NO147512B - Foerstetrinns regulator for dykkeapparat. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører såkalte SCUBA-dykkeapparater (SCUBA=self-contained underwater breathing apparatus; dvs. fritt arbeidende apparat for pusting under vann) og spesielt en før-stetrinnsregulator, som er plassert mellom en beholder med høy-trykksluft og en andretrinns- eller behovsregulator.

Behovspusteregulatorer er utformet for å arbeide effektivt når matetrykket til disse er ca. 8.79 kp/cm 2. En matebeholder tar lett opp pustbare gasser til trykk på ca. 211 kp/cm 2. Følgelig er en førstetrinnsregulator på konvensjonell måte anordnet mellom beholderen og den behovsregulator som regulerer beholdertrykket til den ønskede verdi.

En spesielt fordelaktig førstetrinnsregulator anvender et stempel av rustfritt stål, hvilket stempel har et integralt utformet hult skaft som strekker seg gjennom en skillevegg og til et separat styrekamme-ry- til hvilket- høy trykk s\Luft mates; En- knivkant dannet - ved det hule skafts ende bringes til inngrep med og føres til-bake fra et sete i styrekammeret for å stoppe eller tillate luft-strømning gjennom skaftet til stempelkammerets utside og derifra til en ledning, som er koblet til behovsregulatoren. Stempelkammerets innside opptar en forspenningsfjær og er åpen mot det omgivende vann. Stempelet beveger seg for å bringe skaftet på plass i setet når lufttrykket i det utvendige stempelkammer er i det minste likt vanntrykket og det av forspenningsfjæren til-veiebragte trykk. Stempelet beveger seg for å forflytte skaftet fra setet når lufttrykket, avhengig av dykkerens behov, minsker. For å adskille mekanismens innside fra det innvendige stempel-kammers vann, er en O-ring anordnet ved stempelets periferivegg og en annen er anordnet mellom skaftet og skilleveggen.

Til tross for at denne konstruksjon er meget enkel så forekommer det problemer. Is kan dannes i kaldere omgivelser avhengig av den ekspanderende lufts kjøleeffekt, hvilket medfører kritiske feilfunksjoner av regulatoren. Sand, slam, koralldeler og andre partikkelmaterialer kan passere inn og tilveiebringe feilfunksjoner og altfor kraftig slitasje på O-ringene, hvilket medfører ofte forekommende reparasjoner.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en enkel før-stetrinnsregulator, i hvilken mekanismen beskyttes helt mot de skadelige virkninger av det omgivende vann og av partikkelmateriale som inngår i dette.

For å oppnå ovennevnte hensikt tilveiebringes ifølge oppfinnelsen i det første kammer et inert og med vann hovedsakelig ublandbart sperrefluidum, hvilket kammer står i forbindelse med omgivelsene via fine kanaler som hindrer utstrømning av sperrefluidet, men tillater passasje av vann. Sperrefluidet, f.eks. silikonfett, bibeholder egnet fluiditet ved lave temperaturer. Grenseflaten mellom sperrefluidet og omgivelsene befinner seg like innenfor området med de nevnte fine kanaler når ventilen er lukket.

Alt ettersom regulatoren arbeider mellom åpen og lukket, stilling, forskyves grensen mellom sperrefluidet og det omgivende vann inn-over og utover på et sted som befinner seg langt fra de innvendig beliggende mekanismer-.

Oppfinnelsen vil bli detaljert beskrevet under henvisning til den vedlagte tegning, som har én eneste figur som viser et langs-gående snitt av en førstetrinnsdykkeregulator. Tilkoblingsled-ningen og andretrinnsregulatoren er vist i vertikalriss.

Følgende detaljerte beskrivelse vedrører den for nærværende beste utførelsesform av oppfinnelsen. Beskrivelsen er ikke ment å skulle begrense oppfinnelsen men bare å illustrere dens gene-relle prinsipper, ettersom oppfinnelsesrammen best defineres av kravene.

Førstetrinnsregulatoren 10 omfatter et konvensjonelt åk 12,

som er beregnet for befestigelse på halsen av en konvensjonell ventilforsynt beholder (ikke vist). Luft fra beholderen føres til et styrekammer (14), som ligger ved den høyre side av regulatorlegemet 16. For dette formål er en skrueforbindelse 18 anordnet, hvilken ved hjelp av gjenger er festet til en sideåp-ning 20 av legemet 16. Anordningen 18 gir ved sin ytre ende dreibar befestigelse for åkets 12 basis. Den ytre ende av anordningen omfatter et innrettingselement 22, som passer til beholderventilen og tilveiebringer tetning i forhold til denne.

En kanal 24 fører trykkluft gjennom anordningen til styrekammeret 14. Luft fra styrekammeret 14 føres til ledningen 26 for en andretrinnsregulator 28 via et hult skaft 30, som strekker seg gjennom en skillevegg 32 og til et stempelkammer 34 på den venstre side av regulatorlegemet 16. En 0-ring 36 som er montert i veggen 32, omgir det hule skaft for å tilveiebringe en ytre tetning for dette, hvilken tetning hindrer passasje av fluidum fra stempelkammeret 34 til styrekammeret 14.

Stempelkammeret lukkes av en kappe 38 som er fastskrudd på regulatorlegemet. Kappens 38 midte er forsynt med en gjenget åp-ning som samvirker med en skrueanordning 40 for luftledningen 26. Styrekammeret lukkes av en innsats 42 som er fastgjenget i regulatorlegemet 16. Innsatsen er forsynt med en uttagning 44, som' har- et ettergivende sete 46" med" stort sett sylindrisk form. Setets kant presses for tetning mot en 0-ring 48 som er anbragt ved en_ mellomliggende^-knast .50 ..

Setet 4 6 er plassert for å samvirke med en knivkant ved den

høyre side av skaftet 30, hvorved den kommuniserende forbindelse mellom styrekammeret 14 og ledningen 26 lukkes. Dette inntreffer når trykket av pustegassen i skaftet overskrider omgivelsenes trykk med et forutbestemt beløp. For dette formål er et stempel 52 anordnet. Stempelet 52 er festet til den venstre side av skaftet 30. Stempelets 52 kant kan gli i en sylindrisk utbor-ing i kappen 38. En mellomliggende tetning tilveiebringes ved hjelp av en 0-ring 54. En skulder 56 i kappen hindrer at stempelet 52 støter mot kappens bunn. Følgelig er stempelets venstre ende alltid i fri kommuniserende forbindelse med skaftets 30 indre og med luftledningen 26.

Stempelet presses mot venstre for å føre skaftet 30 bort fra setet 46 ved hjelp av to krefter. Den ene kraft er den som tilveiebringes av en kompresjonsfjær 58, anordnet på innsiden av stempelkammeret. Fjæren påvirker stempelets 52 underside ved den ene ende og skilleveggen 32 ved den andre. Fjæren påvirkes slik at den utøver et positivt trykk mot stempelet også ved den begrenste stilling som bestemmes av skulderen 56. Den andre kraft som utøves på stempelet og søker å bringe skaftet fra setet er den som tilveiebringes av omgivelsenes trykk, hvilket vir-ker over stempelets effektive areal. For dette formål er det indre stempelkammer utsatt for omgivelsenes trykk via åpninger 60, som i dette tilfelle ligger på diametralt motsatte sider av regulatorlegemet 16.

Det av fjæren utøvede trykk over stempelets effektive areal be-løper seg til ca. 8,79 kp/cm 2. Dersom trykket i skaftet 30 og i ledningen 26 minsker under en verdi underskridende 8,79 kp/cm<2 >under omgivelsenes trykk, vil følgelig den av omgivelsenes trykk assisterte fjær forflytte stempelet bort fra den viste setestilling, idet således luft tilføres fra styrekammeret 14 inntil omgivelsenes trykk og fjærtrykket er blitt utbalansert, hvoretter stempelet vil forflytte skaftet 30 til setestilling. Denne lett-forståtte operasjon vil medføre mating av rimelig mengde regu-lert luft til ledningen 26 og til behovsregulatoren 28.

Den indre del av stempelkammeret 34 er fylt med et sperrefluidum 62, i dette tilfelle et lavtemperatursilikonfett, som i forhold til vann har en meget høy molekylvekt og en betydelig molekyl-størrelse. Åpningene 60 er lukket ved hjelp av porøse propper 64 holdt på plass av hule ringer 66 som er fastskrudd i side-åpningene 60.

Proppene kan være fremstilt av pulvermetallmateriale, som er blitt sammenpakket og sintret for å gi en betydelig motstand mot strøm-ningen av sperrefluidumet mens fri passasje av vann tillates. Slike materialer er i handelen og fremstilles f.eks. av Asco Sintering Corporation i Los Angeles, California, idet materialene er kjent under benevnelsen sintrede metallfiltre. Ved anvendelse av silikonfett av den type som selges av Dow Corning Corporation av Midland, Michigan, og som i handelen er kjent under betegnel-sen Down Corning silikonsmøremiddel, er det fordelaktig å tilveiebringe en propp med en effektiv kanalstørrelse på 0,05 mm.

Ved anvendelse av en fjær med meget høy fjærkonstant, vil skaftets 30 bevegelsesområde være meget lite, og dette gjelder også for stempelets volumetriske forskyvning mellom den åpne og lukkede stilling. Ved den lukkede stilling for den viste regulator ligger grensen mellom sperrefluidumet og vannet ved åpningene like innenfor proppene 64. Alt ettersom stempelet beveger seg mot venstre for å åpne ventilen, strømmer vannet inn i stempelkammeret meget langsomt, bare for å fjernes fra dette alt ettersom regulatoren stenger. Sperrefluidumet er stort sett ikke blandbart med vannet. Følgelig trenger vannet aldri igjen-nom kammeret og det begrenses i det vesentlige til området for åpningene. Proppenes 64 lave porøsitet medfører at sperrefluidumet holdes på plass i stempelkammeret til tross for det forhold at regulatorkappen kan utsettes for forskjellige krefter ved behandling og anvendelse.

For at sperrefluidumets niva skal bli riktig lokalisert, fylles enheten mens den er koblet til en høytrykkskilde for å stenge regulatoren. Ellers vil regulatoren ikke tre i funksjon.

Tetningene.. 36 og 54 er, meget, godt isolert, fra. det. omgivende . vann. Isolert er også selve stempelet, skaftet 30 samt den åp-ning gjennom skilleveggen i hvilken skaftet 30 arbeider. Ned-ising forekommer ikke. O-ringtetningene er beskyttet mot sand, slam, koralldeler og annet partikkelmateriale, hvorved regulatoren sikres lang pålitelig drift.

Claims (3)

1. Førstetrinns trykkregulator... f or.et appar.a±„f ar..-pust.in.g_. under vann, hvor regulatoren omfatter et innløp for ikke trykkregulert pustbar gass, et første og et andre kammer (34 resp. 14), som er innbyrdes adskilt via et glidbart stempel (52), og et utløp (26) for den trykkregulerte pustbare luft som kommer ut fra det andre kammer, samt dessuten en ventil (30, 46) som er innrettet til å åpnes og lukkes ved forskyvning av stempelet, og som i åpen stilling åpner en strømningsvei fra innløpet til det andre kammer.,, idet.. stemp.el.et_ (5.2.). har., en. hul...a-tempe 1 s-tang- (3.Q-). som... danner strømningsvei, og hvis ende (30) sammen med et ventilsete (46) danner ventilen, idet en kompresjonsfjær (58) er innrettet til å presse stempelet i ventilens åpningsretning, karakterisert ved at det i det første kammer (34) befinner seg et inert og med vann hovedsakelig ublandbart sperrefluidum (62), hvilket kammer (34) står i forbindelse med omgivelsene via fine kanaler (64) som hindrer utstrømning av sperrefluidet, men tillater passasje av vann.

2. Regulator ifølge krav 1, karakterisert ved at det som sperrefluidum (62) er anvendt et lavtemperatur silikonfett.

3. Regulator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at grenseflaten mellom sperrefluidet (62) og omgivelsene befinner seg like innenfor området med de nevnte fine kanaler (64) når ventilen (30, 46) er lukket.