DE2910046A1

DE2910046A1 - Druckregulierventil fuer beatmungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE2910046A1
Application number: DE19792910046
Authority: DE
Inventors: Giovanni Garofalo
Original assignee: AMF Inc
Current assignee: AMF Inc
Priority date: 1978-05-16
Filing date: 1979-03-14
Publication date: 1979-11-29
Also published as: IT7812617A0; FR2426289A1; IT1104244B; ES480817A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing.H Wpickmann, Dip^.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ikg. F. A.Werckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

AMF INCORPORATED, White Plains, N.Y., USA

777 Westchester Avenue

Druckregulierventil für Beatmungsvorrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Druckregulier- oder Reduzierventil für Luftatmungsvorrichtungen, insbesondere für Unterwasser-Beatmungsvorrichtungen einer Bauart mit sog. in Gleichgewicht stehenden Kolben.

Die vorhandenen Druckregulierventile der erwähnten Bauart haben einige Nachteile.

Ein Nachteil liegt in dem Umstand, dass aufgrund der Reibung zwischen den Abdichtungselementen am Kolben und den Wandungen der Bohrung,in der sich der Kolben bewegt, dieser einen hohen Widerstand, insbesondere bei der anfänglichen Bewegungsaufnahme überwinden muss, was mit Gefahr für den Verwender verbunden sein kann.

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Ein weiterer Nachteil der bekannten Druckregulierventile der in Rede stehenden Art besteht darin, dass bei diesen praktisch kein effektiver Gleichgewichtszustand des Kolbens unter normalen Betriebsbedingungen erhalten werden kann. Um Bedingungen vorzusehen, die so nahe wie möglich bei den idealen Bedingungen liegen, muss die Berührungsfläche des Kolbenstössels soweit wie möglich reduziert werden, was jedoch zur Folge hat, dass der Kolbenstössel eine scharfe Formgebung bekommt und damit in das Abdichtungselement aus Polytetrafluoräthylen einschneidet. Die dann abgetrennten Partikel werden in das Regulierventil· eingesaugt und können dieses ausser Betrieb setzen.

Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines Druckregulierventils der eingangs erwähnten Art ohne die mit bekannten Druckregulier- oder Reduzierventilen verbundenen Nachteile.

Bezüglich der Lösung dieses Ziels wird auf die Patentansprüche, insbesondere Anspruch 1, verwiesen.

Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung hat das Ende des sich frei durch die Bohrung in der feststehenden Trennwand erstreckenden Stössels einen Aussendurchmesser, der grosser als der Aussendurchmesser des rohrförmigen Stössels ist. Dieses Ende besitzt vorteilhafterweise ein nach aussen sich erweiterndes glockenförmiges Profil.

Gemäss einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann die bewegliche Trennwand in Form von einer flexiblen balgartigen Membran vorgesehen werden.

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Zusammengefasst ist der Grundkörper des erfindungsgemässen Reduzierventils an einem Ende mit einer Einlassöffnung ..für ein Hochdruckgas und am anderen Ende mit einer Auslassöffnung für ein Niederdruckgas versehen. Inseitig des Grundkörpers des Reduzierventils sind eine feststehende radiale Trennwand und eine axial bewegliche radiale Trennwand angeordnet, die zwischen sich und den betreffenden Enden des Ventilsgrundkörpers eine Hochdruckgaskammer und eine Niederdruckgaskammer sowie weiter eine dritte Kammer definieren, die in Verbindung mit der Aussenatmosphäre steht. Sowohl die feststehende als auch die bewegliche Trennwand weisen zentrale axial zueinander ausgerichtete Druchgangsbohrungen auf, durch die sich ein rohrförmiger Stössel erstreckt. · Der Stössel ist axial gleitbar über eine gasdichte Dichtung durch die Bohrung in der feststehenden Trennwand geführt und in gasdichtem Sitz in der Bohrung in der beweglichen Trennwand befestigt, so dass sich diese mit dem Stössel axial bewegt. Das Ende des sich durch die feststehende Trennwand in die Hochdruckgaskammer erstreckenden Stössels wirkt mit einem feststehenden Ventilsitzelement zusammen. Eine Feder ist vorgesehen, um den Stössel vom Ventilsitzelement wegzudrücken.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine längsgeschnittene Ansicht von einem erfindungsgemäss aufgebauten Druckregulier- oder Reduzierventil.

Fig. 2 eine längsgeschnittene weggebrochene Detailansicht in vergrössertem Masstab von einem Ende des Stössels für das Reduzierventil nach Fig. 1, und

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Fig. 3 eine Detailansicht von Fig. 2 in weiter vergrössertem Masstab.

Nach Fig. 1 weist das Reduzierventil oder Reduzierstück einen zylindrischen Grundkörper 1 auf, dessen oberes Ende durch eine Gewindekappe 2 und dessen unteres Ende durch einen Gewindestopfen 3 verschlossen ist.

Die Kappe 2 enthält eine axiale Bohrung 102, die an ihrem oberen Ende mit einer Querbohrung 202 in Verbindung steht. Die Querbohrung 202 weist Gewindeendbereiche 302 auf, die mit den Schläuchen der nicht gezeigten Atmungsvorrichtung verbunden werden können.

Eine flexible Membran 4 ist längs ihrer äusseren Umfangskante zwischen dem Grundkörper 1 und der Kappe 2 eingeklemmt, so dass der Innenraum des Grundkörpers 1 in zwei Kammern 5 und 6 unterteilt wird. Die Membran 4 besitzt eine axiale Bohrung, durch die sich ein rohrförmiger Stössel 7 erstreckt, dessen verkleinertes oberes Ende

107 unter radialem freiem Spiel in die Bohrung 102 hineinragt. Kurz unterhalb des oberen Endes 107 ist der Stössel 7 mit einem oberen Aussengewindebereich 207 von reduziertem Durchmesser versehen, während am unteren Ende dieses Gewindebereiches 207 der Stössel eine Ringnut 307 zur Aufnahme eines O-Ringes 407 aufweist. Der Stössel 7 erstreckt sich von der Nut 307 mit seinem zylindrischen vergrösserten Durchmesserbereich 507 nach unten durch eine axiale Bohrung

108 in einer radialen Trennwand oder Wand 8, die integral am Grundkörper 1 ausgebildet ist. Auf diese Weise ragt der Stössel in eine Kammer 9 im unteren Abschnitt des Reduzierventiles. Die Bohrung 108 weist eine Ringnut zur Aufnahme eines O-Ringes 208 auf. Die Kammer 9 wird am unteren Ende durch den Gewindestopfen 3 mit Hilfe eines Dichtungsringes 103 verschlossen, während in einem in der

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oberen Stirnfläche des Stopfens 3 ausgebildeten zylindrischen Gehäuse ein Abdichtungselement 10 aufgenommen ist; Das .untere dem Abdichtungselement 10 zugewandte Ende des Stössels 7 ist zu einer nach aussen sich erweiternden glockenförmigen Gestalt 607 ausgebildet.

Die Kammer 9 steht mit einer radialen Passage 11 in Verbindung, in die ein Anschlusstück 12 für die Verbindung zum Hochdruckauslass der nicht gezeigten Atmungsgasflaschen eingeschraubt ist. Ein scheibenförmiges Element 13 mit einer axialen Bohrung ist am Stössel 7 so befestigt, dass es mit einer Seite auf der Absatzfläche aufliegt, die zwischen dem Stösselbereich 507 mit dem grösseren Durchmesser und demoberen Stösselbereich mit dem verringerten Durchmesser ausgebildet ist. Die andere Seite des scheibenförmigen Elementes liegt an dem zentralen Bereich der Unterseite der Membran 4 an. Die Membran 4 wird gegen das scheibenförmige Element 13 durch eine Unterlegscheibe 14 geklemmt, die auf der Oberseite der Membran aufliegt und durch eine auf den Bereich 207 des Stössels 7 aufgeschraubten Mutter 15 angedrückt wird. Die Kammer 6 ist mit Bohrungen 106 versehen, die eine Verbindung mit der Aussenumgebung bilden.

Eine zylindrische Druckfeder 16 ist konzentrisch um den Stössel 7 zwischen dem scheibenförmigen Element 13 und der Trennwand 8 angeordnet.

In Fig. 2 und 3 bedeuten:.

F = Kraft der Feder 16 + Aussendruck, P1 = Gasdruck in Kammer 9,

P2 = Niederdruck abstromseitig der Kammer 9, S = die dem Druck P2 ausgesetzte Fläche der Membran 4 (P2 ist der Druck in der Kammer 5),

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52 = Ringquerschnittsfläche des Stössels 7,

K = tatsächliche Abdichtungsstelle zwischen Stössel 7

und Abdichtungselement 10, S5 = Ringquerschnittsfläche des abgestuften Bereiches

am glockenförmigen Abschnitt 607 des Stössels 7

aufstromseitig von K,
S4 = Ringquerschnittsfläche des Stössels 7 abstrom-

seitig von K,

53 = Ringquerschnittsfläche des abgestuften Bereiches

am glockenförmigen Abschnitt 6 07 des Stössels 7.

Mit S1 = S2 + S3 = S4 + S5 = Querschnittsfläche des Stössels wird der Gleichgewichtszustand durch folgende Gleichung wiedergegeben:

F = P2 (S- S4) + P1 (S3 - S5) ,
worin S grosser als S4 und S3 grosser oder gleich S5 sind.

Daraus folgt, dass durch eine geeignete Dimensionierung des abgestuften Bereiches am Abschnitt 607 die folgenden Vorteile erhalten werden:

a) Die Berührungsfläche zwischen Stössel 7 und Abdichtungselement 10 kann gross genug (und daher nicht scharf) sein, um eine einschneidende Wirkung auf das Abdichtungselement 10 zu vermeiden;

b) wenn S3 = S5 wird, steht das Retiuzierventil in einem perfekten Gleichgewichtszustand, da Änderungen von P1 die Gleichgewichtsgleichung nicht beeinflussen;

c) wenn S3 grosser als S5 ist (ein geringer Unterschied stellt den höchst erwünschten Zustand dar) wird bei Abfall von P1

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(aufgrund Leerung der Druckgasflaschen) ein geringer Anstieg des Niederdruckes P2 erhalten, was positiv die Konstanz der Empfindlichkeit des Reduzierventils beeinflusst, da hierdurch die geringere Abgabemenge der Flaschen aufstromseitig kompensiert wird.

Aus Vorausgehendem wird die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung sowie deren Vorteile deutlich.

Zusätzlich zu den genannten Vorteilen verhindert die Verwendung der Membran 4 anstelle der herkömmlichen Kolben die Reibung der grossen Dichtungselemente an den Kolben, die sehr hoch ist und manchmal bei anfänglicher Lösung gefährlich werden kann.

Der dargestellte Kolben kann zu zwei Teilen auseinandergenommen und von unten aus eingebaut werden.

Durch Einschrauben (oder partielles Losschrauben) des das Abdichtungselement 10 tragenden Gewindestopfens 3 lässt sich eine verstellung vornehmen, ohne dass direkt auf die Feder 16 eingewirkt wird.

Die Membran 4 kann irgendeine Formgebung haben. Vorzugsweise hat sie eine balgartige Gestalt, um irgendwelche Federspannungen auf das Material zu vermeiden.

Die Erfindung ist auf die gezeigte und beschriebene Ausführungs form nicht beschränkt, sondern umfasst sämtliche sich dem Fachmann anbietende Abänderungen und Modifikationen. Z.B. kann die Vergrösserung 607 an der Basis des Stössels 7 für ein Reduzierventil in Verbindung mit einem gleitbaren Kolben anstelle der Membran oder umgekehrt verwendet werden.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Inc-, F. A.¥bickmanm, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA 2910046 8000 MÜNCHEN 86, DEN « Λ .(., POSTFACH 860 820 ' *' '^^ MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22 Sdt/ht. AMF INCORPORATED, White Plains, N.Y., USA 777 Westehester Avenue Druckregulierventil für Beatmungsvorrichtungen PATENTANSPRÜCHE

1. Druckregulierventil für eine Beatmungsvorrichtung, gekennzeichnet durch: einen im wesentlichen zylindrischen Grundkörper (1), der an beiden Enden verschlossen und an einem Ende mit einer Einlassöffnung (11) für ein Hochdruckgas sowie am gegenüberliegenden Ende mit einer Auslassöffnung (202) für ein Niederdruckgas versehen ist; eine feststehende radiale Trennwand (8), die im Inneren des zylindrischen Grundkörpers nahe dessen Ende befestigt ist, das mit der Einlassöffnung für das Hochdruckgas in Verbindung steht; eine axial bewegliche radiale Trennwand (4), die im Inneren des zylindrischen Grundkörpers nahe dessen

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Ende befestigt ist, das mit der Auslassöffnung für das Niederdruckgas in Verbindung steht, wobei die bewegliche Trennwand (4) in axialem Abstand von der feststehenden Trennwand (8) angeordnet ist, so dass dazwischen im zylindrischen Grundkörper eine Kammer (6) gebildet ist; eine öffnung

(106) im zylindrischen Grundkörper, die eine Verbindung zwischen der kammer und der Aussenatmosphäre herstellt; axial ausgerichtete zentrale Durchgangsbohrungen in sowohl der feststehenden als.auch beweglichen Trennwand; einen rohrförmigen Stössel (7) im Inneren des zylindrischen Grundkörpers, der durch die Bohrungen in der feststehenden und beweglichen Trennwand geführt ist, wobei der Stössel sich gleitbar über eine gasdichte Abdichtung (208) durch die . Bohrung in der feststehenden Trennwand erstreckt und in gasdichtem Sitz in der Bohrung in der beweglichen Trennwand befestigt ist; und ein feststehendes Ventilsitzelement (10), das mittig im Inneren des zylindrischen Grundkörpers an dessen Ende angeordnet ist, das mit dem Einlass für das Hochdruckgas in Verbindung steht, wobei das Ventilsitzelement (10) mit dem·Ende (607) des sich durch die Bohrung in der feststehenden Trennwand hindurcherstreckenden Stössels zusammenwirkt.

2. Druckregulierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die bewegliche Trennwand eine Membran (4) mit einer zentralen Bohrung ist, die in gasdichter Weise längs ihres äusseren Umfangs im Grundkörper des Ventiles eingeklemmt ist und in gasdichter Weise längs des Umfangs ihrer zentralen Bohrung mit dem rohrförmigen Stössel (7) verklemmt ist.

3. Druckregulierventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Membran (4) gewellt ist oder eine balgartige Formgebung hat.

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4. Druckregulierventil nach Anspruch 1 ·, dadurch gekennzeichnet , dass die bewegliche Trennwand eine Kolbenscheibe ist.

5. Druckregulierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das mit dem Ventilsitzelement

(10) zusammenwirkende Ende (607) des rohrförmigen Stössels (7) einen abgestuften Bereich von grösserem Durchmesser als der Stössel hat.

6. Druckregulierventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass das Ende (607) des rohrförmigen Stössels (7) eine nach aussen sich erweiternde glockenförmige Konfiguration hat. .

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