DE69412506T2

DE69412506T2 - Ventilvorrichtung und atemregulator mit einer solchen vorrichtung

Info

Publication number: DE69412506T2
Application number: DE69412506T
Authority: DE
Inventors: Rolf Tistrand
Original assignee: Poseidon Industri AB
Current assignee: Poseidon Industri AB
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2014-11-05
Also published as: SE9303662L; WO1995012519A1; ES2122512T3; EP0726862A1; US5724961A; CA2175205A1; SE9303662D0; EP0726862B1; JPH09505539A; DE69412506D1; SE502129C2

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtungen, und insbesondere aber nicht ausschließlich Ventile zur Steuerung des Flusses von unter Druck stehendem, atembarem Gas zu Atemregulatoren. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen solchen Atemregulator.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Ventilvorrichtungen für Atemregulatoren sind bekannt, beispielsweise aus der Europäischen Patentschrift 0 014 290 (Siebe Gorman). Diese Patentschrift offenbart eine Ventilvorrichtung, welche ein Gehäuse aufweist, sowie einen Einlaß, durch welchen Gas von einer Gasquelle bei einem über atmosphärischem Druck liegenden Druck in das Gehäuse gelangt, und ein bewegliches Ventilglied, durch welches der Gaseinlaß absperrbar ist und welches im Betrieb durch eine mit der Druckdifferenz stromauf und stromab von dem Einlaß übereinstimmende Kraft betätigt wird. Das Ventilglied enthält vorzugsweise einen Arm und ist mit der Membran verbunden, und durch das Ventilglied wird der Einlaß abgesperrt und geöffnet in Abhängigkeit von dem Druck in dem Gehäuse.
Der Mechanismus ist sehr empfindlich und es ist schwierig, die Einlaßluft zuverlässig zu regulieren.
Atemregulator-Ventilvorrichtungen sind ebenfalls bekannt durch die Anwendung in einem Regulator, welcher von der Anmelderin (Poseidon) unter dem Warenzeichen Ocenair vertrieben wird. Diese Ventilvorrichtung enthält eine Elastomer-Blase, welche den Einlaß in Übereinstimmung mit der Druckdifferenz des stromauf von dem Einlaß befindlichen Gases und des stromab davon befindlichen Gases öffnet und absperrt. Ein Stellventil wirkt mit der Blase zusammen, um die gewünschte Funktion zu erzielen.
Dieser Atemregulator hat jedoch gewisse Nachteile. Beispielsweise ist die Absperrfunktion der Blase nicht immer zuverlässig und das Stellventil ist so aufgebaut, daß das darin enthaltene Kippventil seitlich bewegt wird, wodurch das Ventil ungleichmäßig belastet wird und einen großen Verschleiß unterworfen ist, wobei ebenfalls die Lebensdauer des Ventus reduziert wird.
Weiterhin bestehen viele Teile des Atemregulators aus Metall, was beim Tauchen unvorteilhaft ist, da die Metallteile leicht festfrieren können und dadurch ihre Funktion gefährden.
Die Europäische Patentschrift EP-A1-0 269 900 offenbart eine Ventilvorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher ein Ventilelement eine Öffnung aufweist, durch welche Luft strömen kann. Die Luft ist jedoch Atemluft und wird nicht zur Steuerung der eigentlichen Ventilmittel verwendet.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, indem eine Atemregulator-Ventilvorrichtung geschaffen wird, welche die Luftströmung mit hoher Genauigkeit regulieren kann, eine lange Lebensdauer aufweist und unempfindlich gegen Kälte ist.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Atemregulator zu schaffen, welcher eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung ausweist.

Offenbarung der Erfindung

Die oben genannten Aufgaben werden durch eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art gelöst, welche durch die im kennzeichnenden Teil des besagten Anspruchs aufgeführten Merkmale gekennzeichnet ist, sowie ebenfalls durch einen in Anspruch 7 angegebenen Atemregulator.
Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung weist eine Hebelarmwirkung auf, wodurch Luftzufuhr mit hoher Genauigkeit reguliert und gesteuert werden kann. Durch die Einfachheit der Hebelarmvorrichtung ist ebenfalls eine lange Lebensdauer der Ventilvorrichtung gegeben.
Nach der vorliegenden Erfindung kann der gesamte Atemregulator aus Kunststoff oder einem anderen, kälteunempfindlichen Material bestehen, wodurch eine zuverlässigere Funktion des Regulators gegeben ist.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsbeispiele und auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben, in welchen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Atemregulator darstellt, teilweise im Schnitt;
Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Regulators ist; und
Fig. 3a und 3b schematische, prinzipielle Schnittdarstellungen eines in dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Regulator enthaltenden Geberventils oder sekundären Förderventils sind und das Ventil in einem offenen bzw. geschlossenen Zustand zeigen.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung

Es soll nun einen Atemregulator beschrieben werden, welche mit einer Ventilvorrichtung nach der Erfindung versehen ist, wobei übereinstimmende Teile in den verschiedenen Figuren der Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen worden sind.

Die Ventilkonstruktion:

Fig. 1 zeigt die Hauptteile eines Atemregulators 1 teilweise im Schnitt. Diese Hauptteile beinhalten eine Luftkammer 2, mit welcher eine Düse 3, in der dargestellten Ausführung ein Mundstück, verbunden ist, durch welche der Benutzer atmet. Ein Geberventil 4 oder sogenanntes sekundäres Förderventil steuert automatisch die Luftzufuhr zu der Kammer in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Bedarf.
In Fig. 1 ist ebenfalls ein Luftschlauch 5 gezeigt, welcher mit einem (nicht gezeigten) Luftbehälter verbunden ist, welcher Luft bei einem über atmosphärischen Druck liegenden Primärdruck enthält und welcher mittels eines Gelenks 6 mit dem Atemregulator 1 verbunden ist. Ein (nicht gezeigtes) Reduzierventil oder sogenanntes primäres Ventil reduziert den Primärdrück (Behälterdruck) auf einen Druck in der Größenordnung von 10 bar, wobei die Atemluft über das Reduzierventil und das Geberventil 4 zu der Kammer gefördert wird.
In den Kammerwandungen sind zwei Absperrventile 7 von bekannter Konstruktion vorgesehen, von welchen lediglich eines in Fig. 1 gezeigt ist. Bei Überdruck in der Kammer, beispielsweise beim Ausatmen, strömt die Kammerluft durch die Absperrventile 7 über jeweils einen Diffüsor 8 in das Wasser heraus.
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Atemregulators 1. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß das Mundstück 3 mittels eines Verschlußbands 3a an der Kammer befestigt ist, und daß das Gelenk 6 mittels zweier O-Ringe 6a und eines U- förmigen Verschlußglieds 6b an dem Gaseinlaß befestigt ist. Die Kammer 2 ist von einer Haube 9 abgedeckt.
Fig. 2 zeigt die verschiedenen Teile des Geberventils 4 deutlicher, welche ebenfalls in Fig. 3a und 3b im Schnitt gezeigt sind. Zwischen dem Gaseinlaß 11 und der Kammer 2 befindet sich ein bewegliches Ventilglied in Form eines Kolbens 12, durch welchen der Gaseinlaß 11 absperrbar ist. Der Kolben 12 wird durch eine Stellvorrichtung betätigt und ist in einer Kolbenführung 13 vorgesehen, welche mit dem Einlaß verbunden ist und an ihrem unteren Ende Öffnungen 35 aufweist, welche zu der Kammer 2 hin offen sind. Eine Blase 14 aus elastischem Polymer, wie Gummi, ist mit dem dem Gaseinlaß abgewandten Ende des Kolbens abdichtend verbunden. Der Kolben enthält ebenfalls eine axiale Durchgangsöffnung 15, in welcher ein Lufifilter 16 vorgesehen ist. Diese Durchgangsöffnung verbindet also den Gaseinlaß mit der Blase.
Die Blase 14 ist mit der Stellvorrichtung ebenfalls abdichtend verbunden, welche die Kolbenbewegung regelt. Die Stellvorrichtung enthält ein Stellgehäuse 21, welches eine Durchgangsöffnung 22 aufweist, welche die Blase 14 mit der Kammer 2 verbindet. Diese Öffnung hat vorzugsweise einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,2 mm. Durch eine Feder 23 wird ein Ende eines ersten Armes oder Hebearmes 24 gegen die obere Seite des Stellgehäuses gedrückt. Eine Gummiventilplatte 25 ist ungefähr in der Mitte des Armes vorgesehen und deckt die Durchgangsöffnung 22 ab, wenn sie an dem Stellgehäuse anliegt.
Das andere Ende des Hebearmes 24, d.h. das dem Feder-Ende gegenüberliegende Ende, ist mit einem zweiten Arni oder Hebel 26 schwenkbar verbunden. Der Hebearm und der Hebel sind so ausgelegt, daß dazwischen einen Winkel gebildet werden kann, welcher zwischen 0º und 30º variiert werden kann. Der Hebel liegt an einem Vorsprung 27 an dem Stellgehäuse an, wobei dieser Vorsprung sich durch eine erste Öffhung 28 in dem Hebearm in der Nähe desjenigen Endes erstreckt, an welchem der Arm mit dem Hebel 26 verbunden ist.
An der Unterseite des Hebels ist ein Führungsstift 30 vorgesehen, welcher mit einer zweiten Öffnung 31 in dem Hebearm zusammenwirkt.
Die Stellvorrichtung ist so positioniert, daß das Ende des Hebels, welches dem Ende gegenüberliegt, an welchem der Hebel mit dem Hebearm verbunden ist, sich ungefähr in der Mitte oberhalb der Durchgangsöffhung 22 in dem Stellgehäuse befindet.
Eine Elastomer-Membran 32, beispielsweise eine Gummimembran, ist in dem Dach der Kammer oberhalb und nahe bei dem Hebel 26 vorgesehen.

Ventilfunktion:

Fig. 3a zeigt das Geberventil 4 in einem geschlossenen Zustand, welcher der normale Zustand des Ventils ist, bis der Benutzer einatmet. In diesem Zustand des Ventils befinden sich die Arme 24 und 26 in einer Position, in welcher die Öffnung 22 in dem Stellgehäuse 21 durch die Ventilplatte 25 geschlossen ist. Luft, welche von dem Einlaß 11 und durch das Filter 16 in die Blase 14 gelangt, übt dabei einen Druck auf den Kolben aus, wie durch die Kraftpfeile dargestellt. Die Luft verbleibt in der Blase solange die Durchgangsöffnung in dem Stellgehäuse geschlossen ist und solange der Druck oberhalb des Kolbens größer als der Druck unterhalb des Kolbens ist. Deswegen wird der Kolben in die untere Endposition bedrückt, in welcher er den Luftdurchgang von dem Einlaß 11 in die Kammer 2 absperrt.
Beim Einatmen durch das Mundstück wird ein Unterdruck in der Kammer 2 erzeugt. Durch diesen Unterdruck wird die Membran 32 nach unten gesaugt und wirkt auf den Hebel 26, durch welchen ein Ende des Hebearmes 24 durch die so erzeugte Hebelwirkung nach oben bewegt wird. Dadurch wird die Durchgangsöffnung 22 in dem Stellgehäuse 21 geöffnet, wobei diese Öffnung durch die Ventilplatte 25 abgedichtet wird, wenn der Hebel durch die Membran 32 nicht betätigt wird, so daß die Luft in der Blase 14 frei in die Kammer 2 gelangen kann. Durch den Druck, welcher von der von dem Luftbehälter in den Einlaß strömenden Luft hervorgerufen wird, wird der Kolben 12 nach oben gedrückt, wobei die Blase 14 verformt wird (s. Fig. 3b). Wenn der Kolben nach oben gedrückt wird, wird der direkte Durchgang zwischen Einlaß und Kammer geöffhet und Luft kann von dem Luftbehälter durch die Kolbenführung und durch die Kammer in das Mundstück strömen. Längs dieses Weges wird Luft strömen solange ein Unterdruck in der Kammer herrscht, d.h. solange der Benutzer einatmet.
Durch das durch die Hebelarmvorrichtung hervorgerufene Umschalten zwischen den Betriebszuständen des Ventils wird die Luftzuführ mit hoher Genauigkeit reguliert. Da die durch die Membran auf den Hebel ausgeübte Kraft hauptsächlich senkrecht nach unten wirkt, treten im Unterschied zu den bekannten Vorrichtungen keine schräg wirkende Kräfte auf
Wenn der Benutzer aulhört einzuatmen, erzeugt die einströmende Luft einen Überdruck in der Kammer 2, und die Membran 32 wird nach oben bedrückt, wobei der Hebel 26 und damit auch der Hebearm 24 in ihren jeweiligen Ursprungspositionen zurückkehren. In diesem Betriebszustand des Ventus ist die Öffnung 22 in dem Stellgehäuse 21 wieder durch die Ventilplatte 25 abgedichtet und der Kolben 12 befindet sich in seiner ursprünglichen unteren Endposition.
Wie oben erwähnt, strömt die ausgeatmete Luft von dem Mundstück 3 durch die Kammer 2 und die Absperrventile 7 über die Diffüsoren 8 in das Wasser heraus, wenn der Taucher ausatmet. Das Geberventil ist geschlossen während des gesamten Phase des Ausatmens.
Wasser, welches sich in dem Atemregulator befindet, kann durch manuelles Herunterdrücken der Membran 32 herausgeblasen werden. Dann wird der Durchgang zwischen dem Einlaß 11 und der Luftkammer 2 ähnlich wie beim Einatmen geöffnet, und Luft kann frei durch die Kammer strömen.
Mit Ausnahme der Feder 23 kann der beschriebene Atemregulator einfach aus einem Kunststoff hergestellt werden, was vorteilhaft ist, da der Betrieb des Regulators sonst Einflüssen durch Eisbildung unterliegen kann.
Es sei erwähnt, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist und daß Abänderungen im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche vorgenommen werden können. Beispielsweise kann die bewegliche Ventilvorrichtung eine andere Form haben, wie beispielsweise sphärisch. Die dargestellte und beschriebene Ventilvorrichtung kann auch bei anderen Anwendungen verwendet werden, wie beispielsweise bei einem Sicherheitsventil.

Claims

1.Ventilvorrichtung, insbesondere aber nicht ausschließlich für Unterwasser- Atemgeräte (1), enthaltend eine Auslaßseite, einen Einlaß (11), durch welchen Gas von einer Gasquelle bei einem über atmosphärischem Druck liegenden Druck zu der Auslaßseite durchleitbar ist, ein bewegliches Ventilglied (12), welches in einem Sitz (13) beweglich angeordnet ist und durch welches der Gaseinlaß absperrbar ist, und eine Steilvorrichtung (21) zum Verstellen des Ventilglieds, dadurch gekennzeichnet, daß

das bewegliche Ventilglied (12) an dem dem Einlaß abgewandten Ende des Ventilglieds eine Elastomer-Blase (14) aufweist sowie eine axial verlaufende Durchgangsöffnung (15), welche den Einlaß (11) mit dem Innenraum der Blase verbindet; und

daß die Steilvorrichtung ein Stellgehäuse (21) aufweist, mit welchem die Blase (14) abdichtend verbunden ist und welches eine absperrbare Durchgangsöffnung (22) zum Betrieb der Ventilvorrichtung enthält, wobei die Durchgangsöffnung (22) den Innenraum der Blase mit der Auslaßseite (2) verbindet;

wobei in einem ersten Betriebszustand der Ventilvorrichtung die Durchgangsöffnung (22) in dem Stellgehäuse (21) abgesperrt ist und, als Folge davon, das Gas in der Blase auf das Ventilglied (12) einen Druck ausübt, welcher größer als der von der Einlaßseite auf das Ventilglied ausgeübte Druck ist, wodurch das Ventilglied in eine Position bewegt wird, in welcher das Ventilglied (12) einen Gasfluß von dem Gaseinlaß (11) verhindert;

und in einem zweiten Betriebszustand der Ventilvorrichtung die Durchgangsöffnung (22) in dem Stellgehäuse (21) offen ist und der von der Einlaßseite auf das Ventilglied (12) ausgeübte Druck größer als der Druck in der Blase (14) ist, wodurch das Ventilglied in eine Position bewegt wird, in welcher ein Gasfluß von dem Gaseinlaß (11) durch in dem Ventilsitz (13) vorgesehene Öffnungen (35) und heraus zu der Auslaßseite (2) gestattet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung

einen ersten Arm (24) aufweist, dessen eines Ende durch Federmittel an das Stellgehäuse (21) gedrückt wird, sowie

einen zweiten Arm (26), welcher an einem Ende schwenkbar an einer an dem anderen Ende des ersten Armes (24) vorgesehenen Schwenkachse (29) angeordnet ist, wobei dieses eine Ende des zweiten Armes an einer Hebelstütze (27) anliegt;

eine Ventilplatte (25), welche an dem ersten Arm (24) vorgesehen ist und durch welche die Durchgangsöffnung (22) in dem Stellgehäuse absperrbar ist, wenn diese Platte an dem Gehäuse (21) anliegt;

wobei in dem ersten Betriebszustand der Ventilvorrichtung, die Federmittel die Ventilplatte (25) in Anlage an dem Stellgehäuse (21) bewegt, um die Durchgangsöffnung (22) in dem Stellgehäuse abzusperren;

und in dem zweiten Betriebszustand der Ventilvorrichtung, das andere Ende des zweiten Armes (26) von einem Betätigungsmittel (32) nach unten bewegt wird, so daß ein Ende des zweiten Armes aufgrund des von dem Drehzapfen (27) erzeugten Hebeleffekts eine nach oben gerichtete Translationsbewegung durchfllhren wird, durch welche der erste Arm (24) gegen die Wirkung der genannten Federmittel mitgerissen wird, wobei sich die Ventilpiatte (25) an dem ersten Arm von der Durchgangsöffnung (22) in dem Stellgehäuse entfernt und dadurch die Durchgangsöffnung freigibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arm (24) eine Öffnung (28) aufweist; und daß die Hebelstütze aus einem Vorsprung (27) an dem Stellgehäuse (21) besteht, wobei der besagte Vorsprung sich durch die Öffnung (28) des ersten Armes (24) erstreckt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (12) die Form eines Kolbens aufweist, welcher sich in einer mit dem Einlaß (11) verbundenen Kolbenführung (13) bewegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Federmittel eine Schraubenfeder (23) ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Durchgangsöffnung (22) in dem Stellgehäuse (22) etwa 0,2 mm beträgt.

7. Atemregulator, enthaltend eine Kammer (2), ein Mundstück (3, 3a, 3b) und mindestens ein Absperrventil (7), gekennzeichnet durch eine Ventilvorrichtung, welche eine Auslaßseite enthält, sowie einen Einlaß (11), durch welchen Gas von einer Gasquelle mit einem über atmosphärischem Druck liegenden Druck zu der Auslaßseite durchleitbar ist, ein bewegliches Ventilglied (12), welches in einem Sitz (13) beweglich angeordnet ist und durch welches der Gaseinlaß absperrbar ist, und eine Stellvorrichtung (21) zum Verstellen des Ventilglieds;

wobei das bewegliche Ventilglied (12) an dem dem Einlaß abgewandten Ende des Ventilglieds eine Elastomer-Blase (14) aulweist sowie eine axial verlaufende Durchgangsöffnung (15), welche den Einlaß (11) mit dem Innenraum der Blase verbindet; und

wobei die Stelivorrichtung ein Stellgehäuse (21) aulweist, mit welchem die Blase (14) abdichtend verbunden ist und welches eine absperrbare Durchgangsöffnung (22) zum Betrieb der Ventilvorrichtung enthält, wobei die Durchgangsöffnung (22) den Innenraum der Blase mit der Auslaßseite (2) verbindet;

wobei in einem ersten Betriebszustand der Ventilvorrichtung die Durchgangsöffnung (22) in dem Stellgehäuse (21) abgesperrt ist und als Folge davon das Gas in der Blase auf das Ventilglied (12) einen Druck ausübt, welcher größer als der von der Einlaßseite auf das Ventilglied ausgeübte Druck ist, wodurch das Ventilglied in eine Position bewegt wird, in welcher das Ventilglied (12) einen Gasfluß von dem Gaseinlaß (11) verhindert;

und wobei in einem zweiten Betriebszustand der Ventilvorrichtung die Durchgangsöffnung (22) in dem Stellgehäuse (21) offen ist und der von der Einlaßseite auf das Ventilglied (12) ausgeübte Druck größer als der Druck in der Blase (14) ist, wodurch das Ventilglied in eine Position bewegt wird, in welcher ein Gasfluß von dem Gaseinlaß (11) durch in dem Ventilsitz (13) vorgesehene Öffnungen (35) und heraus zu der Auslaßseite (2) gestattet ist.

8. Regulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsmittel eine Membran (32) ist, welche einteilig mit der Kammer (2) ausgebildet ist und welche bei Unterdruck in der Kammer verformt wird, wodurch das besagte andere Ende des zweiten Armes (26) nach unten bewegt wird.

9. Regulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (23) von außerhalb der Kammer (2) verformbar ist.

10. Regulator nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß hauptsächlich der gesamte Regulator aus Kunststoff besteht.