Reserveschaltventil für Atemschutz- und Tauchgeräte
Die Erfindung betrifft ein Reserveschaltventil für Atemschutz- und Tauchgeräte mit Druckgasbehälter, zum Umschalten auf eine bei einem vorbestimmten Druck im Druckgasbehälter noch vorhandene Reservegasmenge, mit einem durch einen höheren als der vorbestimmte Druck in eine Öffnungsstellung bewegbaren und bei Erreichen des vorbestimmten Druckes durch Federkraft zur Anlage gegen einen Ventilsitz in eine Schliessstellung bewegbaren Verschlusskörper, sowie mit aussen am Ventil betätigbaren Schaltgliedern, die zwecks Ventilöffnung zur Freigabe der Reservegasmenge gegen die Wirkung der Federkraft bewegbar und arretierbar sind.
Die bekannten Reserveschaltventile für Atemschutz- und Tauchgeräte sollen ermöglichen, dass der Druck des in dem Druckgasbehälter vorhandenen Druckgases beim Verbrauch zunächst nur bis zu einem vorbestimmten Druck abfällt, damit der Benutzer des Gerätes, beispielsweise ein Taucher, mit einer dann noch vorhandenen Reservegasmenge seine Arbeit beenden und wieder auftauchen kann. Ein Taucher kann vor allem von dem Zeitpunkt an, in dem er das Ventil auf die Reservegasmenge umschaltet, je nach der Tauchtiefe die Zeit ermitteln, die ihm noch bis zum restlosen Verbrauch des Druckgases zur Verfügung steht und er wieder aufgetaucht sein muss. Das Druckgas kann insbesondere Luft sein.
Die bekannten Reserveschaltventile schliessen bei Erreichen des vorbestimmten Druckes durch die Kraft einer Feder, die für diesen Druck, beispielsweise 60 Atm. ausgelegt ist, während der anfänglich höhere Druck im Druckgasbehälter von beispielsweise 200 Atm. die Federkraft überwindet, bis er den vorbestimmten Druck von beispielsweise 60 Atm.
erreicht hat. Durch Hebelumstellung am Ventil wird nachfolgend zwecks Freigabe der Reservegasmenge die Federkraft mechanisch überwunden, indem durch von dem Hebel bewegte Schaltglieder, meistens in Form eines Exzenters, der Ventilverschlusskörper gegen die Kraft der Feder in Öffnungsstellung bewegt wird; in der er durch die Exzenterstellung verbleibt.
Die Atemschutz- und Tauchgeräte sind mit einem oder auch mit zwei zusammengeschalteten Druckgasbehältern ausgerüstet, wobei im letztgenannten Fall einer der beiden Behälter dazu bestimmt ist, bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes noch eine Reservegasmenge einzuschliessen.
Die Druckgasbehälter müssen, wenn sie leer sind, wieder aufgefüllt werden, zu welchem Zweck vorzugsweise eine Mehrzahl von Behältern gemeinsam an eine Füllstation angeschlossen werden, um gleichzeitig gefüllt zu werden. Dabei strömt das Atemgas in umgekehrter Richtung durch das Reserveschaltventil am Druckgasbehälter; weshalb dieses Ventil selbstverständlich offen sein muss.
Die bisher bekannten Reserveschaltventile sind bei leerem Druckgasbehälter aber nur dann offen, wenn ein aussen am Ventil angeordneter Hebel betätigt ist, der auf die im Inneren des Ventils angeordneten Schaltglieder - bei den bekannten Ventilen meistens in Form eines Exzenters - wirkt, um das Ventil gegen die Wirkung der Druckfeder zu öffnen, so dass das Ventil sich in der Stellung befindet, in welcher während des Einsatzes des Gerätes die Reservegasmenge entnommen werden kann. Wenn jedoch vor dem Anschliessen des Druckbehälters an die Füllstation vergessen wird, den genannten Hebel zum Öffnen des Ventils zu betätigen, so wird der entsprechende Druckgasbehälter nicht gefüllt, was man jedoch bei einer Mehrzahl von an die Füllstation angeschlossenen Druckgasbehältern nicht bemerkt.
Bei einem Atemschutzoder Tauchgerät mit nur einem Druckgasbehälter stellt man diesen Umstand spätestens dann fest, wenn das Gerät erneut zum Einsatz gelangen soll.
Bei einem Gerät mit zwei zusammengeschalteten Druckgasbehältern, die heute aus verschiedenen Gründen allgemein üblich sind und bei denen ein Druckgasbehälter die Reservegasmenge enthält und mit einem Reserveschaltventil der hier bezeichneten Art ausgerüstet ist, wirkt sich der geschilderte Umstand jedoch verhängnisvoll aus, weil der Behälter mit dem beim Füllen nicht betätigten Reserveschaltventil überhaupt kein Druckgas enthält und der Benutzer des Gerätes, beispielsweise ein Taucher, in dem Moment, wo das Druckgas in dem einen Behälter zur Neige geht und er auf die Reserveluftmenge umschalten will, er kein Reservegas mehr erhalten kann.
Zusätzlich ergibt sich in dem Moment noch die weitere nachteilige Wirkung, dass die im einen Druckgasbehälter zur Neige gehende Restgasmenge sich beim Betäti gen des Reserveschaltventiis am anderen Druckgasbehälter auf die beiden Behälter verteilt, d. h. dass ein Teil des Atemgases durch das nun geöffnete Reserveschaltventil in den anderen Behälter überströmt und der Druck des Gases dadurch noch plötzlich absinkt.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke bestand daher darin, diesen Nachteil der bisher bekannten Ventile zu beseitigen und ein Reserveschaltventil zu schaffen, bei dem das Wiederauffüllen des zugeordneten Druckgasbehälters in jedem Falle gewährleistet ist, gleichgültig, in welcher Stellung sich der Betätigungshebel für das Öffnen des Ventils zwecks Freigabe der Reservegasmenge befindet, so dass der Druckgasbehälter auch dann aufgefüllt wird, wenn beim Anschliessen des Druckgasbehälters an die Füllstation der am Ventil vorgesehene Reserveschalthebel zum Öffnen des Ventils nicht betätigt wurde.
Um die vorgenannte Aufgabe zu erfüllen, ist das Reserveschaltventil für Atemschutz- und Tauchgeräte der vorgenannten Art.erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz an der einen Stirnseite eines im Ventilgehäuse verschiebbar angeordneten, ringförmigen Ventilsitzkörpers vorgesehen ist, durch welchen der Verschlusskörper sich mit einem Schaft hindurcherstreckt, und dass der Ventilsitzkörper mittels einer den Schaft umschliessenden und zwischen dem Schaftende und der anderen Stirnseite des Ventilsitzkörpers abgestützten Druckfeder, die das Ventil bei dem vorbestimmten Druck schliesst, gegen einen Anschlag am Ventilgehäuse gedrückt ist,
von welchem Anschlag der Ventilsitzkörper durch den gegen seine den Ventilsitz aufweisende Stirnseite wirkenden Druck des zum Wiederauffüllen des Druckgasbehälters in umgekehrter Richtung durch das Ventil strömenden Druckgases wegbewegbar ist, zwecks Öffnen des Ventils bei nicht in die Ventil-Öffnungsstellung betätigten Schaltgliedern.
Aufgrund dieser Ausgestaltung des Ventils bestehen zwei Möglichkeiten für das Öffnen des Ventils zwecks Wiederauffüllen des Druckgasbehälters, wobei das Atemgas im Gegensatz zur Gasentnahme beim Einsatz des Gerätes in umgekehrter Richtung durch das Ventil strömt. Entweder wird zum Ventilöffnen der Verschlusskörper relativ zu dem feststehenden Ventilsitzkörper bewegt, oder es wird der Ventilsitzkörper relativ zu dem feststehenden Verschlusskörper bewegt. Um diese Bewegung einer dieser Körper durchzuführen, bestehen in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes zwei Möglichkeiten, und zwar können die Schaltglieder entweder mit dem Verschlusskörper oder mit dem Ventilsitzkörper in Verbindung stehen, um einen der genannten Körper relativ zum anderen und gegen die Wirkung der Federkraft in die Öffnungsstellung zu bewegen.
In bevorzugter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wirken die Schaltglieder auf den Verschlusskörper und bewegen diesen in die Öffnungsstellung. Dabei bestehen die Schaltglieder zweckmässig aus einem im Ventilgehäuse verschiebbar und drehunbeweglich gehaltenen und gegen das Ende vom Schaft des Verschlusskörpers anliegenden Nockenschieberstück und einer sich daran anschliessenden, im Ventilgehäuse gehaltenen Nockenwelle, wobei das Nockenschieberstück und die Nokkenwelle an ihren zur gegenseitigen Anlage bestimmten Stirnseiten Nocken bzw.
Gegennocken mit zwei der Schliessund Öffnungsstellung des Verschlusskörpers entsprechenden Raststellungen aufweisen, und wobei die Nockenwelle zweckmässig an ihrem Ende einen am Ventilgehäuse drehbar gelagerten Schwenkhebel trägt, bei dessen Betätigung zwecks Drehung der Nockenwelle das Nockenschieberstück in der Richtung der Achse des Ventil-Verschlusskörpers verschiebbar ist.
Der ringförmige Ventilsitzkörper, das Nockenschieberstück und die Nockenwelle können grundsätzlich in jeder der verschiedenen Bohrungen, die das Ventilgehäuse einerseits zum Anschluss an den Druckgasbehälter und anderseits zum Anschluss an den Druckgasverbraucher besitzt, angeordnet sein. In bevorzugter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sind der ringförmige Ventilsitzkörper, das Nockenschieberstück und die Nockenwelle jedoch in einem konstanten Bohrungsquerschnitt aufweisenden Abschnitt einer Durchgangsbohrung des Ventilgehäuses angeordnet, welcher Abschnitt sich bis zu dem Anschlag für den Ventilsitzkörper erstreckt, wobei die Durchgangsbohrung angrenzend an den Anschlag sich bis zur zum Verbraucher führenden Auslassseite des Ventilgehäuses erstreckt.
Bei dieser Ausgestaltung ist das Ventilgehäuse zweckmässig T-förmig ausgebildet und mündet die zum Anschluss an den Druckgasbehälter bestimmte Bohrung in dem T-förmigen Ventilgehäuse rechtwinklig derart in die genannte Durchgangsbohrung, dass von der Einmündungsstelle aus auf der einen Seite der verschiebbare Ventilsitzkörper und auf der anderen Seite des Nockenschieberstück und die Nockenwelle in der Durchgangsbohrung angeordnet sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen, in welchen eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes rein beispielsweise dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Reserveschaltventil, dessen Verschlusskörper in die Öffnungsstellung zwecks Freigabe der Reservegasmenge bewegt ist,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Reserveschaltventil entlang der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Reserveschaltventil, dessen Ventilsitzkörper relativ zum unbetätigten Verschlusskörper durch den Druck des zum Füllen eines nicht dargestellten Druckgasbehälters in umgekehrter Richtung durch das Ventil strömenden Druckgases in eine Öffnungsstellung bewegt ist.
Das Reserveschaltventil besitzt ein Ventilgehäuse 10 mit einer geraden Durchgangsbohrung 11 und einer rechtwinklig in diese einmündenden Bohrung 12, die sich durch den zum Anschluss an einen in der Zeichnung nicht dargestellten Druckgasbehälter bestimmten Teil des Ventilgehäuses hindurcherstreckt. In der Durchgangsbohrung 11 ist ein Anschlag 13 vorgesehen, der von einem ringförmigen Vorsprung des Ventilgehäuses gebildet ist.
Gegen den Anschlag 13 des Ventilgehäuses liegt ein ringförmiger Ventilsitzkörper 14 an, der an seinem Aussenumfang einen O-Ring 15 zur Abdichtung gegen das Ventilgehäuse trägt. Der Ventilsitzkörper 14 besitzt an seiner in der Zeichnung linken Stirnseite einen Ventilsitz 16, gegen den in der Schliessstellung des Ventils ein Verschlusskörper 17 anliegt. Dieser Verschlusskörper 17 erstreckt sich mit seinem Schaft 17a durch den Ventilsitzkörper 14 hindurch und trägt am Ende des Schaftes 17a eine Spannmutter 18. Zwischen dieser Spannmutter und der dem Ventilsitz gegenüberliegenden Stirnseite des Ventilsitzkörpers 14 ist eine Schraubendruckfeder 19 abgestützt, die das Ventil bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes im nicht dargestellten und bei der Bohrung 12 in Fig. 1 angeschlossenen Druckbehälter, beispielsweise bei einem Druck von 60 Atm. schliesst.
Ein höherer Druck im Druckgasbehälter überwindet die Federkraft und lässt das Druckgas durch das geöffnete Ventil nach links zum Verbraucher strömen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ventilstellung liegt die Spannmutter 18 am Schaftende des Verschlusskörpers 17 mit der Stirnseite jedoch gegen ein Nockenschieberstück 20 an, das gegen die Kraft der Druckfeder 19 in Fig. 1 nach links verschoben ist, wodurch der Verschlusskörper vom Ventilsitz abgehoben ist und die Reservegasmenge zum Verbraucher strömen kann, was durch den Pfeil A in der Bohrung 12 und den Pfeil B in Durchgangsbohrung 11 gekennzeichnet ist.
Das Nockenschieberstück 20 ist hülsenförmig ausgebildet und im Ventilgehäuse 10 verschiebbar und drehunbeweglich gehalten. An seiner Stirnseite trägt das Nockenschieberstück 20 zwei diametral gegenüberliegende Nocken 21, die aus der kreisringförmigen Fläche der Stirnseite vorstehen, und die in entsprechend ausgebildete Kerben 22 und 23 an der Stirnseite einer angrenzend im Ventilgehäuse 10 angeordneten Nockenwelle 24 einrasten können.
An der Stirnfläche der Nockenwelle 24 sind je um 90 zueinander versetzt vier Kerben vorgesehen, und zwar zwei gegenüberliegende flache Kerben 22, in die die Nocken 21 des Nockenschieberstückes 20 in der Stellung des Ventils nach Fig. 1 einrasten, und ferner zwei tiefere Kerben 23, in die die Nocken 21 in der Ventilstellung nach Fig. 3 einrasten, wenn die im Ventilgehäuse 10 drehbare Nockenwelle 24 in die Ausgangsstellung gedreht ist, in der das Nockenschieberstück 20 und der Verschlusskörper 17 durch die Kraft der Druckfeder 19 nach rechts verschoben und das Ventil geschlossen ist.
Um die Nockenwelle 24 zu drehen, trägt sie an ihrem aus dem Ventilgehäuse 10 nach aussen sich erstreckenden Ende einen am Ventilgehäuse drehbar gelagerten Hebel 25. Der Hebel 25 ist durch eine Druckfeder 26 mit der Nockenwelle 24 verspannt, damit die Dichtungsscheiben 27 und 28 zwischen Nockenwelle, Ventilgehäuse und Hebel angedrückt werden und an dieser Stelle kein Atemgas entweichen kann.
Im Nockenschieberstück 20 ist koaxial zum Verschlusskörper 17 und seinem Schaft 17a eine Einstellschraube 29 vorgesehen, die es ermöglicht, den Abstand zwischen dem Schaftende und den Nocken zu variieren, damit bei vorhandenen Toleranzen das Ventil genau in die Schliessstellung einjustiert werden kann.
In Fig. 2 ist im Querschnitt durch das Reserveschaltventil die Lage der Nocken 21 am Nockenschieberstück 20 erkennbar, wobei die Schnittebene durch den oberen Teil der Nocken verläuft. Auch ist aus Fig. 2 erkennbar, dass das Nockenschieberstück 20 an seinem den Verschlusskörperschaft umschliessenden Teil unten geradlinig begrenzt ist und mit zwei in der gleichen Ebene liegenden Flächen 30 gegen eine Buchse 31 anliegt, die in der Bohrung 12 des Ventilgehäuses gehalten ist, und auf deren Oberseite das Nockenschieberstück 20 drehunbeweglich hin und her gleiten kann.
In der in Fig. 1 dargestellten Ventilstellung ist der Hebel 25 derart betätigt, dass entweder dem Benutzer des Gerätes die Reservegasmenge entsprechend den Pfeilen A und B zuströmt, oder dass bei umgekehrter Strömungsrichtung durch das in der dargestellten Weise offen gehaltene Ventil Druckgas zum Wiederauffüllen des an eine Füllstation angeschlossenen Druckgasbehälters durch das Ventil strömen kann.
Wenn das Atemschutz- oder Tauchgerät zum Einsatz kommt und der Druck im Druckgasbehälter noch über dem vorbestimmten Wert von beispielsweise 60 Atm. liegt, befindet sich der Hebel 25 am Ende der Nockenwelle 24 in der oberen Stellung gemäss Fig. 3 und die Nocken 21 am Nokkenschieberstück 20 sind in die tiefen Kerben 23 der Nockenwelle 24 eingerastet, so dass das Nockenschieberstück 20 weiter nach rechts verschoben ist. Dann kann der höhere Gasdruck, der die Kraft der Druckfeder 19 überwindet, den Verschlusskörper 17 von der Schliesstellung in die Öffnungsstellung bewegen und das Druckgas gelangt zum Verbraucher.
In Fig. 3 ist das Reserveschaltventil jedoch nur in der Stellung dargestellt, in der es auf Grund der besonderen Konstruktion möglich ist, einen Druckgasbehälter auch dann wiederauffüllen zu können, wenn der Hebel an der Nockenwelle nicht nach unten geschwenkt und dadurch das Ventil gegen die Kraft der Schliessfeder zwangsweise geöffnet ist, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert worden ist. Wie einleitend erwähnt worden ist, erlaubten die bisher bekannten Ventile nicht, dass das Atemgas in umgekehrter Richtung durch das Ventil strömt, wenn vergessen wurde, den Hebel zum Öffnen des Ventils nach unten zu schwenken, bevor Druckgasbehälter und Ventil an die Füllstation angeschlossen wurden.
Wie aus Fig. 3 erkennbar ist, kann auch bei nicht betätigtem Hebel zum Öffnen des Ventils das Atemgas in umgekehrter Richtung durch das Ventil zwecks Auffüllen des Druckgasbehälters strömen, was durch die Pfeile C und D gekennzeichnet ist, weil der Druck des Gases auf den ringförmigen Ventilsitzkörper 14 wirkt und diesen gegen die Kraft der Druckfeder 19 von seinem Anschlag 13 am Ventilgehäuse wegbewegt. Bei dem hier beschriebenen Reserveschaltventil ist es daher gleichgültig, in welcher Stellung sich der Hebel befindet, der über Schaltglieder, wie beispielsweise Nockenwelle und Nockenschieberstück das Ventil öffnet, weil auch bei nicht durch den Hebel geöffnetem Ventil der auf den Ventilsitzkörper wirkende Druck des Druckgases das Ventil öffnen kann. Damit ist gewährleistet, dass niemals ein nicht aufgefüllter Druckgasbehälter von der Füllstation zum Einsatz gelangt.