SE521975C2 - Balanserad ventilanordning och andningsregulator innefattande sådan ventilanordning - Google Patents

Description

521 975 - 1 u . ~ n . . . .n trycket sjunker, vilket sker när en dykare med ett munstycke anslutet till utloppssidan andas in, minskar trycket på membranet 16, som då utövar en ökande kraft på stången 18. Därigenom ökar EQUQW och vid en fungerande ventil kommer käglan att förflyttas nedåt, varigenom flaskgasen tillåts strömma in genom sätet 15 tills det reglerade trycket ökat så mycket, att käglan återtar det i fig. 1 visade läget.

Ett problem med sådana kända ventilanordningar är att käglans rörelse är beroende av flasktrycket, vilket vid full flaska kan uppgå till ett överatmosfäriskt tryck om ca. 300 bar för att under användning sjunka till närmare 0 bar. Detta innebär i sin tur, att ventilkaraktäristik- en kommer att variera och det reglerade trycket med denna.

Det har föreslagits lösningar för att övervinna detta problem. Ett exempel på en sådan känd lösning visas i fig. 2. Ventilen i fig. 2 motsvarar i stora drag den ventil som visas i fig. 1, men den homogena käglan 14 har ersatts av en kägla 14', vilken är försedd med en genomgående kanal 14a'. Denna kanal förbinder utloppet 12 med ett utrymme 19 som är avtätat mot inloppet ll medelst en O-ring 20. Därigenom balanseras den kraft Emm” som verkar i axiell riktning nedåt på käglan av motsvarande uppåtriktade kraft från det avtätade ut- rymmet 19. De krafter Fhflwp som verkar på käglan från inloppssidan har väsentligen ingen axiell komponent, varigenom en balanserad ventil åstadkommes.

Utnyttjandet av en kägla har dock den nackdelen, att tätningsytan mellan käglan och sätet till slut tenderar 10 15 20 25 521 975 nu. att läcka. Det finns flera anledningar till detta.

Passningen mellan hålet och käglans kona måste vara perfekt - inga orundheter kan tillåtas. Efter en längre tids användning uppstår också skador, såsom rispor och spår i hålkanten och konan, vilket bidrar till otäthet.

Vidare måste käglan stå rakt, vilket medför att den måste styras exakt. Till följd av nötning och annat slitage finns dock risken, att O-ringen börjar läcka, varigenom den önskade balanseringen ej uppnås och inte heller täthet.

Ovannämnda nackdelar vid utnyttjande av en kägla und- vikes vid användning av en kula som avtätande organ. En kula är självstyrande, varigenom den noggranna styrning som erfordras av en kägla ej behövs.

Det inses dock, att den lösning för balansering som visas i fig. 2 ej kan utnyttjas då en kula används som ventilstängande organ.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en väsentligen balanserad ventilanordning, dvs. en ventilanordning vid vilken trycket på utloppssidan hålls väsentligen konstant oberoende av trycket på inlopps- sidan.

Uppfinningen bygger på insikten, att en balansering av ventilanordningen kan uppnås genom att det säte, i vilket det ventilstängande organet vilar, görs rörligt under påverkan av trycket på såväl inlopps- som utloppssidan av ventilen. 10 15 20 25 521 975 nu u» Enligt uppfinningen åstadkommes således en ventil- anordning såsom definierad av patentkravet 1.

Vidare åstadkommes en andningsregulator innefattande en sådan ventilanordning.

Med ventilanordningen och andningsregulatorn enligt uppfinningen åstadkommes väsentligen konstant ventil- karaktäristik samtidigt som den mekaniska lösningen förblir enkel.

Vid en särskilt föredragen utföringsform används en kula som ventilstängande organ. Därigenom uppnår man fördelen med självstyrning av detta organ.

Ytterligare föredragna utföringsformer definieras av underkraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer att närmare beskrivas såsom exempel, med hänvisning till bifogade ritning, på vilken: fig. 1 visar ett principschema för en obalanserad ventilanordning enligt känd teknik, fig. 2 visar ett principschema för en balanserad ventilanordning enligt känd teknik, fig. 3 visar ett principschema för en ventilanordning enligt uppfinningen, fig. 4 visar en andningsregulator, vilken innefattar en ventilanordning enligt uppfinningen, som är stängd vid högt tryck på inloppssidan, 10 15 20 25 | - « . u = . u - ~ ~ . - | .- 5 fig. 5 visar andningsregulatorn i fig. 4 med öppen ventil, fig. 6 visar andningsregulatorn i fig. 4 med stängd ventil under lågt tryck på inloppssidan, och fig. 7 visar andningsregulatorn i fig. 6 med öppen ventil.

FÖREDRAGEN UTFöRINGsFoRM I det följande kommer en föredragen utföringsform av en ventilanordning och en andningsregulator enligt upp- finningen av beskrivas, först under hänvisning till fig. 3. Det skall noteras, att de riktningar som anges i beskrivningen, såsom "upp", "ner" etc., endast refererar till de riktningar som visas i figurerna och skall där- för ej anses begränsande vid tolkning av patentkraven.

I fig. 3 visas ett principschema för en ventilanordning enligt uppfinningen. Ventilanordningen innefattar en inloppssida 111, en utloppssida 112, ett membran 116, en fjäder 117 och en stång 118. Dessa delar motsvarar delarna i fig. 1. Vidare innefattar ventilanordningen ett ventilstängande organ i form av en kula 114, vilken vilar över en öppning l15a i ett säte 115. Till skillnad mot sätet vid känd teknik är detta säte 115 rörligt lagrat upp och ner, såsom anges av den dubbelriktade pilen i figuren. Sätet kommer således att förflytta sig i beroende av skillnaden i tryck mellan inloppssidan 111 och utloppssidan 112.

I och med att sätet är rörligt, kommer fjäderkraften för fjädern, då kulan vilar i sätet, att variera i beroende av läget för sätet. Därigenom kan man med "automatiskt" 10 15 20 25 521 975 ändrade fjäderkrafter kompensera för förändringar i gas- tryck på inloppssidan. Om exempelvis flasktrycket skulle minska, vilket resulterar i en mindre uppåtriktad kraft F förflyttar sig sätet 115 nedåt i figuren. I och inlopp r med att sätet förflyttar sig nedåt förlängs fjädern, varigenom den nedåtriktade kraften Füwu minskar. Vid korrekt utförande kommer förändringarna i uppåtriktade och nedåtriktade krafter på kulan att ta ut varandra, varigenom en balansering av ventilanordningen åstadkommes.

En utföringsform av en andningsregulator 100 inne- fattande en ventilanordning enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas under hänvisning till fig. 4-7.

Regulatorn består av ett hus 101, vars inre är avtätat mot omgivningen medelst membranet 116. Vidare är ett lock 102 monterat till huset och fungerar som mothåll för fjädern 117. Även en flaskkoppling 103 är avtätat ansluten till huset.

Andningsregulatorn uppvisar en inloppssida lll inrättad för anslutning till en eller flera dykarflaskor (ej visade) och en utloppssida 112 inrättad för anslutning till ett andningsmunstycke (ej visat). Inlopps- och utloppssidorna är åtskilda av ett ventilsäte 115.

Ventilsätet är rörligt lagrat uppåt och nedåt och är avtätat mot huset 101 medelst en O-ring l15b. Sätet upp- visar en axiellt genomgående öppning 115a med cirkulärt tvärsnitt som utgör en förbindelsekanal mellan inlopps- och utloppssidorna. En fjäder 119 är anordnad för att reglera sätets rörelse. 10 15 20 25 30 521 975 . - 1 . . > | ø n.

En kula 114 fungerar som ventilstängande organ. Kulan vilar i sätet 115 och stänger kanalen l15a i det i fig. 4 visade läget. Kulan verkar på en stång 118 som i sin tur verkar på membranet 116 och därigenom på en tryck- platta 120, vilken är fjäderbelastad nedåt medelst fjädern 117. Stången är lagrad i en hållare 121 medelst en glidlagring (ej visad). Hållarens 121 funktion är således bl.a. att styra stången 118 och den fungerar även som hållare för sätets fjäder 119. Vidare är hållaren också utformad att begränsa sätets rörelse uppåt till ett övre ändläge. Det utrymme i vilket tryckplattan 120 är anordnad är delat av det flexibla membranet 116 i en nedre kammare l23a, vilken står i förbindelse med utloppssidan 112, och en övre kammare 123b.

Ventilsätet är huvudsakligen utfört i metall men upp- visar en plastbeläggning vid anliggningsytan mot kulan.

Kulan är utförd i stål eller keramiskt material. Vid den föredragna utföringsformen är membranet 116 ett rull- membran.

Andningsregulatorn 100 visas i fig. 4 i stängt läge med högt tryck på inloppssidan. Detta motsvarar situationen när ett dyk börjar. I fig. 5 visas andningsregulatorn i samma situation men vid inandning då ventilanordningen är öppen. Vid inandning töms inloppssidan och därmed den nedre kammaren 123a på luft, varigenom trycket däri sjunker. Detta leder till att det flexibla membranet 116 förflyttar sig nedåt och därigenom utövar en kraft på stången 118, som i sin tur verkar nedåt på kulan 114.

Eftersom de nedåtriktade krafter som verkar på kulan i detta läge överstiger de uppåtriktade krafterna lämnar 10 15 20 25 30 521 975 o 1 | ø ~ a s ; u - .n kulan sin avtätande placering i sätet och tillåter passage genom kanalen 115a. Detta tillstånd fortgår tills de uppåtriktade krafterna på kulan överstiger de nedåtriktade, dvs. när trycket på inloppssidan och därmed i den nedre kammaren l23a ökat till ett önskat reglerat tryck. Därigenom bringas membranet återta det i fig. 4 visade läget.

Efter en stunds användning sjunker det överatmosfäriska trycket i dykarflaskan och därmed trycket på inlopps- sidan lll. Det reglerade trycket på utloppssidan 112 skall dock förbli vid det önskade reglerade trycket.

Detta innebär, att sätet 115 gradvis förflyttar sig nedåt för att slutligen anta det i fig. 6 och 7 visade nedre ändläget. Detta innebär i sin tur, att de krafter som stången 118 utövar på kulan blir mindre, vilket idealt balanserar de minskande krafter som tryckfallet i dykarflaskan medför. I övrigt fungerar öppningen och stängningen av ventilen i det i fig. 6 och 7 visade lägen precis som vid den situation som beskrivits ovan under referens till fig. 4 och 5.

Med den uppfinningsenliga andningsregulatorn uppnår man den balansering av ventilanordningen som tidigare upp- nåddes vid användning av en kägla som ventilstängande organ. Samtidigt erhålles de fördelar som användning av en kula som ventilstängande organ ger, såsom själv- styrning.

En föredragen utföringsform av en ventilanordning och en andningsregulator enligt uppfinningen har beskrivits.

Fackmannen inom det aktuella teknikområdet inser, att denna kan varieras inom ramen för bifogade patentkrav. 10 15 20 25 521 975 u - f n n : » n n | ; | a « ao Sålunda kan ventilsätet vara utfört helt i metall och kulan vara utförd i plast.

Kulan 114 vilar vid användning mot stången 118. För att hålla kulan mot stångänden kan man anordna en fjäder som verkar mot kulans nedre yta och som därmed håller den på plats då regulatorn ej används eller vid häftig tryck- ökning.

Sätet har visats rörligt under verkan från trycket på inlopps- och utloppssidorna. För att erhålla önskad förflyttningskaraktäristik har en sätesfjäder 119 beskrivits. Alternativt kan flera fjädrar, exempelvis skruvfjädrar eller tallriksfjädrar, vara anordnade mellan sätet och huset. Alternativt kan sätets egen- fjädring, dvs. att det böjer sig under tryck, utnyttjas för att åstadkomma den önskade förflyttningen.

En fjäder 117 som verkar på tryckplattan 120 har visats.

Alternativt kan de krafter som membranet 116 utövar ersätta fjäderns fjäderkrafter, varigenom denna kan utelämnas. Även om en kula beskrivits som ventilstängande organ, inses, att ett rörligt säte även kan användas tillsammans med en kägla som ventilstängande organ.

Istället för ett flexibelt membran kan servoorganet innefatta en kolv.

Claims (11)

10 15 20 25 521 975 | | ~ . ~ . ø n . u. 10 PATENTKRAV

1. Ventilanordning, särskilt till andningsregulator (100) för dykare, innefattande - en inloppskammare (111) anslutbar till en källa för gas vid ett överatmosfäriskt tryck (Pnflwp), - en utloppskammare (112) vilken uppvisar ett reglerat tryck (Putlopp) I - ett säte (115) avtätande anordnat mellan nämnda inloppskammare och nämnda utloppskammare, vilket säte uppvisar en genomgående kanal (ll5a) som förbinder nämnda inloppskammare och nämnda utloppskammare, - ett ventilorgan (114) som är rörligt anordnat i nämnda säte och vilket är inrättat att öppna och stänga nämnda kanal, vilket ventilorgan utsätts för krafter innefattande krafter från nämnda överatmosfäriska och reglerade tryck och - ett servoorgan (116, 117, 118) inrättat att reglera nämnda ventilorgan, k änaxxe teac klxa d a v att nämnda säte är rörligt under påverkan av nämnda överatmosfäriska tryck och nämnda reglerade tryck, och att nämnda servoorgan utövar en kraft på nämnda ventil- organ som beror av läget för nämnda rörliga säte, så att varierande kraftpåverkan på nämnda ventilorgan från nämnda överatmosfäriska tryck kompenseras av en mot- verkande varierande kraft från nämnda servoorgan, 10 15 20 25 521 975rmm:: ll varvid nämnda reglerade tryck hålls väsentligen konstant oberoende av nämnda överatmosfäriska tryck.

2. Ventilanordning enligt patentkrav 1, vid vilken nämnda ventilorgan (114) är en kula.

3. Ventilanordning enligt patentkrav 1, vid vilken nämnda ventilorgan (114) är en kägla.

4. Ventilanordning enligt något av patentkraven 1-3, vid vilken nämnda servoorgan innefattar - ett flexibelt membran (116) pâverkbart av nämnda reglerade tryck (Pmflwp), och - en stång (118) kopplad till nämnda membran, varvid nämnda stång utövar en kraft på nämnda ventilorgan i nämnda säte i beroende av skillnaden mellan ett omgivningstryck och nämnda reglerade tryck ( Putlopp ) '

5. Ventilanordning enligt något av patentkraven 1-4, vid vilken nämnda säte (115) utgörs av metall.

6. Ventilanordning enligt patentkrav 5, vid vilken en anliggningsyta på nämnda säte (115) mot nämnda ventilstängande organ (114) är plastbelagd.

7. Ventilanordning enligt något av patentkraven 1-6, vid vilken en egenfjädring hos nämnda säte (115) utnytt- jas för att åstadkomma kontrollerad rörelse hos detta.

8. Ventilanordning enligt något av patentkraven 1-7, innefattande en fjäder (119) anordnad mot nämnda säte. 10 av .- nu u.. cpu 521 975 nya: z 12

9. Ventilanordning enligt något av patentkrav 1-8, vid vilken nämnda ventilstängande organ (114) är till- verkat av plast.

10. ventilanordning enligt något av patentkrav l-8, vid vilken nämnda ventilstängande organ (114) är till- verkat av metall.

11. Andningsregulator (100) med ett hus (101, 102), vilken andningsregulator innefattar en ventilanordning enligt något av föregående patentkrav.