DE2656092A1

DE2656092A1 - AUTOMATIC SAFETY DEVICE FOR CONTROLLING GAS FLOW

Info

Publication number: DE2656092A1
Application number: DE19762656092
Authority: DE
Inventors: Giovanni Dr Ing Garofalo
Original assignee: AMF Inc
Current assignee: AMF Inc
Priority date: 1975-12-10
Filing date: 1976-12-10
Publication date: 1977-06-23
Also published as: BR7608281A; FR2334859A1; FR2334859B3; ES454557A1; IT1053173B

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Nv rickmann, Dipl^Phys. Dr. K.FinckePatent attorneys Dipl.-Ing. H.Nv rickmann, Dipl ^ Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. E ΑΛΥειckmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. E ειckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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. 8 MÜNCHEN 86, DEN. 8 MUNICH 86, DEN

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Automatische Sicherheitsvorrichtung zur Steuerung einer GasströmungAutomatic safety device for controlling a gas flow

Die Erfindung betrifft eine automatische Sicherheitsvorrichtung zur Steuerung einer Gasströmung aus einem Gasbehälter in ein aufblasbares Element, insbesondere zur Steuerung einer Taucherausrüstung beim Auftauchen.The invention relates to an automatic safety device for controlling a gas flow from a Gas container in an inflatable element, in particular for controlling diving equipment when surfacing.

Eine derartige Sicherheitsvorrichtung ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch einen auf hydrostatischen Druck ansprechenden Druckwandler, der mit einer elektronischen Zeitsteuerschaltung in Verbindung steht, welche eine Vorrichtung zur Unterbrechung der Gasströmung steuert.Such a safety device is characterized according to the invention by a hydrostatic one Pressure responsive pressure transducer in communication with an electronic timing circuit, which controls a device for interrupting the gas flow.

Die Erfindung kann also beispielsweise als automatische Sicherheitsvorrichtung für Taucher verwirklicht werden, die die Ausströmung von Druckluft aus einem Gasbehälter in ein aufblasbares Element zum richtigen Zeitpunkt öffnet. Ein solches aufblasbares Element kann eine vom Taucher getragene Weste sein, in der ein Druckwandler aufThe invention can thus be implemented, for example, as an automatic safety device for divers, which allows compressed air from a gas container to flow into an inflatable element at the right time opens. Such an inflatable element can be a vest worn by the diver in which a pressure transducer is applied

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den hydrostatischen Druck des Tauchers unter Wasser anspricht, wodurch der Betriebszustand einer zugeordneten elektronischen Steuerschaltung beeinflußt wird, deren Ausgangssignal in geeigneter Weise auf ein Element einwirkt, welches die Gasströmung aus dem Gasbehälter in die Weste oder ein ähnliches aufblasbares Element sperrt und den entsprechenden Kanal öffnet, nachdem die Tauchzeit einen vorbestimmten Wert erreicht hat.responds to the hydrostatic pressure of the diver underwater, whereby the operating state of an associated electronic control circuit is influenced, the output signal of which acts in a suitable manner on an element, which blocks the flow of gas from the gas container into the vest or similar inflatable element and opens the corresponding channel after the dive time has reached a predetermined value.

Die Steuerschaltung ist vorteilhaft als eine Festkörperschaltung aufgebaut, die abhängig von der Einwirkung des Druckwandlers ein verzögertes Ausgangssignal abgibt. Das Ausgangssignal tritt also mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung nach dem Zeitpunkt auf, zu dem der hydrostatische Druck das Ansprechen des Wandlers hervorgerufen hatThe control circuit is advantageously constructed as a solid-state circuit that is dependent on the action of the Pressure transducer emits a delayed output signal. That The output signal therefore occurs with a predetermined time delay after the point in time at which the hydrostatic pressure caused the transducer to respond

Das Element zur Sperrung der Gasströmung ist vorzugsweise als ein Dichtungselement ausgebildet, das direkt oder indirekt infolge des verzögerten Ausgangssignals geöffnet bzw. zerbrochen wird.The element for blocking the gas flow is preferably designed as a sealing element that is directly or indirectly is opened or broken as a result of the delayed output signal.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to the figures illustrated embodiments described. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips einer Vorrichtung nach der Erfindung,Fig. 1 is a schematic representation of the principle of a device according to the invention,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung,Fig. 2 is a partially sectioned side view of a device according to the invention,

Fig. 3 einen Längsschnitt III-III nach Fig. 2,3 shows a longitudinal section III-III according to FIG. 2,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht entgegengesetzt der in Fig. 2 gezeigten Darstellung,Fig. 4 is a partially sectioned side view opposite to the representation shown in Fig. 2,

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Fig. 5 die elektronische ZeitSteuerschaltung in der Vorrichtung nach der Erfindung,Figure 5 shows the electronic timing circuit in the device according to the invention,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung zur Unterbrechung der Gasströmung und6 shows a sectional view of the device for interrupting the gas flow and

Fig. 7 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Unterbrechung der Gasströmung.7 shows another embodiment of a device to interrupt the gas flow.

Fig. 1 zeigt eine automatische Vorrichtung zur Öffnung des Kanals für eine Druckgasströmung aus einem Behälter 1 in ein nicht dargestelltes aufblasbares Element, das beispielsweise eine Taucherweste bzw. ein Taucheranzug sein kann. Eine Sperrvorrichtung 2 für die Gasströmung ist auf dem Behälter angeordnet und sperrt normalerweise den Gasaustritt des Behälters 1 zur Verbindungsleitung 3 mit dem aufblasbaren Element.1 shows an automatic device for opening the channel for a flow of pressurized gas from a container 1 into an inflatable element, not shown, which can be, for example, a diving vest or a diving suit can. A blocking device 2 for the gas flow is arranged on the container and normally blocks the gas outlet of the container 1 to the connecting line 3 with the inflatable element.

Die Sperrvorrichtung 2 kann durch ein Stromausgangssignal einer elektronischen Zeitsteuerschaltung 4 geöffnet werden, welche durch einen Druckwandler 5 gesteuert wird. Dieser spricht auf den hydrostatischen Druck an, der auf den unter Wasser befindlichen Taucher einwirkt. Dadurch wird der Zustand der Schaltung 4 geändert und ein Ausgangssignal abgegeben, das die Öffnung des Austritts für das Gas am Behälter 1 bewirkt.The locking device 2 can be opened by a current output signal from an electronic time control circuit 4, which is controlled by a pressure transducer 5. This responds to the hydrostatic pressure on acts on the underwater diver. This changes the state of the circuit 4 and produces an output signal released, which causes the opening of the outlet for the gas on the container 1.

Der Druckwandler 5 kann jede geeignete Vorrichtung sein, von der ein Element in der elektronischen Steuerschaltung angeordnet ist und die auf den hydrostatischen Druck zur Änderung des Betriebszustandes der Schaltung anspricht.The pressure transducer 5 can be any suitable device, one of which is an element in the electronic control circuit is arranged and which responds to the hydrostatic pressure to change the operating state of the circuit.

Es gibt bereits zahlreiche Druckwandler, die diesen Zweck erfüllen, beispielsweise die modernen piezoelektrischenThere are already numerous pressure transducers that serve this purpose, for example the modern piezoelectric ones

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Transistorwandler, bei denen eine Druckeinwirkung einen typischen Parameter des Transistors ändert. Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch vorzugsweise als Wandler 5 eine einfache elektromechanische Vorrichtung verwendet, bei der eine druckempfindliche Membran 205 mit einem Schalter 6 gekoppelt ist, der in Schließstellung gebracht wird, wenn der hydrostatische Druck einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Es ist zu bemerken, daß in einer Vorrichtung nach der Erfindung das unmittelbare Ansprechen des Wandlers auf den hydrostatischen Druck eine minimale Betätigungskraft erfordert, da diese Kraft lediglich zur Betätigung eines sehr empfindlichen Schalters ausgenutzt wird.Transistor converters, in which the application of pressure a typical parameters of the transistor changes. In the embodiment shown in the figure, however, is preferred used as a transducer 5, a simple electromechanical device in which a pressure-sensitive Membrane 205 is coupled to a switch 6, which is brought into the closed position when the hydrostatic Pressure exceeds a predetermined limit. It should be noted that in a device according to the invention the immediate response of the converter to the hydrostatic pressure results in a minimal actuation force requires, since this force is only used to operate a very sensitive switch.

Der Schalter 6 ist in die Zeitsteuerschaltung eingefügt, deren Ausgangssignal die Öffnung der Sperrvorrichtung 2 des Behälters 1 steuert. Ein praktisches Beispiel dieser Schaltung wird im folgenden anhand der Fig. 5 beschrieben. The switch 6 is inserted into the time control circuit, the output signal of which indicates the opening of the locking device 2 of the container 1 controls. A practical example of this circuit is described below with reference to FIG.

In der in Fig. 5 gezeigten Schaltung wird durch den Schalter 6 der Stromkreis der Batterie BT geschlossen. Ein Elektrolytkondensator C1, der im Anfangszustand nicht geladen ist, wird dann allmählich über die beiden in Reihe geschalteten Widerstände R1 und RV mit einer Geschwindigkeit geladen, die von der Zeitkonstanten (R1 + RV) χ C1 abhängt. Diese kann durch Einstellung des Widerstandes RV geändert werden. Das Einstellelement dieses Widerstandes, das auch in Fig. 3 und 4 mit RV bezeichnet ist, ist einer Skala C zugeordnet, die direkt in Zeitwerten geeicht ist.In the circuit shown in FIG. 5, the circuit of the battery BT is closed by the switch 6. An electrolytic capacitor C1, which is in the initial state is not charged, then gradually across the two series connected resistors R1 and RV at one rate loaded by the time constant (R1 + RV) χ C1 depends. This can be changed by adjusting the resistance RV. The adjustment element this Resistance, which is also designated in Fig. 3 and 4 with RV, is assigned to a scale C, which directly is calibrated in current values.

Die Spannung am positiven Anschluß des Kondensators C1 wird der Steuerelektrode e einer Doppelbasisdiode Tz1The voltage at the positive terminal of capacitor C1 becomes the control electrode e of a double base diode Tz1

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zugeführt, die zwei Basiselektroden b1 und b2 hat und mit dem Lastwiderstand R2 und einem Basiswiderstand R3 in Reihe geschaltet ist. Wie dem Fachmann geläufig ist, wird diese Doppelbasisdiode leitend, sobald der Kondensator C1 die erforderliche Schwellenspannung an die Elektrode e liefert. An den Anschlüssen des Widerstandes R3 entsteht dann die Steuerspannung für die Steuerelektrode d einer steuerbaren Diode D1, deren Ausgangsstrom über einen Lastwiderstand Rd in der Sperrvorrichtung 2 des Behälters 1 geführt wird. Dieser Lastwiderstand kann gemäß dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der elektrische V/iderstand einer metallischen Scheibe oder Platte 102 sein, die die Öffnung des Behälters 1 abdichtet. Dieses Element ist mit Anschlüssen A und B verbunden, beispielsweise ist der Anschluß B.geerdet und der Anschluß A mit einem Stift 302 versehen, der zentral auf die obere Fläche der Scheibe 102 einwirkt. Der von der Diode D1 gelieferte Strom bewirkt ein Schmelzen der Scheibe, wodurch der Kanal für das Ausströmen des Gases für den Tauchanzug geöffnet wird. Bei dem in Fig. 7 gezeigten abgeänderten Ausführungsbeispiel ist der Lastwiderstand Rd als ein schmelzbarer Widerstand ausgeführt, der eine Sprengladung PV zündet, die wiederum eine Stoßwirkung auf einen Stift 302 ausübt, so daß dieser die Scheibe 202 durchstößt, welche den Behälter 1 für das unter Druck stehende Gas verschließt.which has two base electrodes b1 and b2 and with the load resistor R2 and a base resistor R3 is connected in series. As is well known to those skilled in the art, this double base diode becomes conductive, as soon as the capacitor C1 supplies the required threshold voltage to the electrode e. At the connections of the resistor R3 then results in the control voltage for the control electrode d of a controllable diode D1, the output current of which through a load resistor Rd in the locking device 2 of the container 1 is performed. This load resistance can be according to that shown in FIG. 6 Exemplary embodiment of the electrical resistance of a metallic disk or plate 102, the the opening of the container 1 seals. This element is connected to ports A and B, for example the connection B. is grounded and the connection A is provided with a pin 302, which is centered on the upper Surface of the disc 102 acts. The current supplied by diode D1 causes the disc to melt, whereby the channel for the outflow of the gas for the wetsuit is opened. In the one shown in FIG modified embodiment, the load resistor Rd is designed as a fusible resistor, detonates an explosive charge PV, which in turn exerts an impact on a pin 302, so that this pierces the disc 202, which closes the container 1 for the pressurized gas.

Die in Fig. 5 gezeigte Schaltung ist mit einem Stromzweig zur Steuerung der Wirkung der Batterie BT versehen. Dieser Stromzweig umfaßt einen Druckknopfschalter P, der eine Reihenschaltung einer Zenerdiode D3 , einer Leuchtdiode LED und eines Strombegrenzungswider-The circuit shown in Fig. 5 is with a current branch to control the action of the battery BT provided. This branch includes a push button switch P, which is a series connection of a Zener diode D3, a light-emitting diode LED and a current limiting resistor

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Standes R4 an die Batterie anschaltet. Der Widerstand" R5, welcher dieser Reihenschaltung parallelgeschaltet ist, simuliert die Belastung Rd. Ein manuell betätigbarer Schalter 7 schließt die Steuervorrichtung kurz und kann im Notfall zur Beschleunigung beim sofortigen Wiederauftauchen des Tauchers benutzt werden.Status R4 connects to the battery. The resistance" R5, which is connected in parallel to this series connection, simulates the load Rd. A manually operated one Switch 7 short-circuits the control device and can be used in an emergency to accelerate the immediate re-emergence used by the diver.

Die in Fig. 5 gezeigte Zeitsteuerschaltung ermöglicht eine genaue und zuverlässige Steuerung, auch bei der Einstellung der Zeitkonstanten. Die Verwendung einer Doppelbasisdiode Tz1 führt zu einer Spannungsspitze an den Anschlüssen des Widerstandes R3₇ sobald an der Steuerelektrode e das Schwellenpotential auftritt, welches den Sperrzustand der Diode beseitigt. Der Schalter 6 schließt in der Ruhestellung den Kondensator C1 kurz, so daß jegliche Restladung beseitigt wird, die den Zeitablauf eines nachfolgenden Schaltvorganges verfälschen könnte.The timing control circuit shown in FIG. 5 enables precise and reliable control, even when setting the time constants. The use of a double base diode Tz1 leads to a voltage spike at the connections of the resistor R3 ₇ as soon as the threshold potential occurs at the control electrode e, which removes the blocking state of the diode. In the rest position, the switch 6 short-circuits the capacitor C1, so that any residual charge is eliminated which could falsify the timing of a subsequent switching process.

In Fig. 2, 3 und 4 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel der vorstehend beschriebenen Vorrichtung gezeigt. Die Bedienungselemente für die elektronische Zeitsteuerschaltung sind in einem Kasten 9 angeordnet, aus dem die Achse eines einstellbaren Widerstandes RV herausragt«, mit dem die Zeitkonstante und damit die Zeitverzögerung eingestellt werden kann. Der Knopf RV ist mit einer Skala versehen, die direkt in Zeiteinheiten geeicht ist, wie dies bei den üblichen Zeitgebern der Fall ist.In Figs. 2, 3 and 4 a practical embodiment of the device described above is shown. The controls for the electronic timing circuit are arranged in a box 9 from which the axis of an adjustable resistor RV protrudes «, with which the time constant and thus the time delay can be set. The zipper button is with provided with a scale that is directly calibrated in time units, as is the case with the usual timers of the Case is.

Der Kasten 9 und die Halter 214 für Elemente der Batterie BT sind auf der einen Seite eines Rahmens 14 vorgesehen, dessen eines Ende mit einem Gewindestutzen 114 (Fig. 3) versehen ist. Am anderen Ende des Rahmens 14 ist eine Halterung 15 befestigt, an der der Boden des GehäusesThe box 9 and the holders 214 for elements of the battery BT are provided on one side of a frame 14, one end of which has a threaded connector 114 (Fig. 3) is provided. At the other end of the frame 14 is one Bracket 15 attached to the bottom of the housing

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für den Wandler 5 mit Schrauben 16 befestigt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 105 einer Membran 205 angepaßt, deren eine Seite dem Wasserdruck über Bohrungen 117 in einer Abdeckung 17 ausgesetzt ist, mit der der Raum des Gehäuses 105 über der Membran 205 abgeschlossen ist.for the converter 5 is fastened with screws 16. in the illustrated embodiment, the housing 105 is adapted to a membrane 205, one side of which the water pressure is exposed via bores 117 in a cover 17, with which the space of the housing 105 above the membrane 205 is complete.

Auf der der Zeitsteuerschaltung und der Batterie gegenüberliegenden Seite des Rahmens 14 ist ein Hebel 106 schwenkbar befestigt und mit der Membran 205 in deren Mitte über eine Kugel 18 gekoppelt, die in einer Bohrung der Bodenseite des Gehäuses 105 angeordnet ist. Der Hebel 106 wird durch eine Feder 10 gegen die Kugel 18 gedrückt. Die Kraft der Feder 10 kann mit einer Einstellschraube eingestellt werden, die in einem Block 12 am Rahmen 14 geführt ist. Der Schalter 6 ist gleichfalls am Rahmen 14 befestigt. Er ist als ein Mikroschalter mit Umschaltekontakt ausgeführt, dessen Betätigungselement mit dem Hebel 106 gekoppelt ist.On the opposite of the timing circuit and the battery Side of the frame 14 is a lever 106 pivotally mounted and with the membrane 205 in their Coupled in the middle via a ball 18 which is arranged in a bore in the bottom side of the housing 105. The lever 106 is pressed against the ball 18 by a spring 10. The force of the spring 10 can be adjusted with an adjusting screw which is guided in a block 12 on the frame 14. The switch 6 is also on the frame 14 attached. It is designed as a microswitch with a changeover contact, the actuating element of which with the Lever 106 is coupled.

An dem Gehäuse 105 sind auch eine Warnlampe in Form der Leuchtdiode LED, eine Prüftaste P und ein manuell betätigbarer Schalter 7 befestigt. Ferner ist ein Leitungsanschluß 103 für die Leitung 3 vorgesehen, welche von der Sperrvorrichtung am Behälter 1 zu dem aufblasbaren Element (nicht dargestellt) führt. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist auch der Behälter 1 nahe dem Rahmen 14 auf der Seite des Mikroschalters 6 angeordnet.A warning lamp in the form of a light-emitting diode LED, a test button P and a manually operable one are also located on the housing 105 Switch 7 attached. Furthermore, a line connection 103 is provided for the line 3, which leads from the locking device on the container 1 to the inflatable element (not shown). As from Fig. 3 As can be seen, the container 1 is also arranged near the frame 14 on the side of the microswitch 6.

Der Rahmen 14 wird mit den an ihm befestigten, vorstehend beschriebenen Elementen in ein Gehäuse 8 eingesetzt. Die Befestigung des Rahmens 14 im Gelii'use 8 erfolgt mit einer Schraube 13, welche durch einen Öffnungsstutzen 108 des Gehäuses 8 hindurchgeführt und in den The frame 14 is inserted into a housing 8 with the elements described above fastened to it. The attachment of the frame 14 in the Gelii'use 8 takes place with a screw 13 which is passed through an opening 108 of the housing 8 and into the

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Gewindestutzen 114 eingeschraubt wird. Der Flansch 305 des Gehäuses 105 ragt in die Öffnung des Gehäuses 8 hinein, so daß das Gehäuse 105 eine Abdeckung für das Gehäuse 8 bildet, die durch Zwischenlage eines O-Ringes 19 einen wasserdichten Verschluß ermöglicht. Ähnliche Ringe bilden Dichtungen an der Schraube 13, wodurch gleichfalls der dichte Verschluß des Gehäuses 8 gewährleistet ist.Threaded connector 114 is screwed in. The flange 305 of the housing 105 protrudes into the opening of the housing 8, so that the housing 105 is a cover for the Forms housing 8, which enables a watertight seal by the interposition of an O-ring 19. Similar Rings form seals on the screw 13, which also ensures the tight closure of the housing 8 is.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern kann im Rahmen der folgenden Ansprüche abgeändert bzw. weitergebildet werden.The invention is not limited to the details described above, but can be used within the scope of the following Claims are modified or further developed.

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Claims

1. Automatic safety device for control a gas flow from a gas container into an inflatable element, in particular for controlling a Diving equipment when surfacing, characterized by one responsive to hydrostatic pressure Pressure transducer (5) which is connected to an electronic time control circuit (4) which is a Device (2) for interrupting the gas flow controls.

2. Safety device according to claim 1, characterized in that that the pressure transducer (5) is a mechanical transducer which is on one in the timing circuit (4) located switch (6) acts.

3. Safety device according to claim 2, characterized in that that the pressure transducer (5) comprises a membrane (205) on one side of the hydrostatic Pressure is exposed and with the other side via an adjustable load (10) on a microswitch (6) acts, which is arranged in the electronic timing control circuit (4).

4. Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the time control circuit (4) emits a current output signal for controlling the locking device (2), which compared to the Response time of the pressure transducer (5) to a predetermined hydrostatic pressure by a predetermined Time delay occurs.

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5. Safety device according to claim 4, characterized in that that the locking device (2) is designed as a small plate (102, 202) which the The outlet of the gas container (1) closes off when a predetermined electric current passes through it fusible material and is inserted as a resistor (Rd) in the timing circuit (4).

6. Safety device according to claim 4, characterized in that that the locking device (2) is designed as a small plate (202) that the outlet of the gas container (1) is closed and can be pierced by a pin (302) which, in the event of an explosion, causes a charged by an electrical resistor (Rd) inserted into the timing control circuit (4), ignitable charge (PV) will.

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