DE1406700A1 - Vorrichtung zum Steuern des Gasausflusses aus Druckbehaeltern zum Atma,insbesondere bei Tauchgeraeten - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Steuern des Gasausflusses aus Druckbehältern zum Atmen, insbesonder-,#, bei Tauohgeräten Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des Gasausflusses aus Druckbehältern zum Atmen, insbesondere bei auf dem RUcken des Tauchers transportablen Tauchgeräten zum Atmen unter Wasser, wobei der Gasausfluss mittels eines zwischen dem Druckbehälter und einem Gasverbraucher angeordneten Druckreduz.Lerventils gesteuert dem Verbraucher zugeführt wird.
• Be,1 derartigen bekannten Vorrichtungen wird dem Taucher das zum Atmen notwendige Gas zugefWirt, wenn der Taucher durch eine Sogkraft das Druckreduzierventil öffnet, d.h.
• der Taucher muss durch plötzliches Ansaugen einen derartigen Unterdruck auf einer Seite einer Iviembran schaffen, dass die .Membran bewegt und das Druckreduzierventil geöffnet wird. Das Ventil ist dabei nur während dieser Sogkraft geöffnet. Line derartige Steuerung des Gasflusses besitzt damit folgende Nachteile: Das Atmungsgas fliesst nur, solange eine ziemlich grosse Sogkraft vom Taucher ausgeübt wird. Diese ziemlich grosse Sogkraft ist notwendig, weil die kembra# gegen eine gewisse hraft bewegt werden muss, die das Schliessen und Abdichten des Ventilsitzes des Druckraduzierventiles gewährleistet. Die bekannten Steuervorrichtungen erreichen dabei eine feinste Ansprechbarkeit des Druckreduzierventiles bis zum Gasströmen bei einem Sogdruck von 3 cm Wassersäule. Weiterhin muss die Sogkraft mit zunehmender Tauchtiefe vergrössert werden, da die vom Wasser beaufschlagte Membran das Druckreduzierventil geschlossen hält, so dass es einer grossen Anstrengung bedarf, in grösseren Tiefen das notwendige Atmungsgas anzusaugen.
• i,L,i-t Hilfe der bekannten Steuervorrichtung ist also eine anoxmale Atmungsweise notwendig.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Steuern des Gasflusses zu schaffen, die dem Taucher unter Wasser die gleiche Atmungsweise erlaubt, wie sie auch ausserhalb des Wassers dem kenschen zu eigen ist. Das Strömen des Gases soll dabei durch die normale Atembewegung erreicht werden, und zwar derart normal, dass beim Beginn des Atmens zuerst eine grosse Strömung in die Atmungsorgane erfolgt und dann mit dem allmählichen Füllen der Atmungsorgane die Strömung vermindert wird bis zum vollständigen Stillstand der Gasströmung, wenn das übliche Einatmen beendet ist. Die Strömungsart ist damit genau dem normalen Atmungsvorgang angepasst und ergibt mit zunehmender Tauchtiefe einen Strömungsablauf mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit.
• Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst7 dass das an den Druckbehälter angeschlossene,vom ungedrosselten Gasdruck beaufschlagte,geschlosFene Druckreduzierventil mittels der Bewegung einer iviembrang die von dem die Vorrichtung umgebenden Aussendruck belastet wird, bei Druckdifferenz zwischen diesem Aussendruck und dem am 1#,(undstück des Verbrauchers beim Atmen auftretenden Druckes geöffnet ist, wobei die Inembran einen Raum,in dem dieser Aussendruck herrscht, von einem anderen,mit dem Verbraucher verbundenem Raum, in dem -der beim Atmen auftretende Druck herrscht, trennt" und dass das geöffnete Druckreduzierventil durch die dynamische Wirkung des Gasausflusses in der geöffneten Stellung gehalten ist.
• Weitere iiierkmale der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen, der Beschreibung und der Zeidl nung.
• In der Zeichnung ist rein beispielsweise eine zweckmässige Ausflührungsform der Steuervorrichtung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 EiLne Draufsicht der geöffneten Membrandose; Fig. 2 einen Schnitt nach linie II-II der Fig. 1 der CD geschlossenen lilembrandose; Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1 der geschlossenen Igembrandose; Fig. 4 ein Druckreduzierventil.
• Eine Membrandose 5 besitz.t zwei kreisförmige Dosenschalen 6 und 7. Ein von beiden Dosenschalen 6 und 7 gebildeter Innenraum wird von einer Gummimembran 8 in zwei Räume 9 und 10 unterteilt, wobei der Raum 9 mittels Oeffnungen 11 mit aussen und mittels einer Leitung 12 über irgend ein bekanntes Einwagventil(mit einem nicht dargestellten #lundstUck eines Tauchgerätes in Verbindung steht. Durch die Leitung 12 werden in Richtung des Pfeiles die verbrauchten Atmungsgase Über den beim Tauchen mit Wasser gefüllten Raum 9 und die Oeffnungen 11 ins Freie geleitet. Der Raum 10 steht mit einer Leitung 13 in Verbindung. Durch die Leitung 13 wird das Atmungsgas in Pfeilrichtung dem Taucher mittels desselben, vorher erwähnten Mundstückes zugeleitet.
• Die beiden mit gebördelten Rändern 14 und 15 versehenen Dosenschalen 6 und 7 werden mittels eines U-profilierten endlichen Ringes 18 unter Zwischenlage eines Gummi-Dichtungsringes 16 und der'Mreffibran 8 zusammengehalten und mittels einer Schraube, die durch ein Auge 17 (Fig. 3) als Durchgangsbohrung reicht und in ein anderes mit Gewinde versehenes Auge am anderen Ringende geschraubt wird, abdichtend zusammen-' gedrückt. Auf der dem Raum 10,zugewandten Seite der klembran 8 ist eine Cleitplatte 19 mittels Schrauben 191 befestigt. Der Raum 10 nimmt ein Druckreduzierventil 20 und dessen Betätigungsglieder 21 auf. Das Druckreduzierventil 20 ist in eine Oeffnung 22 der Dosenschale 7 eingesetzt. Das Gehäuse des Ventils 20 ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Einsatzstäck 23 und einem Ueberwurfstück 24. Innerhalb der in einer Bohrung 25 eingesetzten Hülse 26 ist eine Stossstange 27 mit einem-Dichtkörper 28 axial verschiebbar geführt. Diese Stosstange 27 wird durch die Bewegung der Iviembran 8 mittels der Betätigungeglieder 21 (Fig. 3) verschoben. Eine im Einsatestück 23 angeordnete Oeffnung 29 ergibt zusammen mit dem Dichtkörper 28 den Ventilsitz, mit dem eine DrossEAing des hohen Druckes vom Druckbehälter erreicht wird. Im zylindrischen Dichtkörper 28 ist ein ringförmiges Dichtpaket 30, z.B. aus einem Polyamid-Kunststoff, eingesetzt. Das Ueberwurfstück 24 ist über das Einsatzstück 23 unter Zwischenlage einer Scheibe 31 gesoliraubt und hält somit das Druckreduzierventil im Boden der Dosenschale 7 fest. In einem Sackloch 32 ist der Dichtkörper 28 gegen eine Druckfeder 33, die dem D.--,ihtkörper 28 hintereinandergeschaltet ist und sich am Boden des Sackloches 32 abstUtzt, mit seitlichem SPiel 34 axial'verschiebbar. Wenn keine Kraft auf die Membran 8 wirkt, verschliesst der Dichtkörper 28 durch die Kraft der vorgespannten Feder 33 abdichtend die Oeffnung 29.
• Innerhalb von im Ueberwurfsttick 24 angeordneten Bohrungen 35, durch die das ungedrosselte Gas des Druckbehälters strömt, ist Metallwolle 36 zum Abhalten von Staub eingebracht. Die Bohrungen 35 sind etwa parallel zur Bewegungsrichtung des Dichtkörpers 28 angeordnet. Das Ueberwurfstück 24 besitzt einen kegeligen, metallenen Sitz 37, an den ein strichpunktiert gezeichnetes Ventilstück 39 des Druck-behälters ohne Zwischenlage einer weichen Dichtscheibe abdichtend anliegt. klit Hilfe einer auf dem UeberwurfstUck 24 drehbar angeordneten Schraube 38 wird die gesamte Membrandose 5 an das VentilstUck 39 des Druckbehälters angesehraubt. Der reduzierte Gasstrom strömt durch das EinsatzstUck 23 und eine Ieitung 40 in den Raum 10 und die Leitung 13. In Fig. 1 und 3 sind die Betätigungsglieder 21 für den Dichtkörper 28 dargestellt. Auf einer im EinsatzstUck 23 befestigten Stange 41 ist in deren Lagerauge 42 ein doppelarmiger Hebel schwenkbar gelagert und mittels eines Sperringes 45 gegen axiales Verschieben gesichert. Der Hebel besteht aus einem abgewinkelten Rundstab 43 und einem auf ihm auf -gesch::weisst#en Lappen 44. Der Rundstab liegt an der Gleitplatte 19 der Membran 8 an (Fig. 3). Im Einsatzstück 23 ist ein einarmiger Hebel 46 zum Betätigen der Stosstange 27 Uber eine Druckplatte 47 twi einen lagerzFipfen 48 schwenkbar gelagert. Im anderen Ende des Hebels 46 ist eine Stellschraube 49 eingesetzt, auf der der Lappen 44 auf]Jegt.
• Die Wirkungsweise der Steuervorrichtung ist folgendei#-massen: Mittels der Stellschraube 49 wird die Steuervorrichtung derart justiert, dass z.B. sction bei einem Druck von 1 cm Wassersäule auf die Lembrar- 8 diese über die Betätigungsglieder 21 den Dichtkörper 28 gegen die Kraft der Feder 33 von der Oeffnung 29 abhebt und das Gas strömen karn. Durch die dynamische Wirkung des durch die Oeffnung 29 ströwenden Gases wird der Dichtkörper 28 noch gegen die Kraft der Peder 33 bewegt" da das durch die Bobrungen 35 und die Oeffnung 29 strömende Gas in der gleichen Ströriungsrichtung das im backloch 32 befindliche Gas mitreisst und somit den Gasdruck im Sackloch 32 verringert. Das Gas strömt dann durch die Zeitung 4C in den Raum 10. Dieses Strömen des Atmungsgases vom Druckbehblter in den Raum 10 ist unabhängig vom Gasbedarf des Tauchers; es erfolgt solange, bis wieder im Raum 9 und 10 der gleiche Druck herrscht. 1111.11it zunehmender Tiefe des Tauchgerätes unter Wasser strömt damit das Gas in den Raum 10 zur Druckerhöhung, um dem auf die Membran 8 wirkenden Druck das Gleichgewicht zu halten. Beim Einatmen des Tauchers, d.h. bei einem Druckgefälle von der Leitung 13 zum Raum 10, strömt das Gas durch die Leitung 40 in die Leitung 13. Die Leitung 40 bildet mit dem Raum 10 einen Strahlapparat, und das mit hoher Geschwindigkeit aus der Leitung 40 strömende Gas reisst das Gasvolumen aus dem Raum 10 mit. Durch den verminderten Druck im Raum 10 wirkt die Membran verstärkt über die Betätigüngsglieder 21 auf den Dichtkörper 28.
• hIttels des geringen Druckes von 1 cm Wassersäule auf die-Miembran 8 und durch das damit in Gang gesetzte Strömen des Gases wird mit Hilfe der kinetischen Energie des Gases das Ventil verstärkt geöffnet.
• Der auf die hembran 8 wirkende Druck kann aber nur zum Oeffnen des Ventils führen, wenn der Druck im Raum 10 geringer Ills der in Raum 9 ist. Sobald der Taucher mittels des nicht gezeigten 1.JundstUckes eine normale Bewegung des tfri-afMn-s' macht" besteht ein Druckgefälle zwischen den Räumen 9 und 10, und der Wasserdruck bewegt die Mämbran zum Oeffnen des Ventils. Je grösser der Gasbedarf des Tauchers, d.h. je grösoer das Druckgefälle ist, desto weiter wird das Ventil geöffnet und desto stärker ist die Strömung des Gases aus dem Druckbehälter zum Taucher. Ist das Einatmen fast zu Ende, d.h. die Druckdifferenz zwischen den Atmungsorganen des Tauchers und des Raumes 9 ist geringer, verringert sich auch die Gasströmung. Sobald die Gasströmung in der leitung 13 unterbrochen wird, z.B. durch Schliessen der Atmungsorgane, wirkt die sich in der leitung 13 bildende Druckwelle sofort auf den Raum 10 zurück und bewegt die Membran in Schliessrichtung des Ventils; das Ventil ist wieder geschlossen, und der Dichtkörper 28 wird mittels der Kraft der Feder 33 und der Kraft des vom ungedrosselten Gasdruck beaufschlagten Dichtkörpers, entstehend aus der Differenzfläche der Stirnseiten des Dichtkörpers 28, geschlossen gehalten.

Claims (2)

1. Pat e ntansprü ehe 1. Vorrichtung zum Steuern des Gasausflusses aus Druckbehältern zum Atmen, insbesondere bei auf dem RUckendes Tauchers transportablen Taachgeräten zum Atmen unter Wasser, wobei der Gasausfluss mitt-31s eines zwischen dem Druckbehälter und einem Gasverbraucher angeordneten Druckreduzierventils gesteuert dem Verbraucher zugefUhrt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das an den Druckbehälter angeschlossene, vom ungedrosselten Gasdruck beaufschlagte, geschlossene Druckreduzierventil (20) mittels der Bewegung einer Membran (8)e die von dem die Vorrichtung umgebenden Aussendruck belastet wird, bei Druckdifferenz zwischen diesem Aussendruck und dem am MundstUck des Verbrauchers beim Atmen auftretenden Druckes geöffnet ist" wobei die Membran einen Raum (9), in dem dieser Aussendruck herrscht, von einem. anderen, mit dem Verbrau,-"»1!t;r verbundenen Raum (10), in dem der beim Atmen #uftretende Druck herrscht, trennt, und dass das geöffnete Druck reduzierventil durch die dynamische Wirkung des Gasausflusses in der geöffneten Stellung gehalten ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet9 dass die den reduzierten Gasfluss vom Gehäuse des Druckreduzierventils (20) zum Verbraucher führende Leitung (40) zusammen mit dem mit dem Verbraucher verbundenen Raum (10) einen an sich bekannten Strahlapparat bildet, und dass die diesen Raum zumindest teilweise einschliessende, bewegliche Membran mit einem Dichtkörper (28), durch dessen Stellung der Ventilsitz bestimmt ist, bewegungsverbunden ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbare Dichtkörper (28) in einem Sackloch (32) des Gehäuses des Druckreduzierventiles (20) mit seitlichem Spiel (34) gefUhrt ist" und dass die in Richtung dieser Bewegbarkeit liegenden Stirnfl#5chen des Dichtkörpers vom Gasdruck beaufschlagbar sind, und der Dichtkörper mittels einer zu ihm hintereinander geschaltenen und am Boden des Sackloches abges-bitzten Ventilfeder (33) zwischen dem Boden und dem Ventilsitz angeordnet ist, und dass die CrasfUhrungs- zur Bewegungsriolitung des Dichtkörpers angeordnet sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichiie t,. dass der zylindrische Dichtkörper (28) in seiner dem Ventilsitz zugewandten Stirnflrmhe ein edngesetztes Dichtpaket (30) zum abdichtenden Ueberdecken des Ventilsitzes aufweist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den vom Druckbehälter zum Ventileitz f ührenden Gasführungsleitungen (35) gasdurchlässige und staubabhaltende, feinmaschige Siebe (36) angeordnet sind. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Rw-m (10) zugbwandten Innenseite der Membran (8) der Arm (43) eines doppelarmigen Hobels anliegt, dessen zweiter Arm (44) auf einen im Gehäuse des Druckreduzierventiles gelagerten, einarmigen Hebel (46) aufliegt, der selbst über eine Stosstange (27) direkt mit dem Dichtkörper (28) bewegungsverbunden ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Hebel (43, 44) zueinander mittels an ihren gegenseitigen Auflagestellen eingesetzter verstellbarer#Schrauben (49) veränderlich ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der am Arm (43) anliegenden Iviembranseite eine unelastische Gleitplatte (19) befestigt ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die leIembran (8) innerhalb einer Membrandose (5) angeordnet ist und der Innenraim der Iviembrandose durch die Membran in einen ersten Raum (9), der mittels Oeffnungen (11) mit dem die Nembrandose =gebenden Medium in Verbindung steht, umd in den mit dem Verbraucher in Verbindung stehenden zweiten 1tEam (10), in dem auch das D-ruokreduziezventil (-20) und die Betätigungsglieder (21) angeordnet sind., unterteilt ist.-