CH644561A5 - Vorstufen-druckregulator fuer unterwasseratemgeraete. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vorstufen-Druck-regulator für Unterwasseratemgeräte gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Tauchen verwendete Druckbehälter für Atemgas, in der Regel Luft, werden im allgemeinen mit Drücken bis zu 207 bar gefüllt. Der Taucher atmet mittels eines Bedarfsregulators aus dem Druckbehälter. Bedarfsregulatoren sind so konstruiert, dass sie mit einem Eingangsdruck von 8,6 bar arbeiten. Daher ist im allgemeinen zwischen dem Druckbehälter und dem Bedarfsregulator ein Vorstufen-Druckregulator zwischengeschaltet, der den Druck des Druckbehälters auf den Auslegungseingangsdruck des Bedarfsregulators reduziert.

Bei einem bekannten Vorstufen-Druckregulator der eingangs genannten Art (US-PS 3 920 033) ist die erste Kammer durch eine flexible Kappe gegenüber dem umgebenden Wasser abgedichtet, wobei innerhalb der Kappe eine Fettfüllung vorhanden ist. Die Kappe ist durch eine Schutzabdek-kung mit grossen Wasserdurchtrittsöffnungen abgedeckt. Es besteht die Gefahr, dass Fremdkörper, wie Sand, Steinchen, Schlamm oder Korallenkalk, durch die grossen Öffnungen in den Raum zwischen der Kappe und der Schutzabdeckung gelangen, wodurch die funktionsnotwendige, freie Bewegbarkeit der Kappe behindert werden könnte. Ausserdem ist eine derartige flexible Kappe ein störungsanfälliges und al-terungsgefährdetes Bauteil. Die bewegliche Trennwand zwischen der ersten und der zweiten Kammer ist als deformierbare Membran ausgebildet.

Es ist ferner ein Vorstufen-Druckregulator bekannt, bei dem als bewegliche Trennwand zwischen der ersten und der zweiten Kammer ein Kolben aus Edelstahl vorgesehen ist. Das Ventil wird durch einen Ventilsitz und das als Schneide ausgebildete Ende eines mit dem Kolben einstückigen, hohlen Schafts gebildet. Der Kolben und der Schaft sind durch

O-Ringe abgedichtet. Die erste Kammer ist zum umgebenden Wasser, dessen Druck auf eine Kolbenseite wirkt, offen. Daher besteht die Gefahr, dass Fremdkörper, wie Sand, Steinchen, Schlamm oder Korallenkalk, in die erste Kammer 5 eindringen und zu einer raschen Abnutzung der O-Ringe . führen. Ausserdem kann die im Vorstufen-Druckregulator expandierende Atemluft zu funktionsstörenden Vereisungen Anlass geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vor-lo stufen-Druckregulator zu schaffen, der bei einfachem Aufbau gegenüber schädlichen Einflüssen des umgebenden Wassers und mit dem Wasser zugeführter Fremdkörper geschützt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Vorstufen-Druckregu-15 lator erfindungsgemäss so ausgebildet wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.

Das Sperrmedium dient sowohl der Druckübertragung in der ersten Kammer als auch dem Fernhalten des umgebenden Wassers und darin mitgeführter Fremdkörper, wo-20 bei die letztgenannte Sperrfunktion bei dem aus der US-PS 3 920 033 bekannten Vorstufen-Druckregulator durch die Kappe und nicht durch deren Fettfüllung bewirkt wird. Damit das Sperrmedium nicht durch die feinen Passagen, die zweckmässig durch einen porösen Stopfen gebildet werden, 25 austritt, soll es ein relativ hohes Molekulargewicht und eine relativ grosse Molekulargrösse haben. Die feinen Passagen setzen dem Durchfluss von Umgebungswasser eine sehr geringe Drosselung entgegen. Das Sperrmedium schützt den Ventilmechanismus gegen Vereisung sowie gegen den Zutritt 30 von Umgebungswasser und Fremdkörpern. Die Grenzfläche zwischen dem Sperrmedium und dem Umgebungswasser liegt auch bei deren Verschiebung beim Arbeiten des Vorstufen-Druckregulators weit von dem im Inneren des Vorstufen-Druckregulators angeordneten Ventilmechanismus 35 entfernt.

Der Vorstufen-Druckregulator kann eine Spannfeder aufweisen, die die Trennwand in Öffnungsrichtung des Ventils beaufschlagt und die Grösse desjenigen Überdrucks in der ersten Kammer gegenüber der zweiten Kammer be-40 stimmt, bei dessen Erreichen eine Bewegung der Trennwand zum Öffnen oder Schliessen des Ventils stattfindet.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 beansprucht.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem zeichnerisch 45 dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Vorstufen-Druckregulator im Längsschnitt, wobei ein Verbindungsschlauch ünd ein nachgeschalteter Bedarfsregulator in Ansicht gezeichnet sind.

Der Vorstufen-Druckregulator 10 hat ein herkömmliches so Joch 12, das an den Hals eines herkömmlichen, nicht gezeichneten Druckbehälterventils angeschlossen werden kann. In eine Steuerkammer 14, die am rechten Ende des Regulatorkörpers 16 vorgesehen ist, wird Luft aus dem Druckbehälter geleitet. Zu diesem Zweck ist ein Anschluss-55 stück 18 vorgesehen, das in eine seitliche Öffnung 20 des Regulatorkörpers 16 eingeschraubt ist. Das Anschlussstück 18 hat an seinem äusseren Ende eine drehbare Befestigung für den Boden des Joches 12. Das äussere Ende des Anschlussstückes 18 hat einen Anschluss 22, der dichtend mit dem Be-60 hälterventil verbunden werden kann. Durch einen Durchgang 24 wird Druckluft durch das Anschlussstück 18 zur Steuerkammer 14 geleitet. Von dieser wird die Luft zu einem Schlauch 26 eines nachgeschalteten Bedarfsregulators 28 durch einen Hohlschaft 30 geleitet, der sich durch eine tren-65 nende Wand 32 in eine Kolbenkammer 34 im linken Teil des Regulatorkörpers 16 erstreckt. Ein in der Wand 32 angeordneter O-Ring 36 umgibt den Hohlschaft 30 und bildet damit für diesen eine äussere Dichtung, die den Durchtritt eines

Mediums aus der Kolbenkammer 34 in die Steuerkammer 14 verhindert.

Die Kolbenkammer 34 ist durch eine Kappe 38 verschlossen, welche auf den Regulatorkörper 16 aufgeschraubt ist. In die Mitte der Kappe 38 ist eine Gewindebohrung eingearbeitet, in die ein Anschlussstück 40 des Luftschlauches 26 eingeschraubt ist. Die Steuerkammer 14 ist durch ein Begrenzungselement 42 verschlossen, das in den Regulatorkörper 16 eingeschraubt ist. In das Begrenzungselement 42 ist eine Aussparung 44 eingearbeitet, die ein nachgiebiges Sitzteil 46 von im wesentlichen zylindrischer Form aufnimmt. Der Rand des Sitzteils 46 ist abdichtend gegen einen O-Ring 48 gedrückt, der sich an einer Zwischenschulter 50 abstützt.

Das Sitzteil 46 ist so angeordnet, dass es in Kontakt mit dem als Schneide ausgebildeten rechten Ende des Hohlschaftes 30 kommen kann, wodurch die Verbindung zwischen der Steuerkammer 14 und dem Schlauch 26 unterbrochen wird. Dies tritt dann ein, wenn der Druck des Atemgases in dem Hohlschaft 30 den Umgebungsdruck um einen vorbestimmten Wert überschreitet. Zu diesem Zweck ist ein Kolben 52 vorgesehen, der mit dem linken Ende des Hohlschaftes 30 verbunden ist. Der Rand des Kolbens 52 ist in einer zylindrischen Bohrung der Kappe 38 verschiebbar. Zwischen beiden ist eine als O-Ring 54 ausgebildete Dichtung vorgesehen.

Eine Schulter 56 in der Kappe 38 verhindert, dass der Kolben 52 auf dem Boden der Kappe 38 aufsitzt. Dadurch ist das linke Ende des Kolbens 52 jederzeit in freier Verbindung mit dem Innenraum des Hohlschaftes 30 und mit dem Luftschlauch 26.

Der Kolben 52 wird nach links gedrückt, um damit den Hohlschaft 30 durch den Einfluss von zwei Kräften von dem Sitzteil 46 abzuheben. Eine der beiden Kräfte wird durch eine Druckfeder 58 ausgeübt, die in der Kolbenkammer 34 angeordnet ist. Die Druckfeder 58 stützt sich mit einem Ende gegen die Unterseite des Kolbens 52 und mit dem anderen Ende gegen die Trennwand 32 ab. Die Druckfeder 58 ist so vorgespannt, dass sie immer eine Druckkraft auf den Kolben 52 ausübt, selbst in der durch die Schulter 56 vorgegebenen Grenzstellung. Die zweite Kraft, die auf den Kolben 52 wirkt und die bestrebt ist, den Hohlschaft 30 von seinem Sitzteil 46 abzuheben, wird durch den Umgebungsdruck ausgeübt, der auf die wirksame Fläche des Kolbens 52 einwirkt. Zu diesem Zweck ist das Innere der Kolbenkammer 34 über Öffnungen 60 mit dem Umgebungsdruck in Verbindung, welche bei diesem Beispiel in diametral gegenüberliegende Seiten des Regulatorkörpers 16 eingearbeitet sind.

Der durch die Druckfeder 58 über die wirksame Fläche des Kolbens 52 ausgeübte Druck beträgt etwa 8,6 bar. Wenn daher der Druck in dem Hohlschaft 30 und in dem Schlauch 26 unter einen Wert abfällt, der kleiner ist als 8,6 bar über Umgebungsdruck, bewegt die Druckfeder 58 zusammen mit dem Umgebungsdruck den Kolben 52 aus seiner am Sitzteil 46 abgestützten Stellung, die in der Zeichnung dargestellt ist, so dass Luft aus der Steuerkammer 14 zuströmen kann, bis der Umgebungsdruck und der durch die Druckfeder 58 ausgeübte Druck wieder ausgeglichen sind, worauf der Kolben 52 den Hohlschaft 30 wieder auf seinen Sitz zurückdrückt.

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Durch diese Funktion wird vernünftig regulierte Luft in den Schlauch 26 und damit zu dem Bedarfsregulator 28 geleitet. Der Kolben 52 wirkt als bewegliche Trennwand zwischen der als erste Kammer dienenden Kolbenkammer 34 und der links von ihm befindlichen zweiten Kammer, von der der Schlauch 26 abgeht.

Der Innenraum der Kolbenkammer 34 ist mit einem Sperrmedium 62 gefüllt, beim Ausführungsbeispiel mit einem Tieftemperatur-Silikonfett, das im Vergleich zu Wasser ein sehr hohes Molekulargewicht und eine sehr beträchtliche Molekulargrösse aufweist. Die Öffnungen 60 sind durch poröse Stopfen 64 geschlossen, die durch Hohlringe 66 gehalten werden, welche in die seitlichen Öffnungen 60 eingeschraubt sind.

Die porösen Stopfen 64 können aus Sintermetall bestehen, das verdichtet und geschmolzen ist, um dem Durch-fluss des Sperrmediums einen erheblichen Widerstand entgegenzusetzen, während Wasser frei durchfliessen kann. Derartige Werkstoffe werden beispielsweise durch die Firma Asco Sintering Corp., Los Angeles (Kalifornien), hergestellt und sind im Handel als gesinterte Metallfilter bekannt.

Wenn ein Silikonfett verwendet wird, das von der Firma Dow Corning Corp., Midland (Michigan), hergestellt wird und im Handel als Dow Corning Silikonschmiermittel bekannt ist, hat der poröse Stopfen 64 vorzugsweise eine effektive Durchflussabmessung von 50 um.

Wenn eine Druckfeder 58 mit einer verhältnismässig grossen Federkonstante verwendet wird, ist der Bewegungsbereich des Hohlschaftes 30 klein und damit auch die volu-metrische Verschiebung des Kolbens 52 zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung. In der dargestellten geschlossenen Stellung des Druckregulators befindet sich die Grenze zwischen dem Sperrmedium 62 und dem Wasser an den Öffnungen 60 vorzugsweise gerade innerhalb der Stopfen 64. Wenn sich der Kolben 52 nach links bewegt, um das Ventil zu öffnen, tritt nur geringfügig Wasser in die Kolbenkammer 34 ein, das erst dann wieder hinausgedrückt wird, wenn der Druckregulator schliesst. Das Sperrmedium 62 ist mit dem Wasser weitgehend nicht mischbar. Folglich füllt das Wasser niemals die Kolbenkammer 34 aus und ist in seiner Ausdehnung weitgehend auf den Bereich der Öffnungen 60 begrenzt. Die feine Porosität der Stopfen 64 hält das Sperrmedium 62 in der Kolbenkammer 34 zurück, auch wenn der Regulatorkörper 16 bei der Handhabung und im Gebrauch vielen Beanspruchungen ausgesetzt ist.

Um den Pegel des Sperrmediums richtig einstellen zu können, wird die Einheit gefüllt, während sie mit einer Hochdruck-Luftzuführungsquelle verbunden ist, die den Druckregulator schliesst. Anders würde der Druckregulator nicht funktionieren.

Die Dichtungen 36 und 54 sind sehr gut gegen Umgebungswasser isoliert. Auch der Kolben 52 selbst, der Hohl-schaft 30 und die Öffnung in der Wand 32, durch die der Hohlschaft 30 hin und her beweglich ist, sind abgedichtet. Ein Vereisen tritt nicht auf, die O-Ringdichtungen sind gegen Sand, Schlamm, Korallenkalk und andere Partikel geschützt, wodurch eine lange, zuverlässige Funktion des Druckregulators gesichert wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. 644 561

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Vorstufen-Druckregulator (10) für Unterwasseratemgeräte mit einem Hochdruckbehälter für Atemgas und einem nachgeschalteten Bedarfsregulator, mit einem Einlass (24) für nicht druckreguliertes Atemgas, mit einer ersten und einer zweiten Kammer in einem Regulatorkörper (16), die durch eine bewegliche Trennwand (52) voneinander getrennt sind, wobei die mit einem Druckübertragungsmedium gefüllte erste Kammer (34) gegen ein Eindringen von Wasser abgedichtet in druckübertragender Verbindung mit der Umgebung steht und von der zweiten Kammer ein Auslass (26) für das druckregulierte Atemgas abgeht, und mit einem durch die Bewegung der Trennwand (52) zu öffnenden und zu schliessenden Ventil (30,46), das in der Öffnungsstellung einen Strömungsweg vom Einlass (24) zur zweiten Kammer freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckübertragungsmedium ein inertes, mit Wasser im wesentlichen nicht mischbares Sperrmedium (62) vorgesehen ist und dass die erste Kammer (34) über feine, ein Austreten des Sperrmediums verhindernde, aber Wasser durchlassende Passagen (64) mit der Umgebung in Verbindung steht.
2. 2. Vorstufen-Druckregulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrmedium (62) ein Tieftempera-tur-Silikonfett vorgesehen ist.
3. 3. Vorstufen-Druckregulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenze zwischen dem Sperrmedium (62) und der Umgebung bei geschlossenem Ventil (30,46) gerade innerhalb der Passagen (64) liegt.