Глубоководный дыхательный аппарат Советский патент 1980 года по МПК B63C11/24 

1

Изобретение относится к водолазной технике, в частности к глубоководным дыхательным аппаратам.

Известен дыхательный аппарат, ра- j ботсиющий по замкнутому циклу дыхания и содержащий запас дыхательной смеси в сжиженном состоянии 1 .

Недостатком этого устройства является малая надежность работы JQ дыхательного аппарата.

Известен также глубоководный дыхательный аппарат, содержащий теплоизолированный сосуд, внутри которого расположены теплообменник и порис- 15 тая насадка с жидким кислородом, большой и малый дыхательные мёшк;: с неподвижными и подвижными основаниями, регенеративные патроны углекислоты и влаги, баллон с инертным газом, ле-20 точный автомат, клапаны, шланги вдоха и выдоха 2 .

Указанный дыхательный аппарат имеет следующие недостатки:

- для стабилизации температуры 25 жидкого кислорода требуется наличие жидкого азота, терморегулируюцего канала и системы подачи азота в рекуперативные теплообменники, что снижает надежность аппарата в целом, 30

-вследствие большой плотности дыхательной смеси на глубине 200-300 м расход жидкого азота, необходимого . для компенсации нефрейупераций в теплообменниках, возрастает в 20-30 раз (до 8 л на 10 часов работы);

-вся дыхательная смесь, циркулирующая в аппарате, полностью очищается от влаги в большом регенеративном патроне с адсорбентом, что ухудшает как габаритно-массовые характеристики аппарата, так и условия дыхания,

-ввиду того, что температура воды на больших глубинах составляет 3-5°С, дыхательная смесь переохлаждается в дыхательном мешке, что также ухудшает условия дыхания.

Целью изобретения является улучше-. ние габаритно-массовых характеристик, аппарата и обеспечение дыхания увлажненной дыхательной смесью.

Указанная цель достигается тем, что регенеративный патрон влаги, теплообменник, пористая насадка с жидким кислородом и малый дыхательный мешок установлены последовательно и образуют дополнительный контур, соединенный параллельно с большим дыхательным мешком. Кроме того, с целью поддержания оптимальной концентрации ).Ислорода в дыхательной смеси на разных глубинах при минимальных расходах кисл рода, подвижные основания дыхательн мешков снабжены рычагом, имеющим пе ремещающийся шарнир, а на корпусе аппарата размещен полуоткрытый цилин с поршнем и фигурным штоком, связывающим поршень и перемещающийся шарнир рычага. Кроме того, с целью поддержания комфортной температуры дыхательной смеси, независимо от температуры во ды , дыхательный аппарат снабжен регенеративным теплообменником, холод ный конец которого сообщен с большим дыхательным мешком, а теплый со шлангом вдоха и через регенеративный патрон со шлангом выдоха. Сущность изобретения поясняется чертежом. Дыхательный аппарат содержит кла панную коробку 1, соединенную с регенеративным патроном углекислоты 2 шлангаГТИ вдоха 3 и выдоха 4 . Шланг вдоха 3 сообщен также с большим дыхательным мешком 5 через регенеративный теплообменник бис полостью малого дыхательного мешка 7 через клапан 8 вдоха. Кроме того, в аппарате установлены клапан выдоха 9, регенеративный патрон влаги 10, рекуперативный теплообменник 11. Теплообменник размещен в .горлови не теплоизолированного сосуда 12, имеющего полость,частично заполненн пористой, пропитанйой жидким кислородом наса/дкой 13. Дыхательные мешк 5 и 7 выполнены в виде мягких резиновых гофрированных цилиндров. Неподвижные основания этих цилиндров 14 и 15 укреплены на раме 16, а под вижные основания 17 и 18 связаны с плечами рычага 19. Рычаг 19 имеет перемещающийся шарнир 20, который закреплен на фигурном штоке 21, сое диненном с поршнем 22. Цилиндр 23 поршня укреплен на раме 16. В большом дыхательном 5 .ус тановлены клапан избыточного давления 24 и легочный автомат 25, связанный через редуктор 26 с гешневыГ баллоном 27. Аппарат работает следующим образом. Выдыхаемая в клапанную коробку 1 дыхательная смесь проходит через шланг выдоха 4, регенеративный угле кислотный патрон 2 и далее разветвляется на два потока. Большая часть смеси, пройдя регенеративный теплообменник 6, попадает в дыхательный мешок 5,а меньшая часть направляетс в малый дыхательный мешок 7 через регенеративный патрон влаги 10, рек .перативный теплообменник 11, пористую насадку 13. Попадая в большой дыхательный ме шок, смесь его расширяет. При этом подвижное основание 17 поднимается и поворачивает рычаг 19 относительно шарнира 20, что в свою очередь приводит к опусканию подвижного основания .18 и увеличению объема малого дыхательного мешка 7. Таким образом облегчается циркуляция газа в дополнительном контуре малого дыхательного мешка. Циркулирующий в этом контуре газ очищается от влаги и, омывая насадку 13, насыщается кислородом . При погружении в обоих контурах аппарата увеличивается плотность дыхательной смеси за счет гелия,поступающего из баллона 27 в большой дыхательный мешок 5. Если при этом не изменить объем газа, циркулирующего в контуре малого дыхательного мешка, то массовый расход в этом контуре возрастет кпроизойдет перенасыщение дыхательной Смеси кислородом, в то же время, при неизменной физической нагрузке, количество кислорода, поступающего в контур из жидкой фазы, должно быть постоянным и практически не зависеть от глубины погружения. Таким образом, чтобы обеспечить постоянство подпитки кислородом, при погружении необходимо уменьшить объем смеси, циркулирующей в контуре малого дыхательного мешка так, чтобы масса ее оставалась постоянной. С этой целью в аппарате установлен полуоткрытый цилиндр 23, поршень которого 22 связан с 20. При погружении поршень 22 под воздействием возросшего давления воды перемещается слева направо и с помощью штока 21, передвигает также слева направо шарнир 20. Плечи рычага 19 изменяются так, что абсолютная величина перемещения подвижного основания 18 уменьшается. Последнее приводит к уменьшению объемной циркуляции в контуре малого дыхательного, мешка. Таким образом, применение двух контуров циркуляции дыхательной смеси обуславливает преимущества предлагаемого аппарата. Пульсирующая в контуре большого дыхательного мешка смесь не охлаждается до криогенных температур и не освобождается от водяных паров. Она только создает необходимый уровень объема легочной вентиляции и циркуляцию в контуре малого дыхательного мешка. Циркулирующая в контуре малого дыхательного мешка смесь обеспечивает подпитку кислородом. Взаимодействие двух контуров позволяет поддерживать оптимальную концентрацию кислорода на разных глубинах с минимальными потерями жидкого кислорода. Температура .жидкого кислорода, хранящегося в насадке теплоизолированного сосуда 12, находится на уровне 90...96К. Прк этой температуре парциальное давление кислорода в малом дыхательном мешке будет равнь м 11,7 атм.

В большом дыхательном мешке при вьщохе парциальное давление кислорода составит 0,1-0,14 атм.

При вдохе дыхательная смесь, поступающая из большого дыхательного мешка, смешивается со смесью, поступакнцей из малого мешка.

Парциальное давление кислорода во вдыхаемой смеси будет равным О,30,8 атм.

Так как через теплоизолированный сосуд проходит меньшая доля выдыхаемой смеси, то количество влаги, поглощаемое регенеративным патроном, будет ориентировочно в 5-8 раз меньше по сравнению с общим количеством влаги, поступающей при выдохе.Поэтому обьем патрона составит всего 0,10,2 м на 10 часов работы аппарата.

На больших глубинах, где температура воды равна , с вьщыхаемой смесью человек теряет большое количество тепла (до 20). Поэтому в аппарате установлен регенеративный теплообменник б, который аккумулируе тепло выдыхаемой смеси и отдает его вдыхаемой смеси.

Избыток дыхательной смеси при всплытии удаляется из аппарата через клапан избыточного давления 24.

Использование устройства позволит выполнить водолазные работы на больших глубинах, требующих скрытности, так как при погружении и плавании на одном горизонте практически нет выброса газа в окружающую среду.

Формула изобретения

1.Глубоководный дыхательный аппарат , содержащий теплоизолированный сосуд, внутри которого расположен теплообменник и пористая насадка с жидким кислородом, большой и малый

дыхательные мешки с неподвижными и подвижными основаниями, регенеративные патроны углекислоты и влаги, баллон с инертным газом, легочный автомат и клапаны, шланги вдоха и выдоха, отличающийся тем, что, с целью улучшения габаритно-массовых характеристик аппарата и обеспечения дыхания увлажненной дыхательной смесью,

регенеративный патрон влаги, теплооьменник, пористая насадка с жидким кислородом и малый дыхательный мешок установлены последовательно и образуют дополнительный контур, соединенный параллельно с большим дыхательным мешком.

2.Глубоководный дыхательный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью поддержания оптимальной концентрации кислорода в дыхательной смеси на разных глубинах при минимальных расходах кислорода, подвижные основания дыхательных мешков снабжены рычагом, имеющим перемещающийся шарнир, а на корпусе аппарата размещен полуоткрытый цилиндр с поршнем и фигурным штоком, связывающим поршень и перемещающийся шарнир рычага.

3.Глубоководный дыхательный аппарат попп. 1и2,отличающий с я тем, что, с целью поддержания комфортной температуры дыхательной смеси, независимо от температуры воды, дыхательный аппарат снабжен регенеративным теплообменником, холодный конец которого сообщен с большим дыхательным мешком, а теплый со шлангом вдоха и, через регенеративный патрон, со шлангом выдоха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 199667, кл. А 62 В 7/06, 20.12.65

2.Патент США № 3714942, кл. 128-142, опублик. 1969 (прототип) .