Anschlussleitungen in die unterhalb der Sensorkammer im Gehäuse vergossene sogenannte "Horseshoe" - Leiterplatte vordringt. Nach einiger Zeit sind diese korrodiert und der betreffende Gehäuseteil muss ausgetauscht werden. Auch die US-Navy empfindet die dadurch entstehenden Wartungskosten als zu teuer. Allerdings gelten diese Geräte bei korrekter Wartung, also rechtzeitigem Austausch der korrosionsgefährdeten Teile, als zuverlässig und sie sind im militärischen Einsatz bewährt. Wegen der eigentümlichen Gestalt sind Geräte, die das genannte Wirkprinzip zur Lösung des Kondensationsproblems nutzen, teuer zu fertigen. Auch eine Variante mit abtrennbaren Atemkreislauf [3], der Rest des Geräts kann dann an einer Tauchbasis gemietet werden, brachte nicht die zum kommerziellen Erfolg nötige Verbilligung.
Für Privatanwender kommerziell durchsetzen konnte sich bisher nur das wesentlich preisgünstigere Gerät nach [4], bei dem eine Kondensation an den elektrischen und elektronischen Komponenten der Gassensoren und an weiteren Teilen der Dosiereinrichtung im wahrsten Sinne des Wortes billigend in Kauf genommen wird. Das Ausmaß dieser Kondensation zeigt das Photo aus [7]. Wie aus dem Photo ersichtlich ist, sollen Abdichtungsmaßnahmen wie wasserabweisende Beschichtungen ("conformal coating"), Plastikkappen über den elektrischen Anschlüssen der Gassensoren, wasserfeste Verkabelung, und andere in [4] dargelegte Maßnahmen die Elektrik und Elektronik vor der Kondensationsnässe schützen, und Funktionsstörungen vermeiden. Gerade die Plastikkappen können aber den Druckausgleich der Gassensoren behindern, was bei schnellen Tiefenwechseln zu Fehlmessungen führen kann, wodurch manche Benutzer veranlaßt sind, die Kappen mit einem kleinen Bohrloch zu versehen. Aber dann kann Kondensationsnässe dort wieder eindringen. Ob derartige eigenmächtige Basteleien die Ursache für die zahlreichen Todesopfer [5] sind, darüber soll hier nicht spekuliert werden. Jedenfalls hat der Hersteller des Geräts das Problem, in Produkthaftungsprozessen einem Gericht die einwandfreie Funktion seines Tauchgeräts nachzuweisen. Bei dem gewählten Wirkprinzip zur Abwehr der Kondensation ist das naturgemäß eher schwierig.
Ein weiteres bekanntes Wirkprinzip zur Abwehr der Kondensation in Atemgeräten besteht darin, das zur Analyse bestimmte Gas in einer Trocknungsvorrichtung zu trocknen, bevor des den gasempfindlichen Seiten der Gassensoren oder einer anderen Analysevorrichtung zugeführt wird.
Ein Beispiel für eine derartige Trocknungsvorrichtung befindet sich in [9]. Diese benötigt jedoch eine signifikante Hilfsenergie zur elektrischen Beheizung, was für autonome Atemgeräte nicht praktikabel ist. Die von Trocknungsvorrichtungen dieser Art nahegelegte Vorschaltung eines chemischen Trocknungsmittels vor die gasempfindlichen Seiten der Gassensoren hätte zudem den Nachteil, dass das Trocknungsmittel auf eine für die Messung ausreichende Durchströmung überwacht werden müßte, und dass es ohne weitere energieverbrauchende Mittel - wie etwa Pumpen - auch kaum möglich wäre, das analysierte Atemgas dem Kreislauf wieder zuzuführen oder es aus dem Atemgerät auszustoßen, wobei letzteres auch eine nachteilige Verschwendung von Atemgas wäre.
Zusammengefaßt kann festgestellt werden, dass der bisherige Stand der Technik für Atemgeräte, insbesondere für autonome Atemgeräte, keine absolut einwandfreie Lösung für das Kondensationsproblem an den elektrischen und elektronischen Komponenten der Gassensoren oder an den weiteren elektrischen Komponenten der Dosiereinrichtung kennt. Die bekannten Lösungen sind entweder teuer zu realisieren, funktionieren nicht unter allen Betriebsbedingungen, der Funktionsnachweis in Produkthaftungsprozessen ist schwierig, oder sie sind für autonome Atemgeräte nicht praktikabel.
Darstellung der Erfindung
Über diesen veröffentlichten bekannten Stand der Technik hinaus hat der Erfinder bereits gewisse zum Patent angemeldete verbesserte Lösungen für das beschriebene Kondensationsproblem gefunden. In [10] wird ein Gassensor offenbart, der wasserdicht vergossen werden kann, ohne dass die oben dargestellten Probleme für den Druckausgleich des Gassensors auftreten. Allerdings müssen dann die elektrischen Zuleitungen des Sensors in der Regel an die Anschlußstifte (4) des Steckverbinders (11) angelötet werden. Dies erschwert den Austausch von Gassensoren im Feld, was gerade bei militärischen Geräten unerwünscht ist. In [11] wird eine Gassensorvorrichtung offenbart, die ein Trocknungsmittel benutzt, um das zum Druckausgleich der Sensoren benötigte, aus dem Atemkreislauf entnommene Gas so weit zu trocknen, dass Kondensation vermieden wird. Hier muss jedoch das Trocknungsmittel öfters getauscht werden, was auch dann lästig ist, wenn sich dieses in einer einschraubbaren Patrone befindet. Trotz der genannten Nachteile konnten sich diese Lösungen in der Praxis bewähren und sie lösen das Kondensationsproblem zuverlässiger und vollständiger als der oben dargestellte Stand der Technik.
Im Zuge der erfinderischen Tätigkeit des Anmelders auf dem Gebiet der Kreislauftauchgeräte ergab sich die Aufgabenstellung, eine weitere Lösung des Kondensationsproblems an den elektrischen Komponenten der Gassensoren zu finden, die sich besonders zum Einsatz in autonomen Mischgas - Kreislauftauchgeräten eignet, jedoch auch in anderen Kreislaufatemgeräten eingesetzt werden kann, und die gegenüber den bisher bekannten Lösungen des vorherigen Standes der Technik und den früheren Lösungen des Erfinders die Vorteile hat, über ein sicher nachweisbares Wirkprinzip zu verfügen, dabei vom Prinzip her ohne Verbrauchsstoffe wie Trocknungsmittel und ohne spezielle vergiessbare Gassensoren auszukommen, und mit nur geringem Aufwand realisierbar zu sein.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine neuartige Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in Kreislaufatemgeräten, die ein neues Wirkprinzip zur Vermeidung des Kondensationsproblems an den elektrischen und elektronischen Komponenten der Gassensoren dieser Geräte verkörpert.
Das neuartige Wirkprinzip basiert auf der Grundidee, in einer Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in Kreislaufatemgeräten zur Trockenhaltung der elektrischen Anschlußseite der Gassensoren das aus dem automatischen Ventil zugeführte Mischgas selbst auszunutzen, da dieses vorschriftsbedingt absolut trocken sein muss, um eine unerwünschte Kondenswasserbildung im Druckgasbehälter und eine Vereisung des Druckminderers und des automatischen Ventils zu vermeiden. Die Trocknung des Mischgases erfolgt dabei gemäß dem bekannten Stand der Technik regelmäßig schon im Kompressor, der die Druckgasbehälter befüllt. Bei gewöhnlichen Tauchgeräten, die verbrauchtes Atemgas in die Umgebung abführen statt es aufzubereiten, bewirkt das trockene Atemgas regelmäßig eine Trockenheit im Munde des Benutzers. Dennoch ist bisher offenbar niemand auf die Idee gekommen, diese an sich lästige Eigenschaft des aus einem lungenautomatischen Ventil stammenden trockenen Atemgases in vorteilhafter Weise als neuartiges Wirkprinzip zur Trockenhaltung der Anschlußseite der Gassensoren in einem Kreislaufatemgerät auszunutzen.
Dieses neue Wirkprinzip kann auf die Trockenhaltung weiterer elektrischer und elektronischer Komponenten des Atemgeräts ausgeweitet werden.
Realisiert wird dieses neuartige Wirkprinzip dadurch, dass in der neuartigen Vorrichtung zur Mischgaszufuhr das aus dem automatischen Ventil stammende absolut trockene Mischgas nicht wie beim bisherigen Stand der Technik unmittelbar in den Atemgasstrom geleitet wird, sondern dass es zuerst den Anschlußseiten der Gassensoren - gegebenenfalls auch weiteren elektrischen und elektronischen Komponenten des Atemgeräts - zugeführt wird, um diese trockenzuhalten, und dass es erst danach über mindestens ein erstes Druckausgleichsmittel in den Atemkreislauf abfließt.
Erste Druckausgleichsmittel sind durch die zwei Aufgaben gekennzeichnet, erstens den überschüssigen Teil des aus dem automatischen Ventil stammenden trockenen Mischgases in den Atemkreislauf abzuleiten, so daß an den Druckausgleichsmembranen der Gassensoren gegenüber dem Atemkreislauf kein Überdruck entsteht, und zweitens feuchtes Atemgas aus dem Atemkreislauf daran zu hindern, zu den Anschlußseiten der Gassensoren oder den weiteren trockenzuhaltenden elektrischen und elektronischen Komponenten zu gelangen.
Erste Druckausgleichsmittel werden zwischen dem Auslass des automatischen Ventils und dem Atemkreislauf angeordnet. Im einfachsten Fall genügt zur Realisierung des ersten Druckausgleichsmittels ein einzelnes Richtungsventil. Je nach den Anforderungen an das Atemgerät können auch Trockenpatronen mit einem Trocknungsmittel oder eine Kombination aus mindestens einem Richtungsventil und einer Trocknungspatrone als erstes Druckausgleichsmittel eingesetzt werden. Die Verwendung eines Trocknungsmittels ist jedoch stets optional, denn die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch ohne ein solches auskommen.
Auf diese Weise gelingt es der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Mischgaszufuhr auf verblüffend einfache Weise, durch Ausnutzung des aus dem automatischen Ventil zugeführten trockenen Mischgases eine Kondenswasserbildung an den elektrischen Anschlüssen und Zuleitungen der Gassensoren oder an weiteren elektrischen oder elektronischen Komponenten des Atemgeräts zuverlässig zu verhindern, wobei das Zusammenwirken des automatischen Ventiles und der ersten Druckausgleichsmittel stets einen perfekten Druckausgleich der Druckausgleichsmembrane der Gassensoren gewährleistet.
Die Erfindung hat vergleichen mit früheren Lösungen [10][11] desselben Erfinders den zusätzlichen Vorteil, ohne Erschwerung der feldmäßigen Austauschbarkeit der Gassensoren auf ein Trocknungsmittel ganz verzichten zu können, oder ein solches zumindest so weitgehend zu schonen, dass es sehr viel seltener ausgetauscht werden muss als bei der früheren Lösung [11].
Gegenüber dem bekannten Stand der Technik hat die Erfindung den Vorteil, über ein neues Wirkprinzip zur Verhinderung der Kondensation an den elektrischen Anschlüssen der Gassensoren oder an den weiteren elektrischen oder elektronischen Komponenten des Atemgeräts zu verfügen, dessen Funktion jederzeit nachgewiesen und auch von Juristen nachvollzogen werden kann, und das deswegen über jeden Verdacht als potentielle Unfallursache erhaben ist.
Die Erfindung entschärft damit die Produkthaftungsproblematik erheblich und ebnet damit den Weg zu einem Siegeszug der damit ausgestatteten elektronisch gesteuerten Mischgaskreislauftauchgeräte auf dem Weltmarkt.
Aufzählung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt das vereinfachte prinzipielle Aufbauschema eines Mischgas - Kreislaufatemgerätes nach dem bekannten Stand der Technik.
Figur 2 zeigt einen handelsüblichen Gassensor nach dem bekannten Stand der Technik, zur Erläuterung seiner inneren Bauteile teilweise aufgeschnitten.
Figur 3 zeigt schematisch die neuartige Vorrichtung zur Mischgaszufuhr gemäß dem Hauptanspruch.
Figur 4 zeigt schematisch eine weitergebildete neuartige Vorrichtung zur Mischgaszufuhr.
Figur 5 zeigt schematisch eine neuartige Vorrichtung zur Mischgaszufuhr, bei der das erste Druckausgleichsmittel ein Richtungsventil ist.
Figur 6 zeigt schematisch eine neuartige Vorrichtung zur Mischgaszufuhr, bei der das erste Druckausgleichsmittel eine Trockenpatrone ist.
Figur 7 zeigt schematisch eine neuartige Vorrichtung zur Mischgaszufuhr, bei der die ersten Druckausgleichsmittel eine Kombination aus einem Richtungsventil und einer Trockenpatrone sind.
Figur 8 zeigt beispielhaft den inneren Aufbau einer in Kombination mit einem Richtungsventil als erstes Druckausgleichsmittel besonders geeigneten Trockenpatrone, die selber ein weiteres Richtungsventil enthält.
Figur 9 zeigt beispielhaft einen Längsschnitt durch eine praktische Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in einem Kreislauftauchgerät, bei der die Gassensoren in einer besonders vorteilhaften Sensoreinheit untergebracht sind.
Figur 10 zeigt einen Querschnitt durch die Sehsoreinheit der Figur 9, aus dem die Lage der Druckausgleichskanäle der Sensoreinheit vollständig erkenntlich ist.
Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren
Das prinzipielle Funktionsschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Mischgaszufuhr ist in Figur 3 beispielhaft dargestellt. Hierzu wurde aus der Figur 1 der für die Erfindung relevante Ausschnitt nach dem bekannten Stand der Technik kopiert und die kennzeichnenden Elemente der Erfindung wurden hinzugefügt. Die aus der Figur 1 unverändert übernommenen Komponenten sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mehr bezeichnet, sofern dies für die folgende Erläuterung der Erfindung nicht mehr notwendig ist.
Gemäß dem bekannten Stand der Technik von Kreislaufatemgeräten ist ein Atemkreislauf vorhanden, in dem ein Atemgasstrom (29,30) fließt, sowie ein automatisches Ventil zur Mischgaszufuhr (22) und mindestens ein Gassensor (1) mit trockenzuhaltenden elektrischen oder elektronischen Komponenten, die über seine rückseitige Anschlussöffnung (3) zugänglich sind.
Das automatische Ventil dient zum Ausgleich eines Unterdrucks, es öffnet, wenn im Atemgerät ein relativer Unterdruck zur Umgebung auszugleichen ist, und es schließt, wenn der Unterdruck ausgeglichen ist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kreislaufatemgerät das aus dem automatischen Ventil stammende trockene Mischgas (23) dazu benutzt wird, um elektrische oder elektronische Komponenten der Gassensoren trockenzuhalten.
Dies kann in einer Vorrichtung zur Mischgaszufuhr dadurch verwirklicht werden, indem das aus dem automatischen Ventil stammende trockene Mischgas (23) nicht unmittelbar, sondern über erste Druckausgleichsmittel (31) in den Atemkreislauf gelangt, wobei ein Teil des aus dem automatischen Ventil stammenden Mischgases vor ersten Druckausgleichsmitteln abgezweigt und den trockenzuhaltenden elektrischen oder elektronischen Komponenten der Gassensoren zugeführt wird.
Die einfachste Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält eine Vorkammer (34) , die über die ersten Druckausgleichsmittel (31) mit dem Atemkreislauf (29, 30) so in Verbindung steht, dass das in der Vorkammer befindliche Gas durch die ersten Druckausgleichsmittel hindurch in den Atemkreislauf entweichen kann, sobald in der Vorkammer ein größerer Druck herrscht als im Atemkreislauf. Würde in der Vorkammer dagegen ein kleinerer Druck herrschen als im Atemkreislauf, dann öffnet das automatische Ventil und es erfolgt ein Druckausgleich, indem das aus dem automatische Ventil stammende trockene Mischgas (23) in die Vorkammer einströmt.
Die ersten Druckausgleichsmittel können auf der Seite des Atemkreislaufs an jeder beliebigen Stelle mit diesem verbunden werden. Sie könnten beispielsweise auch in den deformierbaren Sack der Gegenlunge münden. Aus Gründen der Robustheit und der bestmöglichen Funktion des Mischvorgangs sind jedoch Realisierungen zu bevorzugen, wo die ersten Druckausgleichsmittel den Druckausgleich zwischen der Vorkammer und einer festen Mischkammer (17) bewirken.
Die trockenzuhaltenden elektrischen oder elektronischen Komponenten an den Anschlußseiten (3) der Gassensoren (1) stehen dabei mit der Vorkammer (34) in Verbindung, was am einfachsten dadurch realisiert werden kann, dass die Gassensoren in einem Teil der Vorkammer untergebracht werden, wobei sie in Gewindebohrungen abgedichtet eingeschraubt sind, die sich in der Wand zwischen der Mischkammer und der Vorkammer befinden. Als Dichtmittel eignet sich ein O-Ring, der gewöhnlich bei handelsüblichen Gassensoren serienmäßig am Fuß des Gewindes an ihrer gasempfindlichen Vorderseite (2) bereits vorhanden ist.
Auf diese Weise stehen die gasempfindlichen Vorderseiten (2) der Gassensoren mit den Atemgasstrom (30) aus der Mischkammer (17) unmittelbar in Verbindung, was ihrer Funktion entgegenkommt, während sich ihre feuchteempfindlichen Rückseiten und ihre elektrischen Anschlussleitungen in der trockengehaltenen Vorkammer (34) befinden. Einwandfreie Lösungen zur wasserdichten Durchführung der elektrischen Anschlussleitungen durch Gehäusewände zur Auswertungselektronik sind dem Stand der Technik längst bekannt. Die Auswertungselektronik und die weiteren elektrischen Komponenten der Dosiereinrichtung können aber auch in der trockengehaltenen Vorkammer untergebracht werden, wenn diese groß genug ausgeführt wird.
Erste Druckausgleichsmittel können realisiert sein als ein Richtungsventil, eine Trockenpatrone, oder eine Kombination aus Richtungsventilen und einer Trockenpatrone. Darüber hinaus eignet sich jedes denkbare Mittel als erstes Druckausgleichsmittel, solange es die Aufgaben des ersten Druckausgleichsmittels, bereits weiter oben dargestellt, erfüllen kann.
Abhängig von der Realisierung erster Druckausgleichsmittel und der Ansprechempfindlichkeit des automatischen Ventils kann nicht immer völlig ausgeschlossen werden, dass bei Störfällen, aufgelöst durch extremste Betriebsbedingungen oder bei Versagen eines Richtungsventiles oder bei totaler Erschöpfung des Mischgasvorrates, nicht doch ein feuchtes Atemgas aus der Mischkammer zurück in die Vorkammer gelangen könnte. Dieses eindringende feuchte Atemgas könnte dann zu den Anschlußseiten der Gassensoren gelangen, dort kondensieren, und Schaden anrichten.
Figur 4 zeigt schematisch eine weitergebildete neuartige Vorrichtung zur Mischgaszufuhr, die mit den genannten Störfällen besser zurecht kommt, und die zudem bei einer besonders vorteilhaften Realisierung eine optimale Temperaturkompensation der Gassensoren erzielen kann.
Bei der weitergebildeten Vorrichtung gelangt das aus dem automatischen Ventil (22) stammende trockene Mischgas (23) zunächst in eine Vorkammer (34). Das in der Vorkammer befindliche Gas kann wie zuvor beschrieben über erste Druckausgleichsmittel (31) in den Atemkreislauf (29, 30) gelangen, gelangt jedoch erst über zweite Druckausgleichsmittel (36) zu den trockenzuhaltenden elektrischen und elektronischen Komponenten an den Anschlußseiten (3) der Gassensoren (1). Diese Teile der Gassensoren befinden sich in einer eigenen Sensorkammer (35). Die Sensorkammer kann für alle Gassensoren gemeinsam sein. Es kann aber auch jeder Gassensor in einer eigenen Sensorkammer untergebracht sein. Die zweiten Druckausgleichsmittel (36) verbinden das Innere der Vorkammer mit dem Inneren der Sensorkammer/n und sie erlauben einen bidirektionalen Druckausgleich der Sensorkammer/n mit der Vorkammer, dieser Druckausgleichvorgang ist in der Figur mit den Gasflußpfeilen durch das zweite Druckausgleichsmittel verdeutlicht.
Zweite Druckausgleichsmittel haben den Zweck, den Anschlußseiten der Gassensoren einen weitergehenden Schutz gegen Feuchtigkeit oder Kondensationsnässe für den Fall zu bieten, dass in der Vorrichtung ein Störfall auftritt, der insbesondere die Sollwirkung der ersten Druckausgleichsmittel vermindert oder aufhebt, so dass entgegen der Intentionen der Erfindung dennoch feuchtes Atemgas oder gar Kondensationsnässe aus dem Atemkreislauf zurück in die Vorkammer gelangt.
Jedes diesem Zweck dienliche zweite Druckausgleiahmittel kann eingesetzt werden. Mögliche Realisierungen zweiter Druckausgleichsmittel sind Druckausgleichskanäle von kleinem Querschnitt, die den Gasaustausch zwischen der Vorkammer und der Sensorkammer auf das zum Druckausgleich nötige Maß beschränken, oder Trockenpatronen, die ein Trocknungsmittel enthalten, oder eine Kombination aus den genannten Mitteln. Die Anwendung von Richtungsventilen wäre hier zwar ebenfalls denkbar, scheint aber eher eine unnötige Komplikation zu sein.
Wenn es durch eine besondere Ausführung der Sensorkammern gelingt, ein besonders kleines Gasinhaltsvolumen der Sensorkammern bei einem besonders guten Wärmeaustausch mit dem in der Mischkammer befindlichen Atemgas zu erzielen, dann können als zwei tes Druckausgleichsmittel einfache Druckausgleichskanäle von kleinem Querschnitt durchaus genügen, um bei einem Störfall des ersten Druckausgleichmittels dennoch ein sicheres Beenden des Einsatzes zu gewährleisten.
Eine derartige Realisierung der Erfindung, die ohne ein Trockenmittel auskommt, wird später noch beschrieben werden.
Zunächst werden anhand der Figuren 5 bis 8 mögliche Realisierungen erster Druckausgleichsmittel im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Art der Figur 3 beispielhaft dargestellt. Es versteht sich, dass die hierbei gezeigten ersten Druckausgleichsmittel auch in der weitergebildeten Vorrichtung in Art der Figur 4 eingesetzt werden können.
In der Figur 5 ist beispielhaft die einfachstmögliche Realisierung des ersten Druckausgleichsmittels (31) als Richtungsventil (32) veranschaulicht. Dieses Richtungsventil erlaubt es dem in der Vorkammer (34) befindlichen Gas, in die Mischkammer (17) und damit in den Atemkreislauf zu entweichen, falls in der Vorkammer gegenüber dem Atemkreislauf ein relativer Überdruck herrscht. Einen relativen Unterdruck in der Vorkammer gleicht das automatische Ventil (22) aus, wie schon weiter oben ausführlich dargelegt wurde. Ein nahezu perfekter Druckausgleich der in den Gassensoren befindlichen Druckausgleichsmembrane ist dadurch gegeben, dass sowohl handelsübliche Richtungsventile als auch handelsübliche automatische Ventile schon bei einigen zehn Millibar Druckunterschied ansprechen können. Als Richtungsventil eignen sich sogenannte Pilzventile aus einem Elastomermaterial, oder jedes andere zu diesem Zweck geeignete Ventil.
In dieser Variante funktioniert der Druckausgleich jedoch nur dann, wenn das dem automatische Ventil zugeführte Mischgasvorrat beim Einsatz des Geräts nicht völlig erschöpft wird.
Figur 6 zeigt beispielhaft eine Realisierung des ersten Druckausgleichsmittels (31), bei dem auch im Falle der Erschöpfung des Mischgasvorrates ein Druckausgleich der Vorkammer und damit der Gassensoren stets gewährleistet ist, indem das erste Druckausgleichsmittel (31) als Trockenpatrone (33) realisiert ist, in der sich ein Trocknungsmittel befindet, das in der Figur als kleine Kugeln innerhalb der teilweise aufgeschnittenen Trockenpatrone dargestellt ist. Vor der Erschöpfung des Mischgasvorrates wird die Trockenpatrone bei Druckausgleichsvorgängen zumeist von trockenem, aus dem automatischen Ventil (22) stammenden Mischgas (23) in Richtung der Mischkammer (17) durchströmt, und das Trocknungsmittel wird dabei geschont. Einige Arten von Trocknungsmittel (beispielsweise auf Basis von Bentonit) werden durch das sie durchströmende trockene Mischgas sogar etwas regeneriert. Nur wenn der an (21) zugeführte Mischgasvorrat erschöpft ist, oder das automatische Ventil verzögert anspricht, und der Umgebungsdruck steigt, dann kann eine geringe Menge Atemgas aus dem Atemkreislauf von der Mischkammer (17) durch die Trockenpatrone hindurch zurück in die Vorkammer gelangen, was in der Figur durch den von der Mischkammer (17) in die Vorkammer (34) zeigenden Gasflusspfeil symbolisiert ist. Das in der Trockenpatrone befindliche Trocknungsmittel entzieht dem es durchströmende Atemgas die Feuchtigkeit weitgehend, so dass gemäß der Aufgabe des ersten Druckausgleichsmittels kein feuchtes Atemgas aus dem Atemkreislauf zurück in die Vorkammer gelangt, sondern nur ein weitgehend getrocknetes Atemgas, wodurch die Kondensationsgefahr an den elektrischen Anschlußseiten der Gassensoren ebenfalls gebannt ist. Aus Gründen des Atemwiderstandes muss die Trockenpatrone in diesem Fall jedoch einen relativ großen Querschnitt aufweisen. Bei Tauchgeräten ist eine derartige Realisierung eher nicht praktikabel, da in großen Tiefen das Atemgas eine viel größere Dichte aufweist als unter atmosphärischen Bedingungen. Bei Atemgeräten für atmosphärische Bedingungen hat die Realisierung nach Figur 6 jedoch den Vorteil, ohne Richtungsventile auszukommen, die bekanntlich störanfälliger sind als Trockenpatronen. Eine solche für die letztere Anwendung ist etwa so groß wie ein gewöhnlicher Gasmaskenfilter.
Figur 7 zeigt schematisch und beispielhaft eine auch für Tauchgeräte geeignete Abwandlung der Vorrichtung von Figur 6. Hier sind erste Druckausgleichsmittel (31) realisiert durch eine Kombination aus Richtungsventilen (32) und einer Trockenpatrone (33), die ein Trocknungsmittel enthält. Bei einem Überdruck in der Vorkammer (34) kann das darin befindliche Gas über das Richtungsventil (32) in die Mischkammer (17) und damit in den Atemkreislauf gelangen. Dieser Gasfluß, symbolisiert durch den unteren Pfeil von (34) nach (17), unterliegt dabei nur dem geringen Widerstand durch das Richtungsventil. Bei einem Unterdruck in der Vorkammer kann Atemgas aus dem Atemkreislauf von der Mischkammer über die Trockenpatrone mit dem Trocknungsmittel hindurch in die Vorkammer gelangen. Symbolisiert ist dieser Gasfluß durch den oberen Pfeil, von (17) nach (34). Unterdruck in der Vorkammer kann bei ordnungsgemäßer Funktion des automatischen Ventils an sich nicht auftreten. Spricht dieses jedoch zu unempfindlich oder verzögert an, oder ist der an (21) zugeführte Mischgasvorrat total erschöpft, dann sorgt die Trockenpatrone dafür, dass dennoch ein Druckausgleich erfolgt, und dass die Gassensoren nicht durch einen zu großen Unterdruck in der Vorkammer geschädigt werden.
Figur 8 zeigt beispielhaft den Querschnitt durch eine eine Trockenpatrone (33), die ein eigenes Richtungsventil (32) enthält. Eine derartige Trockenpatrone, bei der dem Trocknungsmittel ein Richtungsventil vorschaltet ist, ist für eine Vorrichtung nach Figur 7 besonders geeignet, da das Trocknungsmittel bestmöglich geschont wird. Ein zweckmäßiger Aufbau einer derartigen Trockenpatrone, von links nach rechts, besteht aus einem Federring (57), der eine Ventilkapsel (58) in der Trockenpatrone arretiert und gegen federnde gewölbte Siebscheiben (59) drückt, die das Trocknungsmittel (60) an seinem Platz halten. Um einen aus dem Trocknungsmittel stammenden Staub von dem Richtungsventil fernzuhalten, ist ein gasdurchlässiges Filtermaterial (61) vorgesehen, beispielsweise Watte. Eine derartige Trockenpatrone kann mit ihrem Gewinde, am rechten Ende erkenntlich, in einer Vorrichtung in Art der Figur 7 in der Trennwand zwischen der Mischkammer (17) und der Vorkammer (34) lösbar und abgedichtet befestigt werden. Als Dichtmittel eignet sich ein O-Ring.
Als Trocknungsmittel in dieser und auch den anderen Trockenpatronen eignen sich handelsübliche Trocknungsmittel, die einem sie durchströmendes Gas die darin als Wasserdampf enthaltene Feuchtigkeit entziehen und an sich binden können, zum Beispiel ein Silicagel in kugeliger Gestalt.
Figur 9 zeigt zeigt beispielhaft einen Längsschnitt durch eine praktische Realisierung der weitergebildeten Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in einem elektronisch gesteuerten selbstmischenden Kreislauftauchgerät, dessen Sensoreinheit in besonders vorteilhafter Weise ausgeführt ist, wodurch bei zweckmäßiger Anordnung der Sensoreinheit innerhalb des Atemgeräts und bei Wahl eines Materials mit guter Wärmeleitfähigkeit eine bestmögliche Funktion der Temperaturkompensation der Gassensoren gewährleistet werden kann. Dies gelingt vor allem dann, wenn die Sensoreinheit vom Atemgasstrom umspült wird.
Beginnend auf der rechten Seite in der Mitte der Figur gelangt das ausgeatmete Atemgas (28) aus dem Ausatemschlauch (15), der an einen Stutzen einer Mittelsektion (37) angeschlossen ist, zunächst in eine umlaufende Verteilungskammer (38) und dann über an deren Radius verteilte Bohnungen in die Absorberkammer (39). Dabei wird die Atemkalkpatrone (16) vom Atemgasstrom umspült und dadurch gegenüber der Wand der Absorberkammer thermisch isoliert. Am Boden der Absorberkammer sich sammelndes Kondenswasser oder durch kurzzeitigen Verlust des Mundstücks eingedrungenes Seewasser kann über ein Ablassventil (51) aus dem Atemgerät ausgedrückt werden, indem mit Hilfe eines manuellen Betätigungsknopfes (41) am automatischen Ventil (22) ein Überdruck im Atemgerät hergestellt wird. Um beim Kopfstand des Tauchers das Eindringen von Kondenswasser in den Atemkalk zu verhindern, sind die Zuführungsbohrungen der Atemkalkpatrone (16) mit einer wasserabweisenden, aber gasdurchlässigen Membrane (40) abgedeckt. Die Konstruktion von Atemkalkpatronen ist nicht Aufgabe dieser Erfindung, aber es sei angemerkt, dass anstelle der hier symbolisch und vereinfacht dargestellten axial durchströmten Atemkalkpatrone auch eine radial durchströmte Atemkalkpatrone benutzt werden kann. In einer solchen würden sich die Zuführungsbohrungen dann am Umfang befinden, und im Zentrum der Patrone würde sich ein dürchlochtes Zentralrohr befinden. Das aus der Atemkalkpatrone stammende weitgehend kohlendioxidbefreite Atemgas (29) gelangt in eine zentrale Kammer (42) der Mittelsektion (37) und von dort aus über Bohrungen, die unterhalb der Gassensoren (1) platziert sind, in die Mischkammer (17). Bis zu diesem Punkt entspricht das vorgestellte Atemgerät dem Stand der Technik.
In der Mischkammer befindet sich eine besonders vorteilhafte Sensoreinheit (43), die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gassensoren in einem Grundkörper (44) befestigt sind, wobei ihre gasempfindlichen Vorderseiten (2) in eine Zentralbohrung (45) des Grundkörpers weisen, und wobei die Gassensoren (1) jeweils in einzelnen Sensorkammern (35) sitzen, die durch die lösbare Verbindung von Sensordomen (46) mit dem Grundkörper (44) gebildet sind. Diese lösbare Verbindung kann eine Schraubverbindung sein. Der Spalt zwischen Sensordom und Grundkörper ist abgedichtet, beispielsweise mit einem O-Ring. Damit in den Sensorkammern ein Druckausgleich hergestellt werden kann, befinden sich in dem Grundkörper Druckausgleichskanäle (47), in der Figur 8 aufgrund der Lage des Schnittes nur teilweise sichtbar, mit denen die Sensorkammern verbunden sind und durch di e auch die elektrischen Zuleitungen der Gassensoren (25) geführt werden können. Diese Druckausgleichskanäle im Grundkörper der Sensoreinheit, später in Figur 9 näher beschrieben, werden über Zuleitungsrohre (48) mit der Vorkammer (34) verbunden. Dann wirken die Druckausgleichskanäle und die Zuleitungsrohre als zweite Druckausgleichsmittel gemäß den Kennzeichen der Erfindung, denn sie stellen den Druckausgleich zwischen der Vorkammer und der Sensorkammer her.
Die Vorkammer wird dadurch gebildet, dass ein geeignet abgedichteter Zwischenboden (56) in das Gehäuserohr (54) des Atemgeräts eingesetzt ist. Dieser Zwischenboden trennt die Vorkammer (34) von der Mischkammer (17) ab. Sollten die Zuleitungsrohre (48) nicht stabil genug sein, um den Zwischenboden über die Sensoreinheit mit der Mittelsektion zu verbinden, können zwischen dem Zwischenboden und der Mittelsektion zusätzliche stabile Stehbolzen vorgesehen werden. In der Regel ist solch eine Massnahme jedoch nicht nötig, da der Grundkörper (44) und die Sensordome (46) der Sensoreinheit (43) sowie die Zuleitungsrohre (48) vorzugsweise aus Metall gefertigt und daher stabil genug sind.
Metall leitet Wärme gut, und die beschriebene Anordnung stellt durch Umspülung der Sensoreinheit mit dem Atemgasstrom sicher, dass das Metall der Sensoreinheit und damit das Gas in den Sensorkammern im wesentlichen dieselbe Temperatur wie das Atemgas annimmt. Wird zudem die Mittelsektion vorzugsweise aus einem stabilen Kunststoff gefertigt, dann entsteht auch keine Kältebrücke zwischen der Umgebung und der Sensoreinheit.
Diese Massnahmen zusammengenommen ergeben vorteilhaft die bestmögliche Funktion der Temperaturkompensationselektronik in den Gassensoren, obwohl diese im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik nicht direkt vom Atemgasstrom umspült werden, sondern sich erfindungsgemäß jeweils in einer mit trockenem Mischgas gefüllten Sensorkammer befinden.
Eine weitere Variante zur Realisierung des zweiten Druckausgleichsmittels wäre die, daß eines der aus dem Grundkörper stammenden Zuleitungsrohre in eine Trockenpatrone mündet, die damit das zwischen der Sensorkammer und der Vorkammer beim Druckausgleich strömende Gas zusätzlich trocknet, während die anderen Zuleitungsrohre, die dann nur zur Führung der elektrischen Zuleitungen zu den Sensoren benutzt werden, mit einer Dichtmasse abgedichtet werden können, so dass sie selbst nicht mehr als zweites Druckausgleichsmittel wirken. Diese Variante ist dann zu bevorzugen, wenn als erste Druckausgleichsmittel eine Trockenpatrone oder eine Kombination aus einer Trockenpatrone und aus Richtungsventilen benutzt wird, denn wenn schon ein Trocknungsmittel vorhanden ist und Wartungsaufwand bringt, dann ist ein zweites Trocknungsmittel zur weiteren Erhöhung des Feuchtigkeitsschutzes kein wesentlicher Mehraufwand.
Bei der in Figur 9 dargestellten Ausführung der Erfindung ist das erste Druckausgleichsmittel (31) jedoch nur als ein Richtungsventil (32) realisiert. Dies erlaubt dem dargestellten Tauchgerät in vorteilhafter Weise, völlig ohne ein Trocknungsmittel auszukommen, bedingt jedoch eine gewisse Sorgfalt des Benutzers, der den an (21) zugeführten Mischgasvorrat nie erschöpfen darf. Bei einem Tauchgerät sollte dies selbstverständlich sein, da ein völlig erschöpfter Mischgasvorrat zum sofortigen Notaufstieg zwingen würde. Während des Notaufstiegs kann aber in der Vorkammer gegenüber dem Atemkreislauf nur noch ein relativer Überdruck entstehen, der dann über das Richtungsventil in den Atemkreislauf entweicht.
Die Kennzeichen der Erfindung sind dadurch verwirklicht, indem das aus dem automatischen Ventil (22) stammende Mischgas (23) zunächst in die Vorkammer (34) einströmt, was dann geschieht, wenn im Atemgerät gegenüber der Umgebung ein relativer Unterdruck herrscht, der das automatische Ventil öffnet. Aus der Vorkammer gelangt das eingeströmte trockene Mischgas (34) zu den Anschlusseiten der Gassensoren und damit auf deren Druckausgleichsmembranen. Dies erfolgt gemäß Anspruch 5 über zweite Druckausgleichsmittel (36, 47, 48), wobei die Gassensoren in einzelnen Sensorkammern (35) untergebracht sind. Diese Sensorkammern sind innerhalb einer besonders vorteilhaften Sensoreinheit (43) gemäß Anspruch 11 dadurch gebildet, dass Sensordome (46) in einen Grundkörper (44) der Sensoreinheit lösbar befestigt werden, der eine Zentralbohrung (45) aufweist, die vom zu analysierenden Atemgas durchströmt wird. Aus der Vorkammer wird das aus dem automatischen Ventil stammende Mischgas (23) über das erste Druckausgleichsmittel (31), das hier als Richtungsventil (32) ausgeführt ist, in die Mischkammer (17) und damit dem Atemkreislauf zugeführt. Die trockengehaltene Vorkammer enthält in diesem praktischen Ausführungsbeispiel auch die Auswertungselektronik (26) und das Dosierventil (19) für den Sauerstoff. Dies erlaubt den Verzicht auf wasserdichte Kabeldurchführungen.
Die restlichen Komponenten in der Figur 9 folgen wieder weitgehend dem bisher bekannten Stand der Technik. Das Dosierventil (19) leitet den aus ihm stammenden Sauerstoff in die Mischkammer (17), wo es sich mit dem dort befindlichen Atemgas mischt. Das so regenerierte Atemgas (30) gelangt durch die Sensoreinheit hindurch an den gasempfindlichen Seiten der Gassensoren (2) vorbei über einen Rohrkrümmer (49) und ein Durchführungsrohr (50) in den Einatemschlauch (13). Das Durchführungsrohr durchstößt dabei die das verbrauchte Ausatemgas führende umlaufende Verteilungskammer (38) und ist gegen diese abgedichtet. Wie schon bei [1] wird der Körper des Atemgeräts aus Gehäuserrohren (54) gebildet, die lösbar, aber abgedichtet mit der Mittelsektion (37) verbunden sind, wobei die Enden des Geräts mit Deckeln (55) verschlossen sind. Das Gerät wird mittels einer entlang der Mittelachse verlaufenden Zugstange (52) zusammengehalten, die am oberen Ende mittels eines Gewindes in den oberen Deckel eingeschraubt ist, und die am unteren Ende mit einem Handrad (53) verbunden ist.
Figur 10 zeigt einen Querschnitt durch die besonders vorteilhafte Sensoreinheit der Figur 9 in Höhe der Mittelachse der Gassensoren (1). Im Grundkörper (44) der Sensoreinheit befindet sich eine Zentralbohrung (54), durch die das regenerierte Atemgas strömt und somit an die gasempfindlichen Vorderseiten (2) der Gassensoren gelangt. Die Gassensoren sind mit dem Grundkörper lösbar und abgedichtet verbunden. Über den Gassensoren sind Sensordome (46) ebenfalls mit dem Grundkörper lösbar und abgedichtet verbunden, um für jeden Gassensor eine eigene Sensorkammer (35) zu bilden.
Für die lösbaren Verbindungen eignen sich Gewinde und für die Abdichtung O-Ringe.
Im Grundkörper sind Druckausgleichskanäle (47) vorhanden. Diese können so ausgeführt sein, dass sie schon innerhalb der Sensoreinheit das Innere der Sensorkammern untereinander verbinden. Derartige Druckausgleichskanäle können als aus den Sensorkammern führende Bohrungen kleinen Querschnitts, die in größere senkrechte Bohrungen im Grundkörper münden, ausgeführt werden.
Über die größeren senkrechten Bohrungen kann den Sensorkammern das zum Druckausgleich der Gassensoren benötigte Gas zugeführt werden. Durch die Druckausgleichskanäle können auch die elektrischen Anschlussleitungen der Gassensoren geführt werden.
Es versteht sich auf Grund der obigen Beschreibung, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in Kreislaufatemgeräten weitgehend unabhängig von der Art des Atemgeräts sehr vielseitig verwendbar und wandelbar ist. Sie kann abhängig vom Einsatzgebiet und den speziellen Anforderungen des jeweiligen Atemgeräts durch eine Wahl von mehr oder weniger aufwendigen Druckausgleichsmitteln in optimaler Weise ausgelegt werden, wodurch sich eine Vielzahl möglicher Varianten ergibt, die im Rahmen der Beschreibung nicht alle aufgeführt werden können, so dass die Beschreibung keinesfalls als eine erschöpfende Abhandlung aller möglichen Varianten anzusehen ist. Die möglichen Varianten und Wandlungen der Erfindung ergeben sich alleine aus den Ansprüchen der Erfindung. Insbesondere können die Ventile, auch das automatische Ventil, auf jede zweckmäßige Art und Weise realisiert werden. Beispielsweise kann das automatische Ventil statt mit einer Membrane auch über einen Drucksensor elektronisch gesteuert werden. Die Richtungsventile können federbelastete Scheiben aus einem geeigneten Material sein. Ersten Druckausgleichmitteln kann auf ihren der Mischkammer zugewandten Seite eine wasserabweisende, aber gasdurchlässige Membrane von hinreichendem Querschnitt vorgeschaltet werden, um herumschwappendes Kondenswasser, das sich im Atemkreislauf befinden kann, von den ersten Druckausgleichsmitteln fernzuhalten.
Die neue Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in Kreislaufatemgeräten erreicht durch erfinderische Ausnutzung des zugeführten trockenen Mischgases zur Trockenhaltung der elektrischen und elektronischen Komponenten der Gassensoren eine gegenüber dem bekannten Stand der Technik verbesserte Trocknungswirkung und sie ist von ihrem verblüffend einfachen Wirkprinzip her auch für Juristen verständlich und daher über jeden Zweifel erhaben.
Gegenüber den früheren zum Patent angemeldeten Lösungen desselben Erfinders erzielt die neue Vorrichtung eine mindestens ebensogute Trocknungswirkung, ohne dass ein Trocknungsmittel eingesetzt werden müßte, und vermeidet Vergussmaßnahmen [10] an den Gassensoren, welche die Austauschbarkeit der Gassensoren unter feldmäßigen Bedingungen erschweren würden.
Die neue Vorrichtung kann zwar optional Trockenpatronen mit einem Trocknungsmittel benutzen, erzielt dann aber gegenüber der früheren Lösung [11] eine wesentlich höhere Standzeit des Trocknungsmittels. Werden als erstes Druckausgleichsmittel Richtungsventile zusammen mit einer Trockenpatrone eingesetzt, so dass das Trocknungsmittel nur bei Versagen des Druckausgleichs der Vorkammer über das automatische Ventil durchströmt wird, wird das Trockenmittel nur bei derartigen Störfällen verbraucht, und muss im Regelfall nicht häufiger ausgetauscht werden als die Gassensoren selbst, was etwa einmal im Jahr bei einer Routinewartung erfolgen kann.
Wird zudem die weitergebildete Vorrichtung mit einer weiteren Trockenpatrone als zweites Druckausgleichsmittel benutzt, dann erreicht diese Variante der Vorrichtung das bestmögliche Funktionspotential unter allen Bedingungen, jedoch erkauft mit entsprechenden Aufwand.
Die Beschreibung offenbart auch ein Kreislauftauchgerät, bei dem die erfindunggemäße Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in einer Variante benutzt wird, die ohne Trocknungsmittel auszukommen sucht. Dies basiert auf der Überlegung, daß ein Ausfall der Mischgaszufuhr den Taucher in jedem Fall zu einem sofortigen Aufstieg zwingt, so dass ein Unterdruck in der Vorkammer auch nicht mehr entsteht und daher auch nicht mehr über ein Trockenmittel ausgeglichen werden muss. Dieses Kreislauftauchgerät verwendet eine für die Temperaturkompensation der Gassensoren besonders vorteilhafte Sensoreinheit in einem Gesamtaufbau, bei der Trockenpatronen als erste und zweite Druckausgleichsmittel bei Bedarf auch noch nachträglich nachgerüstet werden könnten, was ein weiterer Vorteil dieser Ausführung ist.
Tabelle der Bezugszeichen
1
Gassensor (meist Sauerstoffsensor)
2
gasempfindliche Vorderseite des Gassensors
3
rückseitige Anschlussöffnung des Gassensors
4
elektrische Anschlüsse des Gassensors
5
Leiterplatte
6
Elektrolytkammer
7
Druckausgleichsmembrane
8
Dichtung der Druckausgleichsmembrane
9
eingepresster Metallring
10
Druckausgleichskammer des Gassensors
11
Steckverbinder
12
Gegenlunge
13
Einatemschlauch
14
Mundstückeinheit
15
Ausatemschlauch
16
Atemkalkpatrone
17
Mischkammer
18
Mitteldruck - Sauerstoff
19
Dosierventil für Sauerstoff
20
aus dem Dosierventil stammender Sauerstoff
21
Mitteldruck - Mischgas
22
automatisches Ventil für Mischgas
23
aus dem automatischen Ventil stammendes Mischgas
24
Membrane des automatischen Ventils
25
elektrische Leitungen der Sauerstoffsensoren
26
Auswertungselektronik
27
elektrische Steuerleitung des Dosierventils
28
ausgeatmetes Atemgas
29
aus der Atemkalkpatrone stammendes Atemgas (weitgehend kohlendioxidbefreit)
30
regeneriertes Atemgas
31
erstes Druckausgleichsmittel (zwischen Vorkammer und Mischkammer)
32
Richtungsventil
33
Trockenpatrone
34
Vorkammer
35
Sensorkammer
36
zweites Druckausgleichsmittel (zwischen Vorkammer und Sensorkammer)
37
Mittelsektion
38
umlaufende Verteilungskammer
39
Absorberkammer
40
wasserabweisende, gasdurchlässige Membrane
41
Betätigungsknopf für automatisches Ventil
42
zentrale Kammer
43
Sensoreinheit
44
Grundkörper der Sensoreinheit
45
Zentralbohrung des Grundkörpers
46
Sensordom
47
Druckausgleichskanäle (im Grundkörper der Sensoreinheit)
48
Zuleitungsrohr
49
Rohrkrümmer
50
Durchführungsrohr (durchstößt 38)
51
Ablassventil
52
Zugstange
53
Handrad
54
Gehäuserohr
55
Deckel
56
Zwischenboden
57
Federring
58
Ventilkapsel
59
Siebscheibe
60
Trocknungsmittel
61
gasdurchlässiges Filtermaterial
Literatur
  • [1] Kanwisher/Starck, "Apparatus for controlling environmental conditions, suitable for use underwater", US 3 556 098
  • [2] F. Parker et al, "Carbon dioxide scrubber and breathing diaphragm assembly for diving apparatus", US 3 710 553
  • [3] Wible, "Closed circuit diving system with interchangeable gas conditioning packs for personal use", WO 99/07442 A2
  • [4] M. Parker et al, "Self-contained breathing apparatus", WO 99/13944 A1
  • [5] www.cdnn.info/industry/i030304b/i030304b.html
  • [6] Unbenannt, "Tauchgerät mit Kreislauf", DE 2 104 153
  • [7] Zeitschrift "Tauchen", Nr. 10, Oktober 2002, S.95, Jahr - Verlag Hamburg
  • [8] A. Naim et al, "An improved temperature compensated electrochemical gas sensor and method for closely tracking the temperature variations of a gas to be sensed", EP 0 819 936
  • [9] W. Vogeser et al., "Fluidtrocknungsvorrichtung", DE 37 90 537 C2
  • [10] Engl, "Vergiessbarer Gassensor und Vergussverfahren dafür", DPA 10328356.0
  • [11] Engl, "Gassensorvorrichtung für Atemgeräte", DPA10259988.2

    • Claims (11)

    1. Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in Kreislaufatemgeräten, bestehend aus
      einem Atemkreislauf, in dem ein Atemgasstrom (29, 30) fließt,
      einem automatischen Ventil (22) zur Mischgaszufuhr aus einem Druckgasvorrat (21),
      mindestens einem Gassensor (1) mit elektrischen oder elektronischen Komponenten (4, 5, 11), wobei gilt,
      dass das automatische Ventil öffnet, wenn im Atemgerät ein Unterdruck auszugleichen ist,
      dass das automatische Ventil wieder schließt, wenn der Unterdruck ausgeglichen ist,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass das aus dem automatischen Ventil stammende trockene Mischgas (23) dazu benutzt wird, um elektrische oder elektronische Komponenten (4, 5, 11) der Gassensoren (1) trockenzuhalten.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass das aus dem automatischen Ventil (22) stammende trockene Mischgas (23) nicht unmittelbar, sondern über erste Druckausgleichsmittel (31) in den Atemkreislauf gelangt,
      dass ein Teil des aus dem automatischen Ventil stammenden Mischgases vor ersten Druckausgleichsmitteln abgezweigt und den trockenzuhaltenden elektrischen oder elektronischen Komponenten (4, 5, 11) der Gassensoren (1) zugeführt wird.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass das aus dem automatischen Ventil (22) stammende trockene Mischgas (23) in eine Vorkammer (34) gelangt,
      dass die Vorkammer gegenüber dem Atemkreislauf (29, 30) weitgehend abgedichtet ist,
      dass die trockenzuhaltenden elektrischen oder elektronischen Komponenten (4, 5, 11) der Gassensoren (1) mit der Vorkammer in Verbindung stehen,
      dass die Vorkammer über erste Druckausgleichsmittel (31) mit dem Atemkreislauf verbunden ist, wobei gilt,
      dass die ersten Druckausgleichsmittel einen relativen Überdruck in der Vorkammer gegenüber dem Atemkreislauf in den Atemkreislauf ableiten,
         dass die ersten Druckausgleichsmittel im Falle eines relativen Unterdrucks in der Vorkammer gegenüber dem Atemkreislauf kein feuchtes Atemgas aus dem Atemkreislauf zurück in die Vorkammer gelangen lassen.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die trockenzuhaltenden elektrischen oder elektronischen Komponenten (4, 5, 11) der Gassensoren (1) sich in einer Sensorkammer (35) befinden,
      dass die Sensorkammer gegenüber dem Atemkreislauf (29, 30) und gegenüber der Vorkammer (34) weitgehend abgedichtet ist,
      dass die Sensorkammer über zweite Druckausgleichsmittel (36) mit der Vorkammer verbunden ist, wodurch die trockenzuhaltenden elektrischen oder elektronischen Komponenten der Gassensoren mit der Vorkammer in Verbindung stehen,
      dass die zweiten Druckausgleichsmittel einen Druckausgleich zwischen der Sensorkammer und der Vorkammer bewirken.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass als ein zweites Druckausgleichsmittel (36) ein Druckausgleichskanal (47, 48) benutzt wird, der den Gasaustausch zwischen der Vorkammer (34) und der Sensorkammer (35) auf das zum Druckausgleich nötige Maß beschränkt.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass als ein zweites Druckausgleichsmittel (36) eine mit einem Trocknungsmittel gefüllte Trockenpatrone benutzt wird.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass als ein erstes Druckausgleichsmittel (31) ein Richtungsventil (32) benutzt wird, welches einen Gasfluß von der Vorkammer (34) in den Atemkreislauf (29, 30) erlaubt, indem es sich öffnet, und welches einen Gasfluß vom Atemkreislauf in die Vorkammer verhindert, indem es sich schließt.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass als ein erstes Druckausgleichsmittel (31) eine mit einem Trocknungsmittel gefüllte Trockenpatrone (33) benutzt wird, welche in beide Richtungen einen durch das Trocknungsmittel führenden Gasfluß zuläßt, und dabei einem vom Atemkreislauf (29, 30) in die Vorkammer (34) strömenden feuchten Atemgas genug Feuchtigkeit entzieht, so dass aus dem Atemkreislauf kein feuchtes Atemgas in die Vorkammer gelangt, sondern nur ein weitgehend getrocknetes Atemgas.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass als ein erstes Druckausgleichsmittel (31) eine mit einem Trocknungsmittel (60) gefüllte Trockenpatrone (33) benutzt wird, welche ein Richtungsventil (32) enthält, das durch das Trocknungsmittel nur einen vom Atemkreislauf (29, 30) in die Vorkammer (34) führenden Gasfluß zuläßt, wobei das Trocknungsmittel dem durchströmenden feuchten Atemgas genug Feuchtigkeit entzieht, so dass aus dem Atemkreislauf kein feuchtes Atemgas in die Vorkammer gelangt, sondern nur ein weitgehend getrocknetes Atemgas.
    10. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sensoreinheit enthält, in der mindestens eine Sensorkammer gebildet ist, wobei die Sensoreinheit aus einem wärmeleitenden Material gefertigt ist, und vom Atemgasstrom des Atemkreislaufs so umspült wird, dass sich ein guter Wärmeaustausch zwischen dem Inneren einer Sensorkammer und dem Atemgasstrom ergibt.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass der Grundkörper (44) der Sensoreinheit eine Zentralbohrung (54) aufweist,
      dass die Gassensoren (1) mit dem Grundkörper lösbar verbunden sind, so
      dass die gasempfindliche Vorderseite (2) der Gassensoren in die Zentralbohrung weisen,
      dass Sensorkammern (34) gebildet sind, indem Sensordome (46) über den Gassensoren mit dem Grundkörper lösbar verbunden sind,
      dass im Grundkörper Druckausgleichskanäle (47) vorhanden sind,
      dass diese Druckausgleichskanäle Teil des zweiten Druckausgleichsmittels der Vorrichtung sind.
    EP05000657A 2004-01-14 2005-01-14 Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in Kreislaufatemgeräten Withdrawn EP1555043A3 (de)

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    DE102004002034A DE102004002034A1 (de) 2004-01-14 2004-01-14 Vorrichtung zur Mischgaszufuhr in Kreislaufatemgeräten

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