ЛЕГОЧНЫЙ АВТОМАТ

Полезная модель относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания в водолазной технике, для выполнения подводных, аварийно-спасательных и других видов подводных работ.
Известна конструкция легочного автомата (дыхательного автомата или регулятора второй ступени) (Меренов И.В., Смолин В.В. «Справочник водолаза. Вопросы и ответы» - 2-е изд., перераб. И доп. - Л.: Судостроение, 1990, 400 с., ил.). Все автоматы устроены по одному принципу. Их корпус разделен гибкой резиновой мембраной на две части, внешнюю и внутреннюю. Внешняя сообщается с окружающей средой (воздухом на поверхности и водой при погружении), и таким образом в ней поддерживается давление, равное наружному, а внутренняя, изолированная от внешней среды, заполняется воздухом для дыхания. С повышением внешнего давления при погружении под воду, а также по мере расходования воздуха из внутренней полости автомата на вдох, мембрана прогибается и через систему рычагов открывает клапан, через который воздух поступает во внутреннюю полость и далее на дыхание. При выдохе мембрана выгибается, клапан подачи закрывается, а клапан выдоха открывается и выдыхаемый газ вытравливается в окружающую среду.
Недостаток конструкции данного легочного автомата - в том, что при использовании в среде с отрицательной температурой (в том числе и в воде) во внутренней полости возможно образование обледенения рычажной системы, а также клапана подачи воздуха, что может привести к заклиниванию и невозможности подачи воздуха на дыхание или наоборот установиться постоянная подача воздуха. Этот процесс в основном связан с тем, что выдыхаемый человеком воздух имеет большую влажность (до 100%), влага конденсируется и замерзает (преимущественно это происходит в районе седла клапана подачи воздуха, где происходит дросселирование подаваемого воздуха, сопровождающееся поглощением теплоты).
Известна конструкция регулятора второй ступени GLACIA фирмы Aqualung (каталог продукции фирмы ТЕТИС-ПРО, http://www.tetis-pro.ru., прототип) содержащего корпус, разделенный эластичной мембранной с жестким центром; крышку фиксирующую эластичную мембрану и предохраняющую ее от механических воздействий; воздухоподающее устройство содержащее: штуцер для присоединения шланга подачи воздуха, седло, клапан подачи воздуха, рычажный механизм, создающий кинематическую связь клапана подачи воздуха с эластичной мембраной; клапан выдоха; устройство регулирующее величину сопротивления вдоха; дефлектор, отводящий пузырьки газа при выдохе из зоны обзора; и загубник. Регулятор GLACIA специально предназначен для работы в холодной воде. Для этого применены следующие технические решения:
- теплообменник на штуцере для присоединения шланга, обеспечивающий подогрев частей механизмов регулятора (седло, клапан подачи воздуха, рычажный механизм) за счет тепла окружающей воды;
- рычаг рычажного механизма смещен в сторону, противоположную седлу, чтобы быть как можно более удаленным от источника холода (седла дросселирующего подаваемый воздух);
- стержень рычажного механизма, соединяющий рычаг с толкателем, выполнен из пластика для предотвращения распространения охлаждения по рычагу;
- внутренняя поверхность корпуса и все металлические части регулятора покрыты тефлоном для предотвращения скопления капель воды, содержащейся в выдыхаемом газе, и образования кристалликов льда.
Недостатком данного регулятора - является плохая эффективность используемых технических решений, так как не устранена главная причина обледенения - попадание влажного выдыхаемого воздуха во внутреннюю полость, и как следствие возможное обледенение клапана подачи и рычажного механизма.
Предлагаемой полезной моделью решается задача создания легочного автомата (дыхательного автомата или регулятора второй ступени) исключающего обледенение воздухоподающего устройства при работе в окружающей среде с отрицательной температурой. Для этого необходимо исключить или минимизировать попадание влаги во внутреннюю полость.
Техническая задача решена в конструкции легочного автомата, состоящего: из корпуса разделенного эластичной мембранной; крышки фиксирующей эластичную мембрану и предохраняющей ее от механических повреждений; воздухоподающего устройства, например рычажного типа, содержащего: штуцер для присоединения шланга подачи воздуха, седло, клапан подачи воздуха и рычажный механизм, обеспечивающий кинематическую связь клапана подачи воздуха с эластичной мембраной; дефлектора, отводящего пузырьки газа при выдохе из зоны обзора; по меньшей мере одного, клапана выдоха; загубника и дополнительной перегородки, разделяющей внутреннюю полость корпуса на две полости - подмембранную и полость вдоха-выдоха и как минимум, одного устройства одностороннего действия (пропускающего воздух только в одну сторону), соединяющего эти полости.
Устройство одностороннего действия может быть выполнено в виде отверстия с клапаном лепесткового типа, либо в виде отверстия перекрывающегося подпружиненной заслонкой на оси, либо в виде отверстия перекрывающегося подпружиненным клапаном и т.п.
Технический результат - создание легочного автомата, исключающего обледенение воздухоподающего устройства при работе в окружающей среде с отрицательной температурой - достигается тем, что внутренняя полость легочного автомата разделена на две полости подмембранную и полость вдоха-выдоха, с помощью перегородки и как минимум одного, устройства одностороннего действия (пропускающего воздух только в одну сторону), соединяющего эти полости, тем самым исключается или минимизируется возможность попадания влаги, содержащейся в выдыхаемом воздухе, в подмембранную полость. Таким образом, исключается возможность обледенения воздухоподающего устройства.
Для улучшения эксплуатационных характеристик в легочном автомате могут использоваться: атмосферный клапан - позволяющий дышать через легочный автомат атмосферным воздухом на поверхности воды; механизм изменяющий величину инжекции (эффект Вентури) подаваемого воздуха -для уменьшения сопротивления вдоху.
На фиг.1 показана конструкция легочного автомата с воздухоподающим устройством рычажного типа, с атмосферным клапаном, с механизмом изменяющим величину инжекции и устройством регулирующем величину сопротивления вдоху (фаза вдоха).
На фиг. 2 показана конструкция этого же легочного автомата (фаза выдоха).
Легочный автомат (фиг. 1, 2) состоит из: корпуса 1 разделенного эластичной мембранной 2 на две полости - внешнюю А и внутреннюю, которая разделена перегородкой Г еще на две полости - подмембранную Б и полость вдоха-выдоха В; крышки 3 фиксирующей эластичную мембрану 2 в корпусе 1 и предохраняющую ее от механических повреждений; воздухоподающего устройства рычажного типа 4 содержащего: штуцер для присоединения шланга подачи воздуха Д, седло Е, клапан подачи воздуха 5, рычаг 6 обеспечивающий кинематическую связь клапана подачи воздуха 5 с эластичной мембранной 2, пружина 7 прижимающая клапан подачи воздуха 5 к седлу Е, втулка 8 разгружающая клапан подачи воздуха 5 от давления подаваемого воздуха, механизм изменяющий величину инжекции подаваемого воздуха 9 в виде вращающейся заслонки Ж, которая открывает или перекрывает выходное отверстие И, устройства регулирующего величину сопротивления вдоха 10 в виде винта с маховичком К, которое изменяет усилие пружины 7 тем самым изменяя величину сопротивления вдоху; как минимум одного клапана выдоха 11 в виде эластичного клапана лепесткового типа; устройства одностороннего действия 12 в виде отверстия Л в перегородке Г перекрывающегося эластичным клапаном лепесткового типа 13, который пропускает воздух только из подмембранной полости Б в полость вдоха-выдоха В; атмосферного клапана 14 установленного в полости вдоха-выдоха В для исключения в процессе вдоха сопротивления создаваемого клапаном 13, может быть установлен в подмембранной полости Б.
Для отведения пузырьков выдыхаемого газа на легочном автомате может устанавливаться дефлектор 15 (фиг. 2). Для увеличения эффективной площади, эластичная мембрана 2 может содержать жесткий центр 16 (фиг. 2).
Работа легочного автомата осуществляется следующим образом:
в исходном состоянии: клапан подачи воздуха 5 (фиг. 1) прижат к седлу Е усилием пружины 7; рычаг 6 и эластичная мембрана 2 находятся в поднятом состояние как изображено на фиг. 2; эластичный клапан лепесткового типа 13 перекрывает отверстие Л; клапан выдоха 11 перекрывает отверстие для вытравливания выдыхаемого газа в окружающую среду; подводимый воздух дежурит перед клапаном подачи воздуха 5;
при вдохе (фиг. 1): в полости вдоха-выдоха В создается разряжение, под действием которого клапан выдоха 11 еще сильнее перекрывает выходное отверстие, а эластичный клапан 13 открывает отверстие Л в перегородке Г, эластичная мембрана 2 прогибается и нажимает на рычаг 6, который поворачиваясь воздействует на клапан подачи воздуха 5 и преодолевая усилие пружины 7 отводит его от седла Е; сжатый воздух устремляется через отверстие И в подмембранную полость Б и далее минуя заслонку Ж (если она полностью или частично перекрывает отверстие И) через отверстие Л и открытый эластичный клапан лепесткового типа 13 в полость вдоха-выдоха В и далее на вдох пользователя;
при выдохе (фиг. 2): в полости вдоха-выдоха В выдыхаемым воздухом создается избыточное давление, под действием которого эластичный клапан лепесткового типа 13 перекрывает отверстие Л тем самым препятствуя попаданию выдыхаемого газа и влаге содержащейся в нем в подмембранную полость Б; выдыхаемый газ вместе с влагой полностью вытравливается в окружающую среду через клапан выдоха 11 и по каналам дефлектора 15 могут отводиться из зоны обзора пользователя; эластичная мембрана 2, клапан подачи воздуха 5 под действием пружины 7 и рычаг 6 возвращаются в исходное состояние, подача воздуха прекращается.
Для увеличения сопротивления вдоху (например, при работе на сильном течении) заворачивая винт 10 (фиг. 1) с помощью маховичка К увеличивается усилие пружины 7, в результате чего требуется более сильное разряжение в подмембранной полости Б - сопротвление вдоху увеличивается.
Устройство изменяющее величину инжекции подаваемого воздуха 9 (фиг. 1) предназначено так же для изменения сопротивления вдоху и работает следующим образом: подаваемый воздух поступает через отверстие И в подмембранную полость Б с определенной скоростью направленным потоком, который увлекает за собой воздух уже находящийся в ней, таким образом создается дополнительное разряжение, которое помогает прогибать эластичную мембрану 2 и уменьшает сопротивление вдоху. Изменяя положение заслонки Ж - меняется направление и скорость подаваемого воздуха. При полном перекрытии отверстия И - скорость подаваемого воздуха минимальная, поток становится рассеянным, инжекция уменьшается или пропадает.
Атмосферный клапан 14 (фиг. 1) соединяет полость вдоха-выдоха В с окружающей средой и обеспечивает дыхание пользователя атмосферным воздухом без участия клапанов 11 и 13. Он может быть расположен и в подмембранной полости Б, но при этом увеличится сопротивление дыханию поскольку при вдохе воздух будет поступать через эластичный клапан лепесткового типа 13, а при выдохе вытравливаться через клапан выдоха 11.