DE60108352T2

DE60108352T2 - Druckminderventil

Info

Publication number: DE60108352T2
Application number: DE2001608352
Authority: DE
Inventors: Roberto Semeia
Original assignee: Scubapro Europe SRL
Current assignee: Scubapro Europe SRL
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: US20020088495A1; DE60108352D1; EP1223102A1; US6634378B2; ATE286823T1; ITSV20010001A1; EP1223102B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckminderungsventil, insbesondere für Druckminderer bei Tauchgeräten, mit einem kolbenartigen Schieber, dessen Ausgangsdruck bezüglich des Umgebungsdrucks automatisch gesteuert wird.
Das Ventil der vorliegenden Erfindung ist von demjenigen Typ, bei dem zwei axial benachbarte, durch eine Trennwand voneinander getrennte Kammern vorgesehen sind, von denen eine, die sog. Kompensationskammer, mit der äußeren Umgebung in Verbindung steht, und die andere, die sog. Druckkammer, mit einer unter Druck stehenden Gasquelle in Verbindung steht, während ein röhrenförmiger Schieber die Trennwand verschiebbar und abdichtend durchstößt. Der röhrenförmige Schieber ist an beiden Enden offen und weist einen aufgeweiteten, kolbenartigen Kopf auf, der dazu ausgelegt ist, in der Kompensationskammer abgedichtet zu gleiten und letztere von einer Ausgangskammer des Ventils zu trennen, in die sich das entsprechende Ende des röhrenförmigen Schiebers öffnet. Zwischen dem kolbenartigen Kopf des röhrenförmigen Schiebers und der Trennwand ist eine Schraubendruckfeder angeordnet. Das andere Ende des röhrenförmigen Schiebers in der Druckkammer wirkt mit einem ihm gegenüberliegenden Polster zusammen, das einen Ventilsitz bildet und derart angebracht ist, dass es zu Einstellungszwecken in einem entsprechenden Gehäuse axial verschiebbar ist, wobei das Polster auf der dem Schieber entgegengesetzten Seite axial gegen eine Einstellschraube, vorzugsweise in Form eines mit einem Gewinde versehenen Stifts, anliegt, die in das Ventilgehäuse oder ein daran befestigtes Bauteil eingeschraubt ist, wobei das Polster durch diese Schraube, vorzugsweise gegen die Kraft einer in der Druckkammer untergebrachten Schraubenfeder, zum Einstellen der axialen Stellung des Polsters axial nach innen gedrückt und verschoben werden kann.
Bei Ventilen dieses Typs nach dem Stand der Technik befindet sich das Polster, das den Ventilsitz bildet, in direktem Kontakt mit der Einstellschraube, so dass es aufgrund der Reibung durch die Einstellschraube in Drehung versetzt wird, wenn letztere in Drehung versetzt wird, um das Polster zur Einstellung seiner axialen Stellung zu verschieben. Diese auferlegte Drehung des Polsters stellt insbesondere dann einen wesentlichen Nachteil dar, wenn die Einstellung erfolgt, nachdem das Ventil für eine bestimmte Zeit verwendet wurde. D. h., dass sich bei der Verwendung des Ventils der kreisförmige Rand des Schiebers, der mit dem Polster zusammenarbeitet und üblicherweise ein dünnes und auch scharfes Profil aufweist, und die Oberfläche des Polsters, die damit zusammenwirkt, aneinander anpassen und typischerweise, z. B. infolge der fehlenden Senkrechtgenauigkeit des Schiebers zur Polsterfläche, bezüglich ihrer Achsen asymmetrisch sind. Folglich verschwindet, wenn das Polster durch Reibung zusammen mit der Einstellschraube infolge einer weiteren Einstellung deren axialen Stellung in Drehung versetzt wird, die gegenseitige Anpassung zwischen dem Schieberrand und der Polsteroberfläche, die durch die vorhergehende Verwendung erhalten wurde, d. h., dass die Verformungen in der Polsteroberfläche in Bezug auf die entsprechenden Verformungen oder Abschnitte des Schieberrands winkelversetzt sind und beispielsweise eine in der Oberfläche des Polsters durch einen Abschnitt des Schieberrands gebildete Vertiefung bezüglich der Kanten verschoben ist, so dass die dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannten Nachteile, wie z. B. Probleme beim Betrieb des Ventils, ein unvollständiges Schließen des Ventils, Pfeifgeräusche oder dgl., entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen. Hierzu ist zwischen dem Polster und der Einstellschraube wenigstens ein reibungsverhinderndes Element vorgesehen, das derart angebracht ist, dass es frei rotieren und axial gleiten kann, jeden direkten Kontakt zwischen dem Ende der Einstellschraube und dem Polster verhindert und weiterhin verhindert, dass das Polster bei einer Rotation der Einstellschraube von dieser mit in Drehung versetzt wird. Durch diese Anordnung erfolgt keine Beeinträchtigung durch eine etwaige gegenseitige Anpassung zwischen dem Polster und dem Schieber, so dass sämtliche Nachteile, die sich aus einem Winkelversatz zwischen dem Polster und dem Schiebers ergeben, vermieden werden.
Das erfindungsgemäße reibungsverhindernde Element kann in einer geeigneten Art und Weise hergestellt sein. Gemäß einer besonders einfachen, kostengünstigen und wirksamen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das zwischen dem Polster und der Einstellschraube derart angeordnete reibungsverhindernde Element, dass es frei rotieren und axial gleiten kann, aus einer Scheibe, einer flachen Unterlegscheibe, einem torusförmigen Ring oder Ähnlichem aus einem relativ harten Material mit einer geeigneten Oberflächenglätte. Dieses reibungsverhindernde Element kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Titan, Messing oder einem anderen geeigneten Metall oder auch aus einem ausreichend harten Kunststoffmaterial, wie z. B. das unter der Bezeichnung DELRIN bekante Kunststoffmaterial oder dgl. bestehen.
Typischerweise ist der Durchmesser des reibungsverhindernden Elements zumindest geringfügig kleiner als der des Polsters, so dass es die Innenwände des Gehäuses des Polsters nicht kontaktiert, wenn es bezüglich diesem zentriert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen das reibungsverhindernde Element, das zwischen dem Polster und der Einstellschraube derart angeordnet ist, um frei rotieren und gleiten zu können, und/oder das Polster Mittel zur gegenseitigen Zentrierung auf. Falls es sich bei dem reibungsverhindernden Element um eine Scheibe handelt, kann dies gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, dass das reibungsverhindernde Element auf der dem Polster zugewandten Seite einen zentralen Zentriervorsprung aufweist, der beispielsweise im Wesentlichen die Form eines Kegels, eines Kegelstumpfs, einer Kugelkappe oder Ähnlichen haben kann und der in eine entsprechende, auf der dem Schieber entgegengesetzten Seite des Polsters vorgesehene, zentrale Zentrieraussparung eingreift. Dieser Zentriervorsprung der reibungsverhindernden Scheibe greift vorzugsweise mit einem geringen radialen und möglicherweise sogar axialen Spiel in die entsprechende Zentrieraussparung ein, wobei das Spiel es der reibungsverhindernden Scheibe nicht ermöglichen soll, bezüglich des Polsters in einem derartigen Ausmaß zentriert zu werden, dass sie mit den Seitenwänden des Gehäuses des Polsters in Kontakt kommt.
Gemäß einer weiteren Charakteristik der Erfindung ist zwischen dem Polster und seinem Gehäuse ein O-Ring angeordnet und in einer ringförmigen, äußeren Nut des Polsters oder einer inneren, umfangsseitigen Nut des Polstergehäuses untergebracht. Dieser O-Ring dient zusätzlich zur Gewährleistung der Dichtigkeit zwischen dem Polster und seinem Gehäuse – zusammen mit dem reibungsverhindernden Element, das zwischen dem Polster und der Einstellschraube angeordnet ist – auch dazu, eine Rotation des Polsters, das mit der Einstellschraube in Drehung versetzt wird, dadurch zu verhindern, dass jede Rotationsbewegung, die durch das reibungsverhindernde Element aufgrund der auf das Polster selbst aufgebrachten Haftreibung auf das Polster übertragen wird, kompensiert wird.
Die besonderen Merkmale der Erfindung und die damit verbundenen Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform durch ein nicht-einschränkendes Beispiel anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen:
Die 1 und 2 Ansichten im Längsschnitt eines Druckminderungsventils gemäß der Erfindung sind, wobei das Polster, das den Ventilsitz bildet, in zwei unterschiedlichen axialen Stellungen gezeigt ist.
Das in der Zeichnung gezeigte, erfindungsgemäße Druckminderungsventil gewährleistet eine Reduzierung des Ausgangsdrucks, der bezüglich des Umgebungsdrucks automatisch gesteuert wird, und wird als Druckminderungsventil für die erste Stufe eines Druckminderers bei Tauchgeräten eingesetzt. Dieses Druckminderungsventil umfasst ein Rumpfteil 1, das durch eine Trennwand 2 in zwei separate und axial benachbarte Kammern 3 und 4 unterteilt ist. Die Kammer 3 ist die sog. Kompensationskammer und steht über eine oder mehrere seitliche Öffnungen 5 mit der äußeren Umgebung in Verbindung. Die Kammer 4 ist die sog. Druckammer und steht über eine seitliche Öffnung 7 und einem Anschlussstück 6 in einer bekannten Weise mit einer unter Druck stehenden Gasflasche (wie z. B. eine Sauerstoff- oder Luftflasche) in Verbindung.
Ein röhrenförmiger Schieber 8, dessen Enden jeweils offen sind, stößt in einer axial und abdichtend gleitenden Weise durch die Trennwand 2. Der röhrenförmige Schieber 8 weist am in die Kompensationskammer 3 vorstehenden Ende einen aufgeweiteten Kopf 9 auf, der in Form eines Kolbens gebildet ist und abdichtend im Rumpfteil 1 des Ventils gleiten kann, so dass die Kompensationskammer 3 von einer Ausgangskammer 14, in die sich das entsprechende Ende des röhrenförmigen Schiebers 8 öffnet, und die über eine Öffnung 10 und einem Anschlussstück 11 mit dem Druckminderer des Tauchgeräts in Verbindung steht, getrennt wird. Eine Schraubendruckfeder ist zwischen dem kolbenartigen Kopf 9 des röhrenförmigen Schiebers 8 und der Trennwand 2 angeordnet.
Das andere Ende des röhrenförmigen Schiebers 8, das in die Druckkammer 4 ragt, arbeitet über den kreisförmigen Rand seiner Öffnung mit einem Polster 13, das den Ventilsitz bildet, zusammen. Die dem röhrenförmigen Schieber 8 zugewandte und damit zusammenwirkende Seite des Polsters 13 weist vorzugsweise eine zentrale Aussparung mit einer kegelartigen, sich verjüngenden, halbkugelförmigen oder einer ähnlich gearteten Form auf, während der entsprechende Rand der Öffnung des röhrenförmigen Schiebers 8 vorzugsweise die Schärfe einer Messerklinge aufweist. Eine Schraubendruckfeder 15 ist in der Druckkammer 4 zwischen der Trennwand 2 und dem Polster 13 vorgesehen.
Das Polster 13 hat eine kreisförmige, zylindrische Form und ist derart angebracht, dass es in Längsrichtung des röhrenförmigen Schiebers 8 axial gleiten kann sowie um die Achse eines entsprechenden, im Ventilrumpf 1 vorgesehenen zylindrischen Gehäuses rotieren kann.
Bei der dargestellten Ausführungsform besteht das Gehäuse für das Polster 13 wenigstens teilweise aus einer zylindrischen Bohrung, die im Ventilrumpf 1 gebildet ist und von außen durch ein mit einem Gewinde versehenen Verschlussteil 16 abgedichtet ist. Ein mit einem Gewinde versehener und mit dem Polster 13 koaxialer Stift 17 ist in dieses Verschlussteil 16 eingeschraubt. Die axiale Stellung des Polsters 13 wird durch diesen mit einem Gewinde versehenen Stift eingestellt, der es in Richtung auf den röhrenförmigen Schieber 8 gegen die Kraft der Feder 15 in sein Gehäuse schiebt, so dass es aus einer Anfangsstellung, wie in 1 gezeigt, in eine Endstellung, wie in 2 gezeigt, verstellt wird, in der das Polster 13 vorzugsweise an einem feststehenden Anschlag haftet.
Um zu verhindern, dass der mit einem Gewinde versehene Stift 17, der zum Einstellen der Stellung des Polsters 13 in Drehung versetzt wird, das Polster 13 mit in Drehung versetzt, und um den Winkelversatz der gegenseitigen Anpassungsverformungen, die im Polster 13 und/oder im Rand des damit zusammenwirkenden röhrenförmigen Schiebers 8 gebildet sind, wenn das Ventil zuvor betrieben wurde, zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung zwischen dem Polster 13 und dem mit einem Gewinde versehenen Einstellstift 17 ein reibungsverhinderndes Element 18 angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht dieses reibungsverhindernde Element 18 aus einer Scheibe aus einem relativ harten Material mit einer geeigneten Oberflächenglätte und besteht insbesondere aus rostfreiem Stahl, Titan, einem anderen geeigneten Metall oder aus einem unter dem Handelsnamen DELRIN bekannten Kunststoffmaterial oder dgl.. Die reibungsverhindernde Scheibe 18 verhindert jeden direkten Kontakt zwischen dem Polster 13 und dem mit einem Gewinde versehenen Einstellstift 17 und ist derart angebracht, dass sie in dem zylindrischen Gehäuse des Polsters 13 frei rotieren und axial gleiten kann. Der Durchmesser der reibungsverhindernden Scheibe 18 ist zumindest geringfügig kleiner als der des Polsters 13, so dass deren Rand die Wände des Gehäuses des Polsters 13 nicht kontaktiert, wenn sie bezüglich dem Polster 13 zentriert ist.
Vorzugsweise weist die reibungsverhindernde Scheibe 18 einen zentralen Zentriervorsprung 19 auf, der vorzugsweise in Form einer leicht kegelförmigen, sich verjüngenden, halbkugelförmigen oder ähnlich geformten Nase gebildet ist und in eine entsprechende, auf der dem Schieber 8 entgegengesetzten Seite des Polsters 13 vorgesehene Zentrieraussparung eingreift. Form und Größe des Zentriervorsprungs 19 und der Zentrieraussparung 20 sind vorzugsweise so gewählt, um zwischen ihnen ein solches Spiel zu bilden, dass der Zentriervorsprung 19 das Polster 13 nicht kontaktiert oder es nur in einem sehr kleinen Abschnitt davon kontaktiert, wenn sich die reibungsverhindernde Scheibe 18 bezüglich dem Polster 13 in einer vollständig zentrierten Stellung befindet. Durch das Zentrierpaar bestehend aus dem Vorsprung 19 und der entsprechenden Ausnehmung 20 ist stets eine derartige mittige Stellung der reibungsverhindernden Scheibe 18 sichergestellt, um zu verhindern, dass sie mit den Innenwänden des Gehäuses des Polsters 13 in Kontakt kommt, wodurch ein Verklemmen der reibungsverhindernden Scheibe 18 verhindert wird, d. h. sichergestellt ist, dass sie frei rotieren kann.
Zwischen der zylindrischen Innenwand des Gehäuses des Polsters 13 und dem Polster 13 ist ein O-Ring 21 vorgesehen und in einer ringförmigen, äußeren Nut des Polsters 13 angebracht.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die hierin beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt sondern kann insbesondere im Bereich der mechanischen und funktionellen Entsprechungen weitgehend verändert und modifiziert werden. Beispielsweise können zusätzlich zu den Materialen des zwischen dem Polster 13 und dem mit einem Gewinde versehenen Einstellstift 17 angeordneten reibungsverhindernden Elements auch die Form und die Größe des reibungsverhindernden Elements verändert werden, wobei das Element beispielsweise aus einer flachen Unterlegscheibe oder Ähnlichem besteht, oder es können anstatt eines einzelnen reibungsverhindernden Elements eine Packung aus zwei oder mehreren koaxial übereinander gelegten reibungsverhindernden Elementen vorgesehen sein, oder es können auch die anderen Teile des Druckminderungsventils weitgehend verändert werden.

Claims

Druckminderungsventil, dessen Ausgangsdruck bezüglich des Umgebungsdrucks automatisch gesteuert wird, insbesondere für Druckminderer bei Tauchgeräten, mit zwei axial benachbarten, durch eine Trennwand (2) voneinander getrennten Kammern (3, 4), von denen eine, die sog. Kompensationskammer (3), mit der äußeren Umgebung in Verbindung steht und die andere, die sog. Druckkammer (4), mit einer unter Druck stehenden Gasquelle in Verbindung steht, wobei ein röhrenförmiger Schieber (8) die Trennwand (2) verschiebbar und dichtend durchstößt, der an beiden Enden offen ist und der einen aufgeweiteten, kolbenartigen Kopf (9) aufweist, der dazu ausgelegt ist, in der Kompensationskammer (3) abgedichtet zu gleiten und der letztere von einer Ausgangskammer (14) des Ventils trennt, in die sich das entsprechende Ende des röhrenförmigen Schiebers (8) öffnet, wobei zwischen dem kolbenartigen Kopf (9) des röhrenförmigen Schiebers (8) und der Trennwand (2) eine Schraubendruckfeder (12) angeordnet ist, und wobei das andere Ende des röhrenförmigen Schiebers (8) in der Druckkammer (4) mit einem ihm gegenüberliegenden Polster (13), das den Ventilsitz bildet und das derart angebracht ist, dass es zu Einstellungszwecken in einem entsprechenden Gehäuse axial verschiebbar ist, zusammenwirkt, wobei das Polster (13) auf der dem Schieber (8) entgegengesetzten Seite axial gegen eine Einstellschraube (17), vorzugsweise in Form eines mit einem Gewinde versehenen Stifts, anliegt, die in das Ventilgehäuse (1) oder ein daran befestigtes Bauteil (16) eingeschraubt ist, wobei das Polster (13) durch diese Schraube, vorzugsweise gegen die Kraft einer in der Druckkammer (4) untergebrachten Schraubenfeder (15), zum Einstellen der axialen Stellung des Polsters (13) axial nach innen gedrückt und verschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Polster (13) und dem mit Gewinde versehenen Stift (17) ein reibungsverhinderndes Element (18) angeordnet ist, das derart angebracht ist, dass es frei rotieren und axial gleiten kann, jeden direkten Kontakt zwischen dem Ende der Einstellschraube (17) und dem Polster (13) verhindert und weiterhin verhindert, dass das Polster (13) bei einer Rotation der Einstellschraube (17) von dieser mit in Rotation versetzt wird.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen dem Polster (13) und der Einstellschraube (17) angeordnete reibungsverhindernde Element (18) aus einer Scheibe, einer flachen Unterlegscheibe, einem torusförmigen Ring oder Ähnlichem aus einem relativ hartem Material mit einer geeigneten Oberflächenglätte gebildet wird.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das reibungsverhindernde Element (18) aus rostfreiem Stahl, Titan oder einem anderen Metall oder aus einem unter dem Handelsnamen DELRIN bekannten Kunststoffmaterial oder Ähnlichem besteht,
Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des reibungsverhindernden Elements (18) zumindest geringfügig kleiner als der des Polsters (13) ist, so dass es die Innenwände des Gehäuses des Polsters (13) nicht kontaktiert, wenn es bezüglich diesem zentriert ist.
Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reibungsverhindernde Element (18) und/oder das Polster (13) Mittel (19, 20) zur gegenseitigen Zentrierung aufweisen.
Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das reibungsverhindernde Element (18), falls es sich um eine Scheibe handelt, auf der dem Polster (13) zugewandten Seite einen zentralen Zentriervorsprung (19) aufweist, der beispielsweise die Form eines Kegels, eines Kegelstumpfs, einer Kugelkappe oder Ähnlichem haben kann und der in eine entsprechende, auf der dem Schieber entgegengesetzten Seite des Polsters (13) vorgesehene, zentrale Zentrieraussparung (20) eingreift.
Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentriervorsprung (19) der reibungsverhindernden Scheibe mit einem geringen radialen und möglicherweise sogar axialen Spiel in die entsprechende Zentrieraussparung (20) des Polsters (13) eingreift, wobei das Spiel es der reibungsverhindernden Scheibe (18) nicht ermöglichen soll, bezüglich des Polsters (13) in einem derartigen Ausmaß dezentriert zu werden, dass sie mit den Seitenwänden des Gehäuses des Polsters (13) in Kontakt kommt.
Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Polster (13) und seinem Gehäuse ein O-Ring (21) angeordnet und in einer ringförmigen, äußeren Nut des Polsters oder einer inneren, umfangseitigen Nut des Polstergehäuses untergebracht ist.