NO833870L - Dypvannsdykkeapparat (pustegass-system) - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et dypdykkingsapparat

av en type som omfatter en dykkerKLokke fra hvilken en dykker mottar livsunderholdende understøttelse via slangeforbindelser. Oppfinnelsen vedrører særlig et pustesystem for slike dypdykkingsapparat hvor gass tilføres og trekkes tilbake fra hjelmen til en dykker ved hjelp av en trykk-trekk pumpe.

Et dypdykkings pustesystem som inneholder en trykk-trekk pumpe for å sirkulere en pustbar gassblanding innbefattende helium, gjennom systemet og gjennom dykkerens hjelm omfatter et resirkulasjonssystem hvorved tapet av helium fra systemet blir minimalt. Problemet i forbindelse med operasjonen oppstår imidlertid i forbindelse med bevaring av gassen når dykkeren operer på utsiden av en dykkerklokke som tilveiebringer en pustbar gasskilde for trykk-trekk pumpen. Ved vertikale utflukter vil trykkforskjellen over veggene i dykkerens hjelm i alt vesentlig holdes konstant ved hjelp av en returtrykksty-ringsventil. Det skal imidlertid anføres at det absolutte trykk inne i hjelmen varierer med den dybde hvor dykkeren oppholder seg. Følgelig vil det absolutte trykk og også tettheten til gassen i hjelmen øke relativt i forhold til hjelmen ved økende dyp under klokken, mens den motsatte effekt oppstår ved dybder over klokken.

Etterhvert som dykkeren stiger opp over nivået til dykkerklokken vil følgelig det nødvendig gasstrykk i dykkerens hjelm falle under trykket i klokken slik at gass levert av pumpen ekspanderer når den kommer inn i hjelmen, eventuelt oppnår et volum som ligger over trekkpumpens kapasitet for å pumpe gassen tilbake til klokken. En slik situasjon er avhengig av anord-ninger i arrangementet for å frigjøre overtrykket som ellers ville utvikle seg i dykkerens hjelm. Tatt i betraktning den høye pris på helium, er det uøkonomisk å tillate overskuddsgas-sen å blåses ut i sjøen ved hjelp av en trykkavlastningsventil i hjelmen.

Vår publiserte U.K.patentsøknad nr. GB 2.088.725A beskri-ver et dypdykkingspustesystem som har til hensikt å overkomme ovennevnte problem. Systemet beskrevet i nevnte patentsøknad omfatter en trykkstyringsanordning i hjelmen som omfatter inn-løpsventilanordninger for styring av strømmen av gass fra en gasstilførselsledning inn i hjelmen, utløpsventilanordninger for styring av strømmen av gass fra hjelmen til en gassreturledning og lufteventilanordninger som opererer i overensstemmelse med forskjellen i gasstrykk som strømmer fra utløpsven-tilanordningen og det omliggende vanntrykk til hjelmen, d.v.s. absolutt trykk,for lufting av gass fra gasstilførselslednin-gen oppstrøms for innløpsventilanordningen når det absolutte trykk i hjelmen er mindre enn det i dykkerklokken.

Mens dette system tilveiebringer en høyt effektiv anordning for bevaring av ekspandert pustbar gass ved å forhindre at slik gass slippes ut til den omliggende sjø etterhvert som dykkeren gjør utflukter til eller fra plasser over dykkerklokken, er et slikt system avhengig av en relativ stor lufteslange i forbindelsesledningen og er videre tildels uøkonomisk for å møte det nødvendige kraftbehov ved både trykk-og sugesiden til trykk-trekk pumpen for derved å tilfredsstille ledningstapet og de varierende trykk/sugekrav ved tilførsel av gass eller retur av gass fra dykkerens hjelm etterhvert som dykkeren beveger seg fra et nivå til et annet, over og under dykkerklokken.

Når dykkeren opererer under dykkerklokken må trykket på

den gass som mates fra pumpen til tilførselslednlngen tilpasses det totale trykktap inne i tilførselsledningssystemet (ledningstapet) pluss forskjellen i omliggende trykk mellom plasseringen til dykkeren og plasseringen til dykkerklokken. Når dykkeren imidlertid opererer over dykkerklokken, vil forskjellen i omliggende trykk mellom disses respektive plasseringer kompensere ledningstapet slik at kravet til trykk i tilførselslednlngen blir mindre. Sugetrykket for returgass ved pumpen påvirkes også av den relative plassering av dykkeren og dykkerklokken, men på motsatt måte sammenlignet med det for tilførselsgass-trykket og må tilpasses ledningstapet pluss den omliggende trykkforskjell når dykkeren er over dykkerklokken, og ledningstapet minus den omliggende trykkforskjell når han er under klokken.

Med ett unntak er avlastningsventilene for tilført gass og returgass ved de hittil kjente trekk-trykk pumper, hvilke bestemmer trykkene ved pumpeenden til henholdsvis tilførsel-, respektive returledningen, normalt tilpasset de maksimale trykk som er nødvendig for å transportere både tilført gass og returgass til og fra hjelmen ved hjelp av trykk-trekk pumpen, hvilket trykk dikteres av det maksimalt tillatte vertikale og arbeidsnivå som dykkeren vil rekke under en vertikal utflukt over og under dykkerklokken. Dette betyr at under forhold hvor dykkerens plassering er i området for den høyeste og laveste posisjon i forhold til dykkerklokken, så vil i det minste en av pumpene i trykk-trekk pumpen operere ved en høyere trykk-stigning og derved trekke mere drivkraft enn det som faktisk er nødvendig.

Det eneste system som såvidt vites synes å være unntaket er vist i US patentskrift nr. 3.965.829 hvor det er foreslått at trykk-trekk pumpeanordningen som har kapasitet for å retur-nere all gass til klokken fra hjelmen under en hvilken som helst del av dykkerens utflukt over klokken skal inkludere ventilanordninger som avlaster trekkpumpen ved tilstander med mindre enn maksimal operasjonslast.

Mer eksplisit tilveiebringer systemet ifølge US patentskrift nr. 3.965.829 en kontrollventil i gassreturledningen for å minimalisere kraftbehovet til returpumpen, hvilken ventil er plassert inne i dykkerklokken. Denne ventil styrer det ne-gative trykk i returledningen som en reaksjon på forskjellen i trykk mellom tilførselsledning og returledning. Systemet innbefatter fortrinnsvis også en reguleringsventil for å opprettholde strømningsgraden til tilførselslednlngen fra trykkpumpen ved en i alt vesentlig konstant verdi, hvilken reguleringsventil også er plassert i dykkerklokken. Reguleringsventilen opererer under påvirkningen av forskjellen i trykk over en strømningsbegrensende anordning plassert som ligger nær opptil dens forbindelse til tilførselslednlngen.

Et pustesystem som vist i US patentskrift nr. 3.965.829 tilveiebringer trykkontroll i hjelmen, noe som frembringer pusteforhold som er akseptabelt for dykkeren ved i alt vesentlig kun ett på forhånd utvalgt nivå, relativt til dykkerklokken. Ved en praktisk utførelsesform av et slikt system er reguleringsventilen utstyrt med en anordning for manuell justering, hvormed strømningsraten på gass som tilføres hjelmen kan varieres eller tilbakesettes av en kontrollør i dykkerklokken. Dette muliggjør oppnåelse av akseptable pusteforhold i hjelmen ved forskjellige nivåer ved hvilke dykkeren arbeider, men nød-vendiggjør at de relative nivåer for dykkeren og dykkerklokken er kjent for tilsynsmannen og at han kontinuerlig overvåker disse slik at en fullstendig vellykket justering kan gjøres.

Selv den mest erfarne tilsynsmann vil imidlertid ikke være i stand til å utføre de kontinuerlige hårfine justeringer som er nødvendig for å korrigere de små variasjoner i absolutt trykk i dykkerens hjelm etterhvert som denne endrer sin kropps-stilling og forflytter seg under arbeidsoperasjonen. Selv om dykkeren ikke fullt ut bevisst merker disse små variasjoner og som en konsekvens, endringene i hans pusteanstrengelser, vil dykkeren instinktivt redusere dybden på innåndningen, samtidig som pustehastigheten øker som et svar på en økning i gasstetthet. Dette vil automatisk redusere hans styrke noe og som en konsekvens redusere den periode for hvilken han kan opprettholde en konstant arbeidsbelastning.

Foreliggende oppfinnelse har til formål å tilveiebringe et trykkregulerende ventilsystem for et pustesystem for dyp-dykking, hvilket vil i alt vesentlig overkomme ovennevnte pro-blemer og da særlig problemene i forbindelse med det behov for for meget kraft som kreves av pumpene i et trykk-trekk pumpesystem under store deler av operasjonsperioden til en dykker som opererer fra en dykkerklokke. Et annet formål er automatisk å tilveiebringe optimale pusteforhold i dykkerens hjelm.

Ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter pustesystemet for dypdykkerapparatet et trykkreguleringsventilsystem for å avlaste overtrykket i en gasstilførselsledning som strekker seg fra en gasskilde i en dykkerklokke til en dykkerhjelm på en dykker som arbeider på utsiden av klokken, samt å avlaste undertrykket i en returgassledning som strekker seg fra dykkerhjeimen til klokken. Pustesystemet omfatter et par med trykkavlastningsventiler idet én av nevnte ventiler er beregnet på å tilkobles nevnte gasstilførselsledning, mens nevnte andre ven-^ til er beregnet på å tilkobles nevnte returgassledning. Nevnte trykkavlastningsventiler er beregnet på å avlufte henholdsvis tilførselsledning fra dykkerklokken, respektive returledningen til dykkerklokken.og styres av forskjellene mellom trykk i henholdsvis dykkerhjeimen, respektive trykket i klokken, for derved å opprettholde henholdsvis tilførsels- respektive retur-ledningstrykket individuelt avpasset til trykkene henholdsvis i hjelmen, respektive klokken.

Med et slikt system har avlastningstrykkene i de to avlastningsventilene i alt vesentlig den samme verdi når dykkeren er på samme nivå som dykkerklokken. Etterhvert som dykkeren imidlertid beveger seg til nivåer over nivået til den dykkerklokke fra hvilken han opererer, vil avlastningsventilen som er tilkoblet tilførselslednlngen og som følgelig styrer kommunikasjonen mellom tilførselslednlngen og innvendig i dykkerklokken (klokketrykket) reagere på reduksjonen i hjelmtrykket ved å åpnes mens avlastningsventilen koblet til returledningen reagerer ved å stenges. Om dykkeren på den annen side beveger seg til nivåer under dykkerklokken, vil avlastningsventilen i returledningen reagere på det økende hjelmtrykket ved å ytterligere åpne kommunikasjonen med dykkerklokken mens avlastningsventilen i tilførselslednlngen beveger seg mot en lukkestilling for å øke trykket i tilførselslednlngen til et ønsket nivå.

En slik påvirkning på det trykkregulerende ventilsystem tillater pumpene i trykk-trekk pumpen å operere ved i alt vesentlig den optimale trykkøkning for de tilhørende omliggende trykkforhold som oppfattet i dykkerens hjelm.

Foreliggende oppfinnelse vedrører også et pustesystem i et dypdykkingsapparat omfattende en dykkerklokke utstyrt med en pustbar gasskilde for en dykker som arbeider utenfor nevnte klokke, idet nevnte pustesystem omfatter en trykk-trekk pumpe for å sirkulere pustbar gass mellom klokken og en dykkerhjeim via en gasstilførselsledning og en returgassledning samt ventilanordninger anordnet i nærheten av dykkerhjeimen for å opprettholde gasstrykket i hjelmen på et nivå som er relatert til det omliggende vanntrykk. Oppfinnelsen karakteriseres ved et trykkregulerende ventilsystem for avlastning av overtrykket i nevnte gasstilførselsledning og undertrykket i nevnte returgassledning i det nevnte regulerende ventilsystem omfatter et par med trykkavlastningsventiler hvor en er tilkoblet gasstilførselsledning og er beregnet på å avlufte gass fra denne til dykkerklokken, mens den andre er tilkoblet returgassledningen og er beregnet på å tillate gass å passere fra klokken idet nevnte avlast-nings ventiler styres ved forskjellene mellom trykket i dykker-hj eimen og trykket i dykkerklokken for derved å opprettholde henholdsvis trykket i tilførselslednlngen respektive returledningen individuelt avpasset i forhold til henholdsvis trykkene

i hjelmen, respektive dykkerklokken.

En utførelsesform av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet ved hjelp av en foretrukket utførelsesform under hen-visning til de vedheftede tegninger, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk oppriss av en dykkerhjeim, en dykkerklokke og tilhørende trykk- og strømningskontrollanord-ninger i et<p>ustesystem for et dypdykkingsapparat som har et trykkregulerende ventilsystem i overensstemmelse med en ut-førelsesform av foreliggende oppfinnelse; fig. 2 og 3 viser skjematisk trykkavlastningsventilene for styring av trykkene i henholdsvis tilførselslednlngen, respektive returledningen i pustesystemet vist på fig. 1; fig. 4, 5 og 6 viser skjematisk hjelmens innløpsventil-anordning, hjelmens utløpsventilanordning og den trykkfølende sikkerhetsventilanordning ifølge pustesystemet vist på fig. 1; og fig. 7 viser grafisk de relative avlastningstrykkforhold . i avlastningsventilene under et vertikalt bevegelsesområde for en dykker.

Fig. 1 viser et pustesystem 10 i et dypdykkingsapparat hvilket pustesystem 10 omfatter en dykkerhjeim 11 som har en innløpsventilanordning, en utløpsventilanordning samt en avstengningsventilanordning forbundet til denne og plassert på eller i umiddelbar nærhet av hjelmen 11. Hjelmen har en inn-løpsføringsplate 12 som utgjør den avsluttende ende av tilfør-selslednlngen 13.for pustbar gass, beliggende ved innløpet til hjelmen 11. Den motsatte ende av tilførselslednlngen 13 er tilkoblet trykkpumpen (ikke vist) som trekker en pustbar gassblanding fra en gasskilde i en dykkerklokke 17. En manuelt justerbar trykkavlastningsventil 14 avgrener seg fra en utløps-kobling 15 på hjelmen eller fra en gassreturledning 16 som strekker seg fra utløpskoblingen 15 til trekkpumpen i trykk-trekk pumpesammenstillingen. Pustesystemet 10 omfatter videre trykkregulerende ventilsystem som er anbragt inne i dykkerklokken 17 og som er tilkoblet gasstilførsels- og gassreturlednin-gene 13 og 16, idet hensikten til nevnte ventilsystem er å forhindre unødig trykkøkning i trykk- og trekkpumpene forårsaket

av dykkerens pustetilstand.

Ifølge denne utførelsesform omfatter innløpsventilanord- ningen en innløps-strømningskontrollventil 18 tilknyttet til-førselslednlngen 13, en utløpsstyreventilanordning som styrer trykket i hjelmen 11, hvilken utløpsstyreventil omfatter en utløpsgass-strømningstrykkregulerende ventil 19 tilknyttet returledningen 16 i nær tilknytning til forbindelsen 15 samt en avstengningsventilanordning som omfatter en selvfunksjone-rende sikkerhetsventil 20 tilknyttet hjelmens trykkfølingsled-ning 21 som er tilkoblet returledningen 16 ved inngangen til utløpet på trykkreguleringsventilen 19 for gass-strømmen.

Det trykkregulerende ventilsystem omfatter et par med trykkavlastningsventiler 23, 24 koblet på en slik måte at avlastningsventilen 2 3 styrer kommunikasjonen mellom tilførsels-.gassledningen 13 og det indre av klokken 17, mens avlastningsventilen 24 styrer kommunikasjonen mellom gassreturtilførsels-ledningen 16 og klokkens indre. Trykkfølerledningen 21 i hjelmen står i forbindelse med et nulltrykkstyrekammer på hver av avlastningsventilene 23, 24.

En enveis ventil 27 er fortrinnsvis plassert ved innløpet til innløps-strømningsstyreventilen 18, mens en trykkpåvirkelig indikator 28 som er tilknyttet hjelmens trykkfølerledning 21 indikerer dykkerens vertikale stilling inne i klokken. I det minste én flaske 29 som inneholder pustbar gass under trykk er koblet til hjelmen 11 ved hjelp av en manuell opererbar styre-ventil 30 for tilveiebringelse av en pustbar gasstilførsel i nødstilfeller for derved å tillate dykkeren å komme tilbake til klokken om det skulle oppstå en feil i systemet som mater gass via tilførselslednlngen 13.

Avlastningsventilene 2 3 og 24 kan være utstyrt med ventiler av enkel dukkeform som vist på fig. 2 og 3 , hvor et ventilhode beveges til å åpne mot en stengende kraft som pneuma-tisk og automatisk varieres. Som vist på fig. 2 omfatter avlastningsventilen 2 3 for tilførselen av pustbar gass ifølge denne utførelsesform et hult ventillegeme 41 i hvilken en dukketype ventildel 4 3 forhindres i å gli. Denne ventildel 43 har en kroppsdel som bærer en tetningsring.som ligger i glid-bar kontakt med den indre overflate i ventillegemet 41 og et ventilhode 44 som samvirker med et ventilsete 45 anordnet aksialt i forhold til og ved en endevegg i legemet 41. Ventilhodet 44 strekker seg gjennom et avlastningskammer 46 med åp ninger som kommuniserer med det indre av klokken 17 idet ventilhodet presses i anlegg mot ventilsetet 45 ved hjelp av en kompresjonsfjaer i en avpasset grad som også ligger an mot en fjær-kraftjusteringsanordning 47 som er glidbart montert på en lekkasjesikker måte inne i ventillegemet 41 og som kan justeres ved hjelp av en skruanordning beliggende i den andre endevegg. Ventilsetet 45 strekker seg rundt en ledningstilkobling som står i forbindelse med tilførselslednlngen 13 for pustbar gass slik at ventilhodet 44 på samvirkende måte med setet 45 kan styre en gass-strømningsbane som sammenkobler tilførselslednln-gen 13 til det indre av klokken 17, ved hjelp av de i avlastningskammeret 46 anordnede åpninger. En ledningstilkobling på ventillegemet 41 setter hjelmens trykkfølende ledning 21 i forbindelse med et nullstilt trykk-kammer 48 dannet innvendig i ventillegemet 41 mellom ventildelen 43 og fjærjusteringsanordningen 47 slik at trykket i hjelmen kommer i tillegg til fjærkraften som søker å stenge ventilen.

Som vist på fig. 3 har returgassavlastningsventilen 24

et hult legeme 51 med generelt avtrappet sylindrisk form, hvilket legeme inneholder en ventildel 52 som omfatter et stempel 53 og et ventilhode 54, hvilke er plassert i avstand fra hverandre ved hjelp av en ringformet utkuttet del. Ventillegemet 51 tilveiebringer et nullstilt trykk-kammer 56 for stemplet 53 og et avlastningskammer 57 som er avdelt av en vegg som har et ringformet sete 58 med hvilket ventilhodet 54 samvirker. Referansetrykk-kammeret 56 står i forbindelse med hjelmens trykk-følerledning 21 mens avlastningskammeret 57 på den side av ventilhodet 54 som ligger lengst borte fra referansetrykk-kammeret 56 er koblet til gassreturledningen 16, mens den del av kammeret som ligger på den andre side av ventilhodet 54 står i forbindelse med klokkens indre. Ventilhodet 54 styrer følgelig en gassbane som sammenbinder returledningen 16 til klokkens 17 indre ved hjelp av avlastningskammeret 57. Ventilhodet 54 presses mot seteflaten på ventilsetet 58 ved hjelp av en kompresjonsfjær med egnet kraft, idet fjærens andre ende ligger an mot en fjærjusteringsanordning 59 som er glidbart anordnet på en lekkasjesikker måte i legemet 51 og som kan justeres ved hjelp av en skrue anordnet i endeveggen til legemet 51.

Fig. 1 viser en modifikasjon av avlastningsventilene 23 og 24 illustrert på fig. 2 og 3 hvor tetningsringene som bæres av legemedelene på henholdsvis ventildelen 43, respektive 52 er erstattet med membraner som er plassert mellom legemedelene på ventildelene og den innvendige overflate henholdsvis i ven-tillegemene 41, respektive 51.

Kompresjonsfjærene som presser de respektive ventilhoder 44 og 54 mot setet i avlastningsventilene 23 og 24 har en kraft som er stor nok til, sammen med den pneumatiske last som forårsakes av det tilkoblede hjelmtrykk, å skape den nødvendige maksimums .trykkøkning i trykkpumpen når dykkeren oppholder seg på den laveste tillatte plassering relativt til klokken 17.

På samme måte vil det nødvendig maksimale trykkøkning produse-res i trekkpumpen når dykkeren er på den høyeste tillatte plassering relativt til klokken* Når dykkeren i alt vesentlig er på nivå med klokken, vil likeledes minimums trykkøkningen oppnås i pumpen for å overkomme ledningstapet.

Strømningskontrollventilen 18 ved innløpet er ifølge denne utførelsesform utstyrt med en trykkbalansert ventil som generelt utgjøres av en kombinasjon av dukke- og spoleventil hvor referansetrykket utgjøres av det omliggende vanntrykk.

En form på ventilen er vist på fig. 4, idet innløpsstrømnings-styreventilen 18 vist på denne figuren tilsvarer ventilen vist i vår tidligere publiserte britiske patentsøknad GB 2.088.725A og som omfatter et hult ventillegeme 61 som har en differen-sialtrykkfølende anordning 62 festet til en ende.

Det hule legemet 61 er innvendig i aksial avstand fra

hverandre utstyrt med et ringformet ventilsete 6 3 og en ringformet flate mellom to riller. En lettvekts kombinasjon av en dukke og en spoleventildel 65 er fritt understøttet inne i legemet 61 ved hjelp av to vannugjennomtrengelige fleksible membraner 66, 67 som er anordnet på utsiden av det ringformede ventilsetet 63 og rillen 64. Membranen 66 stenger en ende av legemet 61 og tilveiebringer en del av en vegg i trykkstyringskammeret 68 på den trykkfølende anordning 62, mens membranen 67 tilveiebringer en vegg som separerer likevektskammeret 69 fra et strømningskammer 70 dannet mellom de to membranene 66,

67. Trykkstyringskammeret 68 og likevektskammeret 69 står i forbindelse med hverandre ved hjelp av en likevektsledning eller et rør 71. Det kombinerte ventillegemet 65 tilveiebrin ger henholdsvis et ventilhode 72, respektive en utadragende, ringformet kant som samvirker henholdsvis med ventilsetet 63, respektive ringformede kant 64 anordnet inne i strømningskam-meret 70.

Den trykkfølende anordning 62 omfatter et differensial-trykk-kammer dannet av styretrykk-kammeret 6 8 og et omliggende trykk-kammer 74 hvilke to kammere er adskilt av en vann-ugjennomtrengelig, fleksibel membran 75 som langs sin periferi er fastklemt mellom kantene på et perforert deksel 76 og en trompetformet del 77 på ventillegemet 61. Ventildelen 65 er mekanisk festet til membranen 75 ved hjelp av et knottarrange-ment 78 som strekker seg som en aksial forlengelse av ventildelen 65 i kontrollkammeret 68.

Når ventilhodet 72 ligger i anlegg, vil den utadragende kant 73 akkurat være innenfor dens samvirkende kant 64 i strøm-ningskammeret 70. En liten radial klarering er tilveiebragt mellom kantene 64 og 73. Den del av ventillegemet 65 som er innen lengden på strømningskammeret 70 utgjøres av et skjult legeme og som har tverrgående boringer ved hver ende på utsiden av ventilhodet 72 og kanten 73.

Et innløp 81 for tilkobling til tilførselslednlngen 13 for pustbar gass er anordnet i veggen på legemet 61 i en stilling mellom ventilsetet 63 og kanten 64, mens et utløp 82 er plassert i veggen på den siden av kanten 64 som ligger lengst vekk fra setet 63. Det perforerte deksel 76 understøtter en gjenget fjærjusteringsanordning 83 som ligger koaksialt med ventildelen 65 og som holder en kompresjonsfjær 84 med liten fjærkraft mot knottarrangementet 78. En ytterligere kompresjonsfjær 85 med lav fjærkraft kan være anordnet i likevektskammeret 69 for aksialt å motvirke kraften fra fjæren 84. Et trykkfølerrør 86 i hjelmen er tilkoblet styretrykkskammeret 68.

Trykkreguleringsventilen 19 for gass-strømmen ved maske-utløpet ifølge denne utførelsesform kan være utstyrt med en anti-sugeventil av en type som vist på fig. 5. Denne ventil kan i detaljoppbygning være lik gass-strømningsregulatorventi-len som er vist i vår publiserte britiske patentsøknad GB 2.088.726A. Trykkregulatorventilen 19 for utløpsgass-strømmen vist på fig. 5 omfatter et stivt ytre legeme 91 med rørform som har en innløpsende 92 og en utløpsende 93. Inne i det ytre legemet 91 er det anbragt en rørformet del 94 som har radiale åpninger som tilveiebringer en oppdemmende strømnings-bane mot utløpsenden 9 3. Den rørformede del 94 omfatter et flertall med oppdemmende elementer 95 som hver utgjøres av en ringformet plate som er utstyrt med en plan flate og en flate som er utstyrt med to løftede ringer (ikke vist) som er kon-sentrisk med platens akse. De oppdemmende elementer 95 er festet med jevnt fordelte bolter og avstandsstykker (ikke vist) slik at elementene mellom motstående flater danner et flertall med spalter som tilveiebringer radielle strømningsbaner mellom utsiden og innsiden av den rørformede del 94. Boltene (ikke vist) går gjennom utløpsenden 93 og de oppdemmende elementer,

og inn i gjenget anlegg med en del 96 som stenger den ende på det rørformede element 94 som vender mot innløpsenden 92 på legemet 91. En tynn mellomleggsplate 99 som er formet etter formen til den ytre diameter på de oppdemmende elementer 95 er festet til dette for å stenge inne et lite, buet område ved inngangen til hver av spaltene som dannes mellom de oppdemmende elementer. En tynn elastisk, rørformet bøssing 97 med i alt vesentlig den samme diameter som den ytre diameter på de oppdemmende elementer 95 er anordnet rundt disse og strekker seg mellom innløpsenden 92 og utløpsenden 93 til hvilke ender nevnte bøssing er festet ved hjelp av egnede festeanordninger (ikke vist). Denne bøssing eller hylse 97 er i bruk beregnet på å løfte fra det rørformede element 94 ved hjelp av trykk-økningen i hjelmen, forårsaket av dykkerens utåndning i en pustesyklus. Det ytre legemet 91 er perforert av hull 98 slik at det absolutte (neddykkede) trykk er effektiv på den ytre overflate på den elastiske hyise 97 for å holde dette i kontakt med den rørformede del 94 alltid når trykket inne i delen 94

er mindre enn det omliggende vanntrykk.

For best å utnytte systemet ifølge foreliggende oppfinnelse, foretrekkes det i praksis å integrere sammenstillingen av innløps-strømningsstyreventilen 18 og trykkreguleringsventilen 19 for gass-strømmens utløp slik at deres trykkfølende elementer ligger svært nær hverandre, hvorved det trykk på hvilke de reagerer, i alt vesentlig er det samme absolutte, omliggende trykk og at de hensiktsmessig opererer som en enkel, rigid ventilenhet, som vist på fig. 1. For å muliggjøre den inte grerte og tette sammenstilling av de respektive ventiler 18 og 19, er det fordelaktig å modifisere anordningen for justering av fjæren på innløps-strømningskontrollventilen 18 som vist på fig. 4 ved å plassere den gjengede fjærjusteringsanordningen 83 slik at denne virker gjennom fjæren 84 i form av en bøyd arm (fig. 1) hvorved fjærjusteringsanordningen 83 kan plasseres i en sidevegg på den integrerte enhet.

Sikkerhetsventilen 20 ifølge denne utførelsesform er i prinsippet tilsvarende den tilknyttede gass-strømningsregula-torventil 19 for utløpet, idet denne er i form av en anti-sug-ventil som benytter en ugjennomtrengelig hylse eller krave over et gjennomhullet rør. Som vist på fig. 6 omfatter sikkerhetsventilen 20 et stivt rørformet ytre legeme 101 utstyrt med koblinger 102, 103 for innføring i hjelmens trykkfølerledning 21 (fig. 1). Inne i det ytre legemet 101 er det plassert et innsvinget legemeelement 104 med et sirkulært, tverrgående tverrsnitt som er utstyrt med to sett med indre føringer 105, 106, og 107, 108, idet kanalene 105, 106 forbinder legemets periferi med kanalen 102, mens kanalene 107, 108 på tilsvarende måte forbinder legemets periferi med kanalen 103. En tynn elastisk, rørformet hylse eller bøssing 109 med i alt vesentlig den samme diameter som den ytre diameter på den innsvingende del på legemet 104 er plassert på dette og er fastholdt ved hver ende ved hjelp av egnede fastholdingsanordninger 110. Det ytre legemet 101 er perforert ved hjelp av hull 111.slik at det neddykkede vanntrykk kan virke effektivt på den ytre overflate på den elastiske hylse 109 for å holde denne i kontakt med legemet 104.

Forutsatt at den pustbare gasstilførselsledningen 13 og gassreturledningen 16 på behørig måte er henholdsvis koblet til trykk- og trekk-pumpene i en trekk-trykk pumpe (ikke vist) leveres den pustbare gass når dette utførelseseksempel er i operasjon, til hjelmen 11 av trykkpumpen ved hjelp av tilførselsled-nlngen 13 som inkluderer innløps-strømningsstyreventilen 18 og en enveisventil 27. Gass returneres til trekkpumpen fra hjelmen 11 gjennom gassreturledningen 16 og trykkreguleringsventilen eller anti-sugeventilen 19. Envéisventilen 27 forhindrer tilbakestrømning fra innløpsstyreventilen 18 i det tilfellet hvor tilførselslednlngen feiler. Trykkfjerningsventilen 14 forhindrer trykkøkning i hjelmen over ett på forhånd fastsatt nivå på f.eks. 2,76 kPa (0,4 psi) over det omliggende trykk. Føling av gasstrykket inne i hjelmen 11 oppnås i de respektive nulltrykkskammere 48 og 56 i de to avlastningsventilene 23 og 24 ved hjelp av hjelmens trykkfølerledning 21 som innbefatter en sikkerhetsventil 20. Sikkerhetsventilen 20 er plassert i nær tilknytning til hjelmen 11 og selv om denne tillater strøm-ning i begge retninger, sikrer den allikevel at gass ikke vil strømme fra hjelmen i en slik grad at det forårsakes en trykk-reduksjon inne i denne om brudd skulle oppstå i hjelmens trykk-følerledning 21 mens dykkeren befinner seg under klokken.

Pustbar gass passerer gjennom innløps-strømningsstyreven-tilen 18 til hjelmen 11 fra tilførselslednlngen 13 idet gassen kommer inn i og går ut av nevnte ventil qjennom henholdsvis koblingen 81, respektive 82 (fig. 4). Hjelmtrykket skaffes tilveie i trykk-kammeret 68 idet dette føles ved hjelp av følerrøret 86, og virker på membranen 75 for på den måten å motvirke det omliggende trykk påført av det neddykkede vann i kammeret 74. Hjelmtrykket virker også på de spoleunderstøtten-de membraner 66 og 67 ved hjelp-.av utligningsrøret 71, hvorved spolen er aksialt balansert. Membranen 75 påvirkes av det omliggende trykk og av virkningen fra fjæren 84 som er justert for derved å påvirke den kombinerte poppet- og spoleventil 65 slik at denne søker å oppnå et lite positivt referansetrykk i forhold til det omliggende trykk i hjelmen, bestemt av anti-sugeventilen 90. Når ventildelen 65 befinner seg i en stabil styringstilstand ved konstant dyp, tillater den passasje av en liten strøm av gass til hjelmen for ventilering av dykkeren. Selv om ventilhodet 75 ligger an mot sitt sete 63, vil en liten ventileringsstrøm gjennom ventilen 17 sikres ved hjelp av den ringformede strømningsbane mellom de to utadragende skiver 64 og 73 slik at ikke tilførsel av gass til dykkerens hjelm på noe tidspunkt fullstendig forhindres.

Det omliggende trykk virker på den elastiske krave eller hylse 97 i anti-sugeventilen 19 ved at det neddykkede vann kommer inn i legemet gjennom hullene 98 og tenderer til å holde kraven eller hylsen 97 mot den hullede del 94, mens hjelmens trykk virker på innløpsenden så langt som oppstrømsenden til den rørformede del 94 ved flaten til den stengende del 96. Sugetrykket til trekkpumpen påføres ved utløpsenden til ventilen og innvendig i spaltene dannet mellom de ringformede elementer 95 i den rørformede del 94. Strømningsmotstanden til denne ventil skaper et positivt referansetrykk i hjelmen i ett på forhånd bestemt forhold til det begrensede området i spaltene og strekket i den elastiske hylse 97. Som en reaksjon på endringer i hjelmtrykket, vil det åpne tverrsnittsareal av spaltene på grunn av effekten av dykkerens innånding og ut-ånding, variere etterhvert som trykkforskjellen over den elastiske hylse 97 varierer tilsvarende innom et arbeidsområde.

Etterhvert som dykkeren stiger opp eller går ned vil det omliggende trykk på den elastiske hylse 97 henholdsvis avta, respektive øke den klemmende kraft som holder hylsen mot den rørformede delen 94. Hjelmtrykket vil følgelig følge det omliggende trykk, samtidig som et positivt referansetrykk opprettholdes .

Trykket og gassens tetthet i hjelmen 11 relativt til det som eksisterer i dykkerklokken 17 er åpenbart mindre når dykkeren er over klokken og større når han er under klokken. Føl-gelig krever trykkpumpen som leverer pustbar gass fra- klokken 17 til hjelmen 11 mindre kraft for å fullføre denne oppgave når dykkeren er på et nivå over dykkerklokken enn når han er på nivå med eller under denne. På den annen side krever trekkpumpen mere kraft og tilstrekkelig volumkapasitet for å retur-nere gass til klokken enn når dykkeren er på samme nivå som, eller under dykkerklokkens nivå, med mindre gass ikke skal spilles ut i det omliggende vann. Disse pumpekraftsbehov oppnås ved operasjon av avlastningsventilene 23, 24 som en konsekvens av at hjelmtrykket er effektive som et variabelt referansetrykk i de respektive referansekammere 48 og 56 og derved regulerer kommunikasjonen mellom det indre av dykkerklokken 17 og tilførselslednlngen 13 og returledningen 16.

Hjelmens referansetrykk sammen med effekten av kompresjonsfjærene tvinger ventilhodene 44 og 54 i avlastningsventilene henholdsvis 23, respektive 24, mot en stengende stilling slik at når verdien på differensialtrykket er null eller i alt vesentlig lik null,(d.v.s. dykker og klokke er på samme nivå) så er de to ventilene åpne i en slik grad at gass kan tap<p>es fra tilførselslednlngen 13 inn i klokken 17 og derfra inn i returledningen 16 til en grad tilstrekkelig til å avlaste både. trykkpumpen og trekkpumpen til en tilstand hvor deres kraftbehov kun tilsvarer hva som er nødvendig for å ta vare på ledningstapet i gass-strømningskretsen.

Etterhvert som dykkeren stiger opp over nivået til dykkerklokken 17, reduseres referansetrykket som virker i referanse-kammeret 48 i avlastningsventilen 23 for tilførselsgass. Som en følge av dette, reduseres dessuten det kombinerte stengende trykk i denne samt effekten av kompresjonsfjæren i kammeret 48, hvorved ventilen er tilbøyelig til å beveges mot åpen stilling slik at mer gass fra tilførselslednlngen tillates å passere inn i det indre av klokken 17 gjennom ventilkammeret 46 for derved å avlaste trykkøkningen i trykkpumpen samt også å redusere mengden av gass som leveres til hjelmen. Derved avpasses den lavere tetthet av gassen ved hjelmtrykket. Det reduserte hjelm- eller referansetrykk som også er tilstede i referanse-kammeret 56 i gassretur-avlastningsventilen 24 virker på stemplet 53 og tilveiebringer redusert motstandskraft til den kraft som påføres av kompresjonsfjæren beliggende i avlastningskammeret 57 slik at den. kombinerte kraft av det følte trykk og fjæren skaper en større kraft på ventildelen 52 mot en stengende posisjon hvor ventilhodet 54 presses mot setet 58. Det re-duserer eller fullstendig forhindrer gass-strøm fra klokken til trekkpumpen gjennom ventilavlastningskammeret 55, avlastningskammeret 57 og kanalen 16 hvorved trekkpumpen tillates å utvikle større trykkøkning for derved å ivareta den reduserte gasstetthet i returledningen.

Når dykkeren på den annen side beveger seg til nivåer under dykkerklokken, reverseres effekten av de to avlastningsventilene 23 og 24 og operasjonen av deres respektive ventil-deler 43 og 53. Økende trykk eller referansetrykk målt i referansetrykk-kammeret 48 bevirker at fjærkraften i gasstilfør-selsavlastningsventilen 23 utgjør et supplement til og øker presset av ventilhodet 44 i anlegg mot ventilsetet 45 for derved å redusere den avlastende gass-strøm som passerer fra til-førselslednlngen 13 inn i det indre av klokken samt forårsaker økt trykkøkning av trykkpumpen for derved å overkomme økningen av den omliggende trykkgradient mellom klokken 17 og dykkeren. Referansetrykket som virker i referansetrykk-kammeret 56 i ven tilen 24 motvirker kraften til kompresjonsfjæren i avlastningskammeret 57 slik at etterhvert som referansetrykket øker så

vil ventilhodet 54 løftes og tillate gass å passere fra det indre av klokken 17 til trekkpumpens innsug gjennom ventilavlastningskammeret 55 og avlastningskammeret 57 hvorved trykk-økningen til denne pumpen reduseres. Dessuten nyttiggjøres den avtagende, omliggende trykkgradient mellom dykkeren og dykkerklokken.

De to avlastningsventilene 23, 24 opererer følgelig på

en måte som avlaster arbeidsbelastningen på pumpene til det som kreves av hver og en av disse ved de trykkforhold som råder i systemet. Ved direkte å føle trykket i hjelmen er videre de to ventiler bedre i stand til å reagere på forskjellen i absolutt trykk i hjelmen og absolutt trykk i klokken enn hva som er tilfelle i et system hvor trykkforskjellen bestemmes indi-rekte, slik som ved føling av trykk i tilførselsledning og klokken. På grunn av avlastningsventilenes forbedrede reak-sjonsevne ved systemet ifølge foreliggende oppfinnelse, vil små trykkvariasjoner i hjelmen, forårsaket av endringer i dykkerens pustemønster, raskere og mer presist virke inn. Tilførsel av gass til hjelmen opprettholdes følgelig automatisk ved eller i alt vesentlig rundt det som er optimalt for dykkerens pustebe-hov over det hele spekter av hans tillatte vertikale utflukter og endringer i høyde og arbeidsposisjon.

Fig. 7 illustrerer grafisk typiske referansetrykkinn-stillinger av avlastningsventilene for en hjelm for klokketrykk-forskjeller i området fra -89,6 kPa (-13. psi) til +310,2 kPa (+45 psi) hvilket tilsvarer en dykkers vertikale utflukt mellom 9,1 meter (30 fot) over og 30,4 meter (100 fot) under dykkerklokken. Ventilen 2 3 for avlastning av gass-strøm fra tilførsels-lednlngen 13 åpner opp ved trykk i området mellom 137,8 kPa

(20 psi) og 586 kPa (85 psi), mens ventilen 24 som tillater gass å strømme inn i returledningen 16 åpner opp ved trykk i området mellom 275,7 kPa (40 psi) og null. Når dykkeren og klokken ialt vesentlig er på samme nivå, er begge ventilene åpne for å etablere den samme trykkverdi på 224 kPa (32,5 psi) hvilken verdi er hensiktsmessig i forhold til systemets led-ningstap.

Ved kurven på fig. 7 representerer x-aksen trykket ved hvilke avlastningsventilene 23, 24 avlaster, mens y-aksen representerer hjelmtrykket relativt til klokketrykket, mens de stiplede vertikale linjer A og B representerer dykkerens posi-sjoner henholdsvis ved 9,1 meter (30 fot) over, respektive 30,4 meter (100 fot) under klokken. De skrånende linjene S og R indikerer de relative trykkverdier i trykkavlastningsventilen 2 3 for tilførselslednlngen og trykkavlastningsventilen 24 i returledningen.

Claims (4)

1. Et trykkregulerende ventilsystem for avlastning av over-trykk i en gasstilførselsledning som strekker seg fra en gasskilde i en dykkerklokke til en dykkerhjeim på en dykker som arbeider på utsiden av klokken, og for avlastning av undertrykk i en gassreturledning som strekker seg fra dykkerens hjelm til dykkerklokken, hvilket system inngår i et pustesystem i et dypdykkingsapparat, omfattende et par med trykkavlastningsventiler, en av hvilke ventiler er beregnet på å tilkobles nevnte gasstilførselsledning, mens nevnte andre ventil er beregnet på å tilkobles nevnte gassreturledning idet nevnte trykkavlastningsventiler hver er beregnet på å gi luft til og fra dykkerklokken og å styres av forskjellen mellom trykk i dykkerhjeimen og trykk i dykkerklokken for derved å opprettholde henholdsvis tilførselstrykkene og returledningstrykkene individuelt avhengig av de respektive hjelm- og klokketrykk.

2. Et trykkregulernede ventilsystem som angitt i krav 1, hvor trykkavlastningsventilen for gasstilførselsledningen omfatter et hult ventillegeme som inneholder en ventildel som er glidbart anordnet i dette og som presses under påvirkning av en mot ens ene flate virkende fjær og som suppleres av gasstrykket i dykkerhjelmen mot stenging av en gass-strømningsbane fra gasstilførselsledningen til det indre av dykkerklokken gjennom et avlastningskammer i ventillegemet.

3. Et trykkregulerende ventilsystem som angitt i krav 1 eller 2, hvor trykkavlastningsventilen for gassreturledningen omfatter et hult legeme som inneholder en ventildel som er glidbart anordnet i denne og som presses under påvirkning av en mot legemets ene flate virkende fjær i motsatt retning til gasstrykket i dykkerhjelmen idet den resulterende kraft bringer nevnte ventildel til å stenge en gass-strømningsbane fra det indre av klokken til gassreturledningen gjennom et avlastningskammer i ventillegemet.

4. Et pustesystem i et dypdykkingsapparat omfattende en dykkerklokke utstyrt med en kilde med pustbar gass for en dykker som arbeider på utsiden av nevnte klokke, idet nevnte pustesystem innbefatter en trykk-trekk pumpe for sirkulering av pustbar gass mellom klokken og en dykkerhjelm via gasstilfør- sel og gassreturledninger, og ventilanordninger i nær tilknytning til dykkerhjelmen for opprettholdelse av gasstrykk i denne på en verdi avhengig av det omliggende vanntrykk, karakterisert ved et trykkregulerende ventilsystem for avlastning av overtrykket i nevnte gasstilførsels-ledning og undertrykket i nevnte gassreturledning, hvilket regulerende ventilsystem omfatter et par med trykkavlastningsventiler hvor en er tilkoblet gasstilførselsledningen og beregnet på å slippe gass gjennom til dykkerklokken og hvor den andre er tilkoblet gassreturledningen og beregnet på å tillate gass å strømme gjennom fra dykkerklokken, hvor nevnte avlast-ningsventiler styres av forskjellene mellom trykket i dykkerhjelmen og trykket i dykkerklokken for derved å opprettholde henholdsvis trykkene i tilførselslednlngen, respektive returledningen individuelt i overensstemmelse med de respektive trykk i hjelm og dykkerklokke.