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Auftriebssteuerungsgerät für Taucher
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Die Erfindung bezieht sich auf die ßeeinflussung des Auftriebs eines
Tauchers und betrifft ein Auftriebssteuerungsgerät für Taucher, durch das der Auftrieb
des Tauchers entsprechend der erwünschten Arbeitstiefe veränderbar ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines
zweckmäßigen Auftriebssteuerungsgerätes für Taucher.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Auftriebssteuerungsgerät
für Taucher erfindungsgemäß aus durch einen fluiddichten sowie von einem Taucher
tragbaren Behälter, durch ein Wassereinlaßventil zum Einführen von die Vorrichtung
umgebendem Wasser in den Behälter zwecks Verdrängung von Gas aus dem Behälter, durch
ein Gasauslaßventil zum Ablassen des verdrängten Gases aus dem Behälter nach außen,
durch ein Gaseinlaßventil zum Einführen von komprimiertem Gas in den Behälter und
durch ein Wasserauslaßventil zum Ablassen des verdrängten Wassers aus dem Behälter,
wodurch wahlweise Wasser oder Gas in den Behälter eingelassen werden kann, um bereits
in diesem befindliches Gas oder Wasser zu verdrängen und hierdurch den Auftrieb
des Geräts zu verändern.
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ts Gewöhnlich verbinden die Wassereinlaß- und -auslaßventile den
Behälter mit der Umgebung des Gerätes. Es ist bevorzugt, daß das Gerät eine in sich
abgeschlossene bzw. unabhängige Einheit ist, die eine Quelle für komprimiertes Gas,
gewöhnlich Luft, enthält.
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Wenn dieses Gas von derselben Art ist, wie es für die Lebenserhaltung
des Tauchers benutzt wird, kann das Gas für das Atmen und für die Auftriebssteuerung
von demselben Druckgasbehälter zugeführt werden. Stattdessen können jedoch auch
getrennte Druckgasbehälter für die Atmung und die normale Auftriebssteuerung benutzt
werden. Um für Notfallzwecke zusätzlich Druckgas zur Verfügung zu stellen, besonders
wenn ein schnelles Aufsteigen (d.h. eine schnelle Vergrößerung des Auftriebs) erforderlich
ist, kann ein zweites Gaseinlaßventil vorgesehen sein, um dem Fluidbehälter Druckgas
unter einem höheren Druck zuzuführen, als es im Normalfall über das erste Gaseinlaßventil
erfolgt. Dieses zweite Gaseinlaßventii kann von dem Lebenserhaltungsbehälter oder
von einem Druckgas-Hilfsbehälter gespeist werden. Das dem ersten Gaseinlaßventil
zugeführte Gas hat vorzugsweise einen Druck, der im Bereich von ein oder mehreren
Hundert psi bzw. o,o7 kg/cm2 2 liegt und typischerweise 14,o6 kg/cm (200 psi) beträgt,
während das dem zweiten Ventil zugeführte Gas vorzugsweise im Bereich von 2 ein
oder mehreren Tausend psi bzw. o,o7 kg/cm liegt und typi-2 scherweise 210,9 kg/cm
(3000 psi) beträgt. Der letztgenannte Druck ist zweckmäßigerweise derjenige, unter
dem gewöhnlich komprimiertes Gas für Taucherzwecke in Flaschen gehalten wird. Eine
solche Flasche kann dazu benutzt werden, um dem ersten Gaseinlaßventil über einen
Druckminderer Gas zuzuführen.
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Der Fluidbehälter wird vorzugsweise von einer Rohrleitung, insbesondere
Schläuchen mit einem Durchmesser von beispielsweise 1 3/4 Zoll (one-and-three quarter
inch diameter gebildet, die die Drücke des während des Betriebes des Gerätes enthaltenen
Fluids aushalten kann. Diese Drücke dürften gewöhnlich kleiner 2 als 2,81 kg/cm
(40 psi) sein. Zweckmäßigerweise ist die Rohr-bzw. Schlauchleitung in Spulen- oder
Schleifenform angeordnet, um die Gesamtabmessungen des Behälters zu vermindern.
Die Leitung kann von zwei oder mehreren gleichen Rohrlängen gebildet werden,
die
in einem gemeinsamen Fluideinlaßverteiler beginnen und in einer gemeinsamen Fluidauslaßkammer
enden, oder auch in getrennten, jedoch gemeinsam betriebenen Auslaßkammern. In der
Leitung können Rückschlagventile vorgesehen sein, um eine Fluidströmung zu einem
oder beiden Wassereinlaß- und Gaseinlaßventilen i zu verhindern. Das Wassereinlaßventil
und das Gasauslaßventil werden vorzugsweise durch einen gewöhnlich manuell betätigbaren
Mechanismus gesteuert. Das Wassereinlaßventil kann durch Betätigen des Mechanismus
direkt geöffnet werden, während das Gasauslaßventil vorzugsweise durch Druckgas
über ein von dem Mechanismus betätigtes Steuerventil betrieben wird. Der Mechanismus
kann beispielsweise durch eine Feder in eine Schließposition vorgespannt und durch
Niederdrücken eines Betätigungsgriffs beispielsweise in Form eines Druckknopfes
in eine öffnungsposition bewegbar sein. Im niedergedrückten Zustand erfolgt durch
den Griff bzw.
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Druckknopf ein öffnen des Wassereinlaßventils und auch ein Verbinden
eines Betätigungsorgans des Gasauslaßventils mit einer Druckgasquelle, um hierdurch
ein öffnen des Auslaßventils zu begründen. Die Druckgasquelle kann dieselbe sein,
die das Gaseinlaßventil mit Druckgas versorgt und aber mit dem Betätigungsorgan
bei dem vollen Druck verbunden ist, d.h. ohne Durchlaufen eines Druckminderers.
Wenn der Griff freigegeben wird, kehrt er in seine Schließposition zurück, wodurch
das Wassereinlaßventil geschlossen und das Betätigungsorgan mit einer Ablaßöffnung
verbunden werden, damit sich das Gasauslaßventil beispielsweise unter einer Federvorspannung
schließen kann.
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Das Wasserauslaßventil kann zweckmäßigerweise durch den Fluiddruck
im Behälter an einem vorbestimmten Schwellwertpegel betätigt werden. So kann das
Ventil ein unter Federvorspannung stehendes Druckverminderungs- bzw. -entspannungsventil
sein, das bei-2 spielsweise bei einem Druck von 2,81 kg/cm2 (40 psi) öffnet. Dieses
Ventil kann gemeinsam mit einem Gasauslaßventil an einer Auslaßkammer angeordnet
sein; wenn mehrere Auslaßkammern vorgesehen sind, kann jede Kammer ein Paar von
Wasserauslaß- und Gasauslaßventilen haben.
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Das Gaseinlaßventil und, wenn vorhanden, das zweite Gaseinlaßventil
können jeweils ein manuell betätigtes Ventil sein, beispielsweise ein Schraubventil
der in Druckgassystemen allgemein verwenaeten Art.
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Wie es oben bereits erwähnt wurde, ist das Gerät vorzugsweise eine
unabhängige Einheit. Es ist bevorzugt, daß diese von dem Taucher als Rückengepäck
getragen werden kann. Zu diesem Zweck weist das Gerät vorzugsweise ein auf dem Rücken
des Tauchers anzuordnendes Gehäuse zum Aufnehmen zumindest des Hauptteils des Gerätes
und Mittel zum Halten des Gehäuses in dieser Position auf. Diese Mittel umfassen
vorzugsweise ein Paar von Armen, die sich von dem Gehäuse über die Schultern des
Tauchers erstrecken können und die vorzugsweise an ihren freien Enden in einer Steuereinheit
vereinigt sind, welche von Hand betätigbare Steuerungen für die Ventile enthalten.
Diese Arme können hohl sein, um den oder die Endabschnitte der Leitung und den oder
die Druckgasversorgungsleitungen zu tragen bzw. aufzunehmen.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten
Ausführungsbeispiel eines Auftriebssteuerungsgeräts näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - ein Auftriebssteuerungsgerät in einer perspektivischen Vorderansicht,
Figur 2 - das Auftriebssteuerungsgerät aus Figur 1 in einer perspektivischen Rückansicht,
Figur 3 - das Auftriebssteuerungsgerät aus Figur 1 in einer Rückansicht, wobei ein
rückwärtiges Gehäuseteil entfernt ist, Figur 4 - das Auftriebssteuerungsgerät aus
Figur 1 in einer Rückansicht, wobei eine innere Unterteilunswand entfernt ist, Figur
5 - in einer Detailansicht einen Druckluftsteuerungsmechanismus einer Steuereinheit
des Auftriebssteuerungsgeräts aus Figur 1 und Figur 6 - in einer schematischen Darstellung
die Einlaß- und Auslaß-Ventilmechanismen zur Behälterrohrleitung des Auftriebssteuerungsgeräts
aus Figur 1.
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Ein Auftriebssteuerungsgerät 1 weist nach einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein Rückengepäck-Gehäuse 2 mit einem Paar von Haltearmen
3 auf, die sich über die Schultern eines Tauchers erstrecken können. Die Haltearme
3 sind an ihren unteren Enden in einer zentralen Steuereinheit 4 vereinigt, an deren
Unterseite ein Halteriemen 5 lösbar befestigt ist. Der letztere ist mit der Unterseite
des Gehäuses 2 verbunden und kann zwischen den Beinen des Tauchers hindurchgeführt
werden.
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Das Gehäuse 2 weist ein Vorderteil 6 auf, von dem sich die Arme 3
erstrecken und das an seiner Rückseite offen ist. Ein mit einer Vielzahl von unter
Abstand angeordneten Öffnungen versehener Halter 7 erstreckt sich quer zum Vorderteil
6, um sich vertikal erstreckende Abschnitte einer Rohr- bzw. Schlauchleitung 8 auf
zum nehmen. Diese wird weitgehend von einer inneren Unterteilungswandung 9 verdeckt,
die Halter lo zum Aufnehmen eines Paares von herkömmlichen Druckluftflaschen 11
trägt. Das Gehäuse 2 wird durch ein Rückteil 12 vervollständigt, das durch Klammern
13 lösbar am Vorderteil 6 festgelegt ist.
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Die Rohr- bzw. Schlauchleitung 8 ist im Gehäuse 2 schleifenartig verlegt
und wird in diesem infolge Durchführens durch die Öffnungen im Halter 7 gehalten.
Die Einlaßenden der Leitung sind jeweils einfach durch jeden der Arme 3 zur Steuereinheit
4 geführt, und zwar für einen nachfolgend beschriebenen Zweck. Im Zentrum der Leitung
und vom Einlaß fern liegend befindet sich ein Fluidauslaßaufbau 15, der ein Paar
von Auslaßkammern 16 aufweist, welche durch eine mittige Wandung 17 voneinander
getrennt sind. Jede Kammer hat an einer Seite ein unter Federvorspannung stehendes
Druckauslaßventil Id, das sich öffnet, wenn der überdruck in der 2 Kammer 2,67 kg/cm
(38 psig) übersteigt. An der gegenüberliegenden Seite einer jeden Kammer befindet
sich ein Gasauslaßventil 19, das unter Federvorspannung in einer Schließposition
gehalten und gegen die Federvorspannung mittels eines Kolbens 20 geöffnet wird,
der sich in Abhängigkeit von einem Luftdruck in einem Zylinder 21 bewegt. Diese
Zylinder 21 sind über eine Hochdruckversorgungsleitung 22 mit einem in der Steuereinheit
4 gelegenen Ventil 23 |verbunden .
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Das Ventil 23 hat eine Einlaßöffnung, die über eine Leitung 24 direkt
mit einer Leitung lla verbunden ist, welche ihrerseits an die Druckluftflaschen
1i angeschlossen ist. Zusätzlich zu der mit der Leitung 22 verbundenen Auslaßöffnung
hat das Ventil 23 eine zweite Auslaßöffnung, die mit einer Leitung 25 verbunden
ist, welche ihrerseits in einer Auslaßmündung in der Steuereinheit 4 endet. Das
Ventil 23 wird über einen Schaft 26 betätigt, der sich nach vorne durch eine Kammer
8a erstreckt, um in einem Druckknopf 27 zu enden. Der Schaft 26 wird von einer Feder
28 in eine vordere Position vorgespannt, in der die ersten und zweiten Auslaßöffnungen
über einen Durchgang im Körper des Ventils 23 verbunden sind, wodurch Gas aus den
Zylindern 21 unter dem Druck der Federn der Ventile 19 abgelassen werden kann. Wenn
der Druckknopf 27 niedergedrückt (d.h. rückwärts bewegt) wirdr erfolgt eine entsprechende
Bewegung des Schafts 26, um den die Auslaßöffnungen verbindenden Durchgang zu schließen
und die erste Einlaßöffnung mit der ersten Auslaßöffnung über einen Durchgang im
Körper des Ventils 23 zu verbinden, wodurch Druckgas von der Druckgasflasche 11
zu den Ventilbetätigungszylindern 21 strömen kann.
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Das Ventil 23 befindet sich in einer zylindrischen Kammer 8a (in Figur
5 dünn eingezeichnet), mit der entsprechende Einlaßenden der Rohr- bzw. Schlauchleitung
8 verbunden sind. Die Enden der Kammer a sind durch entsprechende Wandungen verschlossen,
wobei jedoch die vordere Wandung eine Vielzahl von um ihr Zentrum verteilten Öffnungen
8b aufweist, damit Wasser in die Kammer und daher in die Rohr- bzw. Schlauchleitung
8 eintreten kann. Die Öffnungen 8b sind normalerweise durch ein scheibenförmiges
Verschlußglied 29 verschlossen, das von dem Schaft 26 gehalten wird.
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Wenn sich dieser in seiner vorderen Position befindet, drückt das
Verschlußglied 29 gegen die Rückseite der Vorderwandung der Kammer 8a, um ein Eintreten
des Wassers durch die Öffnungen 8b zu verhindern. Wenn jedoch der Schaft 26 durch
Niederdrücken des Druckknopfes 27 nach hinten bzw. rückwärts bewegt wird, erfolgt
ein Abheben des Verschlußgliedes 29 von der Wandung, wodurch Wasser durch die Öffnungen
8b in die Kammer 8a strömen kann.
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Die Steuereinheit 4 trägt auch ein Paar von Schraubventilen 30, 31
derjenigen Art, wie sie herkömmlicherweise in Druckluftsystemen benutzt werden.
Das Schraubventil 30 steuert die Strömung der 2 Druckluft bei einem überdruck von
etwa 14,o6 kg/cm (200 psig) von einer mit einem Druckminderer 33 verbundenen Leitung
32. Der Druckminderer 33 ist mit der Leitung lla verbunden, um den Druck 2 von 21o,9
kg/cm (3ovo psig) der Luft aus der Druckgasflasche 11 auf den erforderlichen obigen
Druck herabzusetzen. Die im geöffnet ten Zustand durch das Ventil 30 strömende Luft
gelangt zu einem Verteiler 34, von dem sich vier Leitungen 35 erstrecken. Zwei der
Leitungen 35 führen zu den entsprechenden Enden der Rohr- bzw.
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Schlauchleitung 8, um dieser direkt Luft zuzuführen, während die anderen
zwei Leitungen 35 kürzer sind und Luft in die Kammer 8a leiten.
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Das Ventil 3i ist über eine Leitung 36 mit der Leitung 11 verbunden.
Der Druck in der Leitung 36 ist unvermindert, d.h. es liegt 2 der volle Druck von
210,9 kg/cm2 (3000 psig) vor. Der Auslaß des Ventils 31 ist ebenfalls über eine
Leitung 37 mit dem Verteiler 34 verbunden, um eine Druckluftnotquelle für ein schnelles
Ausstoßen des Wassers aus der Rohr- bzw. Schlauchleitung 8 zu bilden.
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Eine Gesichtsmaske 38 ist über eine Leitung 39 mit dem Druckminderer
33 verbunden, um eine Atmungsversorgung für einen das Gerät 1 benutzenden Taucher
zu bilden. Ein Druckmesser 40 ist ebenfalls über eine Leitung 41 mit dem Druckminderer
33 verbunden. In den Leitungen 25 und 36 befinden sich Rückschlagventile, um eine
Rückströmung des Wassers in die pneumatischen Kreise zu verhindern.
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Im Betrieb kann der Einheit zum Vermindern ihres Auftriebs Wasser
zugeführt werden, und zwar durch Niederdrücken des Druckknopfes 7, wodurch gleichzeitig
das Verschlußglied 29 bewegt wird, um nonen Wassereintritt durch die Öffnungen 8b
in die Kammer 8a und omit in die Rohr- bzw. Schlauchleitung 8 zu ermöglichen. Bei
dieer Bewegung des Druckknopfes 27 wird auch die Leitung 22 mit der Leitung 24 verbunden,
wodurch Luft in die Zylinder 21 gelangen kann, um die Ventile 19 zu öffnen, wodurch
ein Luftaustritt aus
der Rohr- bzw. Schlauchleitung 8 über die
Auslaßkammern 16 ermöglicht wird. Auf diese Weise veranlaßt der Wasserdruck in der
Nähe des Tauchers ein Eintreten von*Wasser in die Rohr- bzw. Schlauchleitung 8 und
ein Verdrängen von Luft durch die offenen Ventile 19. Wenn der Taucher die erwünschte
Arbeitstiefe erreicht oder den Auftrieb auf ein erwünschtes Maß vermindert hat,
wird der Druckknopf 27 freigegeben, so daß er sich unter der Wirkung der Feder 28
schließen kann. Das Verschlußglied 29 kehrt in seine Verschließposition zurück,
in der kein weiteres Wasser durch die Öffnungen 8b strömen kann, und das komprimierte
Gas in den Zylindern 21 und der Leitung 22 kann über die Leitung 25 abgelassen werden,
wobei die Ventile 19 unter der Wirkung ihrer Federvorspannung schließen. Wenn das
Gerät 1 mit dem Taucher in einer umgekehrten Lage benutzt wird, führt ein Niederdrücken
des Druckknopfes 27 zur Verminderung des Auftriebs selbstverständlich zu einem Zuführen
von Wasser durch die Ventile 19 und zu einem Ausstoßen der Luft durch die Öffnungen
8b.
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Wenn eine Vergrößerung des Auftriebes erwünscht ist, wird das Schraubventil
30 gedreht und ein gesteuertes Eintreten von Druck-2 luft (bei 14,o6 kg/cm - 200
psi) durch die Leitungen 35 in die Kammer 8a und die Rohr- bzw. Schlauchleitung
8 ermöglicht. Durch das Eintreten der Luft übersteigt der Fluiddruck in der Rohr-bzw.
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Schlauchleitung 8 einen Druckwert von 2,67 kg/cm2 (38 psi), wobei
die Ventile 18 gegen ihre Federvorspannung öffnen und ein Ablassen des Fluids von
der Leitung durch diese Ventile ermöglichen.
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Durch das Ventil 30 wird Luft zugeführt, bis ausreichend viel Wasser
durch die Ventile 18 abgelassen ist, um den Auftrieb auf den erwünschten Wert zu
vergrößern. Das Ventil 30 wird dann geschlossen, wodurch sich die Ventile 18 schließen
können, wenn der Druck in der Rohr- bzw. Schlauchleitung 8 bis auf einen Wert unter
2 2,67 kg/cm (38 psi) gefallen ist. Die Schleifenanordnung der Rohr- bzw. Schlauchleitung
8 stellt sicher, daß das Wasser wirksam und zunehmend durch den Luftdruck aus der
Rohr- bzw. Schlauch leitung ausgestoßen wird. In einer Notsituation, in der der
Taucher den Auftrieb schnell zu vergrößern wünscht, wird das Ventil 31 geöffnet,
wodurch Luft unter einem Druck von 210,9 kg/cm2
(3000 psi) zu einem
Einströmen über die Leitung 37 in die Leitungen 35 veranlaßt wird, was wiederum
zu einem sehr schnellen Ablassen des gesamten Wassers in der Rohr- bzw. Schlauchleitung
8 führt.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf die speziell
beschriebene bestimmte Ausführungsform beschränkt ist und daß zahlreiche Abwandlungen
sowie Änderungen bezüglich der beschriebenen Einheit im Rahmen der vorliegenden
Erfindung vorgenommen werden können. Insbesondere können einstellbare druckempfindliche
Ventile in den pneumatischen Kreisen vorgesehen werden, um ein automatisches Einstellen
des Auftriebs auf einen erwünschten Wert zu ermöglichen.
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- Patentansprüche -