SE464685B - Dubbelverkande ventilanordning, speciellt behovsstyrd andningsregulator foer dykare - Google Patents

Description

464 685 10 15 20 25 30 35 2 Från den norska patentskriften nr 151.447 är en gasregulatorventil känd, som är konstruerad som en in- halationsventil, vilken ventil ger en precis styrning med ett minimum av kraftförbrukning vid öppnandet av ventilen.

Den kända ventilen regleras genom axialförskjutning av en kolv, varvid tryckskillnaden på kolvens två ändytor ut- jämnas medelst en styrventil, som öppnar till en tryck- utjämningskanal genom kolven. Kolven är monterad i en cylindrisk styrning, vars ena ände har en gavel, som tjänstgör som en tätningsyta/lagring för kolven, och vars andra ände är sluten. Ventilen är i stängt läge när kolven med ena ändytan vilar mot sagda tätningsyta/säte och den tryckutjämnande kanalen är stängd. Gasflödet genom ven- tilen gár via kanaler genom väggen till den cylindriska styrningen och vidare genom gaveln i styrningen.

Den cylindriska kolvstyrningen, en ändyta av kolven och det slutna ändpartiet av kolvstyrningen definierar en kammare, som är av fundamental betydelse för gasreg- leringen, varvid kammaren tillsammans med tryckutjämnings- kanalen gör det möjligt att uppnå ungefär samma gastryck på båda sidor av kolven före det att densamma har för- skjutits till öppet läge, så att gasflödet kan regleras med liten kraft. Den kraft som erfordras för att förflytta kolven med tryckutjämningskanalen stängd kan vanligen vara i storleksordningen 20 gånger större än med kanalen öppen.

Den kända ventilen enligt sagda norska patentbeskriv- ning kan i allmänhet användas för upprätthállande av ett stabilt sekundärtryck. Detta är av allmänt intresse exem- pelvis vid en vanlig sportdykarventil, där man önskar att dykaren förses med gas med samma tryck som trycket i det omgivande vattnet. Emellertid kan denna ventilkonstruktion icke användas för reglering av exhalationsgas. Ventilen önskas sedan "draga ut" gas så snart som trycket i ventil- huset överstiger det omgivande trycket. I denna situation är primärtrycket synonymt med trycket i ventilhuset. Ven- tilen måste försöka hålla detta tryck konstant. En dylik ventil kan kallas en “backtrycks"-ventil. En traditionell reglerventil har till ändamål att åstadkomma tillförsel av 10 15 20 25 30 35 464 685' 3 gas när detta erfordras för att upprätthålla ett stabilt tryck i ventilhuset (=det omgivande trycket). Backtrycks- ventilen skall för sin del åstadkomma utsläppande av gas när detta erfordras för upprätthållande av trycket. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en ventil av backtryckstyp, dvs en ventil, som släpper ut fluidum, speciellt gas, när detta erfordras för upprätthållande av ett primärtryck, varvid ventilen kan reglera genomflödet av stora fluidumkvantiteter på ett exakt sätt och med ett minimum av kraft ingående i en dub- belverkande ventilanordning, speciellt en andningsventil för dykare, där ventilen bildar en exhalationsventil, och där gasregleringen är exakt och endast erfordrar en liten kraft, och därvid är bekväm och säker att använda.

Enligt uppfinningen har man åstadkommit en ventil av det slag, som anges i ingressen och som kännetecknas där- av, att styrventilen innefattar ett kolvformat ventil- element som är glidbart i en cylindrisk styrning i huvud- kolven och samverkar med ett säte i nämnda ändyta på huvudkolven och vidare är förbundet med manöverorganet, varvid styrventilelementet är kopplat till huvudkolven med en utskjutande kolv som är i ingrepp i en kort, axiell slits i huvudkolven.

Uppfinningen skall beskrivas vidare nedan i samband med ett utföringsexempel med hänvisning till bifogade rit- ningar, varpå; Fig 1 visar en snittvy av ett utförande av en dubbel- verkande andningsventilanordning som innehåller en ventil enligt uppfinningen; och Fig 2 visar ett delsnitt i huvudsak utmed linjen II- II i fig. l.

I fig 1 visas en dubbelverkande behovsandningsventil (behovsregulator) l, som innehåller en exhalationsventil 2 enligt uppfinningen och en inhalationsventil 3, vilka båda är kopplade till ett gemensamt ventilhus 4, vari är mon- terat ett avkänningsmembran 5, som avkänner och reagerar på trycket i ventilhuset. Membranet är gemensamt för båda 464 685 10 15 20 25 30 35 4 ventilerna 2, 3 och är anordnat att manövrera dessa ven- tiler via ett länksystem och respektive manöveranordningar till ventilerna, vilka anordningar består av manöver- eller styrstänger, såsom skall beskrivas vidare nedan.

Ventilerna befinner sig i ett stängt läge när membranet 5 befinner sig i ett mellanläge. Såsom visas i fig 2, upp- visar ventilhuset 4 ett anslutningsrör 6 för anslutning till dykarens andningsmunstycke eller andningsmask (icke visad).

Exhalationsventilen 2 består av en huvudkolv 7, som är axiellt rörlig i en hylsformad kolvstyrning 8, som i sin tur är monterad i ett yttre ventilhus 9, som uppvisar ett inlopp 10 och ett utlopp 11. En ände av kolvstyrningen 8 uppvisar en förträngning, som bildar ett ventilsäte 12 för en motsvarande grund ändyta pà huvudkolven 7. Vid denna ände är kolvstyrningen försedd med portar 13 för genomströmning av gas i ett öppet läge av ventilen. Vid sin andra ände är kolvstyrningen 8 sluten medelst ett gängat lock 14, och mellan detta lock och angränsande ändyta 15 av kolven 7 är bildat en kammare 16, som kom- municerar med utloppssidan ll av ventilen via en tryck- utjämningskanal 17, som sträcker sig genom kolven 7.

Tryckutjämningskanalen 17 kan öppnas och stängas medelst en styrventil, som uppvisar en ventilkropp i form av en styrkolv 18, som är rörlig i kanalen 17 och samverkar med ett säte 19 i huvudkolven 7. I kammaren 16 är anordnat en svag spiralfjäder 20, som pressar styrventilkroppen 18 mot det stängda läget i anslag mot sätet 19, och en ytter- ligare svag spiralfjäder 21 pressar huvudkolven 7 mot det stängda läget i anslag mot sätet 12. Dessa fjädrar säker- ställer en snabb stängning av ventilen.

Såsom nämnts är ventilen 2 anordnad att öppnas och ' stängas medelst en manöver- eller reglerstàng 22, som är lagrad axiellt genom locket 14, som bildar den högra änd- ytan i kammaren 16. Stången är ansluten vid ena änden till ventilkroppen 18 i styrventilen, och vid dess andra ände - är stången kopplad till avkänningsmembranet 5 via sagda ' länksystem. Länksystemet uppvisar en länkarm eller bygel 10 15 20 25 30 35 464 685' 5 23 mellan manöverstången och en arm 24, som är fäst vid en tväraxel 25 i ventilhuset 4. Membranet 5 är centralt för- sett med en nedhängande arm 26, som är kopplad till axeln 25 via en huvudöverföringsarm 27.

Såsom framgår av fig 1 är ventilkroppen 18 på reg- lerventilen försedd med ett par utskjutande stift 28, som är insatta i korta, axiella slitsar 29 i huvudkolven 7.

Detta arrangemang resulterar i att manöverstången 22, när den rör sig åt höger, först öppnar reglerventilen 18, 19 och att ventilkroppen 18 därefter, genom ytterligare rörelse hos manöverstången åt höger, medbringar huvud- kolven 7 och därigenom öppnar ventilen 2 när 1 utskju- tande stiften 28 bringas i anslag mot huvudkcrven vid ändarna av slitsarna 29.

På motsvarande sätt som exhalationsventilen 2 inne- fattar inhalationsventilen 3 en huvudkolv 30, en kolv- styrning 31, ett ventilhus 32 som uppvisar ett inlopp 33 och ett utlopp 34, ett ventilsäte 35 för huvudkolven 30, portar 36 i kolvstyrningen 31 för genomströmning av gas, ett lock 37, som tillsluter kolvstyrningen, en kammare 39 som definieras mellan locket 37 och intilliggande ändyta 38 av kolven 30, en tryckutjämningskanal 40 genom kolven 30, en manöverventil som består av en ventilkropp 41 och ett ventilsäte 42, och spiralfjädrar 43 och 44 för på- verkan av reglerventilkroppen 41 respektive huvudkolven 30 mot stängt läge.

Inhalationsventilen 3 är anordnad att öppnas och stängas medelst en manöver- eller reglerstång 45. Denna stång är emellertid lagrad axiellt genom huvudkolven 30 i motsats till manöverstângen 22 i exhalationsventilen, vilken stång är lagrad genom kolvstyrningslocket 14. Detta har samband med det faktum, att inhalationsventilen 3 man- övreras från làgtryckssidan, medan exhalationsventilen 2 manövreras från högtryckssidan. (Inloppet 33 kan exem- pelvis baseras på ett övertryck av 0,1 atmosfär i för- hållande till ventilhuset 4, medan utloppet ll exempelvis kan ha negativt tryck på 0,1 atmosfär). Bortsett från den 464 685 10 15 20 25 30 35 6 genomgående lagringen av manöverstängerna 22, 45 är ex- halations- och inhalationsventilerna identiska, men är monterade i motsatt riktning i förhållande till ventil- huset 4.

Länksystemet mellan manöverstången 45 i inhala- tionsventilen 3 och avkänningsmembranet 5 uppvisar en länkarm 46, som är kopplad mellan manöverstången 45 och en arm 47, som är fäst vid tväraxeln 25 i ventilhuset 4.

På ett sätt som motsvarar detsamma hos manöver- ventilkroppen 18 i exhalationsventilen 2 är manöver- ventilkroppen 41 i inhalationsventilen 3 försedd med ett par utskjutande stift 48, som är insatta i korta, axiella slitsar 49 i huvudkolven 30.

I fig 1 är exhalationsventilen 2 i behovsregulatorn 1 visad i öppet läge, dykaren håller på att andas ut. Hans utandning har åstadkommit ett litet övertryck i ventil- huset 4, så att membranet 5 har rört sig uppåt. Följakt- ligen har huvudöverföringsarmen 27 roterat axeln 25 med- urs, så att manöverstången 22 via armen 24 och bygeln 23 har dragits åt höger.

Det första som händer när dykaren blåser ut är att ventilkroppen 18 i manöverventilen lyftes av från sätet 19. Som ett resultat av det faktum, att ventilkroppen 18 har rört sig bort från sätet öppnas tryckutjämningskanalen 17 mellan kammaren 16 och utloppet 11. Tryckdifferensen mellan kammaren och utloppet reduceras då ögonblickligen och huvudkolven 7 i exhalationsventilen kan sedan för- flyttas med ett minimum av kraft och därigenom reglera genomflödet av gas. Kammaren 16 får en viss uppfyllnad av gas via en läckpassage 51 mellan huvudkolven 7 och kolv- styrningen 8. Detta läckage är litet och innebär icke någon uppbyggnad av trycket i kammaren 16 så länge som ventilkroppen 18 är förd åt höger. Läckaget är emellertid tillräckligt stort för att kammaren 16 skall erhålla samma tryck som ventilhuset 4 bråkdelen av en sekund efter det att manöverventilkroppen 18 har återgått till sitt säte. 10 15 20 25 30 35 464 685' 7 Genom att avlyfta manöverventilkroppen 18 från dess säte 19 i huvudkolven 7 elimineras (huvuddelen av) de tryckkrafter, som strävar att pressa huvudkolven 7 mot sätet 12. Gasregleringen erfordrar därför ett minimum av kraft.

Det skall förstås, att inhalationsventilen 3 fungerar enligt exakt samma princip, men det är nu ett negativt tryck under andningen som förorsakar att avkännings- membranet 5 föres nedåt och bringar axeln 25 att rotera moturs, så att manöverstàngen 45 i inhalationsventilen föres åt vänster och styr inhalationsventilen.

I fig 1 visas också en tryckknappsanordning 50 (ute- lämnad i fig 2), som när den intryckes bringar tillförd gas att strömma fritt genom inhalationsventilen 3. Denna trycknapp kan exempelvis användas för att pressa in gas i lungorna på en medvetslös dykare. Även om uppfinningen i det föregående har beskrivits i samband med en andningsventilanordning för dykare, skall det förstås, att de beskrivna ventilerna kan användas se- parat för ett antal ändamål, närmare bestämt för appli- kationer, där man önskar reglera strömning av gas eller vätskor på ett exakt sätt och med ett minimum av kraft.

Claims (5)

464 685 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Dubbelverkande ventilanordning, speciellt demand- andningsregulator för dykare, innefattande en kammare (4) med ett däri anordnat, flexibelt membran (5) som ut- gör en vägg i kammaren, en inandningsventil (3) och en utandningsventil (2) som står i förbindelse med kammaren (4), och en överföringsmekanism (23-24,46-47) som är in- kopplad mellan membranet (5) och nämnda ventiler och är anordnad att öppna inandningsventilen vid rörelse hos membranet inåt i kammaren från ett mittläge, och öppna utandningsventilen vid rörelse hos membranet utåt i kam- maren från nämnda mittläge, i det att ventilerna (2, 3) är motsatt orienterade i förhållande till nämnda kammare (4) och vardera är av den typ som omfattar ett ventil- element i form av en huvudkolv (7), som är glidbart anord- nad i en kolvstyrning (8), varvid ett tätande säte (12) för kolven (7) är anordnat vid den ena änden av kolvstyr- ningen (8), och kolvstyrningens (8) andra ände har ett slutet ändparti (14) och tillsammans med en ändyta (15) av kolven (7) avgränsar en kammare (16) som via en trång passage (51) står i förbindelse med utloppssidan (11), varvid kolven (7) är försedd med en tryckutjämningskanal (17) mellan kammaren (16) och utloppssidan (11), varvid en styrventil (18,19) är anordnad att stänga och öppna kanalen (17) med hjälp av ett manöverorgan (22) som är kopplat till nämnda överföringsmekanism och är anordnad att förflytta kolven (7) bort från sitt säte (12) först efter att ha öppnat styrventilen (18,19), k ä n n e - t e c k n a d därav, att styrventilen (18,19) innefattar ett kolvformat ventilelement (18) som är glidbart i en cylindrisk styrning i hnvudkolven (7) och samverkar med* ett säte (19) i nämnda ändyta (15) på huvüdkolven (7) och vidare är förbundet med manöverorganet (22), varvid styrventilelementet (18) är kopplat till huvudkolven (7) med en utskjutande kolv (28) som är i ingrepp i en kort, axiell slits (29) i huvndkolven. <7 10 15 20 25 464 685' 9

2. Ventilanordning enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att huvudkolvstyrningen (8) är för- sedd med portar (13) som öppnar för gasgenomströmning när huvudkolven (7) förflyttas bort från sitt säte (12).

3. Ventilanordning enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att manöverorganet är en i förhål- lande till kolven (7) axiellt sig sträckande stång (22) och att utandningsventilens (2) manöverstång (22) är förd genom det slutna ändpartiet (14) av ventilens (2) kolv- styrning (8), medan inandningsventilens (3) manöverstång (45) är förd genom denna ventils huvudkolv (30).

4. Ventilanordning enligt något av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att en svag skruv- fjäder (20) är anordnad i styrventilens (18,19) kammare (16) för att förskjuta styrventilelementet (18) mot det stängda läget i anliggning mot sitt säte (19), och att en ytterligare, svag skruvfjäder (21) är anordnad för att förskjuta nämnda huvudkolv (7) mot det stängda läget i anliggning mot dess ventilsäte (12).

5. Ventilanordning enligt patentkrav 4, k'ä n'n e - t e C k n a d därav, att styrventilens (18,19) ventil- element (18) är tappformigt och har en konformad spets för att samverka med nämnda säte (19) i huvudkolvens (7) ändyta, och att nämnda tryckutjämningskanal (17) utgöres av minst ett längsgående spår i det tappformiga ventil- elementets (18) yta.