УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА РЕГУЛЯТОРА ДЫХАНИЯ ВОДОЛАЗА

Полезная модель относится к водолазной технике, в частности к регуляторам дыхания водолаза, обладающим первой ступенью, соединительным шлангом и второй ступенью, сконструированных для работы в условиях низких температур с высокой устойчивостью к обмерзанию.
В большинстве случаев обмерзание регуляторов связано с точкой адиабатического расширения газа в результате перепада с большого давления на меньшее, при этом происходит резкое падение температуры газа примерно до минус 30°С, эта так называемая "точка холода" приходится на место установки клапана подачи воздуха и его рычажной системы, где конденсируется влага, которая может вызвать обледенение, что приводит к заклиниванию рычага и клапана. 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).
Известен шланговый дыхательный аппарат (Патент RU №86107, МПК А62В 7/00, опубликован 27.08.2009) используемый при проведении подводно-технических, аварийных, аварийно-спасательных работах в закрытых, затопленных и полузатопленных помещениях. В шланговом дыхательном аппарате шланг подачи, легочный автомат со шлангом, шланг среднего давления от редуктора аппарата соединены между собой через распределительное устройство, а управление вентилем аппарата осуществляется с помощью маховичка вентиля аппарата при его телескопическом выдвижении, а распределительное устройство имеет как минимум два дополнительных свободных порта для подключения второго легочного автомата, устройства поддува гидрокомбинезона и/или других потребителей.
Недостатком конструкции этого шлангового аппарата является сложность эксплуатации в условиях низких температур, не исключена возможность обмерзания регулятора дыхания.
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.
Известен водолазный дыхательный аппарат (Патент RU №2331544, МПК В63С 11/20 опубликован 20.08.2008), содержащий систему непрерывной подачи воздуха с поверхности воды по гибкой трубке, дыхательный автомат, содержащий корпус с входом и выходом воздуха, загубник, сообщающийся с внутренней полостью указанного корпуса, и систему отвода выдыхаемого воздуха водолаза на поверхность воды. Указанный вход корпуса соединен с выходом упомянутой трубки, а на выходе этого корпуса установлен выпускной клапан. В корпусе установлена диафрагма, воспринимающая давление окружающей ее среды, а также впускной клапан, размещенный на входе корпуса и связанный рычагом с этой диафрагмой, с возможностью его открытия при деформации диафрагмы внутрь корпуса. Система отвода выдыхаемого воздуха содержит вторую диафрагму, установленную в упомянутом корпусе, имеющем второй выход с установленным на нем вторым выпускным клапаном, связанным вторым рычагом с этой второй диафрагмой, с возможностью его открытия при деформации диафрагмы наружу корпуса. При этом указанный второй выход сообщен со второй гибкой трубкой, расположенной своим выходом над поверхностью воды. Достигается отвод выдыхаемого воздуха водолаза на поверхность воды в момент выдоха водолаза позволяющий предотвратить появление пузырьков воздуха в воде.
Недостатком данной конструкции является то, что при использовании в среде с отрицательной температурой (в том числе и в воде) во внутренней полости регулятора 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 free flow. Это связано 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).
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является 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.
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.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является исключение обледенения регулятора дыхания водолаза при работе в окружающей среде с низкой и отрицательной температурой, что достигается исключением или минимизированием попадания влаги во внутреннюю полость регулятора.
Технический результат достигается тем, что в конструкцию регулятора дыхания водолаза, 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, вводится чехол, изготовленный из эластичного водо-морозостойкого материала, крепящейся с помощью липучек, на внутренней стороне чехла нашиты гибкие нагревательные элементы, выполненные из лавсановых нитей с резистивным напылением оксида металлов, имеющих высокую механическую прочность и быструю температуру нагрева, 1 градус в секунду, закрытые теплоотражающим слоем из алюминиевой пленки, выполненной способом вакуумного напыления в теплоизоляционном материале, снабженный регулятором температуры и малогабаритным источником питания вмонтированного в чехол обогрева в герметичной капсуле.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованиям новизны.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.
Устройство для обогрева регулятора дыхания водолаза состоит: из корпуса 1 разделенного эластичной мембранной 2; крышки 3 фиксирующей эластичную мембрану 3 и предохраняющей ее от механических повреждений; воздухоподающего устройства, например рычажного типа, содержащего: штуцер 4 для присоединения шланга подачи воздуха, седло 5, клапан 6 подачи воздуха и рычажный механизм 7, обеспечивающий кинематическую связь клапана подачи воздуха с эластичной мембраной 3; дефлектора 8, отводящего пузырьки газа при выдохе из зоны обзора; по меньшей мере одного, клапана выдоха 9; загубника 10 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, чехол 11, изготовлен из эластичного водо-морозостойкого материала, крепящийся с помощью липучек, на внутренней стороне чехла нашиты гибкие нагревательные элементы 12, выполненные из лавсановых нитей с резистивным напылением оксида металлов, закрытые теплоотражающим слоем 13 из алюминиевой пленки, выполненной способом вакуумного напыления в теплоизоляционном материале, снабжен регулятором температуры 14 и малогабаритным источником питания 15 размещенным в чехле 11 обогрева в герметичной капсуле 16.
Управляющим элементом дыхательного автомата является мембрана 2. Она разделяет корпус дыхательного автомата на две камеры - воздушную 17 и водную 18. При совершении вдоха в воздушной камере 17 дыхательного автомата происходит разрежение, в результате чего мембрана 2 прогибается вниз и надавливает на рычаг 7. Рычаг 7, соединенный со штоком клапана 19, преодолевая усилие пружины 20, отводит клапан 6, на торце которого закреплена подушка клапана, от седла клапана 5. Через открытый клапан 6 воздух устремляется в воздушную камеру 17 дыхательного автомата, и через нее - на вдох. При прекращении вдоха и с началом выдоха воздух заполняет камеру 17 до давления окружающей среды, и мембрана 2 возвращается в исходное положение, а клапан 6 под воздействием пружины 20 закрывается. Излишки выдыхаемого воздуха выходят через односторонний лепестковый клапан 9, расположенный в нижней части воздушной камеры 17 дыхательного автомата. Его прикрывает дефлектор 8, который защищает клапан 9 от внешнего воздействия, а также отводит пузырьки выдыхаемого воздуха. Дыхательный автомат регулятора водолаза обычно оснащен системой регулировки Вентури 21, теплоизолятором 22, теплообменником 23, загубником 10, шлангом 24 и редуктором 25.
Чехол 11 выполнен многослойным в виде неразъемного изделия с фигурными вырезами повторяющими основные контуры регулятора водолаза снабженный нагревательными элементами 12 и малогабаритным источником питания 15 в герметичной капсуле 16 с регулятором температуры 14 и кнопкой включения 26.
Первый слой чехла 25 предназначен для интенсивной передачи тепла регулятору и плотного прилегания к обогреваемой поверхности обеспечивая минимальный тепловой зазор, на нем нашиты гибкие нагревательные элементы, задавая величину питающего напряжения, можно регулировать тепловыделение нагревательных проводов.
Второй слой чехла 13, отражающий - предназначен для уменьшения теплопередачи во внешнюю среду, выполненный в виде металлической фольги методом вакуумного напыления.
Третий слой 28 защитный и изолирующий от воздействия окружающей среды выполненный из эластичного водо-морозостойкого материала.
Совокупность свойств каждого слоя позволяет достичь технический результат.
Устройство для обогрева регулятора дыхания водолаза работает следующим образом. Чехол 11 плотно устанавливается на регулятор, водолаз включает нагрев кнопкой 26, установленной на внешней стороне герметичной капсулы, при необходимости повторным нажатием кнопки можно увеличить или уменьшить нагрев. В качестве источника питания используется литий-ионная полимерная батарея без эффекта запоминания, которые не могут быть повреждены частой зарядкой и рассчитаны приблизительно на 500 циклов заряда/разряда. Время непрерывной работы устройства для обогрева без подзарядки составляет от 2 до 8 часов - зависит от внешней температуры окружающей среды. За счет плотного прилегания нагревающих элементов 12 к теплообменникам 23, шлангу 24, редуктору 25 и дыхательному автомату их температура повышается, происходит нагрев воздуха во внутреннем объеме регулятора, это обеспечивает эффективный обогрев клапана вдоха 6 и рычага 7, что наиболее подвержено обмерзанию. Водолаз делает вдох прогретым воздухом, что помогает ему дополнительно согреваться. На выдохе всегда влажный воздух, но присутствие теплого воздуха в воздушной камере не позволит влаге конденсироваться и сформироваться в кристаллики льда на клапане 6 и рычажной группе 7. В остальном работа регулятора происходит по обычной схеме.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого чехла для обогрева регулятора водолаза заключается в том, что применение лавсановых нитей с резистивным напылением оксида металла позволяет сократить время прогрева вдыхаемого воздуха за счет плотного контакта нагревательных элементов с металлическими частями регулятора и повысить коэффициент полезного действия отдачи тепла от нагревательного элемента, тем самым выполняя технический результат повышения устойчивости регулятора водолаза к обмерзанию.