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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft das Gebiet
der Verfahren und Einrichtungen zum Bereitstellen eines Auslösemechanismus.
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2. Stand der Technik
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Es gibt eine Anzahl von Situationen
und Umständen,
die die Vervielfachung einer ersten Kraft in eine zweite Kraft erfordern.
Zum Beispiels kann es erforderlich sein, eine verhältnismäßig schwache Kraft
in eine verhältnismäßig starke
Kraft umzuwandeln. Es kann ebenfalls erforderlich sein, eine große Kraft
in eine kleinere Kraft umzuwandeln. Solche Anwendungen erfordern
einen "Kraftumwandler", um die erwünschte Umwandlung
zu ermöglichen.
Der Kraftumwandler weist einen Auslösemechanismus auf zum Aufnehmen
einer ersten Kraft von erster Stärke
und zum Betätigen
einer Umwandlungseinrichtung, ferner Umwandlungsmittel und Betätigungsmittel
zum Ausüben
einer zweiten Kraft von zweiter Stärke.
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Ein Kraftumwandler, der eine kleine
Kraft in eine größere Kraft
umwandelt, wird als "Kraftvervielfacher" bezeichnet. Ein
Kraftvervielfacher wandelt eine aufgenommene Kraft einer ersten
niedrigen Stärke
in eine Ausgabekraft einer zweiten größeren Stärke um. In vielen Fällen wird
die angelegte Kraft niedriger Stärke
als Auslösekraft
zur Aktivierung des Kraftvervielfachers verwendet. Der Kraftvervielfacher stellt
bei Aktivierung eine Betätigungskraft
einer größeren Stärke zur
Durchführung
einer erwünschten Funktion
bereit. Ein Beispiel eines kraftvervielfachenden Systems ist das
System der Servolenkung eines Automobils, welches die verhältnismäßig geringen Armbewegungskräfte eines
Fahrers in stärkere
Kräfte
zum Bewegen der Räder
eines Wagens umwandelt.
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Andere Anwendungen für Kraftvervielfacher sind
solche, die auf atmosphärischem,
hydrostatischem oder mechanischem Druck beruhen, um die Anwendung
einer großen
Kraft auszulösen.
Eine solche Anwendung betrifft das Aufschwimmen, Markieren und Wiederauffinden
von unbeabsichtigter weise versenkten Objekten, an denen die Einrichtung
befestigt ist, unter Auslösung
durch hydrostatischen Druck bei einer vorgegebenen Tiefe.
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Automatische Schwimmeinrichtungen,
die hydrostatisch druckaktivierte Mechanismen zum Auslösen des
Aufblasens von Schwimmelementen aus Druckgasquellen verwenden, wurden
für das Schwimmen,
Markieren und Wiederauffinden von unbeabsichtigter weise versenkten
Objekten vorgeschlagen. Unter derartigen für das Schwimmen in Betracht
gezogenen Objekten waren verhältnismäßig kleine
Elemente, wie zum Beispiel Angelruten und -spulen und Feuerwaffen.
Unter denjenigen für
die Markierung und Wiederauffindung betrachteten waren verhältnismäßig große Elemente,
so zum Beispiel Außenbordmotoren
und Boote.
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Derartige Einrichtungen bestehen üblicherweise
aus einer Druckerfassungseinrichtung, einer Gasspeichereinrichtung,
einer durch die Druckerfassungseinrichtung ansprechbaren Gasauslaßeinrichtung
und einer Blase oder einem Ballon, der mit dem ausgelassenen Gas
aufgeblasen wird, um Auftrieb zu liefern, wodurch der Ballon zur
Oberfläche
treibt und die Position des untergetauchten Objekts angibt oder
das untergetauchte Objekt zur oder nahe an die Oberfläche anhebt.
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Ein häufiger Nachteil in der Ausgestaltung der
verschiedenen für
derartiges Schwimmen, Markieren oder Wiederauffinden vorgeschlagenen
Mechanismen war die Größe oder
die mechanische Ineffizienz ihrer Betätigungsmechanismen. Das Auslösen der
Aufblassequenz umfaßt
bei jeder Druckgasein richtung das Durchstoßen einer Metalldichtung auf
dem das Aufblasgas liefernden Gasbehälter. Das Durchstoßen der
Dichtung erfordert üblicherweise eine
verhältnismäßig große vorgespannte
Federkraft, um das Durchstoßwerkzeug
durch die Dichtung zu treiben. Da der feder-vorgespannte Durchstoßmechanismus
vor der Betätigung
an einer Bewegung durch eine Kraft gehindert werden muß, die gleich derjenigen
ist, auf die er vorgespannt wurde, ist eine beträchtliche Kraft zum Auslösen erforderlich,
um die dem Rückhaltemechanismus
innewohnende Reibung zu überwinden.
Da die Betätigungskraft
einer hydrostatisch aktivierten Einrichtung von deren auf Druck
ansprechenden Membran abgeleitet wird und weil die Stärke dieser
Kraft direkt von der Flächengröße der Membran
abhängt,
führten
die bei Druckgaseinrichtungen erforderlichen verhältnismäßig großen Betätigungskräfte dazu,
daß solche
Einrichtungen zur Sicherstellung einer verläßlichen Betätigung von unpraktischer oder
unerwünschter
Größe waren.
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Einrichtungen nach dem Stand der
Technik, die für
das Schwimmen von unbeabsichtigter Weise versenkten Objekten gedacht
sind und auf dem hydrostatischen Betätigen des Aufblasens von Schwimmelementen
mit komprimiertem Gas basieren, sind in den US-Patenten von Bannister
2,687,541 und Smith 2,853,724 beschrieben. Das Bannister-Patent
nutzt die mechanische Übersetzung
einer Keilkonstruktion, um die Beine einer Federraste zum Auslösen eines
federgespannten Durchstoßmechanismus' zu spreizen. Das
Smith-Patent verwendet eine Übertotpunkt-Hebelauslösekonstruktion
für den
denselben Effekt. Diese Einrichtungen nach dem Stand der Technik
liefern keine effiziente Verstärkung
der Kraftvervielfachung. Das heißt, der Betrag, um den die Kraft
vervielfacht wird, ist verhältnismäßig klein. Dementsprechend
sind die Einrichtungen nach dem Stand der Technik groß und für Anwendungen,
bei denen eine geringe Größe erforderlich
ist, nicht geeignet. Zum Beispiel sollte eine Einrichtung zum Wiederauffinden
von ins Wasser gefallenen Schlüsseln klein
sein, so daß ein
Nutzer sie bequem tragen kann. Die Einrichtungen nach dem Stand
der Technik sind für
eine derartige Anwendung nicht geeignet.
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Die Merkmale in den Oberbegriffen
der Ansprüche
1 und 4 sind in der
US
3,934,292 A offenbart, die eine Auslöseeinrichtung beschreibt, bei
der die Verriegelungseinrichtung der ersten Stufe von einem Zugelement
gebildet wird, das beim Durchfeuchten eine stark verringerte Festigkeit
aufweist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft
einen Auslösemechanismus,
der eine gestufte Auslösung
von aufeinanderfolgend zunehmend vorgespannten, entgegengesetzt
gerichteten und verschachtelten Stufen verwendet. Die vorliegende
Erfindung bietet dementsprechend einen Auslösemechanismus, bei dem eine
Eingangskraft eines ersten Wertes eine Betätigungskraft eines zweiten
Wertes ergibt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Kraft
größer als
die erste Kraft. Die vorliegende Erfindung ist zur Aufnahme in eine
beliebige Vorrichtung geeignet, die Vorteile aus ihrer Fähigkeit
zieht, eine Eingangskraft einer gegebenen Größe zu verwenden und eine Betätigungskraft
einer anderen Größe bereitzustellen.
Solche Einrichtungen sind, jedoch nicht ausschließlich, zum
Beispiel diejenigen, welche hydrostatischen Druck zur Betätigung von
Schwimm-, Markierungs- und Wiederauffindungseinrichtungen verwenden,
Einrichtungen, die durch barostatischen, mechanischen und pneumatischen
Druck betätigt werden,
und Einrichtungen, die chemische (einschließlich pyrotechnische), elektrische,
mechanische und pneumatische Einrichtungen auslösen. Es gibt bei dem Auslösemechanismus
der vorliegenden Erfindung theoretisch keine Begrenzung der Anzahl von
aufeinanderfolgenden Stufen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
den Kraftvervielfacher in Anwendung auf eine automatische Schwimmeinrichtung
in der vor-Betätigungs-Konfiguration.
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2 zeigt
die Konfiguration der Komponenten der Kraftvervielfacheranordnung
nach Betätigung,
wobei die Funktion der ersten Stufe (Auslösung) abgeschlossen ist.
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3 zeigt
die Konfiguration der Kraftvervielfacherkomponenten, wobei die Funktion
der zweiten Stufe (Zünden)
abgeschlossen ist.
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4 zeigt
die Schwimmeinrichtung in der Nach-Betätigungs-Konfiguration, wobei
die Schwimmblase entfaltet und die mechanische Funktion abgeschlossen
ist.
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5 zeigt
die Kraftvervielfacherstufen der vorliegenden Erfindung.
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6A–6C zeigen die Arbeitsschritte
der Stufen aus 5.
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7 zeigt
in symbolischer Weise die Arbeitsweise der Erfindung.
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8A zeigt
die Auslösestiftanordnung
der vorliegenden Erfindung.
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8B zeigt
die A-Hülsen-
(Auslösehülsen-) Anordnung.
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8C zeigt
die B-Hülsen-
(Zünderhülsen-) Anordnung.
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9A–9D zeigen die Arbeitsweise
der Stufen der 8A–8C.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Beschrieben wird ein Auslösemechanismus. In
der nachfolgenden Beschreibung werden viele bestimmte Details, wie
zum Beispiel Bauteilmaterialien, Federkonstanten usw. ausführlich erläutert, um
ein besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Es ist dem Fachmann jedoch
klar, daß die vorliegende
Erfindung ohne diese bestimmten Details angewendet werden kann.
In anderen Fällen wurden
bekannte Merkmale nicht ausführlich
beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht unverständlich zu
machen.
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5 zeigt
ein Funktions-Blockdiagramm der Erfindung in einer Zwei-Stufen-Konfiguration.
Der Auslösemechanismus
verwendet die Auslösung
von aufeinanderfolgend zunehmend vorgespannten Stufen, um eine verhältnismäßig geringe
Eingangskraft in eine verhältnismäßig größere Ausgangskraft
umzuwandeln. Ein Merkmal der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist die entgegengesetzte Richtung der aufeinanderfolgenden
Stufen, die es erlaubt, daß die
Stufen ineinander verschachtelt sind, und so die Abmessungen der
Einrichtung verringert und zu einem kleineren Gehäuse für die den
Auslösemechanismus
beinhaltenden Einrichtungen führt.
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Es wird nun auf 5 Bezug genommen. Die vorliegende Erfindung
ist symbolisch dargestellt, mit einem Eingangskraft-Transmitter 500,
einer ersten Kraftvervielfacher-Stufe FX1, die einen mit einer Vorspannkraft
beaufschlagten Körper 501 und
eine Erste-Stufe-Verriegelung 503 aufweist, und einem Zweite-Stufe-Kraftvervielfacher
FX2, der einen mit einer Vorspannkraft beaufschlagten Körper 502 und eine
Zweite-Stufe-Verriegelung 504 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wirken Kräfte
in einer von zwei Richtungen A (von der linken Blattseite zu der rechten
Blattseite) und B (von der rechten Blattseite zu der linken Blattseite)
auf die Anordnung.
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Der Eingangskraft-Transmitter 500 ist
neben der und angrenzend an die erste(n) Stufe FX1 angeordnet. Der
verspannte Körper 501 wird
von einer Vorspannkraft in die B-Richtung
gedrückt.
Die Erste-Stufe-Verriegelung 503 verhindert eine Bewegung des
verspannten Körpers 501 in
die B-Richtung.
Die erste Stufe FX1 ist ganz oder teilweise innerhalb der zweiten
Stufe FX2 angeordnet und durch diese ganz oder teilweise umgeben.
Der verspannte Körper 502 wird
durch eine Vorspannkraft in die A-Richtung gedrückt. Die Zweite- Stufe-Verriegelung 504 verhindert eine
Bewegung des verspannten Körpers 502 in
die A-Richtung.
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5 zeigt
die vorliegende Erfindung in ihrem "verriegelten" oder "scharfen" Zustand. In diesem Zustand ist die
Erfindung bereit dazu, auf eine Eingabe- oder Auslösekraft
zu reagieren und diese in eine Betätigungskraft zu vervielfachen,
unter Verwendung der ersten und zweiten Kraftvervielfacher-Stufen
FX1 und FX2. Die Wirkungsweise der Erfindung auf einer funktionalen
Ebene der Erfindung ist in den 6A–6C gezeigt.
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Es wird auf 6A Bezug genommen. Eine Kraft F1 wirkt
auf einem ersten Kraftpegel auf den Eingangskraft-Transmitter 500 und
zwingt ihn in die A-Richtung. Die Verschiebung des Eingangskraft-Gebers
in die A-Richtung erlaubt die Freigabe der Erste-Stufe-Verriegelung 503 (in
symbolischer Weise als aus dem Weg des verspannten Körpers 501 herausfallend
dargestellt) und entriegelt dadurch die Vorspannkraft, die auf den
verspannten Körper 501 wirkt,
um die Verschiebung des verspannten Körpers 501 in der B-Richtung
zu ermöglichen.
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In der 6B ist
die erste Stufe der Kraftvervielfachung gezeigt. Die auf den verspannten
Körper 501 in
der B-Richtung wirkende
Vorspannkraft wirkt nun auf den verspannten Körper 501 mit einer
Kraft F2 ein, die größer als
F1 ist. Der verspannte Körper 501,
nun von der Verriegelung 503 befreit, wird in der B-Richtung
verschoben. Diese Verschiebung des verspannten Körpers 501 ermöglicht die
Freigabe der Zweite-Stufe-Verriegelung 504 und entriegelt
dadurch die Vorspannkraft, die auf den verspannten Körper 502 wirkt,
um die Verschiebung des verspannten Körpers 502 in der A-Richtung zu erlauben.
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Die zweite Stufe der Kraftvervielfachung
ist in der 6C gezeigt.
Die zur Vorspannung des verspannten Körpers 502 in der A-Richtung
wirkende Vorspannkraft wirkt nun auf den verspannten Körper 502 mit
einer Kraft F3 ein, die größer als
die Kraft F2 ist. Der verspannte Körper 502, nun von
der Verriegelung 504 befreit, wird in der A-Richtung verschoben. Die
Verschiebung des verspannten Körpers 502 kann
nun, wie beabsichtigt, als Betätigungskraft
F3 verwendet werden. Das Ergebnis der Funktionsweise der 6A– 6C ist,
daß die
Kraft F1 in eine Kraft F3 vervielfacht wurde.
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Zwar zeigt das Beispiel der 5 und 6A–6C ein Zwei-Stufen-Auslösemechanismus,
jedoch umfaßt
die vorliegende Erfindung auch ein Kaskadieren einer Mehrzahl von
kraftvervielfachenden Stufen für eine
noch größere Zunahme
der Kraftverstärkung. Eine
alternative Ausführungsform
verwendet eine Mehrzahl von entgegengesetzten und verschachtelten
Stufen (wobei verschachtelt ganz oder teilweise ineinander enthaltene
konzentrische Stufen einschließt).
Bei einer anderen Ausführungsform
sind verschachtelte Stufen, zum Beispiel zwei Stufen, neben Anordnungen
von geschachtelten Stufen angeordnet, so daß die Ausgabe einer Stufe als
Eingangskraft auf einen Eingangskraft-Geber einer nachfolgenden
Stufe wirkt.
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Die Arbeitsweise der Erfindung ist
symbolisch in 7 gezeigt.
Die erste Stufe 501 ist in der B-Richtung mit einer Kraft
F2 vorgespannt, jedoch durch eine Erste-Stufe-Verriegelung 503 an
einer Verschiebung gehindert. Die Erste-Stufe-Verriegelung 503 ist in der
Abwärtsrichtung
vorgespannt, jedoch durch einen Eingangskraft-Geber 500 blockiert. Die
zweite Stufe 502 wird mit einer Kraft F3 unter Vorspannung
in die Richtung A gedrückt.
Eine Verschiebung der zweiten Stufe 502 wird durch die
Zweite-Stufe-Verriegelung 504 verhindert. Die Zweite-Stufe-Verriegelung 504 ist
in Abwärtsrichtung
vorgespannt, jedoch durch die erste Stufe 501 blockiert.
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Wenn eine Kraft F1 auf den Eingangskraft-Geber 500 wirkt,
wird dieser in der A-Richtung verschoben. Die Erste-Stufe-Verriegelung 503 ist nicht
länger
durch den Eingangs kraft-Geber 500 blockiert und wird in
der Abwärtsrichtung
verschoben, so daß die
erste Stufe 501 sich frei in der B-Richtung mit einer Kraft F2 bewegen
kann. Die Zweite-Stufe-Verriegelung 504 wird
nicht länger
durch die erste Stufe 501 blockiert und wird in der Abwärtsrichtung
verschoben, so daß die
zweite Stufe 502 sich frei in der A-Richtung mit einer
Kraft F3 bewegen kann.
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Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtung
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Eine ausführliche Ansicht einer ersten
bevorzugten Ausführungsform
des Auslösemechanismus ist
in den 1–4 im Zusammenhang mit einem
Beispiel einer Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtung
gezeigt. Diese ist nur in beispielhafter Weise dargestellt, da der
Auslösemechanismus
in jeder gewünschten
Anwendung eingesetzt werden kann. Die Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtung
umfaßt
einen hydrostatischen druckerfassenden Mechanismus, der dem Eingangskraft-Geber 500 aus 5 entspricht. Wenn die Einrichtung
in eine Flüssigkeit
bis zu einer bestimmten Tiefe eintaucht, löst der auf den druckerfassenden Mechanismus
wirkende hydrostatische Druck die zweistufige kraftvervielfachende
Aktion der Erfindung aus. Die Betätigungskraft der zweiten Stufe
wird zum Auslassen von komprimiertem Gas in eine Blase hinein verwendet,
wodurch die Blase aufgeblasen und zum Aufsteigen an die Oberfläche der
Flüssigkeit veranlaßt wird.
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Die Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtung
kann aufgrund der Wirksamkeit des Auslösemechanismus in kleiner Größe hergestellt
und in geringen Tiefen genutzt werden. Dies ermöglicht den Einsatz der Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtungen
für Anwendungen,
die vorher nicht praktikabel waren. Zum Beispiel kann die Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtung
als Teil eines Schlüsselanhängers verwendet
werden, so daß dann,
wenn die Schlüssel versehentlich
in ein Gewässer,
auch von geringer Tiefe, fallengelassen werden, die Aktivierung
der Einrichtung ausgelöst
wird, wodurch eine Blase aufgeblasen wird, die zu der Oberfläche treibt,
was ein leichtes Lokalisieren und Wiederauffinden der fallengelassenen
Schlüssel
erlaubt.
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1 zeigt
die Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtung in ihrer
Vor-Betätigungs-Konfiguration.
Das Gehäuse,
welches ein durch eine Membrankammerkappe 3 abgedecktes Hauptgehäuse 1 aufweisen
kann, das durch einen Gehäuseverbinder 29 mit
einem durch eine Blasenkammerkappe 4 abgedecktes Gasbehälter/Blasengehäuse 2 verbunden
ist, kann einen Behälter 32 für komprimiertes
Gas, eine Schwimmblase 35 und drei wesentliche Anordnungen
aufweisen: einen Druckerfassungsmechanismus, einen Gasbehälter-Durchstoßungsmechanismus
und einen Aufblasmechanismus.
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Komprimierte Gasquelle
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Der Gasbehälter 32 kann jede
Art von Quelle eines geeigneten unter Druck stehende Gases sein und
kann ein handelsüblich
verfügbarer
Kohlendioxid (CO2)-Zylinder sein. Der Gasbehälter kann einen Abschnitt mit
verhältnismäßig dünner Wand
enthalten, die durch ein scharfes Werkzeug durchstoßen werden
soll, das durch einen durch hydrostatischen Druck betätigten Mechanismus
angetrieben wird, um das darin befindliche Gas auszulassen.
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Schwimmblase
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Die Schwimmblase 35 kann
aus jedem geeigneten dehnbaren oder nicht-dehnbaren flexiblen Material
gebildet sein, das in der Blasenkammer 34 gefaltet ist.
Die Blasenkammer kann durch einen hohlen Teil des Gehäuseabschnitts 2 und
die Blasenkammerkappe 4 gebildet sein und durch diese umschlossen
sein. Die Blasenkammerkappe kann durch beliebige Mittel lösbar an
der Blasenkammer befestigt sein, einschließlich eines Reibungs- oder Schnappsitzes,
welcher dem von der sich auf blähenden
Blase von innen auf ihn wirkenden Expansionsdruck nachgibt und sich öffnet, wodurch
das Freiwerden und die volle Entfaltung der Schwimmblase ermöglicht werden.
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Der Gasbehälter, die Schwimmblase und
die Blasenkammer können
nach Größe, Form
und Materialzusammensetzung zur Anpassung an jede beliebige Schwimm-,
Markierungs- oder Wiederauffindungsanwendung variiert werden.
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Druckerfassungsmechanismus
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Der Druckerfassungsmechanismus der Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtung
entspricht der als Eingangskraft-Geber 500 aus 5 beschriebenen Komponente.
Dieser Druckerfassungsmechanismus, zusammen mit dem Auslösungs- und
Zündungsmechanismus
des Gasbehälter-Durchstoßungsmechanismus
(unten beschrieben), bildet den Auslösemechanismus der Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtung.
Der druckerfassende Mechanismus stellt eine durch den hydrostatischen
Druck bewirkte verhältnismäßig geringe
Eingangskraft (F1) an dem kraftvervielfachenden Auslösemechanismus
(erste Stufe) zur Verfügung,
der bei Betätigung
durch F1 eine größere Kraft
(F2) an den kraftvervielfachenden Zündmechanismus (zweite Stufe)
liefert, der bei Betätigung
durch F2 die Gasbehälter-Durchstoßungskraft (F3)
bereitstellt. Der Druckerfassungsmechanismus umfaßt eine
Kappe 3 mit Einlaßlöchern 5 oder
einem anderen Flüssigkeitszugang,
deren Innenraum eine Betätigungsdruckkammer 6 bildet;
einen Gehäuseabschnitt 1,
dessen zu der Betätigungsdruckkammer gerichteter
Innenraum einen Teil der abgeschlossenen Kammer 7 bildet;
eine(n) flexible(n) oder bewegliche(n) Membran oder Balg 8,
die/der zwischen der Betätigungsdruckkammer
und der abgeschlossenen Kammer aufgehängt ist und diese voneinander trennt;
und eine Membranplatte 9, die mit der Membran in der abgeschlossenen
Kammer verbunden oder an ihr befestigt ist.
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Bei Abtauchen der Einrichtung und
beim Eintreten von Wasser in die Betätigungsdruckkammer 6 wird
die Membran 8 durch den steigenden Druck in der Kammer
gegen die Membranplatte 9 verschoben. Es ist ersichtlich,
daß die
Bewegung der Membranplatte den Auslösemechanismus bei einem einer vorgewählten Tiefe
entsprechenden Druck betätigt, um
ein Aufblasen und Aufschwimmen auszulösen.
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Gasbehälter-Durchstoßungsmechanismus
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Der Gasbehälter-Durchstoßungsmechanismus
der Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtung
besteht aus Unteranordnungen des Auslösemechanismus und des Zündmechanismus,
die jeweils als erste (FX1) und zweite (FX2) kraftvervielfachende
Stufen aus 5 beschrieben sind.
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Auslösemechanismus
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Der Auslösemechanismus der Schwimm-/Markierungs-/Wiederauffindungseinrichtung
entspricht der Kombination der als erste kraftvervielfachende Stufe
FX1 aus 5 beschriebenen Komponenten.
Der Auslösemechanismus
wandelt die verhältnismäßig geringe
Kraft (F1) des hydrostatischen Drucks, die auf den Eingangskraft-Geber wirkt,
in eine größere Kraft
(F2) um, die den Zündmechanismus
auslöst.
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Die Auslöseanordnung weist die folgenden Komponenten
auf: einen Auslösestift 10,
der gleitend auf Verriegelungen 12 innerhalb einer Ausnehmung 16 in
einer Auslösehülse 13 aufliegt;
einen gewinkelten Auslösehülsensitz 17,
der in der inneren Wandung des Hauptgehäuses 1 gehalten ist;
eine in der Auslösehülsenausnehmung
zwischen dem Auslösestift
und dem nach innen weisenden Ende der Ausnehmung angeordnete Auslösestift-Kompressionsfeder 11;
und eine in einem Feder-Abstandhalter 19 angeordneten
Auslösehülsen-Kompressionsfeder 18, die
konzentrisch zu der Auslösehülse angeordnet
ist und an dieser an einer äußeren Schulter 14 anliegt. Die
Auslösehülsenverriegelungen 12 sind
in Ausschnitten 15 der Wandung der Auslösehülse angeordnet und stehen in
Berührung mit
dem Auslösestift, der
Auslösehülse und
dem Auslösehülsensitz.
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Die Auslöseverriegelungen 12 können als Lager,
Kugeln, Stifte, Blöcke,
Zylinder, Pyramidenstümpfe
oder beliebige andere geeignete Elemente ausgeführt sein und können entlang
des daneben befindlichen Auslösestifts
entweder rollen oder gleiten oder beides.
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Der Auslösestift 10 sitzt auf
der Auslösestiftfeder 11,
die die Betätigungstiefe
bestimmt und eine Sicherheitsgrenze gegen eine versehentliche Betätigung der
Einrichtung durch eine versehentliche Bewegung des Auslösestiftes
definiert, die anderenfalls beim Fallenlassen der Einrichtung auftreten
könnte. Die
erwünschte
Möglichkeit,
die Auslösetiefe
zu wählen,
kann durch die Bestimmung der Federkonstante der Auslösestiftfeder
genutzt werden.
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Die Auslösehülsenfeder 18 ist zwischen
dem Feder-Abstandshalter 19 und
der Auslösehülsenschulter 14 komprimiert.
Die Auslösehülse 13 ist
gegen Bewegungen aufgrund der von der Auslösehülsenfeder in Richtung der Membran 18 bewirkten
Vorspannung durch die Auslösehülsenverriegelungen 12 verriegelt,
die wiederum durch Einschluß zwischen
dem Auslösestift,
der Auslösehülse und
dem Auslösehülsensitz 17 gegen
Bewegungen verriegelt sind.
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Bis der gegen die Membran, die Membranplatte
und den Auslösestift
wirkende Druck auf einen solchen Pegel gestiegen ist, daß er den
Auslösestift tief
genug in die Auslösehülsenausnehmung
bewegt, um die Auslösehülsenverriegelungen
hinter den Auslösestift
wandern zu lassen, wird der Auslösestift
die Verriegelungen an ihrem Ort zwischen dem Zündstift und dem Auslösehülsensitz
halten, wodurch die Auslösehülse gegen
eine Bewegung unter der Vorspannnung der Auslösehülsenfeder gesichert ist.
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Zündmechanismus
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Der Zündmechanismus entspricht der
Kombination der als zweite kraftvervielfachende Stufe FX2 aus 5 beschriebenen Komponenten.
Der Zündmechanismus
vervielfacht die Ausgangskraft (F2) des Auslösemechanismus zu einer größeren Ausgangskraft
(F3) zum Durchstoßen
des Gasbehälters.
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Die Durchstoßungsanordnung besteht aus den
folgenden Komponenten: einer hohlen Schlaghülse 20, in der die
Auslösehülse 13 auf
Schlaghülsenverriegelungen 22 gleitend
aufruht; einem gewinkelten Schlaghülsensitz 24, der innerhalb
der inneren Wandung des Hauptgehäuses 1 gehalten
ist; einer Schlaghülsen-Kompressionsfeder 25,
die konzentrisch zu der Schlaghülse
angeordnet ist und an dieser an deren Schulter 21 anliegt;
und einem Durchstoßstift 26 in
einem Durchstoßstiftkörper 27,
der einen O-Ring 28 oder eine andere, zur Abdichtung der Kammern
auf deren einer Seite geeignete Einrichtung aufweist. Die Schlaghülsenverriegelungen
sind in Ausschnitten 23 in der Wandung der Schlaghülse angeordnet
und befinden sich im Kontakt mit der Auslösehülse, der Schlaghülse und
dem Schlaghülsensitz.
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Die Schlaghülsenfeder 25 ist zwischen
dem Feder-Abstandshalter 19 und der Schlaghülsenschulter 21 komprimiert.
Die Schlaghülse 20 ist
gegen Bewegungen in Richtung des Durchstoßungsstiftkörpers 27 unter der
Vorspannung der Schlaghülsenfeder
durch die Schlaghülsenverriegelungen 22 verriegelt,
die wiederum gegen Bewegung durch Einschluß zwischen der Auslösehülse 13,
der Schlaghülse
und dem Schlaghülsensitz 24 verriegelt
sind.
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Aufblas-Mechanismus
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Der Aufblas-Mechanismus besteht aus
den folgenden Komponenten: einem Gasbehälter 32 mit Abstands-
und Leitungsstück 30;
einer Aufblas-Leitung 33, durch welche das Gas in die Schwimmblase 35 strömt, die
an der Blasenkammer durch einen Blasen-Halterring 36 befestigt
ist; und der zu öffnenden Blasenkammer 34.
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Arbeitsweise der Schwimm-/Markierungs-/Wieder-auffindungseinrichtung
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2 zeigt
die Vorrichtung bei einsetzender Betätigung in der vorgewählten Tiefe.
Bei der vorgewählten
Tiefe hat der auf die Membran 8 wirkende Druck in der Betätigungskammer 6 einen
ausreichenden Pegel erreicht, um den Widerstand der Auslösestiftfeder 11 zu überwinden
und den Auslösestift 10 so
tief in die Auslösehülsenausnehmung 16,
zu bewegen, daß sich
die Auslösehülsenverriegelungen 12,
die durch die von der Auslösehülsenfeder 18 ausgeübte Kraft
gegen die gewinkelte Oberfläche
des Auslösehülsensitz 17 gedrückt werden,
aus ihrer Verriegelungsposition bewegen und hinter den Auslösestift
fallen können.
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In 3 ist
die zweite Stufe gezeigt. Die Bewegung der Auslösehülsenverriegelungen 12 ermöglicht die
Bewegung der durch ihre Feder belasteten Auslösehülse 13 in Richtung
der Membran 8. Die Bewegung der Auslösehülse 13 erlaubt es
den Schlaghülsenverriegelungen 22,
sich aus ihrer Verriegelungsposition zu bewegen und hinter die Auslösehülse zu fallen,
wobei es der Schlaghülsenfeder 25 ermöglicht wird,
die Schlaghülse 20 in
den Durchstoßstiftkörper 27 und
dadurch den Durchstoßstift 26 in den
Gasbehälter 32 zu
bewegen, wodurch die Aufblassequenz eingeleitet wird.
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Das Aufblasen der Schwimmblase ist
in 4 gezeigt. Beim Austritt
aus dem Gasbehälter 32 strömt das Gas
durch die Aufblas-Leitung 33 in die Schwimmblase 35.
Das Aufblasen der Blase 35 bewirkt, daß der Expansionsdruck gegen
die innere Wandung der Blasenkammerkappe 4 wirkt und die Schließreibung
zwischen der Kappe und dem Kammerrand übersteigt, wodurch es der Blase
ermöglicht wird,
frei zu kommen und sich vollständig
zu entfalten. Die Blasenkammerkappe ist an dem Körper der Einrichtung durch
eine Halteverbindung 37 befestigt. Die Einrichtung und
das Objekt, an dem sie befestigt ist, steigen dann an die Oberfläche.
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Zweite bevorzugte Ausführungsform
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Die zweite bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet eine geschachtelte Konfiguration,
wobei die kraftausübenden
Mittel ineinander geschachtelt sind. In der Ausführungsform der 8A–8C und 9A–9C sind die Federmittel zur Verringerung
der Länge
des Auslösemechanismus ineinander
verschachtelt.
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Die Komponenten des Auslösemechanismus
mit ihren Bezugsziffern, beschrieben in den Ausführungsformen der 1 –4,
umfassen den Auslösestift 10,
die Auslösestiftfeder 11,
die Auslösehülsenverriegelungen 12,
die Verriegelungshülse 13,
die Auslösehülsenschulter 14,
die Auslösehülsenausschnitte 15,
die Auslösehülsenausnehmung 16,
den Auslösehülsensitz 17,
die Auslösehülsenkompressionsfeder 18,
den Feder-Abstandshalter 19, die Schlaghülse 20,
die Schlaghülsenschulter 21,
die Schlaghülsenverriegelung 22,
die Schlaghülsenausschnitte 23,
den Schlaghülsensitz 24 und
die Schlaghülsen-Kompressionsfeder 25.
Die Ausführungsform des
Auslösemechanismus
der 8A–8C und 9A–9D verwendetkeinen Feder-Abstandshalter,
umfaßt
zusätzlich
ein Auslösehülsen-Halteteil
und verschachtelt die Auslösehülsen-Kompressionsfeder
in der Schlaghülsen-Kompressionsfeder.
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Der Auslösemechanismus der zweiten bevorzugten
Ausführungsform
kann ebenfalls so konfiguriert sein, daß die Auslösefeder teilweise oder ganz
in der Schlagfeder verschachtelt ist. Ein Vorteil einer derartigen
Konfiguration (im weiteren "verschachtelter
Feder-Auslösemechanismus") besteht in der
Verringerung der Länge
des Auslösemechanismus
im Vergleich zu einer Konfiguration, in der diese Federn aneinander
angrenzend angeordnet sind. Eine detaillierte Ansicht eines Auslösemechanismus, der
eine verschach telte Auslösefeder
verwendet, ist in den 8A–8C und 9A–9D gezeigt.
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Der verschachtelte Feder-Auslösemechanismus
besteht, wie der angrenzende Feder-Auslösemechanismus, aus vorgespannten
verriegelten Hülsen,
die mechanisch derart zueinander angeordnet sind, daß die Bewegung
einer Hülse
die Bewegung der nächsten
vorgespannten Hülse
entriegelt und einleitet. In der bevorzugten Ausführungsform
ist jede nachfolgende Hülse
mit größerer Kraft
als die vorhergehende Hülse
vorgespannt. Auf diese Weise ermöglicht
der Auslösemechanismus
in jeder seiner bevorzugten Ausführungsformen
die Entriegelung einer theoretisch unbegrenzt größeren Kraft durch das Aufbringen
einer theoretisch unbegrenzt kleinen Kraft. Es ist zu beachten,
daß der
Auslösemechanismus
ebenfalls zur stufenweisen Verringerung der Kraft verwendet werden
kann, wenn dies erwünscht ist.
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Der geschachtelte Feder-Auslösemechanismus,
wie auch der angrenzende Feder-Auslösemechanismus, entspricht der
Kombination von Komponenten, die in der 5 der ursprünglichen Anmeldung gezeigt
sind. Seine Arbeitsweise ist in funktionaler Form in den 6A–6C und
symbolisch in der 7 veranschaulicht.
Der geschachtelte Feder-Auslösemechanismus
setzt eine verhältnismäßig geringe
Kraft (F1 in 7) ein,
die auf den Eingangskraft-Geber wirkt, um eine größerer Kraft
(F2) zu Entriegeln, die wiederum eine noch größerer Kraft (F3) entriegelt.
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Komponenten und Konfiguration
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
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Wie in 9A gezeigt,
weist der geschachtelte Feder-Auslösemechanismus
die nachfolgenden Haupt-Komponenten und Anordnungen auf: ein Gehäuse 38,
eine Auslösestiftanordnung,
eine A-Hülsenanordnung
und B-Hülsenanordnung.
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Auslösestiftanordnung
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Die in 8A gesondert
und in den 9A–9D getrennt als Teil der
Anordnung gezeigte Auslösestiftanordnung
umfaßt
die nachfolgenden Komponenten: eine an einem Auslösestift 40 befestigte
Auslösestiftplatte 39;
und eine Auslösestiftkompressionsfeder 41,
die auf die Auslösestiftplatte
wirkt.
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Der Auslösestift 40 wird gegen
eine Bewegung in die A-Hülse 43 hinein
durch die optionale Auslösestiftkompressionsfeder 41 zurückgehalten, deren
Funktion darin besteht, eine Sicherheitsgrenze gegen eine versehentliche
Betätigung
der Einrichtung durch versehentliche Bewegung des Auslösestiftes
zu definieren, die anderenfalls möglicherweise auftreten könnte, wenn
die Einrichtung Stößen oder Vibrationen
ausgesetzt wäre.
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A-Hülsenanordnung
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Die A-Hülsenanordnung, die getrennt
in 8B und als Teil der
Anordnung in den 9A–9D dargestellt ist, umfaßt die nachfolgenden
Komponenten: eine A-Hülse 43 mit
einer äußeren Schulter 44 und
Ausschnitten 45 in der Hülsenwandung; ein A-Hülsenbefestigungsteil 46;
A-Hülsenverriegelungen 42;
einen gewinkelten A-Hülsensitz 47;
und eine A-Hülsenkompressionsfeder 48,
die konzentrisch zu der A-Hülse
angeordnet ist und auf diese an deren Schulter einwirkt.
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Der Auslösestift 40 sitzt in
der A-Hülse 43 gleitend
auf den A-Hülsenverriegelungen 42.
Die A-Hülsenverriegelungen
sind in den A-Hülsenausschnitten 45 angeordnet
und stehen mit dem Auslösestift,
den Wandungen der A-Hülsenausschnitten und
dem A-Hülsensitz 47 in
Kontakt. Die A-Hülsenverriegelungen
können
als Lager, Kugeln, Stifte, Blöcke,
Zylinder, Pyramidenstümpfe
oder beliebige andere Elemente ausgeführt sein und können in
den A-Hülsenausschnitten
und entlang des daneben befindlichen Auslösestifts entweder rollen oder
gleiten oder beides.
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Die A-Hülsenkompressionsfeder 48 ist
zwischen der B-Hülse 49 und
der A-Hülsenschulter 44 komprimiert.
Die A-Hülse 43 ist
gegen eine durch die A-Hülsekompressionsfeder
in Richtung der Auslösestiftplatte 49 erzwungene
Bewegung durch die A-Hülsenverriegelungen 42 verriegelt,
die wiederum gegen Bewegung durch den Einschluß zwischen dem Auslösestift 40,
den Wandungen der A-Hülsenausschnitte 45 und
dem A-Hülsensitz 47 verriegelt
sind. Bis die durch die Auslösestiftplatte 39 gegen
den Auslösestift
ausgeübte
Kraft auf einen solchen Pegel angestiegen ist, daß sie den
Auslösestift
tief genug in die A-Hülse
hineinbewegt, um die A-Hülsenverriegelungen
hinter den Auslösestift
wandern zu lassen, wie es von der über den gewinkelten A-Hülsensitz
wirkenden A-Hülsenkompressionsfeder
erzwungen wird, wird der Auslösestift
die Verriegelungen zwischen dem Auslösestift, den Wandungen der
A-Hülsenausschnitte
und dem A-Hülsensitz
halten, wodurch die A-Hülse
gegen Bewegungen verriegelt ist.
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Die A-Hülse 43 ist ebenfalls
gegen Bewegungen und mögliche
unabsichtliche Betätigungen der
Einrichtung, hervorgerufen durch Vibrationen und Stöße, durch
den optionalen A-Hülsenhalter 46 geschützt, der
die Form und Funktion eines in einer Nut der A-Hülse angeordneten runden Halteringes
haben kann.
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B-Hülsenanordnung
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Die B-Hülsenanordnung, die einzeln
in den 8C und als Teil
der Anordnung in den 9A–9D gezeigt ist, umfaßt die folgenden
Komponenten: eine B-Hülse 49 mit
einer äußeren Schulter 50 und
Ausschnitten 52 in der Hülsenwandung; B-Hülsenverriegelungen 51;
einen gewinkelten B-Hülsensitz 53;
und eine B-Hülsenkompressionsfeder 54,
die auf die B-Hülse
an deren Schulter wirkt und konzentrisch zu ihr angeordnet ist.
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Die A-Hülse 43 sitzt innerhalb
der B-Hülse 49 gleitend
auf den B-Hülsenverriegelungen 51.
Die B-Hülsenverriegelungen 51 sind
innerhalb der B-Hülsenausschnitte 52 angeordnet
und stehen in Kontakt mit der A-Hülse 43, den Wandungen
der B-Hülsenausschnitte
und dem B-Hülsensitz 53.
Die B-Hülsenverriegelungen
können
als Lager, Kugeln, Stifte, Blöcke,
Zylinder, Pyramidenstümpfe
oder beliebige andere geeignete Elemente ausgeführt sein und können entlang
der in der Nähe
befindlichen A-Hülse entweder
rollen oder gleiten oder bei des.
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Die B-Hülsenkompressionsfeder 54 ist
zwischen dem A-Hülsensitz 47 und
der B-Hülsenschulter 50 komprimiert.
Die B-Hülse 49 ist
gegen Bewegungen, wie sie durch die B-Hülsenkompressionsfeder in Richtung
fort von der Auslösestiftplatte 39 erzwungen
werden, durch die B-Hülsenverriegelungen 51 verriegelt,
die wiederum gegen Bewegungen durch den Einschluß zwischen der A-Hülse 43,
den Wandungen der B-Hülsenausschnitte 52 und
dem B-Hülsensitz 53 verriegelt
sind. Bis die A-Hülse 43 unterhalb
der B-Hülsenverriegelungen 51 frei
kommt durch die Wirkung der Auslösestiftanordnung
beim Entriegeln der A-Hülse
und dadurch ermöglicht,
daß sich
die B-Hülsenverriegelungen
hinter die A-Hülse bewegen,
wie es von der über
den gewinkelten B-Hülsensitz
wirkenden B-Hülsenkompressionsfeder erzwungen
wird, hält
die A-Hülse
die B-Hülsenverriegelungen
fest zwischen der A-Hülse,
den Wandungen der B-Hülsenausschnitte
und dem B-Hülsensitz und
verriegelt dadurch die B-Hülse
gegen Bewegungen.
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Betriebsweise
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9A zeigt
den geschachtelten Feder-Auslösemechanismus
in der Vor-Betätigungs-Konfiguration.
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9B zeigt
die Einrichtung nach abgeschlossener Aktion der Auslösestiftanordnung:
die auf den Auslösestift 40 durch
die Auslösestiftplatte 39 wirkende
Kraft hat den Widerstand der Auslösestiftkompressionsfeder 41 überwunden
und den Auslösestift
ausreichend tief in die A-Hülse 43 getrieben, um
es den A-Hülsenverriegelungen 42 zu
ermöglichen,
sich hinter den Auslösestift
zu bewegen und die A-Hülse
zu entriegeln. Die Darstellung zeigt die A-Hülse entriegelt, jedoch vor
einer Bewegung.
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9C zeigt
die Einrichtung nach abgeschlossener Aktion der A-Hülsenanordnung:
die durch die Bewegung des Auslösestiftes 40 entriegelte
A-Hülse 43 hat
sich in die dem Auslösestift
entgegengesetzte Richtung bewegt und es den B-Hülsenverriegelungen 41 ermöglicht,
sich hinter die A-Hülse zu
bewegen und die B-Hülse 49 zu
entriegeln. Die Darstellung zeigt die B-Hülse entriegelt, jedoch vor einer
Bewegung.
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9D zeigt
die Einrichtung nach abgeschlossener Aktion der B-Hülsenanordnung
und der Einrichtung: die durch die Bewegung der A-Hülse 43 entriegelte
B-Hülse 49 hat
sich in die der Bewegungsrichtung der A-Hülse entgegengesetzte Richtung
bewegt und die zweckentsprechende Kraft verfügbar gemacht.
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Hier wurde also ein Auslösemechanismus beschrieben.