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Ing. Günter Schumann, Poseidon 1965 Heft 5
Prüfgerät 1968
Atemwiderstand und
Luftdurchfluss sind die wichtigsten Kenngrößen eines Reglers. Stellt man sie in Form von
Diagrammen dar, kommt man zu Reglerkennlinien, die Aufschluss über die Arbeitsweise und
die Einsatzmöglichkeiten des, Reglers geben.
Als Atemwiderstand eines Reglers bezeichnet man den Unterdruck, der beim Einatmen im
Einatemstutzen beziehungsweise, im Mundstück entsteht und, vom Luftdurchfluss abhängig
ist. Steigender Luftdurchfluss bedingt normalerweise einen steigenden Atemwiderstand oder
Ansaugdruck, der gewöhnlich in Millimeter Wassersäule (mm WS) angegeben wird. Der
Luftdurchfluss stellt die je Zeiteinheit durch den Atemschlauch fließende Luftmenge dar
und wird meist in Vmin, gemessen. Bei der Angabe des Luftdurchflusses, muss man stets
unterscheiden, ob es sich um den mittleren oder um den maximalen Durchfluss handelt.
Spricht man zum Beispiel von einem Luftverbrauch von 30 l/min, so ist damit der mittlere
Durchfluss (auch Atemminutenvolumen genannt) über die gesamte Tauchdauer gemeint. Dieser
Wert wird auch zur Berechnung der Tauchzeit verwendet. Die Luft strömt dem Taucher jedoch
während einer gesamten Atemphase nicht gleichmäßig zu, sondern beginnt am Anfang der
Einatemphase bei Null, erreicht einen bestimmten Maximalwert, um am Ende der Einatemphase
wieider auf Null abzusinken. Während der Ausatemphase strömt überhaupt keine Luft nach.
Daraus foIgt, dass der maximale Durchfluss wesentlich größer sein muss als der mittlere;
es ist etwa mit dem dreifachen Wert des mittleren Durchflusses zu rechnen. Als Richtwert
kann man bei mittelschwerer Arbeit den maximalen Durchfluss mit etwa 100 l/min annehmen.
Es gibt zwei grundsätzlich, verschiedene Arten der Reglerprüfung, die statische, und
dynamische Methode. Bei der dynamischen Methode wird der Regler in Verbindung mit einer
künstlichen Lunge betrieben, während ein Schnellschreiber die Atemdruckkurven
aufzeichnet. Vorteil dieser Methode ist, dass sie den genauen Verlauf des Atemwiderstandes
in der Atemphase liefert, also auch die Einschwingvorgänge des Reglers mit erfasst
werden, während als Nachteil die sehr aufwändigen Geräte anzusehen sind. Außerdem ist
man während einer Messreihe an eine bestimmte Atemfrequenz und ein bestimmtes Atemvolumen
gebunden. Das beschriebene Gerät ist für statische Messungen bestimmt. Hierbei wird
jeder Messpunkt bei konstantem Durchfluss aufgenommen. Diese Methode ist besonders
geeignet, die Leistungsgrenzen eines Reglers festzustellen, da sich, die Luftleistung
durch einfaches Verstellen eines Ventils schnell verändern lässt. Der geringe Aufwand an
Geräten kommt dem Selbstbau sehr zugute.
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Der Aufbau des Gerätes ist in Bild 2 schematisch dargestellt. Das
Mundstück des an einer gefüllten Pressluftflasche angeschraubten Lungenautomaten ist am
Stutzen (1) befestigt. Die Funktion der Atmung übernimmt ein Sauggebläse, das am Stutzen
(2) angeschlossen ist (beim beschriebenen Gerät wurde ein alter Staubsauger verwendet).
Vom Mundstück gelangt die Luft durch das Messrohr (3) oder (4), je nachdem, ob das
Stellventil (5) oder (6) betätigt wird. Mit den Stellventilen kann der gewünschte
Durchfluss genau eingestellt werden. Die Messrohre sind mit einer Skala versehene, keglige
Glasrohre, in denen sich ein sogenannter Schwimmer bewegt. Die Stellung des Schwimmers ist
ein Maß für den Luftdurchfluss. |
Die Stellventile dürfen auf keinen Fall zwischen
Mundstück und Messrohr eingebaut sein, weil das wegen des Druckabfalles am Ventil zu
Fehlmessungen führen würde.
Die Messung des Unterdruckes (also des Atemwiderstandes) erfolgt hinter dem
Mundstückanschluss mit dem Druckmesser (7). Bei geringem Druck kann zur genaueren
Ablesung zusätzlich mit dem Umschalthahn (8) der Druckmesser (9) eingeschaltet werden.
Vor der Messung mit höherem Druck muß der Hahn wieder in die gezeichnete Stellung
umgelegt werden, um das Meßwerk nicht zu überlasten. Der Druckmesser (10) dient zur
Messung des Zwischendruckes bei zweistufigen Reglern.
Bild 3 zeigt die gemessenen Atemwiderstände eines zweistufigen
Hydromat-Reglers. Man sieht deutlich, dass die Atemwiderstände praktisch unabhängig vom
Flaschendruck sind und nur bei erhöhter Luftleistung ansteigen. Der Grund ist der, dass
durch die 1. Stufe des Reglers der Druck vor dem eigentlichen Lungenautomaten bei allen
Flaschendrücken etwa konstant gehalten wird. |
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In Bild 4 ist die Arbeitsweise eines einstufigen Lungenautomaten Medi 713A
gezeigt. Die Atemwiderstände liegen hier erheblich höher und haben nur bei kleineren
Atemleistungen brauchbare Werte. Auffällig ist, dass der Atemwiderstand bei einer
bestimmten Luftleistung bis zu einem gewissen Flaschendruck annähernd gleichbleibt und
dann sprunghaft ansteigt. Das widerspricht der allgemeinen Ansicht, dass bei derartigen
einstufigen, gegen den Druck dichtenden Reglern der Atemwiderstand bei fallendem
Flaschendruck kontinuierlich ansteigt.
Mit der Messung von Einatemwiderständen ist die Anwendungsmöglichkeit des Gerätes
noch nicht erschöpft. Ohne konstruktive Veränderungen kann man auch die
Ausatemwiderstände von Lungenautomaten, messen, obwohl es sich hier um Überdrücke
handelt und das Gerät nur Vakuummeter enthält. |
Man braucht lediglich einen luftdichten Kasten dazu, der
nach Bild 5 aufgebaut ist. Der Kasten muß den gesamten Regler aufnehmen undd ist mit
abgedichteten Durchführungen für das Mundstück und den Anschluss des Prüfgerätes zu
versehen. Saugt man.n jetzt mit Hilfe des Prüfgerätes Luft aus dem Kasten, wird die Luft
gezwungen, den gleichen Werg wie bei normaler Ausatmung zu nehmen. Es wird jedoch nicht
der Überdruck gemessen, der sonst am Mundstück entsteht, sondern der zahlenmäßig
gleiche Unterdruck im Kasten, der den Ausatemwiderstand darstellt. |
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Änderung: 26.12.21 |