ПОРТАТИВНЫЙ ДЫХАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Предлагаемое решение относится к водолазному оборудованию с подачей воздуха с поверхности воды и может быть использовано для дыхания водолаза под водой.
Аналогичные технические решения известны см., патент США №4674493, который содержит следующую совокупность существенных признаков:
- герметичный плавающий контейнер, имеющий надводное впускное отверстие и подводное выпускное отверстие;
- компрессор с электроприводом и аккумуляторную батарею, закрепленные во внутренней полости герметичного плавучего контейнера, при этом компрессор с электроприводом подсоединен своим выходом к подводному выпускному отверстию герметичного контейнера;
- резервуар, подсоединенный к подводному выпускному отверстию герметичного контейнера;
- шланг, подсоединенный своим входом к отверстию резервуара;
- дыхательный механизм, удерживаемый ртом водолаза, служащий для управления вдыхаемым и выдыхаемым газами, подсоединенный своим входом к выходу шланга.
Общими признаками предлагаемого решения и этого аналога являются:
- компрессор с электроприводом и аккумуляторная батарея;
- резервуар, подсоединенный к выходу компрессора;
- шланг, подсоединенный своим входом к отверстию резервуара;
- дыхательный механизм, удерживаемый ртом водолаза, служащий для управления вдыхаемыми и выдыхаемыми газами, подсоединенный своим входом к выходу шланга.
Этим аналогом не достигается технический результат, связанный с компактностью и малым весом аппарата.
Причиной невозможного получения указанного технического результата является то, что производительность компрессора с электроприводом постоянная и не зависит от количества потребляемого дыхательного газа водолазом в единицу времени, следовательно, производительность компрессора с электроприводом будет всегда максимальной для обеспечения дыхания при максимальной потребности дыхательного газа, но при минимальной потребности дыхательного газа эта производительность будет излишней, что приведет к перерасходу расходу электрической энергии аккумуляторной батареи. Для компенсации излишнего расхода электрической энергии требуется большей емкости аккумуляторная батарея, что приводит к громоздкости аппарата и излишнему весу аппарата.
Известен также дыхательный аппарат см., патент США №5924416, который выбран в качестве прототипа и содержит следующую совокупность существенных признаков:
- плавучую надувную камеру;
- два контейнера, верхний и нижний, верхний закреплен на плавучей надувной камере, нижний прикреплен к верхнему контейнеру.
- два компрессора с электроприводом, закрепленные в нижнем контейнере и расположенные в воде;
- реле давления газов;
- аккумуляторную батарею для питания компрессора с электроприводом, расположенную в верхнем контейнере, соединенную своей клеммой с клеммой компрессора с электроприводом через выходные контакты реле давления газов;
- резервуар, подсоединенный к выходу компрессора;
- шланг, подсоединенный своим входом к отверстию резервуара;
- дыхательный механизм, удерживаемый ртом водолаза, служащий для управления вдыхаемыми и выдыхаемыми газами, подсоединенный своим входом к выходу шланга.
Общими признаками предлагаемого решения и прототипа являются:
- компрессор с электроприводом;
- реле давления газов, подсоединенное своим входом к отверстию резервуара;
- аккумуляторная батарея для питания компрессора с электроприводом;
- резервуар, подсоединенный к выходу компрессора;
- шланг, подсоединенный своим входом к отверстию резервуара;
- дыхательный механизм, удерживаемый ртом водолаза, служащий для управления вдыхаемыми и выдыхаемым газами, подсоединенный своим входом к выходу шланга.
Этим аналогом не достигается технический результат, связанный с компактностью и малым весом аппарата.
Причиной невозможного получения указанного технического результата является то, что поскольку компрессоры с электроприводом работают циклично, т.е. подключаются к аккумуляторной батарее контактами реле давления газов при снижении установленного минимального уровня давления газов и отключаются при превышении установленного максимального уровня давления газов, будет слишком частое повторение циклов при использовании резервуара малого объема (2-3 литра), это снизит срок службы реле давления газов и компрессоров с электроприводом. Для предотвращения этого потребуется резервуар объемом не менее нескольких десятков литров, что приводит к громоздкости аппарата и излишнему весу аппарата.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что в портативном дыхательном аппарате, содержащем: компрессор с электроприводом, имеющий надводное впускное отверстие; резервуар, соединенный своим отверстием с выходом компрессора с электроприводом; реле давления, контролирующее давление газов, соединенное своим входом с отверстием резервуара; аккумуляторную батарею, питающую компрессор с электроприводом через выходные контакты реле давления; шланг, соединенный своим входом с отверстием резервуара; дыхательный механизм, удерживаемый ртом водолаза, служащий для управления вдыхаемыми и выдыхаемыми газами, соединенный своим входом с выходом шланга, добавлено то, что аппарат содержит как минимум две аккумуляторные батареи, питающие компрессор с электроприводом, соединенные между собой выходными контактами реле давления при свободном состоянии последовательно, при сработанном состоянии реле давления соединенные параллельно.
Наличие как минимум двух аккумуляторных батарей, питающих компрессор с электроприводом и соединение их между собой выходными контактами реле давления при свободном состоянии реле давления последовательно, при сработанном состоянии реле давления параллельно, позволяет уменьшить пусковые токи компрессора с электроприводом, уменьшить частоту циклов срабатывания реле давления, благодаря этому становится возможным сделать аппарат компактным и легким, используя резервуар компактного объема (2-3 литра).
Портативный дыхательный аппарат поясняется нижеследующим описанием и графическим изображением.
Портативный дыхательный аппарат содержит:
- компрессор с электроприводом - 1 с клеммами - 2, 3, имеющий надводное впускное отверстие. При этом производительность компрессора с электроприводом - 1, при питании половиной его номинального напряжения, обеспечивает дыхательным газом водолаза на минимальной глубине погружения и минимальной физической активности;
- резервуар - 4 компактного объема (2-3 литра), соединенный с выходом сжатого газа компрессора с электроприводом - 1;
- реле давления - 5, контролирующее давление газов, содержащее:
- клеммы - 6, 7, 8, 9;
- датчик-реле - 10 давления газов, соединенный своим входом с резервуаром - 4, имеющий выходной контакт, замкнутый в свободном состоянии, разомкнутый в сработанном состоянии и соединенного своими выводами с клеммами - 6, 7;
- диод - 11, соединенный своим анодом с клеммой - 7, своим катодом соединенный с клеммой - 8;
- диод - 12, соединенный своим анодом с клеммой-9, своим катодом соединенный с клеммой - 6;
- выключатель - 13;
- первую аккумуляторную батарею - 14, соединенную своей положительной клеммой с клеммой - 2 компрессора с электроприводом - 1 через выключатель - 13 и с клеммой - 8 реле давления - 5, своей отрицательной клеммой первая аккумуляторная батарея - 14 соединена с клеммой - 6 реле давления - 5. При этом номинальное напряжение первой аккумуляторной батареи - 14 составляет половину номинального напряжения компрессора с электроприводом - 1;
- вторую аккумуляторную батарею - 15, соединенную своей положительной клеммой с клеммой - 7 реле давления - 5, своей отрицательной клеммой вторая аккумуляторная батарея - 15 соединена с клеммой - 9 реле давления - 5 и с клеммой - 3 компрессора с электроприводом - 1. При этом номинальное напряжение второй аккумуляторной батареи - 15 составляет половину номинального напряжения компрессора с электроприводом - 1;
- шланг - 16, соединенный своим входом с резервуаром - 4;
- дыхательный механизм - 17, удерживаемый ртом водолаза, служащий для управления вдыхаемыми и выдыхаемыми газами, соединенный своим входом с выходом шланга - 16;
- диск - 18, выполненный из пластика, для закрепления на нем компрессора с электроприводом - 1, резервуара - 4, первой аккумуляторной батареи - 14 и второй аккумуляторной батареи - 15;
- надувную камеру - 19, выполненной в виде тора, для поддержания на плаву диска - 18 с закрепленным на нем оборудованием.
В качестве компрессора с электроприводом - 1 может быть использован поршневой компрессор с электроприводом постоянного тока Uном=12 B, Qмах=60-80 л/мин.
В качестве датчика-реле - 10 давления газов, может быть использовано реле давления газов Кондор MDR 1/11 с кнопкой вкл/выкл, Iн=20 А, Рмах=12 атм. (производства фирмы «Condor-Werke» Германия).
В качестве первой и второй аккумуляторных батарей - 14, 15 может быть использована аккумуляторная батарея с параметрами Uном=6 В, Сном=20 А*ч.
В качестве дыхательного механизма - 17, может быть использован легочный автомат от аппарата воздушно-дыхательного АВМ-12 (производства фирмы ОАО «Кампо» Россия).
В качестве диодов - 11, 12 может быть использован полупроводниковый диод с параметрами Uобр.=30 B, Iном=50 А.
Портативный дыхательный аппарат работает следующим образом.
В начальный момент времени при давлении в резервуаре - 4 меньшем давления срабатывания реле давления - 5, контакт датчика-реле - 10 давления газов находится в свободном состоянии и замкнут.Отрицательная клемма первой аккумуляторной батареи - 14 соединяется с положительной клеммой второй аккумуляторной батареи - 15 через замкнутый контакт датчика-реле - 10 давления газов с клеммами - 6, 7 реле давления - 5. При включении выключателя - 13, клемма - 2 компрессора с электроприводом - 1 получает питание от положительной клеммы первой аккумуляторной батареи - 14 через замкнутый контакт выключателя - 13, клемма 3 компрессора с электроприводом - 1 получает питание от отрицательной клеммы второй аккумуляторной батареи - 15.
Компрессор с электроприводом - 1 получает напряжение питания от последовательно соединенных между собой клемм первой аккумуляторной батареи - 14 и второй аккумуляторной батареи - 15, равное сумме их напряжений. Дыхательный газ поступает в надводное впускное отверстие компрессора с электроприводом - 1 и накапливается в резервуаре - 4. Из резервуара - 4 газ поступает по шлангу - 16, в дыхательный механизм - 17, удерживаемый ртом водолаза.
2
При достижении давления 4,0-4,5 кг/см срабатывания реле давления - 5, контакт датчика-реле - 10 давления газов с клеммами - 6, 7 размыкается, клемма - 2 компрессора с электроприводом - 1, получает питание через замкнутый контакт выключателя - 13 от положительной клеммы первой аккумуляторной батареи - 14 и через диод - 11 с клеммами - 7, 8 от положительной клеммы второй аккумуляторной батареи - 15, клемма - 3 компрессора с электроприводом - 1 получает питание через диод - 12 с клеммами - 6, 9 от отрицательной клеммы первой аккумуляторной батареи - 14 и от отрицательной клеммы второй аккумуляторной батареи - 15. Компрессор с электроприводом-1 получает напряжение питания от параллельно соединенных между собой клемм первой аккумуляторной батареи - 14 и второй аккумуляторной батареи - 15, напряжение будет составлять половину номинального напряжения компрессора с электроприводом - 1, соответственно производительность его снизится более чем в два раза.
2
При снижении давления в резервуаре - 4 до установленного минимального уровня около 1,5 кг/см, реле давления - 5 возвращается в свободное состояние, контакт датчика-реле - 10 давления газов с клеммами - 6, 7 замыкается. Отрицательная клемма первой аккумуляторной батарея - 14 соединяется с положительной клеммой второй аккумуляторной батареи - 15 через замкнутый контакт датчика-реле - 10 давления газов с клеммами - 6, 7. Клемма - 2 компрессора с электроприводом - 1, получает питание через замкнутый контакт выключателя - 13 от положительной клеммы первой аккумуляторной батареи - 14, клемма - 3 компрессора с электроприводом - 1 получает питание от отрицательной клеммы второй аккумуляторной батареи - 15. Компрессор с электроприводом - 1 получает напряжение питания от последовательно соединенных между собой клемм первой аккумуляторной батареи - 14 и второй аккумуляторной батареи - 15, равное сумме их напряжений.
Пусковой ток компрессора с электроприводом - 1 будет меньше по сравнению с пусковым током прототипа за счет того, что напряжение на его клеммах - 2, 3 увеличивается с половины номинального напряжения компрессора (параллельное соединении аккумуляторных батарей) до номинального (последовательное соединении аккумуляторных батарей), а не с нуля до номинального напряжения, как у прототипа. Время до замыкания контактов реле давления - 5 будет больше чем у прототипа, так как дыхательный газ будет поступать из накопленного в резервуаре - 4 и компрессора с электроприводом - 1, у прототипа будет поступать только из резервуара, что позволяет уменьшить частоту циклов срабатывания реле давления - 5.
Далее процесс будет повторяться заново, как указано выше.
Диоды - 11, 12 являются заменой разомкнутых в свободном состоянии выходных контактов датчика-реле - 10 давления газов.
Таким образом, предлагаемое техническое решение, позволяет уменьшить пусковые токи компрессора с электроприводом, уменьшить частоту циклов срабатывания реле давления, благодаря этому становится возможным сделать аппарат компактным и легким, используя резервуар меньшего объема, в чем и заключается технический результат.