DE2027769A1 - Druckregeleinrichtung für Unterwasser-Atemgeräte - Google Patents

Description

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W. 480

Augsburg, den 5. Juni 1970

Westinghouse Electric Corporation, 3 Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.v.A.

Druckregeleinrichtung für Unterwasser-Atemgeräte

Die Erfindung betrifft Druckregeleinrichtungen für Unterwasser-Atemgeräte sur Versorgung von Tauchern mit Druckgas, mit einer biegsamen Membran, welche in einem an einen Druckteil des betreffenden Atemgerätes anschließbaren Gehäuse untergebracht ist und mit diesem zusammen eine Kammer bildet, ferner mit einem in Abhängigkeit

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von Bewegungen der Membran jeweils Gas ablassenden Ventil und mit einer solchen Membranbewegungen jeweils entgegenwirkenden Feder.

Es ist erwünscht,, daß der Druck des von Unterwasser-Atemgeräten Tauchern sugeführten Atemgases stets gleich dem hydrostatischen Druck ist-, welcher jeweils auf den Körper des betreffenden Tauchers an einem bestimmten Bezugspunkt einwirkte Wenn Tauchern jeweils mit einem solchen Druck Gas zugeführt wird⁰, so können sie mit geringster Anstrengung atmen» Für Unterwasserarbeiten ist es unbedingt ®3?foMorlich_s die Energie von Tauchern so usnig wie möglich unnötig gu verbrauchen, so daß sie voll für die betreffende 'Aufgabe eingesetzt werden kann und gegebenenfalls auch in Hotfällen noch in ausreichendem Maße vorhanden ist.

Mehrere Arten von Untermsssr-Atemgeräten verwenden zur Aufrechterhaltung eines mit Bezug auf den Druck des umgebenden Wassers jeweils bestimmten Druckes federbelastete Ablaßventile ο Dies© bekannten Atemgeräte sprechen auf die jeweilig© Lageopientierung der Taucher nicht ganss in dem gewttaefofcen Maß© an und nötigen den Tauchern in weiten Bei^iefaemi un©r"tJUnaeht© Ein™ unü Ausatmunge-

iöiüi/n

anstrengungen ab. Zusätzlich zu dieser unnötigen Energieverausgabung verhindert der übermäßig starke Ein- bzw. Ausatmungsdruck das richtige Säubern der Lungen der Taucher von Kohlendioxyd.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei Unterwasser-Atemgeräten unabhängig von der jeweiligen Lageorientierung der Taucher den Atemgasdruck stets im wesentlichen gleich groß wie den jeweiligen hydrostatischen Druck zu halten, welcher jeweils auf die Taucher einwirkt·.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Zusatzgewicht gelöst, welches in Abhängigkeit von der jeweiligen Lageorientierung der Druckregeleinrichtung die Kraftwirkung der Feder entweder unterstützt oder ihr entgegenwirkt.

Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung

eines Unterwasser-Atemgerätes

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einer im Rahmen der Erfindung verwendbaren Atemgeräteart,

Fig. 2 eine schematische₉ perspektivische

Darstellung eines Tauchers, welche einen bestimmten Bezugspunkt und eine diesen Bezugspunkt schneidende Ebene zeigt,

die Pig. 2A '

bis 2D verschiedene Orientierungen des

Tauchers mit Bezug auf die genannte

Ebene,

die Pig. 3A ' * ■

bis 3C schematische Darstellungen der

Druckregeleinrichtung nach der

Erfindung,

Fig. 4 eine Polarkoordinatendarstellu.ng

des Ventilschließdruckes in Abhängigkeit von der Winkelorientierung der in Fig. 3 dargestellten Druckregeleinrichtung,

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die Pig. 5A

und 5B schematische Rücken- bzw. Seiten

ansichten eines Tauchers, der ein Atemgerät mit einer erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung tr-ägt,

Pig. 6 einen Axialschnitt einer bevor

zugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Ebene

VII-VII in Fig. 6,

die Fig. 8A

bis 8F schematische Darstellungen ver

schiedener Lagen des in Fig. 5B dargestellten Tauchers, und

Fig. 9 ein Diagramm, welches einerseits

die mittels der erfindungsgemäföen Druckregeleinrichtung erzielbare Druckanpassung und andererseits die mittels bekannter Einrichtungen

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er sielbare Drue kampas sung zeigt,

Es gibt drei Arten von Unterwasser-Atemge2*äten_a nämlich offene, halb geschlossene und geschlossene Systeme« Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf ein in Fig. 1 schematiseh dargestelltes, halb geschlossenes System beschrieben, obwohl sie selbstverständlich nicht auf ein solches System beschränkt ist«, .

Das in Fig© 1 der Zeichnungen dargestellt© Atem~ gerät dar halb geschlossenen Art weist eine flexible Ajemkammer 10 mit. einem Abschnitt 10a und einem weiteren Abschnitt 10b auf, welche allgemein als Einatmungssack bzw« als Ausatmungssack bezeichnet werden,. Leitungen mit einer Mund=N&s@nmaske 1β verbinden einerseits den Einatmungssack 10a mit dem betreffenden Tauoher und andererseits diesen Taucher mit dem Äusatmungssack 10b_s obwohl auch andere Arten von Anschlußteilen verwendet werden können«, s_oB„ Mundstücke mit Rück@chl&gv@ntil©n_o Die flexiblen Atmungssäcke sind außerdem über einen Kohlendioxydabsorber 22 miteinander verbunden_o

Eine Atgsigasquelle 24 b©se!iiekt einen der Atinungssaeke

iQSII1/H

mit Atemgas, z.B. den Ausatmungssack 10b, mittels einer Anordnung, die eine öffnung 26, welche die jeweils in das System einströmende Gasmenge bestimmt, und ein Ventil zur jeweils schnellen Zufuhr von großen Gasmengen in das System aufweist, wenn dieses Ventil vom Taucher bedient wird. An den Atmungssack 10b ist ein Gasablaßventil 30 angeschlossen und wenn der im Gerät herrschende Druck, welcher dem im Ausatmungssack 10b herrschenden Druck entspricht, den am Abgabeventil 30 herrschenden Umgebungsdruck um einen bestimmten Wert übersteigt, so öffnet dieses' Abgabeventil 30, damit der Druck des Gerätes auf einem bestimmten Wert gehalten wird.

Wenn die Atmungssäcke zusammen mit einem Tauchgerät Anwendung finden, so wird der jeweils auf die Atmungssäcke einwirkende hydrostatische Druck in die Lunge des Tauchers übertragen. Innerhalb der oberen und unteren Grenzen des jeweils auf den Brustkorb des Tauchers einwirkenden äußeren, hydrostatischen Druckes liegt der Wert eines inneren Druckes, welcher zweckmäßigerweise auf einen in mittlerer Wassertiefe gelegenen Punkt bezogen wird, welcher das Druckzentrum darstellt. Wenn der Taucher mit unter diesem Druck stehendem Gas

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versorgt wird₉ so ergibt sich keine resultierende Brustkorbvolumenänderung _s da dann die untere Lungenflügelkompression und die obere Lungenflügelexpansion ausgeglichen sind. Der im folgenden als Bezugspunkt verwendete Punkt in mittlerer Wassertiefe wird manchmal auch Zentroid des Lungendruckes genannt. Dieser in Pig, 2 dargestellte Bezugspunkt.34 liegt beim Durchschnittsmann etwa 19 cm unterhalb und 7 cm hinter der suprasternalen Kerbe 35, welches die Kerbe am oberen Ende des Sternums bzw. Brustbeines ist«, Eine den Bezugspunkt 3*J kreuzende horizontale Ebene 36 lord im folgenden als Bezugsebene bezeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden zwar mit Bezug auf den in Fig. 2 dargestellten Bezugspunkt beschrieben, jedoch können in Yefbindung mit anderen Atemgeräten auch andere Punkte als Bezugspunkte dienen,, so daß unter dem hier verwendeten "Bezugspunkt'⁵ ganz allgemein ein Punkt zu verstehen ist, an welchem der bei dem jeweiligen Atemgerät dem Taucher am wenigsten Schwierigkeiten ■ machende Atemdruck herrscht.

Die Fig. 2A bis 2D zeigen die konstante horizontale Ausrichtung der Bezugsebene 36 mit Bezug auf verschiedene

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Taucherlagen.

Wenn ein Atmungssäcke aufweisendes Atemgerät einem Taucher Atemgas mit einem Druck zuführt, welcher im wesentlichen dem Druck an der Bezugsebene 36 entspricht, so muß der Taucher unter den übermäßig starken positiven und negativen Druckzuständen atmen, wie sie bei bekannten Atemgeräten mit Atmungssäcken auftreten. So ist z.B. das Gasablaßventil 30 des in Pig. I dargestellten Gerätes normalerweise ein federbelastetes Ventil mit einem Knopf oder einer Mutter zur Vergrößerung oder Verkleinerung des in den Atmungssäcken herrschenden Druckes. Im Bereich des Ventiles herrscht jeweils ein bestimmter Wasserdruck und das Ventil muß jeweils so eingestellt werden, daß es stets nur dann öffnet, wenn der innerhalb des Atmungssystems herrschende Druck gleich dem Druck des umgebenden Wassers plus dem Druck einer fest eingestellten Feder ist. Bei einer richtig eingestellten Feder kann der innerhalb des Systems herrschende Druck auf den gleichen Wert eingestellt werden, wie der Druck in der in Fig. 2 dargestellten Bezugsebene JtS. Der Taucher kann dann so lange mit geringster Anstrengung atmen, wie die betreffende Lageorientierung beibehalten wird. Wenn jedoch der Taucher seine Lage ändert, z.B. wenn·

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ei» eine mit dem Kopf nach unten gerichtete Lage einnimmt, so stellt sich der in dem System herrschende Druck auf einen Wert ein, welcher demjenigen des umgebenden Druckes am Ventil plus einer festen Einstellung gleich ist_s wodurch der im System herrschende Druck gleich dem Druck gemacht wird., welcher an einer Stelle herrscht ₉ die hydrostatisch tiefer liegt als die Bezugseben® 36, so daß sich der Taucher jetfeils besonders anstrengen muß_s um das verbrauchte Gas aus seinen Lungen auszustoßen.

Durch das Gasablaßventil der Erfindung üird der im Atmungssystem herrschende Druck näher auf einem der Bezugsebene 36 entsprechenden jji^auck gehalten,, als dies mi* bekannten Ablaßventilen für alle möglichen Lageorientierungen von Tauchern möglich ist« Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Veränderung des Federdruckes,. welcher zum Schließen des Ventiles erforderlich ist, in Abhängigkeit von Änderungen der jeweiligen Taucherlage erreicht. Gemäß der Erfindung wird die von einer Feder ausgeübte, das Gasablaßventil jeweils in Schließstellung drängende Kraft durch ein Zusatzgewicht je nach Taucher lage entweder verstärkt oder geschwächt. Die grundsätzliche Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in den Fig. 3A, 3B und 3C schematisch dargestellt.

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Fig. 3A zeigt einen in Richtung eines Pfeiles 41 mit Druckgas versorgten Behälter 40. Der Behälter 40 ist mittels eines beweglichen Ventilkörpers 43 verschlossen, welcher von einer Feder 45 in Schließstellung gedrängt wird, deren Vorspannung mittels eines Einstellknopfes 47 einstellbar ist. Die Teile sind jeweils symmetrisch zu einer Mittelachse 50 angeordnet. Ein Zusatzgewicht 49 unterstützt die Feder 45, den Behälter 40 geschlossen zu halten. Die Feder 45 und das Gewicht 49 ergeben zusammen einen Gleichgewichtsdruck, welcher das Bestreben hat, den Behälter 40 geschlossen zu halten bzw. zu schließen. Die Kraftkomponente der Feder 45 ist mit "S" bezeichnet und die Kraftkomponente des Zusatzgewichtes 49 ist mit "W" bezeichnet. In Fig. 3A nimmt der Behälter 40 eine vertikale Lage ein und die Vektoren S und W sind kolinear und wirken in der gleichen Richtung, so daß der im Behälter 40 herrschende Druck P„ auf einem Wert gehalten wird, welcher um S+W größer ist als der auf den Ventilkörper 43 einwirkende Umgebungsdruck.

In Fig. 3B ist der Behälter 40 auf dem Kopf dargestellt, wobei die Federkraft S der Kraft W des Zusatzgewichtes entgegenwirkt, so daß der im Behälter 40 herrschende Druck P_g auf einem Wert gehalten wird, welcher

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um S-W größer ist als der auf den Ventilkörper 43 einwirkende Umgebungsdruck.

Bei dem in Fig. 3C dargestellten allgemeinen Fall stellt der Winkel θ die Winkelorientierung der gesamten Einrichtung dar (in Fig. 3A ist eine Winkelorientierung von O⁰ und in Fig. 3B ist eine Winkelorientierung von l8O° dargestellt). Der Kraftvektor W des Züsatzgewichtes ist infolge der Erdanziehung ungeachtet der jeweiligen Orientierung stets nach unten gerichtet, während der Kraftvektor S der Feder stets längs der Mittelachse 50 verläuft. Der Kraftvektor W des Zusatzgewichtes enthält stets eine Kraftkomponente, welche kolinear mit dem Kraftvektor S der Feder wirkt und einen Wert W(Cos9) hat. D.h. mit anderen Worten, daß für jede Winkelorientierung θ der im Behälter 40 herrschende Druck Ρ_σ auf

einem Wert gehalten wird, welcher um S+W(Cos9) größer ist als der auf den Ventilkörper 43 einwirkende Umgebungsdruck. Sobald der Behälterdruck P_c diesen Vfect übersteigt, öffnet der Ventilkörper 43 den Behälter 40 und hält diesen so lange offen, bis der Behälterdruck P_c wieder auf den genannten Umgebungsdruck plus einen Schließ druck von S+W(CosQ) zurückgegangen ist.

Wenn der Behälter 40 um 360° gedreht wird, so ändert

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sich der Schließdruck entsprechend der jeweiligen Lageorientierung. In Fig. 4 ist in einem Polarkoordinatendiagramm der jeweilige Schließdruck in Abhängigkeit von θ dargestellt. Wenn das Ventil die in Fig. 3B dargestellte umgekehrte Lage einnimmt, muß eine resultierende, den Behälter tatsächlich schließende Kraft gegeben sein. Eine dies bewirkende Möglichkeit ist, daß man die Schließkraft S der Feder größer macht als die Kraft W des Zusatzgewichtes. Das Verhältnis von S:W kann z.B. 55:45 betragen. Wenn die Feder so eingestellt ist, daß ihre Kraft einem Druck von 11 cm Wassersäule entspricht, dann entspricht bei dem genannten Verhältnis die Kraft W des Zusatzgewichtes einem Druck von 9 cm Wassersäule. Nimmt man an, daß sich das Ventil in Fig. 4 an einer Stelle 55'befindet und daß eine aufrechte Lage einer O°-Linie entspricht, so ergibt sich ein Gesamtschließdruck von 11 cm + 9 cm = 20 cm Wassersäule. In der l8O°-Stellung hat der Gesamtschließdruck einen Wert von 2 cm Wassersäule. Einige wenige andere typische Werte sind: bei einer 60°-Lage ergibt sich ein resultierender Schließdruck von 15*5 cm Wassersäule und bei der 9O°-Stellung verläuft der Kraftvektor W des Zusatzgewichtes rechtwinkelig zum Kraftvektor S der Feder, so daß der Federkraft S keine Kraft hinzugefügt wird und

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der Gesamtschließdruck demzufolge lediglich der Federkraft entspricht, was seinerseits wiederum einem Druck von 11 cm Wassersäule entspricht. Bei der 24O°~Stellung entspricht der sich ergebende Druck einer 6,5 cm hohen Wassersäule und bei der 3OO°-Stellung entspricht der sich ergebende Druck wie bei der 6O°-Stellung. wiederum einer Wassersäule von 15j5 cm»

Pig. 5A zeigt eine Rückenansicht und Fig» 5B eine Seitenansicht eines Tauchers _s welcher ein Unterwasser-Atemgerät trägt, welches auf dem Rücken des Tauchers angeordnete Atmungssäcke 60a und 60b und ein zwischen diesen beiden Atmungssäcken angeordnetes Abgabeventil 63 aufweist. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses auch als Druckregeleinrichtung bezeichenbaren Abgabeventiles 63 nach der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben, welche einen Axialschnitt dieser Einrichtung zeigt.

Die Druckregeleinrichtung 63 weist ein Gehäuse 70 auf, welches an einen Druckteil von Unterwasser-Atemgeräten anschließbar ist, z.B. mittels einer Leitung an einen Atmungssack 6Qa (Fig. 5A). Von dem betreffenden Atemgerät geliefertes Druckgas gelangt in eine von dem

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Gehäuse 70 und einer biegsamen Membran 76 gebildete Kammer 73. Die Membran 76 ist mit einer öffnung 78 versehen, die mit einem ihr gegenüberliegend angeordneten, sie je nach Membranstellung verschließenden Ventilkörper 80 zusammenwirkt.

Die zürn Ablassen von Gas dienende Ventilanordnung mit der Membran 76, der öffnung 78 und dem Ventilkörper wird durch eine Feder 85, deren mit Bezug auf die Zeichnungsfigur 6 oberes Ende sich an einem Federteller abstützt, in eine Schließstellung gedrängt. Durch eine besondere Anordnung wird die wirksame Kraft der Feder jeweils in Abhängigkeit der Lageorientierung der Druckregeleinrichtung verändert. Diese Anordnung besteht gemäß der Erfindung im wesentlichen aus einem an der Membran 76 befestigten Zusatzgewicht 88.

Wenn die Mittelachse C horizontal ausgerichtet ist, so wird die Ventilanordnung zusätzlich zu dem Umgebungsdruck lediglich durch den Druck der Feder in Schließstellung gedrängt. D.h., daß in dieser bestimmten Lage das Zusatzgewicht keine das öffnen oder das Schließen des Ventiles unterstützende Kraft ausübt. Wenn das Zusatzgewicht lediglich an einer Seite der Membran 76

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angeordnet ist, so besteht die Gefahr_s daß das Ventil durch ein Kippmoment unbeabsichtigt geschlossen wird. Zur Unterstützung der Vermeidung von irgendwelchen unkorrekten Gewichtskomponenten ist das Zusatzgewicht gemäß der Erfindung in zwei an beiden Seiten der Membran angeordnete Teile unterteilt.

Von dem Zusatzgewicht 88 befindet sich also ein Teil 89 an der einen Seite der Membran J6₉ während sich der andere Teil 90 dieses Zusatzgewichtes an der abgewandten Seite der Membran 76 befindet, wobei diese Teile mittels Schrauben 92 an der Membran befestigt sind. Die Gewichtsteile 89 und 90 haben mittige öffnungen Sk und 95, wobei der eine Gewichtsteil 89 einen radial in seine mittige öffnung 9k hineinragenden Ringbund 97 aufweist, welcher in einen Ringbund 98 der Membran 76 hineinragt. Der mit Bezug auf die Zeichnungsfigur 6 untere Teil der Feder 85 stützt sich am Ringbund 97 des Gewichtsteiles 89 ab.

Die zusammenwirkenden Ringbünde 97 und 98 tragen ebenfalls dazu bei, ein Bewegen der Gewichtsteile 89 und 90 relativ zu der Membran 76 zu verhindern. Außerdem ist der Gewichtsteil 90 mit mehreren ringförmigen Vor-

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Sprüngen 101 versehen, welche sich in die weiche Membran eindrücken und hierdurch ebenfalls ein relatives Verschieben verhindern.

Um sicherzustellen, daß die Kraft der Gewichtsteile 89 und 90 in einem längs der Mittelachse C verlaufenden Vektor zur Wirkung kommt, sind diese Gewichtsteile vorzugsweise um 360° rund um die Mittelachse C angeordnet, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, welches ein Schnitt längs der Ebene VII-VII in Fig. 6 ist. Eine Kappe 104 der Druckregeleinrichtung 63 wird durch eine Haltemutter 106 in ihrer Lage gehalten. Eine Stellschraube 108 in der Spitze der Abdeckung 104 drückt gegen den Federteller 86, so daß die Kraft der Feder 85 und hiermit der die Membran 76 gegen den Ventilkörper 80 drückende Druck einstellbar ist.

Um auch dann zwischen der Membran 76 und dem Ventilkörper 80 eine sichere Abdichtung zu erzielen, wenn während der Herstellung kleinere Toleranzfehler auftreten, ist ein Stift 112 mit einem kegelförmigen Kopf 114 vorgesehen, auf welchem der Ventilkörper 80 sitzt, dessen auf dem Kopf 114 aufsitzende Unterfläche ebenfalls kegelförmig ist, jedoch einen größeren Kegelwinkel aufweist

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als der Kopf 114, so daß der Ventilkörper 80 mit Bezug auf den Kopf 114 beweglich bzw» kippbar ist. Der Ventilkörper 80 kann sich infolge eines Gegenelementes 116 nicht von dem Kopf 114 abheben. Das Gegenelement 116 besteht aus zwei Teilen, welche jeweils in eine Umfangsnut des Ventilkörpers 80 eingefügt sind und von einem Ring 117 zusammengehalten werden» Die Spitze 118 des kegelförmigen Kopfes 114 liegt in der Ebene des Dichtungsrandes 119 des Ventilkörpers 80„ Durch diese Anordnung nach der Erfindung wird verhindert_s daß das Ventil durch unsymmetrische Bewegungen der Membran 76 unbeabsichtigt geöffnet wird.

Während des Betriebes.stellt der in der Kammer herrschende Druck den Druck des Atemsystems dar, welchem der Druck de3 umgebenden Mediums 120, der Schließdruck der Feder 85 und der durch das Zusatzgewicht 88 gegebene Schließdruck entgegenwirken. Diese drei das Ventil jeweils in Schließstellung drängenden Drücke können als ein einziger Druck mit drei Komponenten angesehen werden, welcher in der Ebene der Membran 76 längs der Mittelachse C wirksam ist. Wenn der im Atemsystem herrschende Druck den Umgebungsdruck um einen Wert übersteigt, welch letzterer größer ist als der

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"durch die Kraft S der Feder 85 und die Kraft W(Cos0) des Gewichtes 88 gegebene Gleichgewichtsdruck, dann wird die Membran 76 von dem Ventilkörper 80 wegbewegt und Gas strömt über das Ventil 80, 78 zu dem umgebenden Medium 120, wobei dieser Zustand so lange andauert, bis die Drücke wieder im Gleichgewicht sind.

Die erfindungsgemäße Druckregeleinrichtung 63 bewirkt, daß der bei den verschiedenen Lageorientierungen des Tauchers im System tatsächlich herrschende Druck dem gewünschten Systemdruck näher liegt, als dies bei bekannten, federbelasteten Ventilen der Fall ist. Die Fig. 8a bis 8F zeigen den in Fig. 5B dargestellten Taucher in verschiedenen Lagen und außerdem den sich jeweils ergebenden Systemdruck im Vergleich mit dem gewünschten Systemdruck einerseits für die erfindungsgemäße Druckregeleinrichtung 63 und andererseits für Ventile bekannter Art. Der Ort der Druckregeleinrichtung bzw. des Ventils ist durch einen Punkt 55 definiert und die Ventilmittelachse C.geht durch den Bezugspunkt 3^. Der Abstand zwischen den Punkten 3^ und 55 beträgt etwa 20 cm.

In den Fig. 8A bis 8F ist eine Kurve 130 dargestellt,

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welche der in Fig. 4 dargestellten Kurve entspricht und jeweils so winkelversetzt gezeichnet ist, daß die O°-Stellung stets mit der Mittelachse C zusammenfällt. Eine gestrichelt gezeichnete Kurve I3I stellt den konstanten Pederdruck bekannter Ventile dar. Für die vertikale Taucherlage in Fig. 8A ist der resultierende, über Umgebungsdruck liegende Druck durch eine 323°-Linie dargestellt, welche einen um 18,3 cm Wassersäule größeren Druck darstellt als der am Punkt 55 herrschende Druck. Der-gewünschte Systemdruck ist der in der Bezugsebene 36, welche durch den Bezugspunkt 34 hindurchgeht, herrschende Druck, wobei die Bezugsebene etwa 16 cm unter dem Punkt liegt, so daß in der vertikalen Taucherlage nur eine Druckdifferenz /\P von etwa 2 cm Wassersäule (Gleichgewichtsdruck) zwischen dem tatsächlichen und dem gewünschten Systemdruck gegeben ist. Zum Vergleich hierzu würde ein bekanntes, federbelastetes Ventil, welches zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes von 20 cm Wassersäule eingestellt ist, einen Systemdruck hervorrufen, welcher 20 cm Wassersäule größer ist als der am Punkt 55 herrschende Umgebungsdruck und welcher 4 cm Wassersäule größer ist als der gewünschte Druck in der Bezugsebene 36. Die genannte kleine Druckdifferenz AP ist jedoch zulässig. Wenn sich der Taucher um 37° nach

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vorne neigt, so gelangt die O°-Linie der Kurve 130 in die Vertikale, wie dies in Fig. 8B dargestellt ist, und es stellt sich ein Druck ein, welcher 20 cm Wassersäule größer ist als der Umgebungsdruck und genau dem gewünschten, in der Bezugsebene 36 herrschenden Druck entspricht, wie dies in dieser besonderen Taucheranlage auch bei bekannten, federbelasteten Ventilen der Fall ist. In dieser besonderen Lage gehen beide Kurven I30 und 131 durch den Bezugspunkt 3*J und für beide Ventile ist der Druckdifferenz Δ? gleich Null.

Bei der weiteren Neigung des Tauchers in die in Fig. 8C dargestellte 90°-Stellung ist der sich ergebende, über Umgebungsdruck liegende Schließdruck durch die 53 -Linie bestimmt, womit er etwa einem Druck von 16,5 cm Wassersäule entspricht und etwa 4,5 cm Wassersäule größer ist (Druckdifferenz ΔΡ) als der gewünschte, in der Bezugsebene 36 herrschende Druck. Bei der Darstellung in Fig. 8C zeigt die Kurve 131, daß ein bekanntes, federbelastetes Ventil einen Systemdruck hervorrufen würde, welcher etwa um einen Druck von 8cm Wassersäule über dem gewünschten Systemdruck liegen würde.

Wenn der Taucher eine in Fig. 8D dargestellte, mit . - 21 -

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dem Kopf nach unten weisende Lage einnimmt, so ergibt sich ein durch die 143°-Linie bestimmter Systemdruck, welcher um einen Druck von 4 cm Wassersäule über dem am Punkt herrschenden Umgebungsdruck liegt. Dieser resultierende Druck ist etwa um einen Druck von 20 cm Wassersäule größer als der gewünschte Druck in der Bezugsebene 36, jedoch würde sich mit einem entsprechenden bekannten, federbelasteten Ventil ein Druck ergeben, der um einen Druck von etwa 36 cm Wassersäule über dem gewünschten Systemdruck liegen würde»

Fig. 8E zeigt den Taucher in einer mit Bezug auf Fig. 8b um l80° gedrehten Lage, bei welcher sich der Punkt 55 vertikal unterhalb des Punktes 3^ befindet. Der sich mit der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung einstellende Systemdruck ist um 2 cm Wassersäule größer als der am Punkt 55 herrschende Druck und um 22 cm Wassersäule größer als der gewünschte, in der Bezugsebene 36 herrschende Druck. Ein bekanntes, federbelastetes Ventil hätte bei dieser Stellung einen maximalen Druck zur Folges welcher um 20 cm Wassersäule größer wäre als der am Punkt 55 herrschende Druck und um 40 cm Wassersäule größer wäre als der gewünschte Druck.

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Die in Fig. 8F dargestellte 27O°-Stellung des Tauchers führt zu einem Schließdruck, welcher um 6 cm Wassersäule größer ist als der am Punkt 55 herrschende Umgebungsdruck und um etwa 18 cm größer ist als der gewünschte Druck in der Bezugsebene 36. Mit einem bekannten, federbelasteten Ventil, welches nicht auf Lageänderungen anspricht, ergäbe sich ein Systemdruck, welcher um etwa 32 cm Wassersäule über dem gewünschten Druck liegen würde.

Aus Fig. 9 ist die Verbesserung ersichtlich, welche mit der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung erreicht wird., die auf Lageänderungen anspricht und maximal einen um 20 cm Wassersäule über dem Umgebungsdruck liegenden Gleichgewichtsdruck liefert. Diese gemäß der Erfindung erzielte Druckangleichung ist in Fig. 9 durch eine Kurve 136 dargestellt, während die mittels bekannter, federbelasteter Ventile, welche auf eine Wassertiefe von 20 m fest eingestellt sind,erzielte Druckangleichung durch eine Kurve 137 wiedergegeben ist. Die beiden Kurven sind jeweils für 36O Taucherdrehung entsprechend den Darstellungen in den Fig. 8A bis 8F gezeichnet. Auf der Ordinate des in Fig. 9 dargestellten Koordinatendiagrammes ist die Druckdifferenz ΔΡ zwischen dem tatsächlichen

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Sysfemdruck und dem gewünschten Systemdruck aufgetragen» Wenn der Taucher seine aufrechte Lage oder nahezu seine aufrechte Lage einnimmt,, sind die beiden Kurven 136 und 137 sehr nahe beieinander und berühren sich in einem Punkt. Mit zunehmender Drehung des Tauchers entsprechend den Darstellungen in den Fig. 8A bis 8F nimmt jedoch der Unterschied zwischen den beiden Kurven stark zu und dieser Unterschied entspricht der mit bekannten Ventilen beim Atmen des Tauchers zusätzlich erforderlichen Muskelenergie und Kraft.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   (j/. Druekregeleinriehtung für Unterwasser-Atemgeräte zur Versorgung von Tauchern mit Druckgas, mit einer biegsamen Membran, welche in einem an einen Druckteil des betreffenden Atemgerätes ansehließbaren Gehäuse untergebracht ist und mit diesem zusammen eine Kammer bildet, ferner mit einem in Abhängigkeit von Bewegungen der Membran jeweils Gas ablassenden Ventil und mit einer solchen Membranbewegungen jeweils entgegenwirkenden Feder, gekennzeichnet durch ein Zusatzgewicht (88), welches in Abhängigkeit von der jeweiligen Lageorientierung der Druckregeleinrichtung die Kraftwirkung der Feder (85) entweder unterstützt oder ihr entgegenwirkt.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Membran (76) eine öffnung (78) hindurchgeführt und gegenüber dieser öffnung ein Ventilkörper (80) angeordnet ist, welcher je nach Membranetellung die Menbranöffnung entweder offenhält oder an der Hembran anliegt und hierdurch diese Membranöffnung versehließt.

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   3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

   gekennzeichnet, daß das Zusatzgewicht (88) an der Membran (76) befestigt ist.

   4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3,dadurch

   gekennzeichnet, daß sich die genannte Öffnung (78) in der Mitte der Membran (76) befindet und daß das Zusatzgewicht (88) symmetrisch um diese Menb:ran5ffniuig herum angeordnet ist.

   5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4„ dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzgewicht (88) aus zwei an beiden Seiten der Membran (76) angeordneten Teilen (89, 90) besteht, von welchen mindestens einer ringförmige, sich in die Membran eindrttckeinde Vorsprünge (101) aufweist.

   6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (76) einen iiire Öffnung (78) umgebenden Bund aufweist und daß einer der beiden Teile (z.B. 89) des Zusatzgewichtes (SS) miifc einen radial nach innen ragenden Bund (97) versehen ist, welcher an dem Bund der Membran angreift.

   - 26 009851/U38

   2Q277S9

   it?

   f. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (85) eine Schraubenfeder ist, deren eines Ende sieh an dem Bund (97) des betreffenden Teiles (89) des Zusatzgewiehtes (88) abstützt und deren anderes Ende sich gegen einen Federteller (86) abstützt.

   8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (86, 108, 104) zur Einstellung der Federvorspannung.

   9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch eine mit dem Gehäuse (70) verbundene Haltevorrichtung (112) mit einem kegelförmigen Kopf (114), auf welchen der jeweils mit der Membran (76) zusammenwirkende Ventilkörper (80) aufgesetzt ist, dessen an dem Kopf der Haltevorrichtung anliegende Unterseite ebenfalls kegelförmig ist, jedoch einen größeren Kegelwinkel aufweist als der Kopf, so daß der Ventilkörper relativ zu diesem Kopf um die Kopfspitze herum beschränkt beweglich ist.

   10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn-

   - 27 009851/1438

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   zeichnet, daß der Ventilkörper (80) einen sich jeweils an die Membran (76) anlegenden Bielutungsrand (119) aufweist und daß die Spitze des kegelförmigen Kopfes (114) der Haltevorrichtung (112) in der Ebene dieses Dichtungsrandes liegt. r

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