NO139469B - Undervannspusteapparat. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et undervannspusteapparat

med en respirator for tilføring resp. bortføring av pustegass til resp. fra dykkeren, omfattende et pumpesystem som drives av en motor for å sirkulere gass til og fra respiratoren gjennom tilførings-, og bortføringsslanger som strekker seg mellom pumpesystemet og respiratoren.

I et vanlig undervannspusteapparat- med. sluttet kretsløp bevirker et pumpesystem i en dykkerklokke eller et dykkerkammer sirkulasjon av pustegass til og fra dykkeren via fleksible slanger. Et slikt pumpesystem arbeider vanligvis med konstant tilføringstrykk. og bortføringstrykk som er tilstrekkelig til å tilføre pustegass til dykkeren på hans største dyp og bringe returstrømmen av pustegass frå dykkeren til dykkerklokken ved dykkerens minste dybde, samtidig som dynamiske trykktap i sirkulasjonssystemet overvinnes. Dette krever imidlertid en større pumpekapasitet enn nødvenig og bidrar til å frembringe et høyt støynivå samtidig som slangene må tilpasses forholdsvis høyt trykk.og stort strømningsvolum.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveie-bringe et forbedret undervannsapparat som minsker den nød-vendige energi' for drift av pumpesystemet som sirkulerer puste-: gass mellom dykker og dykkerklokke..

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en differ-ensialtrykkstyreinnretnig for å opprettholde en hovedsakelig konstant differens mellom gasstrykkene i slangene. På denne måte oppnås en bedre økonomi for pumpens drift og en minskning av drifts-støy og slangedimmensjoner.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå

av kravene 2-11.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere

■ under henvisning til tegningene.

Fig. 1 viser skjematisk en første utførelses-form av et undervannspusteapparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et aksialt snitt gjennom en ventil-innrebning for anvendelse ved utførelsen på fig. 1, 4 og 6. Fig. 3 viser et radialt snitt gjennom en rota-sjonspumpe for anvendelse som væskemotor i tillegg til anvendelse som væskepumpe ved utførelsen på fig. 1. Fig. 4 viser skjematisk en andre utførelsesform av et pusteapparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 viser et aksialt snitt gjennom en andre utførelsesform av en ventilinnretning for anvendelse i ut-førelsen som er vist på fig. 4 og 6. Fig. 6 viser skjematisk en tredje utf ørelsesf orm av et undervannspusteapparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 7 viser skjematisk en fjerde utf ørelsesf orm av et undervannspusteapparat ifølge oppfinnelsen.

Undervannspusteapparatet på fig. 1 viser en puste-gasstilføringspumpe 10 som befinner seg i en dykkerklokke 12 og tilfører pustegass fra det indre av dykkerklokken 12 til

en tilføringsledning 14. Tilføringsledningen 14 er forbundet med en fleksibel tilføringsslange 15 som fører til det indre i en respirator eller en dykkerhjelm 16 via en til-bakeslags- ventil 18.

Undervannspusteapparatet omfatter også en bortføringspumpe 20 for å bringe pustegass fra det indre av hjelmen 16 tilbake til det indre av dykkerklokken 12 ved hjelp av en bortføringsledning 22. ' Bortføringsledningen er forbunfet med en fleksibel slange 27 som via en styreventil 24 og en til-bakeslagsventil 26 er forbundet med hjelmen. En motor 30 driver pumpene 10 og 20.

Under drift tilføres pustegass til tilføringsledningen 14 med et trykk som er tilstrekkelig til å drive gassen via tilbakeslagsventilen 18 til det indre i hjelmen 16. Gassen strømmer fra hjelmen 16 via styreventilen 24 med et trykk som bare litt overskrider det omgivende hydrostatiske trykk på utsiden av ventilen. Gassen strømmer så videre via tilbakeslagsventilen 26.og bortføringsledningen 22 til det indre av dykkerklokken 12. Styreventilen 24 omfatter et ventillegeme 31 for å styre forbindelsen mellom det indre av hjéfaien 16 og bortf øringsledningen 22 i samsvar med et fleksibelt membran 32 som på den ene side påvirkes av

trykket i hjelmen og på den andre side av forspenningen

i en fjær 33 i tillegg til det omgivende vanntrykk. Dykkerklokken 12 som vanligvis har form av en hul sylinder er lukket oventil og åpen i bunnen for at dykkere kan komme inn og ut. Det indre av dykkerklokken 12 er hovedsakelig fritt for vann

i neddykket tilstand som følge av trykkgass som er egnet for å puste i' av dykkerne, og gassen har et trykk som hovedsakelig er lik vånntrykket ved bunnen av dykkerklokken. Hjelpemidler for å opprettholde trykket og rekondisjonering av pustegassen i dykkerklokken er ikke 'vist på tegningen og kan ha en vilkårlig kjent utforming, og danner ingen del av oppfinnelsen. Inne i dykkerklokken kan en dylter hvile, spise og hente eller bytte verktøy og lignende uten nødvendigheten av personlig pusteutstyr.

Ved utførelsen på fig. 1 arbeider motoren 30 med konstant omdreiningshastighet og er koplet mekanisk med begge pumper 10 og 20. I samsvar med. oppfinnelsen er energien som tilføres pumpene 10 og 20 oppnådd ved å anvende en type pumpe som kan virke også som.væskemotor for å hjelpe drivmotoren 30 under egnede driftsforhold av systemet. For eksempel når dykkeren befinner seg over dykkerklokken 12 er det hydrostatiske trykk i hjelmen 16 som følge av styreventilen 24 mindre enn det hydrostatiske trykk i dykkerklokken, og til tider tilstrekkelig mindre slik at et høyere trykk i klokken vil drive pumpen 10 som væskemotor og derved understøtte drift-en av motoren 30 for drift av pumpen 20. På samme måte når dykkeren befinner seg under dykkerklokkens 12 nivå vil det hydrostatiske trykk i hjelmen 16 som leveres av pumpen 10 være høyere enn i klokken, og til tider tilstrekkelig høyere til å drive pumpen 20 som væskemotor for å hjelpe drivmotoren 30 til drift av tilføringspumpen 10. En slik drift av pumpene

10 og 20 skjer automatisk avhengig av graden og retningen av

trykkoverskuddet på pumpene. En type pumpe som er egnet for begge driftstilfeller er vist på fig. 3 i forenklet ferm hvor radialt utragende <p>otorvinger 35 blir tettende med sin ytre ende

mot det indre av en sylindrisk husvegg 36 under rotasjons-bevegelsen av en eksentrisk anordnet rotor 37 som bærer vingene i.radiale spor. Når rotoren 37 drives mekanisk via akselen 38 vil vingene 35 rotere med øket klaring mellom rotoren 37 og sylinderen 36 å bevirke en bevegelse av gassen enten for tilføring eller bortføring slik tilfellet er. I motortilstand vil trykkovervekten på pumpen bevirke en kraft på vingene 35 slik at de utvikler et dreiemoment på akslen-38 for å hjelpe motoren 30.

Det skal bemerkes at ved utførelsen på fig. 1

vil kapasiteten av tilføringspumpem 10 bli noe minsket ved anvendelse av en akkumulator 36' som lagrer utløpsgass under dykkerens utånding for å understøtte tilføringen under inn-åndingen. I tillegg hertil omfatter bortføringspumpem 20

flere pumper av samme type som vist på fig. 3 under styring av en differensialtrykk reagerende ventilinnretning 40 for å opprettholde en bestemt trykkforskjell mellom tilføringsledningen 14 og bortf øringsledningen 22. Dette er oppnådd ved å styre forbindelsen mellom en felles del 41 i bortføringsledningen 22- og en del 42 som fører til den nederste 43 av bortføringspumpen 20. Når trykket i tilføringsledningen.

14 overskrider trykket i bortf øringsledningen 22 i vesentlig grad, vil ventilinnretningen 40 reagerer for å minske forbindelsen .mellom delene 41 og 42 av bortføringsledningen 22

å øke forbindelsen mellom delen 42 og en åpning 44 til dykkerklokken 12. Dette resulterer i å minske virkningen av den nedre bortføringspumpe 43 med hensyn til.bortføringsledningen ved å minske graden av åpningen til denne men øke shuntforbindelsen til dykkerklokken.

En ventil som er egnet som trykkdifferensreagerende ventilinnretning 40 er vist på fig. 2 og inneholder to innbyrdes forbundne strupeventillegemer 46 og.47 som samvirker med ventilseter 48 og 49 for å styre, forbindelsen mellom en åpning 50 og en åpning 51 og mellom åpningen 51 og åpningen 44. Når véntillegemet 46 beveger seg mot setet 48

blir forbindelsen mellom åpningene 50 og 51 strupt og når véntillegemet 4.7 samtidig beveger seg bort fra sitt sete 49, blir forbindelsen mellom åpningene 41 og 44 mindre strupt. De to ventillegemer er bevegelige båret med en stilling av et

lite membran 53 til hvilket de" er festet og står i forbindelse med et betjeningsmembran'54 som er utsatt for motsatte væsketrykk fra en åpning 55 som-er forbundet med tilføringslednigen l4 og fra åpningen 50 som 'er forbundet'

med en felles'del .41 av .bortføringsledningen 22. En styre- .. fjær 56 i form av en skruetrykkfjær virker på ventillegemene i motsatt retning av trykket i tilføringsledningen som også er en retning som brirger véntillegemet 47 mot sitt sete og vent-illegeme 46 bort fra sitt sete. Åpningen 51 er forbundet'med bortføringsledningsdelen 42 som leder til den nederste bortføringspumpe'43. Åpningen 44 er åpen til det indre av dykkerklokken 12.

Ved utførelsen som er vist på fig. 4.holdes strømningsvolumet til tilføringsledningen konstant av en strømningsreagerende ventilinnretning 57 som styrer til-førselen fra pumpen 10 og en ' shunting av denne, tilførsel tilbake til dykkerklokkens indre. Samtidig opprettholdes en konstant trykkdiff erens mellom tilf øringsledningen 14 og bortføringsledningen 22 av den trykkdifferensreagerende' ventilinnretning 40 som styrer forbindelsen mellom bortføringspumpen 20 og bortføringsslangen 27 og mellom pumpen og shuntåpningen 44. Ventilinnretningen 40 er f.eks. slik som vist på fig. 2.

En egnet strømningsreagerende ventilinnretning 57 er f.eks. vist på fig. 5 og inneholder et par med hverandre, forbundene ventillegemer 60 og 6l som samvirker med ventilseter 63 og 62 for å styre forbindelsen- mellom en åpning. '65 og en åpning 66 og melbm åpningen..65 og en åpning 67. Når véntillegemet 60 beveger seg mot' sitt sete 63 blir forbindelsen mellom åpningene 65 og 66 strupt og da véntillegemet 6l beveger seg samtidig bort fra sitt sete 62 blir forbindelsen mellom åpningene 65 og 67 mindre strupt. De to ventillegemer er båret av et lite membran 68 som er forbundet, med'... en stamme 69 som forbinder ventillegemene. Ventillegemene betjenes ved hjelp av et større membran 70 og et stempel 71

som er forbundet med stammen 69. En styrefjær 72 i form av en skruetrykkfjær påvirker ventillegemeenheten i en retning som tvinger véntillegemet 6l mot sitt sete og ventillegeme 60 bort fra sitt sete. Por å bevirke at innretningen 57 reag-

erer på strømningshastigheten, er den øvre del av stemplet 71 utsatt for trykket i åpningen 66 mens undersiden av stemplet er utsatt for trykket i åpningen 74 som ér forbundet med tilføringsledningen 14 nær tilføringsslangen og med åpningen 66 via en strupéinnretning 76 bestående av parallelle rør og som bevirker et trykkfall som er proporsjonalt med str.øm-ningshastigheten av pustegassen som passerer. Åpingen 65

er forbundet med tilføringspumpen 10 og åpningen 67 står i forbindelse med det indre av dykkerklokken 12. Strømmen til tilføringsslangen 15 som forsyner dykkeren med pustegass skjer ved hjelp av åpningen 65, den åpne ventil 60, over-siden av stempelet 71, åpningen 66 og strupeinnretningen 76. Trykkfallet i strupeinnretningen 7# er et mål for strøm-ningshastigheten gjennom denne og dermed for strømnings-hastigheten for pustegassen til dykkeren via slangen 15 og strømningshastighettrykkforskjellen virker i ventilinnretningen på stempelet 71 for å regulere dette og dermed ventillegemene 60 og 61 i forhoTd til deres seter 62 og 63 for å opprettholde pustegasstrømmen hovedsakelig konstant som bestemt ved forspenningen som utøves av styrefjæren 72 mot stempelet.

En liten over overskudsstrømning utøver en bevegelse på véntillegemet 60 mot setet 63 for å minske dette overskudd på veien til tilføringsslangen mens véntillegemet 61 beveges bort fra sitt sete 62 og ^shunte et slikt overskudd som leveres av pumpen til det indre av dykkerklokken via åpningen 67. Et lite underskudd i pustegasstrømmen til tilføringsslangen via strupeinnretningen 76 resulterer i at véntillegemet 60 tilveiebringer større åpning og véntillegemet 61 for automatisk å kompensere for en- slik'minskning av strømningen. Samtidig justerer automatisk den trykkdifferensreagerende ventilinnretning 40 graden av bortføringstrykket som opptrer i bortføringsslangen 27 fra dykkeren ved å styre forbindelsen mellom bortføringsslangen og bortføringspumpen 20 via åpningene 50 og 51 og mellom bortføringsslangen og det indre av dykkerklokken via åpningene 50 og 44 slik det fremgår av beskrivelsen under henvisning til fig. 2. Den elektriske motor 30 på fig. 4 har konstant hastig-het og er koplet med pumpene 10 og 20 ved hjelp av drivfor-bindelsen 34.

Ved utførelsen på fig. 6 virker den strømnings-reagerende ventilinnretning 57 og.den trykkdifferensreågerende. ventilinnretning 40 bare for struping i stedet for struping

<p>g shunting som på. fig. 4. Dette kan oppnås som vist ved å stenge igjen ■ shuntåpningen 67 i innretningen 57 og skjønt-, åpningen 44 i innretningen 40. Under henvisning til fig. 2.

og 5 i tillegg til fig. 6 er det klart at innretningen 57

vil sørge for å opprettholde strømningen av pustegass til tilføringsslangen 15 hovedsakelig konstant ved struping mellom véntillegemet 60„ og- dets sete 63» og. innretningen 40 vil regulere trykket i bortføringsslangen 27 for å opprettholde konstant trykkdifferens ved struping av véntillegemet 46 i forhold til setet 48.

Ved utførelsen på fig. 7 drives pumpene 10 og

20 hver for seg ved hjelp av motorer 79 med variabel hastig-het og strømmen av pustegass fra tilføringspumpen til til-føringsslangen 15 holdes konstant av en strømningsfølsom innretning 80 og motorreguleatoren 82 og dermed hastigheten av motoren som driver pumpen. Den strømningsfølsomme inn-^ retning 80 kan være en strømningsmåler av turbintypen. Samtidig styres automatisk bortføringspumpen 20 for å opprettholde konstant trykkdifferens mellom tilføringsledningen 14

og bortføringsledningen 22 ved å regulere hastigheten av drivmotoren 79. for bort f øringspumpen 20. Trykkdiff erensstyre-innretningen 81 regulerer den elektriske energi.ved avføling '■ av trykkforskjellen i tilføringsledningen 14 og bortførings- :.: ledningen 22 og styrer regulatoren 82 for egnet motorhastig-het.

Claims (1)

1. Undervannspusteapparat med en .respirator■(16) for/tilføring resp. bortføring av -pustegass-,til resp. fra dykkeren,, omfattende "et pumpesystem (10,20) som drives av en motor (30) for å sirkulere gass til..og fra respiratoren ■gjennom tilførings- og. bortf øringsslanger . (15 , 27 ) som.-' ■strekker seg mellom pumpesystemet og respiratoren, k a.r a k - ■ t e- ri., s ert ved en differensialtrykkstyreinnrétning (40) for a opprettholde en hovedsaklig konstant differens mellom gasstrykkene i slangene.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at differensialtrykkstyreinnretningen (40) omfatter et organ for styring av forbindelsen mellom pumpesystemet (20) og bortføringsslangen (27) i samsvar med'trykkdifferensen i de to slanger

3. Apparat ifølge krav 1-, karakterisert ved at differensialtrykkstyreinnretningen (40) omfatter et organ for å styre mengden-av pustegass som strømmer gjennom bortføringsslangen (27) og shunting av pumpesystemet i.samsvar med trykkdifferensen i de to slanger.

4.. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at differensialtrykkstyreinnretningen (40) omfatter.et organ for å styre driftshastigheten av pumpesystemet (20) med hensyn til bortføringskapasiteten i samsvar med trykkdifferensen .i de to, slanger. ■5- Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at pumpesystemet (20) omfatter flere bortførings-pumper og at differensialtrykkstyreinnretningen (40) omfatter organer for.å styre kapasiteten av bortføringspumpene.

6. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at differensialtrykkstyreinnretningen (40)- er forbundet med en strømningsstyreinnretning for å holde strømnings-volumet av .pustegassen til tilførselsslårtgen (15) og, ,differensialtrykkstyreinnretningen konstant.

7. Apparat ifølge krav 6, k, arakterisert ved at strømningsstyreinnretningen omfatter en ventilinnretning (57) for.å styre forbindelsen mellom pumpesystemet og tilføringsslangen.

8. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at strømningsstyreinnretningen omfatter en strupeinn-retning (76) som er forbundet med tilføringsslangen for å frembringe et trykkfall, som er propors j onalt.' med strømnings-hastigheten av passerende pustegass, hvilket trykkfall føres tilbake til ventilinnretningen (57) for å opprettholde konstant strømningshastighet.

9. Apparat ifølge krav 6, karakterisert - .ved at strømningsstyreinnretningen omfatter hjelpemidler (82) for å'styre driftshastigheten av pumpesystemet.i samsvar med tilføringskapasiteten.

10. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at differensialtrykkstyreinnretningen (40) er forbundet med pumpesystemet.som omfatter en tilføringspumpe (10) og en bortføringspumpe .(20) gjennom tilføringsslangen resp. bortføringsslangen for å opprettholde trykkdifferensen i hver pumpe (10,20) som arbeider som væskemotor for å avhjelpe motoren (30) under forhåndsbestemte driftsforhold for apparatet og derved minske energien som er nødvendig for drift av pumpene..

11. Apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at hver pumpe omfatter en eksentrisk anordnet rotor (37) med et antall radialt tilbakeskyvbare vinger (35) som glidbart med sin ytre ende tetter mot en sylindrisk husvegg (36) under rotorens-rotasjonsbevegelse, hvilken rotor er driv- . forbundet med motoren .