КЛАПАН ПОДАЧИ КИСЛОРОДА ВОДОЛАЗНОГО ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2023 года по МПК B63C11/14 

Изобретение относится к области водолазной техники, а именно, к водолазному оборудованию - средствам принудительной подачи газа в водолазный дыхательный аппарат.

Известно применение тарированных дюз для обеспечения постоянной подачи кислорода в дыхательный контур водолазного дыхательного аппарата с полузамкнутой схемой дыхания. Дюза имеет фиксированное сечение, диаметр которого выбран исходя из рабочей глубины водолазного дыхательного аппарата. Задачей дюзы является постоянная подача кислорода с целью поддержания необходимого парциального давления кислорода в дыхательной газовой смеси, циркулирующей в дыхательном контуре водолазного аппарата. Уменьшение объема газа в дыхательном контуре при погружении водолаза компенсируется подачей дыхательной газовой смеси. С целью предотвращения разгерметизации дыхательного контура аппарата, вызванного повышением давления, в него интегрирован травяще-предохранительный клапан [1].

Достоинством использования дюз фиксированного сечения является их высокая надежность, вызванная отсутствием подвижных элементов подверженных износу.

Недостатком использования для поддержания необходимого парциального давления кислорода в дыхательной газовой смеси дыхательного контура водолазного аппарата тарированных дюз является постоянная нерегулируемая подача кислорода, что приводит к периодическому срабатыванию травяще-предохранительного клапана и вытравливанию части дыхательной газовой смеси, ввиду чего водолазные аппараты полузамкнутой схемы дыхания обладают относительно небольшим временем работы в автономном варианте. Также при использовании тарированных дюз существует потенциальная опасность частичного или полного закупоривания проходного сечения дюзы инородными частицами, что негативно сказывается на надежности водолазных аппаратов, оснащенных ими.

Известны смесевые водолазные дыхательные аппараты замкнутой схемы дыхания, в которых для поддержания необходимого парциального давления кислорода в дыхательной газовой среде дыхательного контура водолазного аппарата используются нормально закрытые электромагнитные клапаны. Задачей клапана является периодическая порционная подача кислорода в дыхательный контур аппарата при возникновении необходимости (падении парциального давления кислорода ниже допустимого уровня), при этом в нерабочем положении клапан закрыт и поступления кислорода в дыхательный контур не происходит. Подача кислорода электромагнитным клапаном происходит циклически с фиксированной паузой продолжительностью 5 с, после которой в течение 0,2-20 с производится подача кислорода. Контроль парциального давления осуществляется электронным блоком, к которому подключены датчики кислорода. Исходя из результатов измерения парциального давления кислорода в дыхательной газовой среде дыхательного контура принимается решение о необходимости открытия клапана и подачи порции кислорода. В зависимости от конструкции аппарата управление работой клапана может осуществляться автоматически (электронным блоком управления) или вручную (непосредственно самим водолазом). В водолазном дыхательном аппарате с электронным управлением продолжительность подачи кислорода рассчитывается электронным блоком управления, а в водолазном дыхательном аппарате с ручным управлением - определяется водолазом [2].

Использование нормально закрытых электромагнитных клапанов позволяет существенно снизить расход дыхательных газов и, как следствие, увеличить время работы водолазного дыхательного аппарата в автономном варианте.

Недостатком использования для поддержания необходимого парциального давления кислорода в дыхательной газовой смеси дыхательного контура водолазного аппарата нормально закрытых электромагнитных клапанов является их низкая надежность, вызванная постоянным механическим воздействием на него. Еще одним недостатком использования электромагнитных клапанов является их энергопотребление, что приводит к необходимости увеличения емкости аккумуляторных батарей водолазного аппарата.

Задачей изобретения является снижение энергопотребления и увеличения ресурса нормально закрытых электромагнитных клапанов, используемых в водолазных дыхательных аппаратах.

Задача решается тем, что в водолазном дыхательном аппарате для поддержания необходимого парциального давления кислорода в дыхательной газовой среде контура аппарата используется нормально закрытый электромагнитный клапан, в тарелку которого вмонтирована тарированная дюза. При этом проходное сечение дюзы выбирается таким образом, чтобы объем подаваемого кислорода не превышал половины от уровня потребления водолазом. При условии, что среднестатистический водолаза потребляет 0,7-1 литр кислорода в минуту приведенного к нормальному давлению, проходное сечение дюзы должно обеспечивать подачу примерно 0,4-0,6 литра кислорода в минуту приведенного к нормальному давлению. Контроль парциального давления кислорода в дыхательном контуре аппарата осуществляет блок электроники, который считывает показания интегрированных в аппарат кислородных датчиков. Недостаток кислорода компенсируется периодическим открытием электромагнитного клапана и подачей порции кислорода. В зависимости от конструкции аппарата клапан может управляться электроникой или вручную. При этом низкая пропускная способность дюзы не позволит создать избыточного давления в дыхательном контуре и вызвать срабатывание травяще-предохранительного клапана. В случае закупоривания дюзы подача кислорода будет обеспечиваться порционной подачей, но с большей периодичностью.

Сущность изобретения заключается в том, что оно обеспечит низкий расход газов за счет использования электромагнитного клапана и порционной подачи кислорода только по необходимости, а также увеличит ресурс и снизит энергопотребление электромагнитного клапана за счет снижения цикличности его открывания из-за включения в конструкцию клапана дюзы постоянной подачи.

Новыми признаками изобретения являются объединение положительных качеств дюзы и электромагнитного клапана при решении задачи поддержания необходимого парциального давления кислорода в дыхательном контуре водолазного аппарата.

Преимущество новых признаков заключается в решении задачи поддержания необходимого парциального давления кислорода в дыхательном контуре водолазного аппарата при обеспечении более низкого, относительно дюз, расхода газа, увеличения ресурса и снижения энергопотребления относительно нормально закрытых электромагнитных клапанов, используемых в смесевых водолазных дыхательных аппаратах с замкнутой схемой дыхания.

На фигуре представлено устройство клапана подачи кислорода водолазного дыхательного аппарата. Клапан состоит из основания 2, в которое интегрирована вставка из мягкого материала 1 обеспечивающая плотное прилегание клапана к седлу 11 корпуса трубопровода 12. В нормальном состоянии клапан находится в закрытом положении благодаря воздействию на него пружины 8. Клапан имеет полый шток 7, в боковой части которого выполнены отверстия 13. Клапан имеет сердечник 10 позволяющий перемещать клапан вдоль оси за счет работы катушки соленоида 3. Верхняя часть оснащена крышкой 4 удерживающей неподвижный наконечник 5 с амортизирующим уплотнением 6.

При подаче по трубопроводу 14 кислорода он через отверстия 13 по полому штоку 7 подходит к дюзе неизменного сечения 9, обеспечивающей постоянную фиксированную подачу кислорода в дыхательный контур аппарата по трубопроводу 16. Когда возникает необходимость дополнительной порционной подачи кислорода в дыхательный контур, клапан переводится в верхнее положение путем создания электромагнитного поля катушкой соленоида 3, притягивающего сердечник 10 к неподвижному наконечнику 5 и кислород через полость 15 проходит в трубопровод 16. После подачи необходимой порции кислорода создание магнитного поля катушкой соленоида 3 прекращается и клапан под воздействием пружины 8 возвращается в закрытое положение.

Литература

1. О. Слесарев. Водолазная техника ВМФ / О.М. Слесарев - М.: Военное издательство, 1990. - с. 56-75;

2. Компьютер водолазный наручный AV1. Руководство по эксплуатации - М.: АО «Тетис Про», 2018.

Изобретение относится к области водолазной техники, а именно, к водолазному оборудованию - средствам принудительной подачи газа в водолазный дыхательный аппарат. Клапан подачи кислорода водолазного дыхательного аппарата состоит из полого штока с отверстиями и основания со вставкой из мягкого материала, обеспечивающего его герметичное прилегание к седлу клапана находящегося в трубопроводе. На верхней части основания клапана смонтированы сердечник и пружина. При нахождении клапана в закрытом состоянии через дюзу, интегрированную в полый шток, происходит постоянная подача кислорода в дыхательный контур водолазного дыхательного аппарата, а при необходимости увеличения потока подачи кислорода, клапан отводится от седла к неподвижному наконечнику с амортизирующим уплотнением электромагнитным полем, созываемым катушкой соленоида. Достигается снижение энергопотребления и увеличение ресурса нормально закрытых электромагнитных клапанов, используемых в водолазных дыхательных аппаратах. 1 ил.

Клапан подачи кислорода водолазного дыхательного аппарата, состоящий из полого штока с отверстиями и основания со вставкой из мягкого материала, обеспечивающего его герметичное прилегание к седлу клапана, находящегося в трубопроводе, при этом на верхней части основания клапана смонтированы сердечник и пружина, отличающийся тем, что при нахождении клапана в закрытом состоянии через дюзу, интегрированную в полый шток, происходит постоянная подача кислорода в дыхательный контур водолазного дыхательного аппарата, а при необходимости увеличения потока подачи кислорода, клапан отводится от седла к неподвижному наконечнику с амортизирующим уплотнением электромагнитным полем, созываемым катушкой соленоида.