Lungenautomat

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Teile eines Lungenautomaten für Taucher: Zweite Stufe (unten), Oktopus als Notversorgung (oben)

Der Lungenautomat, auch Atemregler genannt, ermöglicht einer Person aus einer mitgeführten Druckluftflasche zu atmen und sich so längerfristig unter Wasser oder in einer nicht atembaren oder giftigen Atmosphäre aufzuhalten. Dazu wird das Atemgas aus der Flasche durch den Lungenautomaten auf den in der Umgebung herrschenden Druck angepasst. Lungenautomaten werden insbesondere beim Tauchen und bei Rettungsorganisationen eingesetzt.

Der Lungenautomat bestand früher aus einer Stufe, inzwischen sind zwei Stufen gebräuchlich:

• Die erste Stufe reduziert den maximalen Flaschendruck von meist 200 bar oder auch, vor allem beim Pressluftatmer für die Feuerwehren, 300 bar auf einen Mitteldruck von rund acht bis zwölf bar über dem Umgebungsdruck.
• Die zweite Stufe reduziert den Mitteldruck dann auf den Umgebungsdruck.

Entwicklungsgeschichte

Der erste Lungenautomat wurde zwischen den Jahren 1942 und 1943 von Georges Commeinhes und Émile Gagnan auf Anregung des bekannten französischen Meeresforschers Jacques-Yves Cousteau entwickelt und trug den Namen „Aqualung“.

Die ersten Zweischlauchautomaten besaßen nur eine Druckminderer-Stufe, die den Flaschendruck direkt auf Umgebungsdruck reduzierte. Da diese Regelung zu einer hohen Ventilansteuerkraft führt, den der Taucher durch das Einatmen und den dadurch erzeugten leichten Unterdruck erreichen musste, wurde bald darauf ein zweistufiges Prinzip eingeführt. Dieses zweistufige Herunterregeln des Flaschendrucks auf Umgebungsdruck ermöglicht eine wesentlich feinfühligere Einstellung des Ventils, das durch den Einatemunterdruck betätigt wird. Der Atemkomfort erhöht sich dadurch. Der Mitteldruck im System beträgt typisch etwa 8 bar über Umgebungsdruck. Ausgehend vom Bauprinzip des Einstufenautomaten wurden auch die ersten Zweistufenautomaten in einem Gehäuse direkt an dem Pressluftflaschenventil angeordnet.

Die Luft innerhalb dieses einen Gehäuses wird zunächst auf Mitteldruck und dann direkt auf Umgebungsdruck heruntergeregelt. Diese Luft mit Umgebungsdruck wurde dann vom Automaten durch zwei weiche und nicht druckbeständige Gummifaltenbalgschläuche zu einem Mundstück geführt. Die Luftführung in diesen beiden Faltenbalgschläuchen war durch Ein-Weg-Ventile so gesteuert, dass die Einatemluft durch den einen Schlauch zugeführt wurde, und die Ausatemluft durch den anderen Schlauch nach hinten zum Lungenautomat abgeführt wurde, wo sie im Gehäuse ins umgebende Wasser abgeblasen wurde, und durch Öffnungen frei austreten konnte. Da bei diesem Typ zwei gleichförmige Faltenbalgschläuche vom Mundstück zum Automaten führte, wurde dieser Typ Zweischlauchautomat genannt. Diese voluminösen zwei Faltenbalgschläuche haben lange Zeit das typische Bild eines Tauchers bestimmt.

Dieses Prinzip der zwei Schläuche hatte den Vorteil, dass das Mundstück sehr leicht war, und keine störenden Blasen vor der Maske des Tauchers aufstiegen. Vor allem bei Unterwasserfotografen und -filmern war dies beliebt. Der Nachteil war hauptsächlich, dass die zweite Stufe nur auf den Umgebungsdruck herunter regeln konnte, an dem der Automat sich gerade befand, und nicht auf den Umgebungsdruck des Mundstücks. Das hatte zur Folge, dass am Mundstück deutlich höherer Luftdruck anstand, wenn der Lungenautomat sich etwas tiefer befand, und umgekehrt ein deutlich spürbarer Unterdruck, wenn der Lungenautomat höher lag. Beim Tauchen hatte das den Effekt, dass dem Taucher beim Aufstieg fast die Lunge aufgeblasen wurde, während man beim (kopfüber) Abtauchen stark saugen musste.

Dieses Bauprinzip hat sich aus diesem Grund nicht weiter durchgesetzt. Die zweite Stufe wurde in das Mundstück integriert, so dass die Atemluft mit dem Druck geliefert wird, der in unmittelbarer Umgebung des Mundes herrscht. Da bei diesen Automaten nur noch ein Schlauch, der Mitteldruckschlauch, zum Mundstück führt, wird dieser Typ Einschlauchautomat genannt. Einschlauchautomaten bieten darüber hinaus über einen Drucktaster vorn auf dem Gerät die Möglichkeit, das Ventil zwischen Mitteldruck und Umgebungsdruck manuell zu übersteuern und damit die sogenannte Luftdusche zu betätigen. Man kann so das Mundstück ausblasen oder einen Hebesack aufblasen.

Funktionsweise

Die komplette Ausrüstung: Erste Stufe (rechts außen), Lungenautomat (schwarz), Oktopus (gelb), Finimeter (hier mit Tiefenmesser), Inflatorschlauch (für Tarierweste (Jacket, B.C.D) oder Trockentauchanzug)

Das vorherrschende Bauprinzip besteht aus folgenden Elementen:

Die erste Stufe wird direkt mittels eines DIN- oder INT-Anschlusses an das Ventil der Flasche geschraubt. Sie hat mindestens einen Anschluss für die zweite Stufe, meist sind jedoch noch weitere Anschlüsse vorhanden, z. B. für einen sogenannten Oktopus (eine zusätzliche zweite Stufe) und für eine Tarierweste. Zusätzlich ist auch noch mindestens ein Hochdruckabgang für das Finimeter vorhanden, um den Restdruck und damit den verbleibenden Atemgasvorrat in der Flasche bestimmen zu können. Die erste Stufe besteht aus verchromtem Messing, rostfreiem Edelstahl oder Titan.

Die zweite Stufe, die über einen Mitteldruckschlauch mit der ersten verbunden ist, besteht entweder ebenfalls aus Metall (Messing, Edelstahl), aus Kunststoff oder aus einer Kombination beider Materialien. Sie ist der Teil des Automaten, der sich direkt vor dem Mund befindet und den Träger über ein Mundstück mit Atemgas versorgt.

Der im Mitteldruckschlauch anstehende Druck wird in der zweiten Stufe über ein federbelastetes Ventil zunächst abgeschlossen. Die Federkraft ist so eingestellt, dass das Ventil gerade geschlossen bleibt. Ein kleiner Kipphebel am Ventil kann dieses bei leichter Betätigung öffnen. Dieser Kipphebel wird über eine Membran betätigt, die den Umgebungsdruck mit dem Druck im Mundstück vergleicht. Atmet der Träger ein, so erzeugt er im Mundstück einen Unterdruck gegenüber der Umgebung. Hierdurch wird die Membran aus ihrer Ruhelage bewegt wird, über den Kipphebel öffnet sich das Ventil der zweiten Stufe, und Atemgas strömt ins Mundstück – der Benutzer kann einatmen. Diese Membransteuerung stellt sicher, dass der bereitgestellte Druck des Atemgases sich stets an den Druck der Umgebung anpasst, und so ein leichtes Atmen ermöglicht. Bei Tauchern müsste der Brustkorb sonst beim Einatmen gegen den mit der Tauchtiefe ansteigenden Wasserdruck anarbeiten, was schon in wenigen Metern Tauchtiefe das Einatmen unmöglich machen würde.

Eine erste Stufe im Schnitt. (animiert)

Das Ausatmen wird über ein weiteres Ventil an der zweiten Stufe ermöglicht. Dieses besteht meist aus einer dünnen Gummi- oder Silikonmembran, die in ihrer Ruhestellung vor dem Ausblasloch liegt und es abdichtet. Eine Beschädigung dieser Membran kann beim Einatmen zum Einströmen des umgebenden Mediums in den Mundraum und die Lungen führen, was abhängig von Menge und Medium störend bis lebensgefährlich sein kann (Einatmen von Wasser, Einatmen giftiger Gase).

Eine zweite Stufe im Schnitt. (animiert)

Zwei weitere, für Taucher wichtige Funktionen können ebenfalls in die zweite Stufe integriert sein: der Blasenabweiser und die Luftdusche. Der Blasenabweiser ist ein vergrößerter und an die Seite verlegter Abgang des Ausatemventils. Dieser bewirkt, dass die abgeatmete Luft seitlich hinter der Tauchmaske entweicht und nicht durchs Sichtfeld strömt. Die Luftdusche besteht aus einer Taste am Gehäuse, über die man die Einatem-Membran manuell eindrücken kann. Hierdurch strömt Luft durch die zweite Stufe und das Mundstück. Wird das Mundstück im Mund gehalten, entweicht der Luftüberschuss über das Ausatemventil und reißt dabei evtl. in der zweiten Stufe befindliches Wasser mit sich. Die Luftdusche findet außerdem Verwendung, um Hebesäcke und Signalbojen unter Wasser mit Luft zu befüllen.

Lungenautomaten sind Bestandteile von Pressluftatmern wie diesem

Bei Lungenautomaten moderner Tauchausrüstungen sind an der ersten Stufe mindestens folgende vier Zubehörteile angeschlossen:

1. Die zweite Stufe
2. Der Oktopus – eine weitere zweite Stufe als Notfallersatz für den Benutzer oder einen Partner. In kalten Gewässern (Wassertemperatur unter 10 °C) sollten wegen möglicher Vereisungsgefahr der ersten Stufe jedoch zwei vollständig voneinander getrennte Lungenautomaten mit jeweils eigenen Flaschenventilen und ersten Stufen verwendet werden.
3. Der oder mehrere Inflatorschläuche für die Tarierweste (Jacket) und/oder den Trockentauchanzug. Diese ermöglichen es dem Taucher im Wasser zu tarieren und so den Auftrieb positiv, negativ oder neutral einzustellen.
4. Das Finimeter – ein Manometer, das dem Taucher den Flaschendruck und damit den verbleibenden Luftvorrat in der Flasche anzeigt. Das Finimeter kann in einer Konsole mit weiteren Instrumenten kombiniert sein, zum Beispiel mit Tiefenmesser, Kompass und Tauchcomputer.

Moderne Lungenautomaten sind ausfallsicher aufgebaut, das heißt, sie unterbrechen die Luftzufuhr im Falle des Versagens nicht, sondern lassen die Luft kontinuierlich ausströmen.

Varianten

Der Lungenautomat für Pressluftatmer, wie er unter anderem auch bei der Feuerwehr verwendet wird, unterscheidet sich zwar im Aussehen von dem für Taucher, erfüllt jedoch dieselbe Funktion. Hier wird der Lungenautomat nicht in den Mund genommen sondern direkt an die Atemschutzmaske angeschraubt. Für die Feuerwehr-Taucher werden ebenso Vollgesichtstauchmasken eingesetzt. Das Ausatemventil ist hierbei im Lungenautomat integriert. Es gibt die Ausführung als Normaldrucktechnik und als Überdrucktechnik. Bei der Normaldrucktechnik entspricht der Luftdruck in der Maske etwa dem Umgebungsdruck; bei der Überdrucktechnik liegt er geringfügig über dem Umgebungsdruck, um bei einer (auch nur vorübergehenden) Undichtigkeit der Maske das Eindringen von giftigen Gasen zu verhindern. Der Nachteil besteht zum einen darin, dass dabei Luft in die Umgebung entweicht. Auf der anderen Seite erhöht sich der notwendige Ausatemdruck, da das Ausatemventil, welches den Überdruck erhält, überwunden werden muss. Es gibt Gerätetypen bei denen die Warneinrichtung im Lungenautomaten integriert ist.

Siehe auch

• Atemschutzkompressor
• Atemwiderstand
• Drucklufttauchgerät

Literatur

• Werner Scheyer: „Lungenautomat“. Technik und Funktion der Atemregler. Verlag Stephanie Naglschmid, Stuttgart 1991, ISBN 3-925342-47-8.

Weblinks

 Commons: Tauchen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien