Военное образование в России

Водолазное снаряжение c открытой схемой дыхания (автономное) - Конструкции редукторов

Конструкции редукторов

Основным фактором, определяющим конструкцию редуктора, является тип управляющего элемента.

Мембранный редуктор. Использование мембраны в качестве управляющего элемента первой ступени регулятора достаточно широко распространено по следующим причинам.

Во-первых, мембрана разделяет корпус редуктора на две части, из которых только одна сообщается с водной средой. Вторая же надежно изолирована от нее, благодаря чему возможно использование редуктора в загрязненных водах, меньше вероятность обмерзания деталей и элементов при низких температурах (ниже 7°С), кроме того, мембрана надежно защищает внутренние элементы редуктора от коррозии;

Во-вторых, надежность мембраны очень высока, она не подвержена отказам, носящим внезапный характер; Мембранные более сложны в изготовлении и содержат большее количество подвижных деталей, но все они защищены от внешних воздействий. Поэтому использовать мембранные редукторы при спусках в холодную или загрязнённую воду предпочтительнее.

Наконец, мембрана не требует каких-либо особых мероприятий по обслуживанию, кроме выполнения требований по правильному содержанию и хранению.

К серьезному недостатку мембраны, как управляющему элементу, следует отнести  возможность возникновения постепенного отказа (трещина, разрыв, расслоение), связанного прежде всего с процессом естественного старения резины с течением времени. Это приводит к необходимости периодического контроля состояния мембраны и своевременной ее замены.

Принцип работы мембранного редуктора. Если редуктор не подсоединен к баллону ВВД, то клапан отжат от седла пружиной на мембране. После подсоединения редуктора к баллону и открытия запорного вентиля, воздух из баллона через камеру ВВД поступает в камеру среднего давления (ВСД) редуктора и поднимает мембрану. В момент наступления равновесия мембраны клапан редукции плотно прижимается к седлу и перекрывает поступление воздуха.

При вдохе или увеличения глубины в результате нарушения равенства давлений, мембрана прогибается и, нажимая на шток клапана, отжимает тарелку клапана от седла. После окончания вдоха или уменьшения глубины погружения давление в камере возрастает, мембрана возвращается в первоначальное состояние, а клапан перекрывает поступление ВВД из баллона в редуктор.

Поршневой редуктор. Наряду с мембраной, в качестве управля­ющего элемента первой ступени регуляторов широко используется поршень. Это обусловлено следующими причинами:

Во-первых, срок службы самого поршня практически неограничен, замене подлежат только уплотнения и сальники;

Во-вторых, при использовании поршня исключается такой вид отказов, как постепенный, связанный с механическим износом и старением материала.

К недостаткам поршневого редуктора следует отнести возможность внезапного отказа, вызванного попаданием посторонних частиц(песок, окалина и т.п.) на рабочую поверхность поршня, который может заклинить, а также обмерзанием рабочей поверхности при работе в холодной воде (особенно при интенсивном потреблении воздуха). При неправильном уходе и нарушении требований по содержанию и хранению, возможна коррозия на поверхностях, контактирующих с внешней средой (особенно морской водой). Но применение специальных решений в конструкциях поршневых редукторов сводит практически на нет все эти недостатки.

Принцип работы поршневого редуктора. Если редуктор регулятора не подключен к баллону ВВД, тарелка редукционного клапана, конструктивно объединенного с поршнем, отжата от седла силой упругости пружины, действующей на поршень "снизу". Посредством внутреннего канала поршень соединяет как бы две камеры среднего давления, одну над поршнем, а вторую - над тарелкой клапана, которым заканчивается поршень. Водная камера находится между корпусом редуктора и поршнем.

После подсоединения редуктора к баллону ВВД и открытия запорного вентиля, сжатый воздух поступает через камеру высокого давления в обе камеры среднего давления, что приводит к перемещению поршня вниз и закрытию клапана.

Величина давления воздуха в камере среднего давления должна быть такой, чтобы преодолевалось сопротивление трех составляющих, действующих в противоположном направлении - силы упругости пружины, давления внешней среды и давления ВВД из баллонов. В равновесном состоянии в камере ВСД давление воздуха будет больше давления окружающей среды, причем, в зависимости от давления воздуха в баллонах ВВД, этот перепад давления также будет изменяться. Это приводит к зависимости сопротивления дыханию от давления воздуха в баллонах.

В результате вдоха или увеличения глубины погружения нарушится равенство. Давление в камере редуктора уменьшится, это приведет к перемещению поршня вверх, открытию редукционного клапана и поступлению очередной порции воздуха из баллонов в камеру ВСД редуктора. После окончания вдоха или уменьшения глубины погружения давление в камере редуктора увеличится, поршень переместится в нижнее положение и перекроет поступление воздуха. Система вновь придет в состоянии равновесия. Этот процесс будет повторяться циклично при каждом вдохе пловца или изменении глубины погружения.

Рассмотренные выше типовые схемы редукторов как поршневого, так и мембранного типов не обеспечивают независимость суммарного сопротивления дыханию от величины давления воздуха в баллонах. Такие редукторы называются редукторами с несбалансированным редуцирующим устройством (unbalanced first stage).