DE3000753C2 - Vorstufen-Druckregulator für Unterwasseratemgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vorstufen-Druckregulator für Unterwasseratemgeräte gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Tauchen verwendete Druckbehälter für Alemgas, in der Regel Luft, werden im allgemeinen mit Drükken bis etwa 107 bar gefüllt. Der Taucher atmet mittels eines Bedarfsregulators aus dem Druckbehälter. Bedarfsregulatoren sind so konstruiert, daß sie mit einem Eingangsdruck von etwa 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 Auslegungs-Eingangsdruckdes Bedarfsregulators reduziert.

Bei einem bekannten Vorstufen-Druckregulator der eingangs genannten Art (US-PS 39 20 033) 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 Schutzabdeckung mit großen Wasserdurchtrittsöffnungen abgedeckt. Es besteht die Gefahr, daß l'remdkörper, wie Sand, Steinchen, Schlamm oder Korallenkalk durch die großen Öffnungen in den Raum /wischen der Kappe und der Schutzabdeckung gelangen, wodurch die funktionsnolwcndige, freie Bewegbarkeit der Kappe behindert werden könnte. Außerdem ist eine derartige flexible Kappe ein störungsanfälliges und altcrungsgefährdetes Bauteil. Die bewegliche Trennwand zwischen der ersten und der zweiten Kammer ist als deformierbare Membran ausgebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vorstufen-Druckregulator der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß er bei einfachem Aufbau gegenüber schädlichen Einflüssen des umgebenden Wassers und mit dem Wasser zugeführter Fremdkörper geschützt ist Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Vorstufen-Druckregulator der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs ! angegebenen Merkmale ίο aufweist.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das Sperrmedium dient sowohl der Druckübertragung in der ersten Kammer als auch dem Fernhalten des umgebenden Wassers und darin mitgeführter Fremdkörper, wobei die letztgenannte Sperrfunktion bei dem aus der US-PS 39 20 033 bekannten Vorstufen-Druckregulaior durch die Kappe und nicht durch deren Fettfüllung bewirkt wird. Außerdem finden sich in der US-PS 39 20 033 keine Ausführungen über die Eigenschaften des für die Fettfüllung eingesetzten Fetts. Damit das Sperrmedium nicht durch die feinen Passagen, die durch einen porösen Stopfen gebildet sein können, 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 von Umgebungswasser und Fremdkörpern, jo 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 entfernt. Als bewegliche Trennwand dient normalerweise ein verschiebbarer Kolben.

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

Der Vorstufen-Druckregulator 10 hat ein herkömmliches loch 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 Anschlußstück i8 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 Behälterventil verbunden werden kann. Durch einen Durchgang 24 wird Druckluft durch das Anschlußstück 18 zur Steuerkammer 14 geleilet. Von dieser wird die Luft zu einem Schlauch 26 eines nachgeschalteten Bedarfsregulators 28 durch einen Hohlschaft 30 geleitet, der sich durch M) eine trennende Wand 32 in eine Kolbenkammer 34 im linken Teil des Regulalorkörpers 16 erstreckt. Ein in der Wand 32 angeordneter O-R'mg 36 umgibt den Hohlschaft 30 und bildet damit für diesen eine äußere Dichtung, die den Durchtritt eines Mediums aus der Kolbenhi kammer 14 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 Gewinde-

bohrung eingearbeitet, in die ein Anschlußstück 40 des Luftschlauchs 26 eingeschraubt ist. Die Steuerkammer 14 ist durch ein Begrenzungselement 42 verschlossen, das. in den Regulatorkörper 16 eingeschraubt ist. In das Begrcnzungselement 42 ist eine Aussparung 44 eingearbeitet, die ein nachgiebiges Sitzteil 4$ von i. w. zylindrischer Form aufnimmt. Der Rand des Sitzteils 46 ist abdichtend gegen einen O-Ring 48 gedruckt, der sich an einer Zwischenschulter 50 abstützt.

Das Sitzteil 46 ist so angeordnet, daß es in Kontakt mit dem ε'ε 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 Er.de 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 62 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. Durch diese Funktion wird vernünftig regulierte Luft in den Schlauch 26 und damit zu dem Bedarfs-Regulator 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 be-

% stehen, das verdichtet und geschmolzen ist. um dem Durchfluß des Sperrmediums einen erheblichen Widerstand entgegenzusetzen, während Wasser frei durchfließen kann. Derartige Werkstoffe sind im Handel als gesinterte Metallfilter bekannt. V/enn Dow Corning SiIikon-Schmiermittel verwendet wird, hat der poröse Stopfen 64 vorzugsweise eine effektive Durchflußabmessung von 50 μΐη.

Wenn eine Druckfeder 58 mit einer verhältnismäßig großen Federkonstante verwendet wird, ist der Bewegungsbercich des Hohlschaftes 30 klein und damit auch die volumetrische Verschiebung des Kolbens 52 zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung. In der dargestellten, geschlossenen Stellung des Druckregulators befindet sich die Grenze zwischen dem Sperr-

medium 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, die durchlassenden Passagen entspricht, 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 Hohlschaft 30 und die öffnung in der Wand 32, durch die der Hohlschaft 30 hin- und herbeweglich 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorstufen-Druckregulator für Unterwasseratemgeräte, mit einem Einlaß für nicht druckreguliertes Atemgas, mit einer ersten und einer zweiten Kammer, die durch eine bewegliche Trennwand voneinander getrennt sind, wobei die mit einem Druckübertragungsmedium gefüllte erste Kammer gegen ein Eindringen von Wasser abgedichtet in druckübertragender Verbindung mit der Umgebung steht und von der zweiten Kammer ein Auslaß für das druckregulierte Atemgas abgeht, und mit einem durch die Bewegung der Trennwand zu öffnenden und zu schließenden Ventil, das in der Öffnungsstellung einen Strömungsweg vom Einlaß zur zweiten Kammer freigibt, wobei gegebenenfalls eine die Trennwand in Öffnungsrichtung des Ventils beaufschlagende Druckfeder vorgesehen ist, 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. Vorstufen-Druckregulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrmedium (62) ein Tieftemperatur-Silikonfett vorgesehen ist.

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.