Механизм водолазных регуляторов
-
Механизм регуляторов для подводного плавания
- Регуляторы давления газа используются в системах подачи дыхательных газов для подводного плавания.
- Регуляторы свободного потока и расхода по требованию используют механическую обратную связь по давлению для управления клапаном.
- Пропускная способность и чувствительность должны быть достаточными для поддержания давления и расхода.
-
Типы регуляторов для подводного плавания
- Регуляторы снижения давления используются в дыхательных аппаратах с открытым контуром и ребризерах.
- Регуляторы обратного давления используются в выхлопных системах и системах рекуперации газа.
-
Подключение к источнику питания высокого давления
- Первая ступень регулятора может быть подсоединена к клапану баллона с помощью фитингов CGA 850 или DIN.
- Фитинги CGA 850 используют хомут, который прижимает входное отверстие регулятора к клапану баллона.
- Фитинги DIN используют резьбовое соединение, выдерживающее большее давление.
-
Адаптеры и комплекты для переоборудования
- Доступны адаптеры для перехода между фитингами CGA 850 и DIN.
- Некоторые производители выпускают комплекты для переоборудования регуляторов.
-
Другие типы соединений
- Существуют баллонные клапаны для газов, отличных от воздуха, с метрической резьбой M26×2.
- Эти клапаны обязательны в ЕС для снаряжения с нитроксом или чистым кислородом.
-
Типы клапанов баллонов
- Большинство клапанов баллонов для подводного плавания относятся к типу K-valve.
- J-образные клапаны потеряли популярность из-за уязвимости к случайному выбросу воздуха и увеличения стоимости обслуживания.
- Клапаны с боковым шпинделем расположены справа, но левосторонние клапаны также производятся.
-
Регуляторы расхода с одним шлангом
- Современные регуляторы давления для дайвинга состоят из одноступенчатого двухступенчатого регулятора.
- Первая ступень снижает давление в баллоне до промежуточного значения, затем газ подается на вторую ступень.
- Сбалансированный регулятор первой ступени поддерживает постоянную разницу давлений.
-
Первая ступень регулятора
- Первая ступень крепится к клапану баллона или коллектору.
- Механизм может быть мембранного или поршневого типа, оба могут быть сбалансированными или несбалансированными.
- Поршневые ступени проще в изготовлении, но могут быть подвержены коррозии.
- Мембранные ступени более сложны, но подходят для холодной воды и соленой воды.
-
Межступенчатый шланг
- Используется для подачи дыхательного газа от первой ступени ко второй.
- Стандартный шланг имеет длину 30 дюймов, но доступны и другие длины.
- Отверстия низкого давления имеют резьбу 3/8″ UNF, высокого давления — 7/16″.
-
Вторая ступень регулятора
- Вторая ступень снижает давление подачи воздуха до атмосферного.
- Срабатывание клапана происходит из-за падения давления на выходе.
- Входные клапаны могут быть поворотными, но не поддаются точной настройке.
- При утечке на первой ступени клапан второй ступени должен быть защищен предохранительным клапаном.
-
Современные регуляторы
- Современные регуляторы редко имеют заводские клапаны сброса давления.
- Клапаны доступны как аксессуары, которые можно вкрутить в любой порт низкого давления.
-
Дожимные клапаны
- Большинство современных регуляторов используют дожимные клапаны.
- Дожимные клапаны открываются в направлении потока газа и закрываются пружиной.
- Используются два типа дожимных клапанов: классический и с трубкой.
-
Сервоуправляемые клапаны
- Некоторые регуляторы используют чувствительные пилотные клапаны для управления основным клапаном.
- Эти клапаны обеспечивают высокую скорость потока при малом перепаде давления.
-
Вытяжные клапаны
- Вытяжные клапаны предотвращают попадание воды в регулятор и создают отрицательное давление для управления клапаном.
- Используются эластомерные клапаны или клапаны типа «утиный клюв».
-
Вытяжные коллекторы
- Вытяжные коллекторы защищают клапаны и направляют выдыхаемый воздух в стороны.
- В двойных шланговых регуляторах коллекторы не нужны.
-
Кнопка продувки
- Кнопка продувки позволяет вручную открыть клапан и выпустить воздух.
- Используется для очистки регулятора от воды и для надувания буев.
-
Регулируемые пользователем модификаторы потока
- Некоторые регуляторы позволяют регулировать давление и обратную связь.
- Это позволяет настраивать давление на глубине и избегать свободного потока.
-
Двойные шланговые регуляторы
- Двойные шланговые регуляторы имеют две трубки: одну для подачи воздуха, другую для выдыхаемого газа.
- Преимущества: пузырьки выходят за голову, что улучшает видимость и снижает шум.
- Недостатки: изменение давления в зависимости от ориентации и необходимость ограничения потока.
- Двойные шланговые регуляторы устарели и используются редко.
-
Регуляторы с одним шлангом
- Механизм регулятора с одним шлангом упакован в металлический корпус, установленный на клапане баллона за шеей дайвера.
- Клапан выдоха должен быть на той же глубине, что и диафрагма, что возможно только в одном корпусе.
- Воздух проходит через гофрированные резиновые шланги к мундштуку.
- Невозвратный клапан предотвращает попадание воды в шланг и обеспечивает чистоту регулятора.
-
Регуляторы с двумя шлангами
- Ранние регуляторы с двумя шлангами имели одноступенчатую конструкцию.
- Первая ступень работала аналогично второй ступени двухступенчатых регуляторов, но была подключена напрямую к клапану баллона.
- Это приводило к изменению давления и работы дыхания при падении давления в баллоне.
-
Регуляторы постоянного массового расхода
- Полузакрытые системы с постоянным массовым расходом требуют подачи газа с постоянным давлением.
- Эти регуляторы модифицированы для работы с подводными условиями.
- Эффект дросселирования позволяет поддерживать постоянный массовый расход при изменении давления.
-
Регуляторы поверхностного снабжения
- Регуляторы для поверхностного снабжения работают по принципу промышленных регуляторов давления.
- Они обеспечивают необходимый расход газа для дайвинга.
- Газ может подаваться в шлем или маску, и может быть возвращен на поверхность для рециркуляции.
-
Регуляторы для регенерации
- Регенерационные шлемы используют систему поверхностного снабжения и возвращают выдыхаемый газ на поверхность.
- Газ проходит через скруббер для удаления углекислого газа и может быть повторно использован.
- Регенерационный регулятор работает на принципе обратного давления и имеет ручной байпас.
-
Регуляторы встроенных систем
- Встроенные системы дыхания используются в замкнутых пространствах для подачи альтернативного газа.
- Они применяются в гипербарических камерах, подводных лодках и других местах.
- В гипербарических камерах используется кислород, а в подводных лодках и камерах для декомпрессии — дыхательный газ.
-
Системы подачи газа в гипербарических камерах
- Используются для подачи газа в камеры с давлением выше атмосферного.
- Контролируемый клапан exhaust valve регулирует поток газа.
- Клапан открывается при избыточном давлении, закрывается при его снижении.
-
Принцип работы BIBS
- Подача газа через клапан demand valve.
- Ограничение мертвого пространства для минимизации накопления углекислого газа.
- Двухступенчатая система для diver, аналогичная reclaim helmets.
-
Применение BIBS
- Подача газа с другим составом для контроля атмосферы в камере.
- Используется в терапевтической декомпрессии и гипербарической кислородной терапии.
-
Неисправности и причины
- Неправильное снабжение газом или утечка воды.
- Основные причины: засорение фильтров, залипание клапанов, свободный поток, промежуточное давление, замерзание регулятора.
-
Засорение фильтров
- Фильтры защищают от коррозии и загрязнений.
- Засорение фильтров снижает производительность, но не приводит к катастрофическим последствиям.
-
Залипание клапанов
- Загрязнения могут вызвать трение между движущимися частями.
- Требует разборки и очистки регулятора.
-
Свободный поток
- Застревание клапанов в открытом положении.
- Причины: падение в воду, неправильная настройка, повреждение клапанов.
-
Промежуточное давление
- Медленная утечка первого клапана.
- Давление повышается, клапан открывается для сброса давления.
- Причины: плохое уплотнение, грязь, износ, трещины.
-
Замерзание регулятора
- Образование льда на клапанах или в них.
- Возможные последствия: заклинивание клапанов, утечка воды, вдыхание льда.
- В холодных водах использование регулятора может вызвать замерзание.
-
Меры предосторожности
- Установка шаттл-клапанов для переключения на альтернативный второй этап.
- Использование регуляторов с тефлоновым покрытием для предотвращения образования льда.
-
Причины образования льда в регуляторах
- Лед образуется на внутренних компонентах регулятора, таких как рычаг клапана, трубка корпуса клапана и впускной клапан.
- Лед заполняет зазор между рычагом и точкой опоры, препятствуя полному закрытию клапана при выдохе.
- Лед может замерзнуть вокруг выпускного клапана, уменьшая поток и увеличивая усилие выдоха.
-
Влияние холода на дыхание
- Лед может вызвать потерю газа и смерть от удушья.
- Лед может образоваться при температуре воды ниже 4 °C.
- Лед может образоваться при высоком давлении в цилиндре и большом потоке.
-
Механизм образования льда
- Давление в цилиндре и поток влияют на температуру газа.
- Чем выше давление и поток, тем больше риск образования льда.
- Температура воды и продолжительность потока также важны.
-
Рекомендации по предотвращению образования льда
- Избегайте намеренного свободного потока регулятора.
- Не используйте регулятор при температуре воды ниже 4 °C.
- Поддерживайте высокую температуру воды, чтобы избежать образования льда.
-
Замерзание первой ступени
- Воздух из цилиндра охлаждается при прохождении через первую ступень регулятора.
- Лед может образоваться на внешней стороне первой ступени при низких температурах воды и высоких потоках.
- Лед может заблокировать механизм регулятора, что приведет к свободному потоку.
-
Методы предотвращения замерзания первой ступени
- Избегайте прямого контакта воды с охлажденными частями регулятора.
- Увеличьте теплопередачу от окружающей среды для предотвращения образования льда.
-
Проблемы с регуляторами в холодной воде
- Регуляторы с пластиковыми слоями снаружи не подходят для холодной воды.
- Изоляция первого или второго этапа ускоряет замерзание.
- Экологические изоляционные комплекты помогают, но не полностью.
-
Замерзание первого этапа
- Замерзание первого этапа происходит медленнее, чем второго.
- Большинство первых этапов могут работать при 1.6 °C до 57 м без замерзания.
- При высоком потоке второго этапа первый этап быстро замерзает.
-
Температура межэтапного газа
- При вдыхании давление падает с 230-50 бар до 8 бар.
- При температуре воды 0-2 °C и высокой скорости дыхания температура межэтапного газа может быть ниже −27 °C.
- Воздух в шланге до второго этапа нагревается до −11 °C.
-
Замерзание второго этапа
- Воздух, прошедший первый этап, охлаждается до −4 °C.
- Металлические компоненты могут быстро замерзать.
- Замерзание второго этапа может вызвать свободный поток, который может заморозить первый этап.
-
Поверхностное дыхательное оборудование
- В большинстве случаев шлемы и маски не замерзают из-за теплообмена.
- При использовании аварийного газа проблемы аналогичны.
- Избыточная влага может замерзнуть в шлангах и заблокировать подачу воздуха.
-
Факторы риска
- Неподходящая конструкция регулятора.
- Случайный свободный поток при падении второго этапа.
- Пургирование и длительное надувание.
- Высокая скорость дыхания и низкая температура воды.
-
Меры предосторожности
- Сушить второй этап перед погружением.
- Не дышать через регулятор до погружения.
- Избегать попадания воды в второй этап.
- Не использовать кнопку продувки более 5 секунд.
-
Избегание тяжелых нагрузок
- Избегайте нагрузок, увеличивающих частоту дыхания и объем воздуха через клапан.
- Убедитесь, что воздух для подводного плавания не содержит влаги.
- Держите регулятор в тепле перед погружением, если это возможно.
-
Mitigation
- Kirby Morgan разработали теплообменник из нержавеющей стали для подогрева газа из первого этапа регулятора.
- Теплообменник снижает риск замерзания второго этапа регулятора при температурах до −2.2 °C.
-
Процедуры при замерзании регулятора
- Закройте клапан баллона, подающий газ в замерзший регулятор, и перейдите на запасной регулятор.
- Если вы привязаны, сигнализируйте о проблеме, используя пять или более рывков на веревке.
- Если вы не привязаны, следуйте обратно к отверстию и избегайте покидать линию, если можете использовать прыжковую веревку или видеть отверстие.
- В крайнем случае, поднимитесь на поверхность, если отверстие видно.
-
Газовые утечки
- Утечки могут быть вызваны повреждением шлангов, неисправными уплотнениями, ослабленными соединениями.
- Шланги низкого давления могут быть менее надежными, чем шланги высокого давления.
- О-кольца могут разрушаться из-за недостаточного усилия зажима или деформации.
-
Влажное дыхание
- Влажное дыхание вызвано попаданием воды в регулятор, что ухудшает комфорт и безопасность.
- Вода может проникать через поврежденные мягкие части, треснувшие корпуса или загрязненные клапаны.
- Большинство причин влажного дыхания можно устранить заменой или очисткой компонентов.
-
Чрезмерная работа дыхания
- Высокая работа дыхания может быть вызвана высоким сопротивлением вдоху, выдоху или обоим.
- Высокое сопротивление вдоху может быть вызвано высоким давлением, низким межступенчатым давлением, трением или неправильной конструкцией клапана.
- Высокое сопротивление выдоху обычно связано с проблемами с клапанами, которые могут застревать или иметь недостаточную пропускную способность.
-
Дрожание, дрожание и стон
- Это вызвано нестабильным потоком из второй ступени.
- Проблема может быть решена закрытием вспомогательных отверстий или увеличением давления пружины клапана.
- Дрожание также может быть вызвано чрезмерным трением движущихся частей клапана.
-
Физическое повреждение
- Повреждения, такие как трещины в корпусах, поврежденные мундштуки или выхлопные насадки, могут вызвать проблемы с потоком газа или утечки.
- Использование загрязненного или несовместимого регулятора с высоким содержанием кислорода может привести к внутреннему возгоранию.
-
Обслуживание и ремонт
- Большинство регуляторов просты и надежны, но требуют специальных инструментов для обслуживания.
- Обслуживание регуляторов для клиентов требует сертификации специалиста.