IT202000023266A1 - Secondo stadio di riduzione di pressione bilanciato per la subacquea - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: ?Secondo stadio di riduzione di pressione bilanciato per la subacquea?

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un secondo stadio di riduzione di pressione bilanciato per la subacquea.

L?ambito tecnico di riferimento ? quello dei sistemi di respirazione utilizzati nelle apparecchiature per immersioni subacquee.

Tali sistemi utilizzano uno o pi? stadi di riduzione, il cui scopo ? quello di fornire all?utente una pressione di uscita accurata, costante e lineare, riducendo la pressione di ingresso da un valore pi? alto a un valore di uscita respirabile. Questi riduttori, generalmente, sono composti da due camere comunicanti tra di loro, la prima camera si trova a contatto con la pressione da ridurre, definita sorgente, la seconda ? la camera atta a ridurre la pressione dove generalmente il gas si espande e quindi riduce la propria pressione.

Nei sistemi di respirazione attualmente utilizzati sono previsti generalmente due stadi di riduzione. Un primo stadio di riduzione ? configurato per ridurre la pressione delle bombole, tipicamente attorno ai 300 bar, ad una pressione intermedia di circa 9 bar. In corrispondenza dell?erogatore, la pressione intermedia viene ridotta ulteriormente da un secondo stadio di riduzione ad una pressione di uscita di circa 3 mbar, ossia una pressione respirabile. Il secondo stadio costituisce la parte pi? importante ed appariscente dell?erogatore e fornisce l?aria alla richiesta dell?utente.

Il secondo stadio in genere incorpora un meccanismo a valvola che utilizza un differenziale di pressione sui lati opposti di una membrana flessibile per azionare una valvola dell'aria. L?apertura della valvola consente di fornire aria a una camera di respirazione da cui l?utente inspira. La membrana flessibile separa la camera di respirazione con l?acqua esterna, cos? che, quando l?utente inspira, si crea tra la camera di respirazione e l?acqua un differenziale di pressione che provoca la deflessione della membrana e di conseguenza l'apertura della valvola di ingresso dell'aria. L?ingresso dell?aria nella camera di respirazione riporta la valvola in condizione di chiusura, grazie alla presenza di una molla che sollecita la valvola in condizione di chiusura. In questo modo, all'espirazione da parte dell'utente, l'aria espirata nella camera di respirazione viene scaricata all?esterno attraverso una valvola di scarico unidirezionale.

Il mercato delle attrezzature destinate alle immersioni subacquee richiede una serie di prodotti analoghi come funzione ma differenziati a seconda che siano destinati a sportivi dilettanti, sportivi avanzati o sportivi professionisti. In particolare, il secondo stadio esiste in moltissime versioni note allo stato dell?arte, raggruppabili in tre diversi livelli tecnici:

- Secondo stadio di base, adatto per normali immersioni sportive;

- Secondo stadio con dispositivo regolatore di sensibilit?, adatto per subacquei pi? esperti ed immersioni pi? tecniche;

- Secondo stadio con dispositivo regolatore di sensibilit? e sistema di bilanciamento interno, adatto per immersioni a quote pi? profonde, per subacquei esperti e professionisti.

Il dispositivo regolatore di sensibilit? consente all?utente di impostare la resistenza inspiratoria necessaria per spostare la membrana per l'apertura e la chiusura della valvola dell'aria, in particolare agendo sulla tensione della molla che agisce sulla valvola per spingerla o mantenerla verso la condizione di chiusura. In questo modo, l?utente ha la libert? di regolare, sulla base di preferenze personali, la resistenza inspiratoria, rendendo di conseguenza pi? o meno agevole o sensibile l?inspirazione dell?aria dall?erogatore.

Questi dispositivi noti allo stato dell?arte mirano a personalizzare l'apparecchiatura in base alle esigenze di respirazione per ciascun utente, in particolare in base alla profondit? di immersione. Ci? ? particolarmente importante per un utente che desidera operare a varie profondit? e sotto differenti condizioni di sforzo fisico, modificando i parametri per il tipo di respirazione richiesta.

La tipologia di secondo stadio con sistema di bilanciamento interno sopra citata permette di ottenere prestazioni ancora migliorate. Tali secondi stadi presentano un sistema di valvole pneumaticamente bilanciato: la pressione sulla valvola del secondo stadio ? bilanciata grazie alla presenza di una camera di bilanciamento situata in modo da consentire all'aria di media pressione di favorire la forza della molla, che pu? quindi essere prevista pi? debole, cio? pi? sensibile. Ci? riduce lo sforzo di inspirazione richiesto per aprire la valvola del secondo stadio bilanciando le differenze di pressione tra l?interno e l?esterno dell?erogatore e migliora pertanto la facilit? generale di respirazione in tutte le condizioni di immersione, per un'esperienza di respirazione di maggior comfort.

Un esempio esecutivo di secondo stadio bilanciato noto allo stato dell?arte ? illustrato in figura 1.

Il dispositivo secondo stadio prevede una camera di ingresso 1 collegata all?uscita del primo stadio e separata dalla camera di respirazione 2 da un otturatore 30 mobile. Come detto in precedenza, la camera di respirazione 2 ? collegata al boccaglio per l?utente ed ? separata dall?acqua posta all?esterno mediante una membrana elastica 4. La membrana elastica 4 ? collegata all?otturatore 30 mediante una leva 43, cos? che uno spostamento della membrana 4 verso l?interno della camera di respirazione 2 causa uno spostamento dell?otturatore 30 da una condizione di chiusura della valvola, in cui l?otturatore 30 fa tenuta su una sede di valvola, a una condizione di apertura, in cui l?otturatore 30 ? in posizione allontanata dalla sede di valvola e vengono liberati uno o pi? varchi di passaggio dell?aria dalla camera di ingresso 1 alla camera di respirazione 2.

L?otturatore 30 ? sollecitato stabilmente da una molla 31 verso la condizione di chiusura.

L?otturatore 30 ? cavo ed ? provvisto di un alberino terminale 32 di inserimento in una camera di bilanciamento 5. In questo modo l?aria a media a pressione della camera di ingresso 1 entra all?interno dell?otturatore 30 da una prima estremit? e passa fino all?estremit? opposta dell?otturatore 30, da cui entra nella camera di bilanciamento 5. L?alberino 32 ? posto scorrevole all?interno della camera di bilanciamento 5 ed ? provvisto di uno o pi? o-ring 33 di guida. L?azione della pressione dell?aria a pressione intermedia su entrambi i lati dell?otturatore 30 permette di ottenere un sistema bilanciato.

Questo tipo di dispositivo presenta tuttavia alcuni inconvenienti, dovuti principalmente al fatto che una maggiore complessit? meccanica per ottenere prestazioni pi? elevate corrisponde alla necessit? di una pi? assidua manutenzione per mantenere il funzionamento ottimale.

In particolare, quando il sistema di respirazione ? utilizzato, la camera di respirazione pu? essere allagata dall?acqua per svariati motivi o necessit?. All?interno della camera di respirazione l?acqua, soprattutto l?acqua marina ma non solo, pu? portare in sospensione impurit? di svariata natura, come ad esempio concrezioni saline o pulviscolo di sabbia, che possono depositarsi negli spazi ristretti della zona di scorrimento tra l?alberino e la camera di bilanciamento. Tali depositi, se non correttamente rimossi da un successivo risciacquo, possono portare al deterioramento degli o-ring di guida dell?alberino. Con il tempo tale deterioramento pu? causare difetti nel meccanismo di bilanciamento o, nei casi peggiori, un bloccaggio in condizione chiusa della valvola, con conseguente elevato pericolo per l?utente.

La presente invenzione mira a superare questi inconvenienti con accorgimenti semplici e poco costosi per diminuire drasticamente il rischio di malfunzionamento e la conseguente necessit? di frequente manutenzione.

L?invenzione ottiene gli scopi suddetti con un dispositivo secondo stadio di riduzione di pressione di una miscela di gas respirabile per un erogatore di un sistema di autorespirazione per uso subacqueo, comprendente una camera di ingresso della miscela di gas e una camera di respirazione, le quali camere sono poste in collegamento tra loro mediante una valvola. Tale valvola ? provvista di una sede di valvola e di un otturatore mobile e di mezzi elastici di sollecitazione dell?otturatore verso la condizione di chiusura della valvola. La camera di respirazione ? delimitata in parte da una membrana flessibile collegata all?otturatore da una leva di azionamento in modo tale per cui uno spostamento della membrana flessibile verso l?interno della camera di respirazione causa uno spostamento dell?otturatore in direzione di apertura della valvola. Il dispositivo prevede una camera di bilanciamento e l?otturatore ? cavo e provvisto di un alberino di inserimento in una imboccatura della camera di bilanciamento in posizione opposta alla sede di valvola. Il dispositivo comprende inoltre un elemento barriera atto a separare l?imboccatura della camera di bilanciamento dalla camera di respirazione.

La presenza dell?elemento barriera impedisce alle impurit? dell?acqua di raggiungere ed ostruire i passaggi d?aria, in particolare preservando lo scorrimento dell?alberino dell?otturatore all?interno della camera di bilanciamento da qualsiasi impedimento e bloccaggio.

In un esempio esecutivo l?elemento barriera presenta una parete di separazione della camera di bilanciamento dalla camera di respirazione, la quale parete ? provvista di un foro passante di alloggiamento a scorrimento dell?alberino. La parete di separazione isola in questo modo la camera di bilanciamento dalla camera di respirazione senza impedire lo scorrimento dell?alberino grazie alla presenza del detto foro.

In un ulteriore esempio esecutivo l?elemento barriera comprende un anello di guarnizione atto a fare tenuta idraulica sulla superficie di mantello dell?alberino, il quale anello di guarnizione ? interposto tra la parete di separazione e l?imboccatura della camera di bilanciamento. L?anello di guarnizione impedisce ogni trafilamento di acqua in direzione della camera di bilanciamento attraverso il foro.

In una forma esecutiva l?imboccatura della camera di bilanciamento ? sagomata in modo tale da formare un terminale a boccola, essendo l?elemento barriera conformato a bicchiere comprendente una parete laterale e una parete di fondo, la quale parete di fondo ? costituita dalla parete di separazione, ed essendo l?elemento barriera accoppiato al terminale a boccola.

In questo modo l?accoppiamento dell?elemento barriera con il terminale a boccola dell?imboccatura della camera di bilanciamento sigilla completamente tale imboccatura ad eccezione del foro di scorrimento dell?alberino dell?otturatore.

In un perfezionamento l?elemento barriera ? avvitato sul terminale a boccola, essendo l?elemento barriera e il terminale a boccola provvisti di filettature tra loro complementari.

L?accoppiamento mediante avvitamento garantisce stabilit? e tenuta e al contempo facilit? di montaggio.

Secondo una forma esecutiva l?anello di guarnizione ? a contatto con la parete di separazione dell?elemento barriera e con la superficie di testa del terminale a boccola.

Ci? significa che l?elemento barriera ? dimensionato in modo tale per cui, in condizione accoppiata con il terminale a boccola, la distanza tra la parete di separazione ed il terminale a boccola ? esattamente corrispondente allo spessore dell?anello di guarnizione, consentendo di ridurre al minimo gli ingombri.

Secondo un esempio esecutivo, i mezzi elastici di sollecitazione dell?otturatore sono costituiti da una molla, essendo l?elemento barriera provvisto di un prolungamento tubolare estendentesi dalla parete di separazione in direzione opposta rispetto alla parete laterale, il quale prolungamento tubolare ? conformato in modo da costituire in combinazione con la parete di separazione una sede di impegno della molla.

In un ulteriore esempio il foro passante ? dimensionato in modo da costituire con l?alberino un?intercapedine di spessore maggiore rispetto all?intercapedine presente tra l?alberino e l?imboccatura della camera di bilanciamento.

Il foro dell?elemento barriera ? pertanto dimensionato per avere pi? lasco rispetto alla sede di scorrimento dell?alberino nella camera di bilanciamento, cos? da costituire una prima barriera pi? grossolana rispetto agli elementi di guarnizione dell?alberino. Si effettua in questo modo una sorta di pre-filtrazione, mediante la quale si impedisce alle impurit? pi? pericolose di raggiungere il cuore del meccanismo di bilanciamento.

Il dispositivo sin qui descritto ed a seguito rivendicato ha il grande vantaggio che la camera di bilanciamento, la quale costituisce il cuore del meccanismo di bilanciamento interno del secondo stadio, rimane isolata dall?ambiente esterno per mezzo di un anello di guarnizione fisso al posto dei tradizionali uno o due o-ring montati sull?alberino mobile.

Ci? consente una migliorata pulizia, una riduzione degli attriti e quindi maggiore facilit? di respirazione e maggiore affidabilit? nel tempo senza manutenzione.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno pi? chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi non limitativi illustrati nei disegni allegati in cui: la fig. 1 illustra un dispositivo secondo stadio bilanciato noto allo stato dell?arte;

le fig. 2, 4 e 5 illustrano differenti sezioni del secondo stadio oggetto della presente invenzione;

la fig. 3 illustra una vista di dettaglio dell?elemento barriera;

la fig. 6 illustra una vista esplosa del dispositivo;

la fig. 7 illustra una vista assemblata dell?erogatore.

Il dispositivo secondo stadio di riduzione di pressione di una miscela di gas respirabile per un erogatore di un sistema di autorespirazione per uso subacqueo oggetto della presente invenzione prevede una camera di ingresso 1 collegata all?uscita di un primo stadio di alimentazione di una miscela respirabile di gas e una camera di respirazione 2 formate da un involucro 7. La camera di ingresso 1 ? separata dalla camera di respirazione 2 da una valvola 3 provvista di otturatore 300 mobile. La camera di respirazione 2 ? collegata al boccaglio 6 ed ? delimitata in parte da una membrana flessibile 4, che la separa dall?acqua posta all?esterno. L?involucro 7 ? provvisto infatti di aperture 70 di ingresso dell?acqua dall?esterno, cos? che l?acqua si trova a contatto con la membrana elastica 4 in condizione di immersione.

La valvola 3 ? compresa all?interno di una cassa cilindrica 34 cava provvista di aperture di passaggio dell?aria.

La membrana elastica 4 ? collegata all?otturatore 30 mediante una leva di azionamento 43 incernierata mobile sulle apposite aperture della cassa cilindrica 34 in modo tale per cui uno spostamento della membrana 4 verso l?interno della camera di respirazione 2 causa uno spostamento dell?otturatore 30 da una condizione di chiusura della valvola, in cui l?otturatore 30 fa tenuta su una sede di valvola 35, a una condizione di apertura, in cui l?otturatore 30 ? in posizione allontanata dalla sede di valvola 35 e vengono liberati uno o pi? varchi di passaggio dell?aria dalla camera di ingresso 1 alla camera di respirazione 2.

La sede di valvola 35 ? costituita da un bordo di battuta su cui va a contatto una superficie di testa dell?otturatore 30. L?otturatore 30 ? sollecitato stabilmente da mezzi elastici verso la condizione di chiusura, in particolare da una molla 31. In alternativa i mezzi elastici possono essere di tipo qualsivoglia attualmente noto ed atto ad essere utilizzato in un dispositivo secondo stadio.

L?otturatore 30 ? cavo ed ? provvisto di un alberino terminale 32 estendentesi in direzione opposta alla sede di valvola 35 e atto ad essere inserito nell?imboccatura di una camera di bilanciamento 5. In questo modo l?aria a media pressione della camera di ingresso 1 entra all?interno dell?otturatore 30 da una prima estremit? e passa fino all?estremit? opposta dell?otturatore 30, da cui entra nella camera di bilanciamento 5.

La camera di bilanciamento 5 ? formata da un elemento di bilanciamento 50 cavo, in particolare costituito da un elemento sostanzialmente cilindrico con una cavit? cilindrica coassiale aperta unicamente in direzione dell?alberino 32 a formare la detta imboccatura.

L?alberino 32 ? posto scorrevole all?interno della camera di bilanciamento 5 ed ? provvisto di un o-ring 33 posto in una apposita cava ricavata nella superficie di mantello dell?alberino 32. L?o-ring 33 scorre sulla superficie interna della camera di bilanciamento 5 e ha la funzione di guidare in direzione assiale l?alberino 32 all?interno della camera di bilanciamento 5. Questa funzione di guida ? comunque accessoria e l?o-ring 33 potrebbe non essere previsto. La camera di bilanciamento 5 pu? essere a sezione costante come nelle figure oppure pu? essere provvista di un allargamento radiale. In quest?ultimo caso, l?alberino 32 ? conformato in modo tale per cui, durante l?escursione all?interno della camera di bilanciamento, l?o-ring 33 scorre sulla superficie interna di un tratto a sezione costante dell?imboccatura della camera di bilanciamento 5.

Il dispositivo comprende un elemento barriera 8 atto a separare l?imboccatura della camera di bilanciamento 5 dalla camera di respirazione 2. L?imboccatura della camera di bilanciamento 5 ? sagomata in modo tale da formare un terminale a boccola 51 e l?elemento barriera 8 ? conformato a bicchiere e comprende cio? una parete di fondo 80 e una parete laterale 81. L?elemento barriera 8 ? accoppiato al terminale a boccola 51 mediante avvitamento, essendo l?elemento barriera 8 e il terminale a boccola 51 provvisti di filettature tra loro complementari. ? possibile prevedere modalit? di accoppiamento alternative, come saldatura, incollaggio, incastro, o simili. La parete di fondo 80 costituisce pertanto una parete di separazione tra la camera di respirazione 2 e la camera di bilanciamento 5 ed impedisce che le impurit? in sospensione nell?acqua quando questa entra nella camera di respirazione 2 possano accedere alla camera di bilanciamento 5, in particolare causando usura o bloccaggi all?o-ring 33 dell?alberino 32.

La parete di fondo 80 ? provvista di un foro passante di alloggiamento a scorrimento dell?alberino 32. La parete di fondo 80 isola in questo modo la camera di bilanciamento 5 dalla camera di respirazione 2 senza impedire lo scorrimento dell?alberino 32 grazie alla presenza del foro. Il foro passante ? dimensionato in modo da costituire con l?alberino 32 un?intercapedine di spessore maggiore rispetto all?intercapedine presente tra l?alberino 32 e l?imboccatura della camera di bilanciamento 5.

L?elemento barriera 8 comprende inoltre un anello di guarnizione 82 atto a fare tenuta idraulica sulla superficie di mantello dell?alberino 32. L?anello di guarnizione 82 ? interposto tra la parete di fondo 80 e l?imboccatura della camera di bilanciamento 5, in particolare ? a contatto con la parete di fondo 80 e con la superficie di testa del terminale a boccola 51.

L?elemento barriera 8 ? inoltre provvisto di un prolungamento tubolare 83 estendentesi dalla parete di fondo 80 in direzione opposta rispetto alla parete laterale 81. Tale prolungamento tubolare 83 ? conformato in modo da costituire in combinazione con la parete di fondo 80 una sede di impegno della molla 31.

Le figure 6 e 7 illustrano viste rispettivamente di esploso e assemblata dell?intero secondo stadio, comprendente anche un meccanismo 9 di regolazione della tensione della molla 31, noto allo stato dell?arte.

Da quanto precedentemente esposto appare evidente che l?invenzione non ? limitata alla forma esecutiva di realizzazione test? descritta ed illustrata a semplice titolo di esempio non limitativo, ma comprende anche i modelli che conseguono pari utilit? utilizzando lo stesso concetto inventivo.

Pertanto, ? inteso che la presente invenzione potr? essere variata e modificata, nel suo complesso e nei singoli particolari, a seconda delle specifiche esigenze e convenienze di fabbricazione e di impiego, soprattutto costruttivamente e nell?ambito degli equivalenti tecnici e funzionali, il tutto senza abbandonare il concetto inventivo sopra esposto ed a seguito rivendicato.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI

1. Dispositivo secondo stadio di riduzione di pressione di una miscela di gas respirabile per un erogatore di un sistema di autorespirazione per uso subacqueo, comprendente una camera di ingresso (1) della miscela di gas e una camera di respirazione (2), le quali camere (1, 2) sono poste in collegamento tra loro mediante una valvola (3), la quale valvola (3) ? provvista di una sede di valvola (35) e di un otturatore mobile (30) e di mezzi elastici (31) di sollecitazione dell?otturatore (30) verso la condizione di chiusura della valvola (3), essendo la camera di respirazione (2) delimitata in parte da una membrana flessibile (4) collegata all?otturatore (30) da una leva di azionamento (43) in modo tale per cui uno spostamento della membrana flessibile (4) verso l?interno della camera di respirazione (2) causa uno spostamento dell?otturatore (30) in direzione di apertura della valvola (3), essendo prevista una camera di bilanciamento (5) ed essendo l?otturatore (30) cavo e provvisto di un alberino di inserimento (32) in una imboccatura della camera di bilanciamento (5) in posizione opposta alla sede di valvola (35), caratterizzato dal fatto che

comprende un elemento barriera (8) atto a separare l?imboccatura della camera di bilanciamento (5) dalla camera di respirazione (2).

2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui l?elemento barriera (8) presenta una parete di separazione (80) della camera di bilanciamento (5) dalla camera di respirazione (2), la quale parete (80) ? provvista di un foro passante di alloggiamento a scorrimento dell?alberino (32).

3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui l?elemento barriera (8) comprende un anello di guarnizione (82) atto a fare tenuta idraulica sulla superficie di mantello dell?alberino (32), il quale anello di guarnizione (82) ? interposto tra la parete di separazione (80) e l?imboccatura della camera di bilanciamento (50).

4. Dispositivo secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui l?imboccatura della camera di bilanciamento (5) ? sagomata in modo tale da formare un terminale a boccola (51), essendo l?elemento barriera (8) conformato a bicchiere comprendente una parete laterale (81) e una parete di fondo (80), la quale parete di fondo ? costituita dalla parete di separazione, ed essendo l?elemento barriera (8) accoppiato al terminale a boccola (51).

5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui l?elemento barriera (8) ? avvitato sul terminale a boccola (51), essendo l?elemento barriera (8) e il terminale a boccola (51) provvisti di filettature tra loro complementari.

6. Dispositivo secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui l?anello di guarnizione (82) ? a contatto con la parete di separazione (80) dell?elemento barriera (8) e con la superficie di testa del terminale a boccola (51).

7. Dispositivo secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui i detti mezzi elastici di sollecitazione dell?otturatore sono costituiti da una molla (31), essendo l?elemento barriera (8) provvisto di un prolungamento tubolare (83) estendentesi dalla parete di separazione (80) in direzione opposta rispetto alla parete laterale (81), il quale prolungamento tubolare (83) ? conformato in modo da costituire in combinazione con la parete di separazione (80) una sede di impegno della molla (31).

8. Dispositivo secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui il foro passante ? dimensionato in modo da costituire con l?alberino (32) un?intercapedine di spessore maggiore rispetto all?intercapedine presente tra l?alberino (32) e l?imboccatura della camera di bilanciamento (5).