專利名稱：呼吸感應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
呼吸感應(yīng)裝置，包括具有位于一側(cè)的第一壓力室和位于第二側(cè)的第二壓力室的隔膜，其中所述第一壓力室和第二壓力室借助于具有不同截面通道面積的流體通道連接至系統(tǒng)壓力，所述不同截面通道面積被配置成促進檢測由于呼吸發(fā)生的壓力降。
背景技術(shù)：
在帶有潛水罐的輕裝潛水中,所謂的SCUBA潛水(自攜式水下呼吸器)，潛水者通過他在潛水期間攜帶的壓力罐被供給空氣。由于顯而易見的原因，為了不發(fā)生事故，以適當?shù)姆椒ㄟM行潛水是極其重要的。大多數(shù)計劃潛水的人會選擇在開始真正潛水前參與訓(xùn)練。多年來，已開發(fā)出了許多器具來防止與潛水有關(guān)的事故。一個示例是由潛水者攜帶的可充 氣潛水外套，其幫助潛水者控制浮力，并且與配重體組合使用以幫助潛水者下降。其它器具的示例有表格和便攜式潛水計算機，它們幫助潛水者規(guī)劃潛水以便例如不冒減壓病的風(fēng)險或者不必因為空氣用盡而快速地浮出水面。潛水裝備本身也有發(fā)展，并且已被設(shè)置有旨在防止事故的裝置。這些裝置中的大部分都具有感應(yīng)在潛水期間出現(xiàn)的任何問題或者方便潛水者的目的。經(jīng)常導(dǎo)致準事故并且有時導(dǎo)致溺亡的一個情形是在潛水者由于一些原因在上浮時遭受壓力。與潛水裝備有關(guān)的若干安全裝置在先前是已知的，其旨在給予關(guān)于上述缺點的改進，例如 FR 2741853、EP 034569、US4, 176，418、US 5，746，543 和 US 5，560，738，它們
都存在一些缺點。近來，提出了一種提供第一流的概念性解決方案的概念，公開于在WO 2008143581和TO 2007058615中。然而，相對于該公開同樣存在改進的空間，其能夠更多地增加安全性和/或改善成本效率和/或改善可靠性，等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種呼吸感應(yīng)裝置，尤其是與潛水裝備有關(guān)的，其相對于生產(chǎn)方面提供更高的可靠性和可擴展性，這是借助于如權(quán)利要求I所述的呼吸感應(yīng)裝置實現(xiàn)的。由于本發(fā)明，提供了設(shè)計參數(shù)，其允許可擴大的生產(chǎn)并維持高的可靠性。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，呼吸感應(yīng)裝置包括具有位于一側(cè)的第一壓力室和位于第二側(cè)的第二壓力室的隔膜，其中所述第一壓力室和第二壓力室借助于具有不同截面通道面積的流體通道連接至系統(tǒng)壓力，所述不同截面通道面積被配置成促進檢測由于呼吸而發(fā)生的壓力降。所述流體通道的所述截面通道面積優(yōu)選配置成在所述系統(tǒng)壓力LI的壓力變化過程中是恒定的。相對于提供通向和/或來自第一壓力室的流體通道的截面通道面積，提供通向和/或來自第二壓力室的受限流體通道的截面通道面積之間的截面通道面積的關(guān)系在1/50-1/200范圍內(nèi)。由于本發(fā)明的設(shè)計，在所述第一壓力室與第二壓力室之間獲取了作為所述系統(tǒng)壓力中壓力變化的結(jié)果的短暫性壓力差。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 在所述第二壓力室與系統(tǒng)壓力之間，配置有另一密封的貫通通道，該貫通通道配置有密封件，以在壓力降超過可能由所述系統(tǒng)壓力內(nèi)的呼吸引起的壓力降之上打開所述通道，其中優(yōu)選巴，更優(yōu)選4巴，這提供了這樣的優(yōu)點，即呼吸感應(yīng)裝置將不會相對于系統(tǒng)內(nèi)的驟然壓力增加(例如在連接新壓力容器至潛水系統(tǒng)時)而暴露于不希望的作用力。根據(jù)另一方面，還提供了 所述壓力室的高度是有限的以提供緊湊性，并且通過配置與所述第二壓力室連接的至少一個附加的分配室來實現(xiàn)與第二壓力室連通的充分體積，這提供了這樣的優(yōu)點，即在系統(tǒng)壓力發(fā)生變化的情況下(例如與潛水者在水中上下移動有關(guān))同樣維持了呼吸裝置的可靠感應(yīng)性所需的平衡體積，并且同時提供了致動器裝置本身的緊湊性，這是由于需要比較大的體積來實現(xiàn)期望的可靠性這一事實。因此，如果所需的體積全部放置在平衡壓力室本身內(nèi)，則它將導(dǎo)致龐大的單元。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 所述通道中的至少一個是可調(diào)節(jié)地配置的，這提供這樣的優(yōu)點，即呼吸感應(yīng)裝置的感應(yīng)性能夠根據(jù)不同的期望得到調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 所述隔膜固定地連接有活塞，所述活塞具有與密封件相互作用的端部，這提供這樣的優(yōu)點，即具有活塞單元的隔膜能夠用于操作使用呼吸感應(yīng)裝置的單元內(nèi)的裝 置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 在活塞的至少所述端部中配置有同軸通道，以在所述端部脫離與所述密封件的密封接觸時允許穿透流，這提供了這樣的優(yōu)點，即增加了使用本發(fā)明的呼吸感應(yīng)裝置的致動器單元的緊湊性的可能性。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 所述活塞的至少所述端部配置成相對于周圍的壓力影響提供平衡構(gòu)造，這提供這樣的優(yōu)點，即呼吸感應(yīng)裝置將不會受到作用于連接至隔膜的活塞的壓力差的影響。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 所述活塞配置成提供面積差，在第一壓力室中暴露的隔膜的面積比第二壓力室中暴露的面積大，這提供這樣的優(yōu)點，即當兩個壓力室中的壓力相等時也沿閉合方向橫跨隔膜施加連續(xù)的作用力。


在以下，將參考附圖描述本發(fā)明，附圖中圖I示出了包含本發(fā)明不同方面的致動器殼體的透視圖，圖2呈現(xiàn)出了沿圖I中的線II-II的致動器殼體的截面圖，示意性地示出了本發(fā)明的不同方面，圖3A呈現(xiàn)出了根據(jù)另一實施例的沿圖I中的線II-II的致動器殼體的截面圖，示意性地示出了本發(fā)明的不同方面，圖3B呈現(xiàn)出了根據(jù)圖3A實施例的閥的細節(jié)，圖3C-3D呈現(xiàn)出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的流量限制閥的支承板，圖3E-3F呈現(xiàn)出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的流量限制閥的柔性構(gòu)件，圖3G呈現(xiàn)出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的流量限制閥的詳細視圖，圖4呈現(xiàn)出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的本發(fā)明的一個方面的詳細視圖，圖5呈現(xiàn)出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的本發(fā)明的另一方面的詳細視圖，
圖6呈現(xiàn)出了曲線圖，示意性地呈現(xiàn)出了在圍繞隔膜的壓力室中以及在呼吸感應(yīng)器配置內(nèi)的計時器體積室中隨著時間的壓力進展，圖7呈現(xiàn)出了與圖6中相應(yīng)的曲線圖，比起圖6中呈現(xiàn)出的情況示出了不同的情況，而圖8A-8B示出了一種新型隔膜的優(yōu)選實施例。
具體實施例方式本發(fā)明的前述各方面和許多伴隨優(yōu)點，將隨著其通過參考以下詳細描述在結(jié)合附圖進行理解時變得更加明白的情況下，變得更容易理解。此外，以下描述和包含在其中的示例只提供來用于描述和闡明本發(fā)明的某些實施例的目的，并非旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。圖I示出了致動器殼體80的透視圖，所述殼體包含根據(jù)本發(fā)明的不同方面，所述 方面將在以下詳細描述。應(yīng)該明白的是，圖I中的殼體80提供出來用于例示目的，它可以包括任意形狀或者設(shè)計，只要不同方面以及與之有關(guān)的功能能夠在所述殼體80內(nèi)實現(xiàn)即可。圖I所示的特定殼體具有圓筒形形狀，并且包括被連接在一起以形成所述殼體80的若干抵接部分81。每個部分81可以在組裝成所述殼體80前被單獨地設(shè)計，產(chǎn)生較大的制造優(yōu)點，因為每個部分81能夠在組裝在一起以形成致動器裝置8前輕松地設(shè)置期望的細節(jié)(例如孔穴、密封件、壓力室、隔膜等)。在圖2中，以截面圖示意性示出了本發(fā)明的致動器8的一個實施例，其中根據(jù)本發(fā)明一個特定方面的致動器8的緊湊設(shè)計得以實現(xiàn)。在殼體8內(nèi)配置有連接至來自第一階段(未示出)的氧氣的供給壓力的通路LI和連接至環(huán)境壓力的通路7。這些通路Ll、7經(jīng)由配置在本體8中的若干機械閥互連，以實現(xiàn)本發(fā)明的功能，如以下將詳細描述的。在致動器本體8的第一端附近，配置有開/關(guān)閥OV的隔膜200。該閥OV必須受到水壓的影響，以激活到“開啟模式”。這借助于作用于隔膜200的外側(cè)的水壓得以實現(xiàn)。隔膜200的另一側(cè)被空氣室201平衡，所述空氣室201被校準以允許隔膜移動成處于期望校準壓力處的激活狀態(tài)。在施加系統(tǒng)壓力(即通過將致動器8連接至潛水調(diào)控器的第一階段)前，空氣室201經(jīng)由閥202和通路7朝大氣開放，由此與環(huán)境壓力連接。一旦系統(tǒng)壓力被施加(空氣箱被打開)后，空氣將流過通路LI，并且所述閥202受到影響以移動到閉合位置，由此閉合隔膜200下方的室201與環(huán)境之間的界面?？諝馐?01因此被氣密地閉合，并且被校準至表面處的環(huán)境壓力。因此，當作用于隔膜200的水壓超過一定壓力時，固定地附接于隔膜的活塞208將向下移動成與密封件220接觸，由此打開連接至活塞208內(nèi)的中空通路230至通向計時器體積213的限制通道212，這借助于活塞208的內(nèi)壁上高于中空通路230內(nèi)的密封體240的密封件的非激活位置的溝槽(未示出)得以實現(xiàn)。因此，在非激活(中性隔膜200)時，密封體240密封，但是在激活(隔膜200和活塞208向下移動)時，空氣將通過密封體240。計時器體積213從而將被緩慢填充，以逐漸在其中積累壓力。限制通道212優(yōu)選極其小，以允許致動器體非常緊湊。換言之，應(yīng)該允許很小的氣流通過限制通道212，為小體積213提供足夠的時間來實現(xiàn)計時器體積213的功能，即在不發(fā)生呼吸達一定時間時打開釋放閥25。計時器體積213定位成鄰接開/關(guān)閥0V。釋放閥25與開/關(guān)閥OV相比，定位在致動器體的相反端附近。在釋放閥RV與計時器體積TV之間，配置有活動感應(yīng)器閥AV。該閥AV也包括固定地附接有活塞103的隔膜100。活塞103的一個密封件例如上唇密封件配置成對朝計時器體積TV的流動進行密封。同樣，活動感應(yīng)器閥的活塞閥是中空的，即提供中心通道111。在隔膜100的一側(cè)，具有與系統(tǒng)壓力線路LI接觸的壓力室120。下方，在隔膜100的另一側(cè)，具有提供平衡壓力的壓力室121。上側(cè)室120與系統(tǒng)壓力LI之間的流體連通開口 153相當大，例如達大約2mm/直徑，以允許在其間不受限制的流動。下側(cè)室121中的平衡壓力是通過在系統(tǒng)壓力LI與下側(cè)壓力室121之間設(shè)置具有限制通道143的流量限制配置130實現(xiàn)的。一方面，限制通道143組合有一種類型的止回閥功能，其借助于例如唇式密封件144實現(xiàn)，如圖2所示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員明白的是也可以使用其它類型的流量限制配置130，其中的兩個示例將分別參考圖3和6描述。由于該設(shè)計，活動感應(yīng)器閥將連同對呼吸的感應(yīng)清空計時器體積213?，F(xiàn)在將參考圖2的詳情和圖6-7中呈現(xiàn)出的曲線圖來描述圍繞隔膜100在壓力室120、121內(nèi)的以及在 TV室213內(nèi)的壓力發(fā)展。在圖6-7中，曲線A是隨著時間的推移在上側(cè)壓力室120內(nèi)的壓力，而曲線B示出了隨著時間的推移在下側(cè)壓力室121內(nèi)的壓力。圖6-7中的曲線C表示隨著時間的推移在計時器體積室213內(nèi)的壓力。簡言之，當呼吸發(fā)生時(見圖6中的時刻a))，系統(tǒng)壓力LI將驟然下降，從而同時在上側(cè)室120中提供壓力降(見圖6-7中的曲線A)。然而，由于限制通道143，下側(cè)室121 (見圖6-7中的曲線B)將維持較高壓力達一段時間。作為結(jié)果，隔膜100將向上移動，從而活塞103將從底座107向上移動，以使計時器體積213與環(huán)境壓力7互連(見圖6中的時刻b))。當系統(tǒng)壓力再次緩慢增加時，將發(fā)生相反的現(xiàn)象，即，將在下側(cè)室121中發(fā)生達一段時間的較低壓力，從而確保活塞103抵靠底座107閉合(見圖6中的時刻c))。因此，計時器體積213將再次被閉合和密封，以經(jīng)由通過限制通道212的氣流連續(xù)地充滿壓力。從圖7中的曲線圖來看，這里能看見這樣一種情況，其中呼吸已停止(時刻a)，并且壓力室213內(nèi)的壓力正在增加(曲線C)直到釋放閥RV打開，導(dǎo)致體積室213中的壓力被歸零(時刻b)。為了進一步確?；钊?03對底座107的密封，活塞103的上部103A優(yōu)選具有比下部103B小的外徑和貫通通道。此外，活塞103相對于隔膜100定位成使得隔膜100的最下側(cè)區(qū)域的一部分被活塞103B的相應(yīng)下部覆蓋，與隔膜100的相反的上側(cè)相比，導(dǎo)致壓力區(qū)域減小。因此，在平衡壓力時(即在上側(cè)室120和下側(cè)室121內(nèi)的壓力相等時)，壓力區(qū)域的差異導(dǎo)致隔膜100被向下偏置，將活塞103推靠在底座107上。圍繞活動感應(yīng)器閥限制器130優(yōu)選存在唇式密封件144，該唇式密封件144將在存在系統(tǒng)壓力LI的顯著(和驟然)增加時打開，例如隨同壓力容器的變化。因此，唇式密封件144總是在從下側(cè)壓力室121向系統(tǒng)壓力LI的方向上密封，但是如果供給線路LI與下側(cè)室121之間的壓力差超過一定水平例如2巴時，可以在另一方向上打開。由于該配置，隔膜100將不會暴露于任何顯著的壓力差，同時，作為唇式密封件144的打開的所選壓力水平被選擇成使得它不會由于呼吸期間提供的壓力降而發(fā)生。在圖3A中，示意性地示出了本發(fā)明的致動器組件8的輪廓的另一示例，包括以先前關(guān)于圖2所描述的相似方式彼此連接的開/關(guān)閥0V、計時器體積TV、活動感應(yīng)器閥AV和釋放閥RV。根據(jù)圖3的致動器組件8可以被包含在對應(yīng)于圖I所示的殼體80內(nèi)，并且由多個殼體部分81形成，殼體部分中的每一個被設(shè)計成實現(xiàn)致動器8的不同功能?，F(xiàn)在將描述在圖3A中呈現(xiàn)出的致動器8的各不同方面和功能。在殼體80的一端中配置有開/關(guān)閥0V，開/關(guān)閥OV配置成在致動器移動至水下的位置并且水壓被施加到隔膜200的上側(cè)上時激活致動器8 (即將它切換成“開啟模式”)。在隔膜200下方，存在有平衡用空氣室201，其被校準成允許隔膜200在預(yù)定外側(cè)壓力時移動至激活狀態(tài)。隔膜200還經(jīng)由彈簧221保持就位，所述彈簧221推壓固定地附接于隔膜200的活塞208的下部。在一個實施例中，平衡室201經(jīng)由閥和通路(未示出)與大氣接觸，從而被自動地校準至環(huán)境壓力，直到系統(tǒng)壓力(即與第一步的連接)經(jīng)由通路LIb而施力口，由此所述閥配置成閉合，從而閉合環(huán)境與隔膜200下方的室201之間的界面。空氣室201因此被氣密地閉合，并且被校準至表面處的環(huán)境壓力。當作用于隔膜200的水壓超過一定壓力時，固定地附接于隔膜的活塞208將向下 移動，推壓所述彈簧221，并與密封件220發(fā)生接觸，從而防止LIb與計時器體積TV213之間的不受限制的空氣通道。系統(tǒng)壓力通路LIb之間的唯一通道現(xiàn)在是通向計時器體積213的限制通道212，其允許非常小的預(yù)定氣流穿過并進入TV室213。本實施例的限制通道212是通過圖3B所示的桿條構(gòu)件222實現(xiàn)的。當隔膜200在水上方處于“關(guān)閉狀態(tài)”時，活塞208將位于桿條構(gòu)件222上方，充分與之脫離接觸，允許空氣自由地穿過中空中心通路230，并經(jīng)過桿條構(gòu)件222進入TV室213中。當隔膜200在水下方處于“開啟狀態(tài)”時，活塞208將向下移動成抵靠桿條構(gòu)件222，密封地封閉它，并允許空氣只穿過配置在桿條構(gòu)件222的側(cè)面上的縱向溝槽223 (見圖3B)。經(jīng)過限制閥212的空氣的體積從而由所述溝槽223的尺寸確定。計時器體積213將被緩慢地填充空氣，由此在其中逐漸積累壓力。限制通道212極其小，以允許致動器體非常緊湊。換言之，應(yīng)該允許很小的氣流通過限制通道212，為小體積213提供足夠的時間來實現(xiàn)計時器體積213的功能，即在不發(fā)生呼吸達一定時間時打開釋放閥25。計時器體積213定位成鄰接開/關(guān)閥0V。釋放閥25與開/關(guān)閥OV相比，定位在致動器體的相反端附近。在釋放閥RV與計時器體積TV之間，配置有活動感應(yīng)器閥AV。該閥AV也包括固定地附接有活塞103的隔膜100?；钊?03具有上側(cè)密封件104，其配置成密封朝TV的流動。同樣，活動感應(yīng)器閥的活塞閥是中空的，即提供中心通道111。在隔膜100的一側(cè)，具有與系統(tǒng)壓力線路LI接觸的壓力室120。下方，在隔膜100的另一側(cè)，具有提供平衡壓力的壓力室121。上側(cè)室120與系統(tǒng)壓力LI之間的流體連通開口 153 (優(yōu)選為中心開口)相當大，以允許在其間不受限制的流動。下側(cè)室121中的平衡壓力是通過在系統(tǒng)壓力LI與下側(cè)壓力室121之間設(shè)置具有限制通道143的流量限制配置130實現(xiàn)的。優(yōu)選地，所述流體通道143,153具有不同的截面通道面積ApAf，其配置成促進檢測由于呼吸發(fā)生的壓力降。優(yōu)選地，相對于提供通向和/或來自第一壓力室120的流體通道的截面通道面積Af，提供通向和/或來自第二壓力室121的受限流體通道143的截面通道面積4之間的截面通道面積的關(guān)系在1/50-1/200范圍內(nèi)。所述流體通道143、153的所述截面通道面積K、K優(yōu)選配置成在所述系統(tǒng)壓力LI的壓力變化過程中是恒定的。由于本發(fā)明的設(shè)計，在所述第一壓力室120與第二壓力室121之間獲取了作為所述系統(tǒng)壓力LI中的壓力變化的結(jié)果的短暫性壓力差。這將導(dǎo)致TV室213在呼吸發(fā)生時被清空。在呼吸時，系統(tǒng)壓力LI將驟然下降，由此同時在上側(cè)室120中提供壓力降。然而，由于限制通道143，下側(cè)室121將維持較高壓力達一段時間。作為結(jié)果，隔膜100將向上移動，從而活塞103將從底座107向上移動，以使計時器體積213與環(huán)境壓力7互連。參考圖3A-3G，現(xiàn)在將進一步描述圖3中呈現(xiàn)出的流量限制配置130的設(shè)計。在壓力室121與系統(tǒng)壓力LI之間定位有支承環(huán)224，所述支承環(huán)224具有中心開口 143和圓周邊緣225。支承環(huán)224具有斜切的截面，如也在例如圖3D中可見的。在支承環(huán)224附近定位有圖3E-3F中呈現(xiàn)出的柔性構(gòu)件227，在形狀上與支承環(huán)224匹配并具有中心開口 143。該柔性構(gòu)件由橡膠、硅樹脂或者任何其它柔性材料制成。在中性狀態(tài)(即室121與通路LI之間壓力差極小或者不存在)，柔性構(gòu)件227將水平地位于支承環(huán)224下方，并且由于支承環(huán)224的斜切截面，而在支承環(huán)224與柔性構(gòu)件227之間生成小的開放空間。因此，通向通路LI的通道228未被覆蓋，空氣能夠穿過中心開口 143并且經(jīng)由所述通道228 (見圖3G)自由地在室121與通路LI之間移動。 該組件在圖3G中詳細示出，其中可見窄的氣流通道228位于柔性構(gòu)件227與系統(tǒng)壓力通路LI之間，是壓力室121與系統(tǒng)LI之間的唯一連接。呼吸將導(dǎo)致系統(tǒng)LI中驟然的壓力降，直到第一階段補償該壓力降，稱為破裂壓力。當這發(fā)生時，壓力室120內(nèi)的壓力也將降低，并且空氣將穿過流體通道153離開而進入系統(tǒng)通路LI中。同時，將引發(fā)空氣欲從下側(cè)壓力室121進入系統(tǒng)通路LI中，以補償壓力降。然而，這將導(dǎo)致柔性構(gòu)件227朝氣流通道228被吸附，立即阻塞它，使得實質(zhì)上將沒有空氣能夠通過。結(jié)果是上側(cè)壓力室120與下側(cè)壓力室121之間發(fā)生壓力差，這將導(dǎo)致隔膜100向上移動，并且活塞103也隨之向上移動?；钊麑⒂纱伺c密封底座107脫離接觸，允許空氣從TV室213穿過通路7離開，并從致動器8出去。接下來，來自第一階段的空氣將進入系統(tǒng)，增加壓力，直到兩個壓力室120與121中的壓力相等，從而柔性構(gòu)件227被釋放，由此打開限制閥130。在系統(tǒng)壓力例如由于下潛時水深增加而逐漸增加的情況下，柔性構(gòu)件227將不受到顯著的影響，或者將被推向支承環(huán)224，從而允許室121與通路LI之間不受限制的空氣流動。由于該設(shè)計，在小的或者漸變的壓力變化時，系統(tǒng)將自我調(diào)節(jié)，而限制閥130將在例如由水內(nèi)的深度變化引起的小/慢的壓力變化的情況下不阻擋空氣通道。這意味著除非發(fā)生驟然的壓力變化(比如呼吸)，壓力室120、121被自動地平衡，并適應(yīng)于當前的系統(tǒng)壓力。為了確保活塞103對底座107的密封，活塞103的上部103A具有比下部103B小的外徑和貫通通道。此外，活塞103相對于隔膜100定位成使得隔膜100的最下側(cè)區(qū)域的一部分被活塞103B的相應(yīng)下部覆蓋，與隔膜100的相反側(cè)相比，導(dǎo)致減小的壓力區(qū)域。因此，在平衡的壓力時(即在上側(cè)室120和下側(cè)室121內(nèi)的壓力大致相等時)，壓力區(qū)域的差異導(dǎo)致隔膜100被向下偏置，將活塞103壓靠在底座107上。在潛水者停止呼吸的情況下，TV室213內(nèi)的體積將不如所描述的那樣通過AV閥清空，并且TV室213內(nèi)的壓力將逐漸增加。在某一關(guān)鍵點處，增加的壓力將導(dǎo)致釋放閥25的打開，由此來自箱的空氣將流入BCD中，吹脹潛水外套。圖4-5中呈現(xiàn)出的配置與前述實施例(圖1-3)相比，包括另一類型的殼體8，具有矩形形狀。在圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的開/關(guān)閥的原理截面圖，即示出了根據(jù)將在致動器中使用的機械開/關(guān)閥的一個實施例的一些原理。隔膜200的校準是通過使隔膜200的下側(cè)經(jīng)由致動器殼體內(nèi)的通路7和閥202連接至環(huán)境壓力而實現(xiàn)的，所述通路7連接至環(huán)境壓力。當系統(tǒng)壓力被施加(總是連接至致動器的壓力)時，閥202將通過壓縮原本將保持閥202打開的彈簧而閉合。因此，表面區(qū)域(這里在閥202的底部)提供足夠的區(qū)域來抵消彈簧所提供的，以在系統(tǒng)壓力被施加在與之連接的通路LIb中時安全地閉合閥202。來自LIb的系統(tǒng)壓力將在閥202下方經(jīng)過進一步到底座單元203上，該底座單元203將該流體分成兩個分支，一股流體貫穿閥座203的上部207進入室206中，而另一分支將直接穿過底座203進入另一通路205中。活塞208連接至隔膜200，所述活塞沿朝向致動器殼體8的中心的方向向下突出?；钊?08的下部穿透到接收來自系統(tǒng)壓力線路LIb (如上所述)的流體的室206中。當隔膜200處于其通常位置時，即未被環(huán)境水加壓時，活塞208的下部將不與定位在底座203上的密封件207接觸，這促進從系統(tǒng)壓力線路LIb向環(huán)繞的室206的流動。在室206的上側(cè)部分，存在有通路204，該通路204將經(jīng)由室206被提供系統(tǒng)壓力(當系統(tǒng)處于其上側(cè)位置時)，并且將壓力供給至第三閥209的一側(cè)，以沿右手方向推壓該閥209到閉合位置。由于閥209向下側(cè)通路205的暴露表面較小，該壓力不能迫使 該閥至打開位置。當致動器移動至水下的位置并且水壓被施加時，隔膜200的上側(cè)將配置成用于將活塞208偏移成與底座203中的密封件207接觸?；钊?08于是脫離與室206中的上側(cè)密封件211接觸，并且隨后還關(guān)閉系統(tǒng)壓力LIb與壓力室之間的連接。作為結(jié)果，位于閥209的左手側(cè)的通路204中的加壓空氣能夠沿活塞軸向上排出到與環(huán)境壓力線路7連接的通路中。作為結(jié)果，環(huán)境壓力于是將存在于第三閥209的左手側(cè)的室210和通路中。然而，連接至第三閥209的下側(cè)通路205仍然連接于系統(tǒng)壓力LIb，并且作為結(jié)果，第三閥209將移動至左側(cè)，并打開通道，該通道經(jīng)由限制通道212通向計時器體積213?，F(xiàn)在主要參考圖5，其示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的AV閥和限制閥130。兩個鋼板101、102被壓縮成圍繞薄膜100的橡膠體，使得橡膠將膨脹并密封活塞103。由此確保沒有空氣能夠經(jīng)由活塞103通過。第一唇式密封件105具有的唇部108向外突出，以提供對來自上方的壓力的密封，但是將允許來自下方的氣流。活塞103的外側(cè)圓筒形表面完全均勻。在該密封105下方的通路7中，存在有環(huán)境壓力，因此沒有氣流能夠向上通過。第二唇式密封件106相對于第一唇式密封件105定位成上下顛倒，使得其唇部109將防止空氣沿活塞表面向上通過。與第一密封件105 —樣，第二密封件106的“允許側(cè)面”面向通路7中的環(huán)境壓力?；钊?03的底端110具有中心同軸孔111，延伸小于活塞103的長度的一半?？?11留下環(huán)形端110，該環(huán)形端110具有的構(gòu)造允許對底部橡膠密封件107的密封功能。因此，當薄膜100和活塞103處于非激活位置時，活塞端部110將密封底部橡膠密封件107。由于關(guān)于壓力線路L3的活塞103的端部件的設(shè)計，將不會從施加在L3中的壓力對活塞103提供抬升作用，即活塞相對于線路L3中的壓力是平衡的。當進氣線路Llb中的壓力突然下降時，薄膜100將受影響，提供薄膜100的抬升作用力(如以下將更詳細描述的)。這將使活塞103的端部110向上抬升，從而允許L3中的空氣移動到活塞103內(nèi)的中心孔111中。由此，在活塞103內(nèi)的垂直孔穴112、113與中間通路7之間建立了連通。由于壓力L3總是高于存在于中間通路7中的環(huán)境壓力，所以空氣于是將“自動地”從L3流向通路7。該流動于是將恢復(fù)計時器功能。由于孔112、113略高于下側(cè)密封件106的唇部109定位，所以不存在孔112、113的邊緣將侵蝕/磨損密封件105、106中的任一個的風(fēng)險。圍繞薄膜100配置有上側(cè)室120和下側(cè)室121。薄膜與上側(cè)室120的上壁之間的距離盡可能小，例如大約I. 5_，以取得盡可能緊湊的殼體。然而，下側(cè)室121(如以下將更詳細描述的)有必要提供比存在于薄膜100附近的特定空間121大的體積。因此，在用于致動器8的殼體本體的其它位置配置有額外的體積121A。在其它實施例中，可以設(shè)置有連通的三個或更多個單獨的室，以提供期望的額外體積121A。為了借助于薄膜100取得期望的功能，需要相對于與潛水者的呼吸關(guān)聯(lián)的氣流的非常快速的反應(yīng)。在呼吸期間發(fā)生的壓力降有必要被識別。該壓力降可以是大約O. 5巴，通常在O. 2-1. 5巴內(nèi)，并且有必要獨立于存在于供給線Llb中的壓力得到感應(yīng)。這是必要的，例如是因為潛水者將在導(dǎo)致不同壓力水平的不同深度之間移動，等等。借助于在通路Llb與壓力室121中的一個之間配置限制裝置143，快速地識別呼吸 已開始是可行的。為了在兩個室120、121之間建立充分的壓力差，與下側(cè)壓力室121連接的通道面積A,的減小有必要相對于通向上側(cè)室120的流體通道153的區(qū)域Af處于大約1/100的程度。至少需要1/50到1/200之間的關(guān)系。在所使用的實施例中，用于允許空氣向上側(cè)室自由流通的通孔122具有大約2毫米的直徑，因此限制通道的直徑對應(yīng)于大約O. 2_。根據(jù)圖5所示實施例，實現(xiàn)/提供期望功能的流量限制配置130包括具有針閥體135的孔穴131。針閥體135與殼體132和密封136螺旋地接合。在針閥體135的前端處，存在有與底座142相互作用的前部138。在前部138中，配置有細小的溝槽139，其提供空氣從入口通道Llb向通向下側(cè)壓力室121的通路141中的流動的非常精細的可調(diào)節(jié)性。因此，當針閥135被引入成使得所有溝槽139位于底座142后時，沒有空氣能夠通過，即它于是將完全密封底座142中的圓形通道。然后，通過沿打開方向略微旋轉(zhuǎn)閥體135，越來越多的溝槽139將出現(xiàn)，提供越來越大的貫通通道。因此，這提供來自進口 Llb的空氣的期望貫通通道143的非常精細的校準，使得所述通道143的尺寸相對于通向上側(cè)壓力室120的通道處于期望范圍內(nèi)。在底座142的外部,配置有唇式密封件144,該唇式密封件144由于其彈性，在超過一定壓力水平時將允許來自Llb的空氣通過。例如，在將裝備附接至新耐壓瓶同時，將具有驟然的壓力增加，因此該唇式密封件144于是將打開環(huán)形通道145，以允許空氣在空氣/壓力流到上側(cè)室120中的同時流到下側(cè)室121中。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，以上相對于限制配置130描述的功能能夠在沒有如上所述那樣多的細節(jié)的情況下以各種方式容易地實現(xiàn)。在一個極端的實施例中，其全部可以包括在一個單一單元中，該單元只提供期望的固定限制通道143，與借助于唇式密封件144取得的止回閥功能的類型組合。因此，該配置130的確切設(shè)計可以做出許多變型。正常使用期間的功能是這樣的，即當潛水者呼吸時，在進口線路Llb中將發(fā)生上述的小的壓力降。該壓力降將立即連通至上側(cè)壓力室120。然而，由于連接進口線路Llb與所述壓力室121的限制通道143，下側(cè)壓力室121將不會被瞬時提供相同的壓力。因此，將存在一段時間(大約20-50ms)，在薄膜100之上生成壓力差，其進而將使薄膜100向最低壓力所在的方向撓曲。因此，薄膜100將向上移動到上側(cè)室120中，并由此移動活塞103。由此，將如上所述那樣實現(xiàn)計時器釋放啟動，并且致動器復(fù)位。在圖8A、8B中示出了一種新型的隔膜，其有利地可以與上述其它創(chuàng)新方面一起使用，但是該隔膜也可以在用于其它類型的應(yīng)用時提供優(yōu)點，例如在引擎、不同類型的感應(yīng)器等應(yīng)用內(nèi)。因此，可預(yù)見的是在不同領(lǐng)域中的單獨保護在以后是適用的，例如借助于分案。在圖8A中示出的是根據(jù)本發(fā)明的隔膜包括平坦形狀的本體500。本體500具有外側(cè)部分502和內(nèi)側(cè)部分501、503，所述外側(cè)部分502配置成允許隔膜的固定，而所述內(nèi)側(cè)部分501、503配置成允許響應(yīng)于通過內(nèi)側(cè)部分501、503的兩相反側(cè)感應(yīng)到的壓力差而發(fā)生移動。根據(jù)本發(fā)明(見圖SB)，內(nèi)側(cè)部分501、503包括中心區(qū)域501和圍繞中心區(qū)域501的環(huán)形區(qū)域503，其中環(huán)形區(qū)域503的材料厚度h充分小于中心區(qū)域501的厚度t2。中心區(qū)域501的厚度(t2)優(yōu)選比環(huán)形區(qū)域503的材料厚度U1)厚至少兩倍，這將允許中心區(qū)域比環(huán)形區(qū)域堅固得多的優(yōu)點，這進而允許對中心區(qū)域501的移動的良好控制。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，中心區(qū)域501和環(huán)形區(qū)域503由相同材料制成，此外，外側(cè)部分502也如此，這能夠促進性價比高的生產(chǎn)。此外，根據(jù)一個優(yōu)選實施例，環(huán)形區(qū)域503大致是波紋管形的，因為這將提供較高程度的柔性，這在所使用的材料是比較堅硬的金屬和/或金屬合金的情況下是尤其有利的。使用金屬的另一優(yōu)點是能夠通過按壓實現(xiàn)期望的測量?！?br> 權(quán)利要求
1.呼吸感應(yīng)裝置，包括具有位于一側(cè)的第一壓力室(120)和位于第二側(cè)的第二壓力室(121)的隔膜(100)，其中所述第一壓力室和第二壓力室(120、121)借助于具有不同截面通道面積(Ar、Af)的流體通道(143、153)連接至系統(tǒng)壓力(LI)，所述不同截面通道面積配置成促進檢測由于呼吸發(fā)生的壓力降，其特征在于，相對于提供通向和/或來自第一壓力室(120)的流體通道的截面通道面積(Af)，提供通向和/或來自第二壓力室(121)的受限制的一流體通道(143)的截面通道面積(K)之間的截面通道面積的關(guān)系在1/50到1/200范圍內(nèi)，被配置成獲得作為所述系統(tǒng)壓力(LI)中的壓力變化的結(jié)果在所述第一壓力室(120)與第二壓力室(121)之間存在的短暫的壓力差。
2.如權(quán)利要求I所述的呼吸感應(yīng)裝置，其特征在于，所述流體通道(143、153)的所述截面通道面積(4、Af)配置成在所述系統(tǒng)壓力(LI)的壓力變化過程中是恒定的。
3.如權(quán)利要求I或2所述的呼吸感應(yīng)裝置，其特征在于，在所述第二壓力室(121)與系統(tǒng)壓力(LI)之間，配置有另一密封的貫通通道(145)，該貫通通道配置有密封件(144)，以在壓力降(Apiw)超過可能由所述系統(tǒng)壓力(LI)的呼吸引起的壓力降之上打開所述通道(145)，其中優(yōu)選Λ P打開>3巴，更優(yōu)選4巴。
4.如權(quán)利要求I或2所述的呼吸感應(yīng)裝置，其特征在于，所述壓力室(120、121)的高度(h)是有限的以提供緊湊性，并且通過配置與所述第二壓力室(121)連接的至少一個附加的分配室(121A)來實現(xiàn)與第二壓力室(121)連通的充分體積(V121)。
5.如權(quán)利要求I或2所述的呼吸感應(yīng)裝置，其特征在于，所述通道(143、153)中的至少一個是可調(diào)節(jié)地配置的。
6.如權(quán)利要求I或2所述的呼吸感應(yīng)裝置，其特征在于，所述隔膜(100)固定地連接有活塞(103)，所述活塞具有與密封件(107)相互作用的端部(103A)。
7.如權(quán)利要求6所述的呼吸感應(yīng)裝置，其特征在于，在至少所述端部(103A)中配置有同軸通道(111)，所述同軸通道配置成在所述端部脫離與所述密封件(107)的密封接觸時允許穿透流。
8.如權(quán)利要求6所述的呼吸感應(yīng)裝置，其特征在于，所述活塞(103)的至少所述端部(103A)配置成相對于周圍的壓力影響提供平衡構(gòu)造。
9.如權(quán)利要求6所述的呼吸感應(yīng)裝置，其特征在于，所述活塞(103)配置成提供面積差(ΛΑ)，在第一壓力室(120)中暴露的隔膜(100)的面積(Al)比第二壓力室(121)中暴露的面積(A2)大。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的呼吸感應(yīng)裝置，其中，所述流體通道(143、153)是中心流體通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種呼吸感應(yīng)裝置，其包括具有位于一側(cè)的第一壓力室(120)和位于第二側(cè)的第二壓力室(121)的隔膜(100)，其中所述第一壓力室和第二壓力室(120、121)借助于具有不同截面通道面積(Ar、Af)的流體通道(143、153)連接至系統(tǒng)壓力(L1)，所述不同截面通道面積配置成促進檢測由于呼吸發(fā)生的壓力降，其中，相對于提供通向和/或來自第一壓力室(120)的流體通道的截面通道面積(Af)，提供通向和/或來自第二壓力室(121)的受限制的一流體通道(143)的截面通道面積(Ar)之間的截面通道面積的關(guān)系在1/50到1/200范圍內(nèi)。
文檔編號B63C11/22GK102933457SQ201180022463
公開日2013年2月13日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者O.帕特里克森 申請人:康森薩姆公司