호흡기구. 개방 호흡 주기
그래서 XNUMX부 우리는 인간 호흡의 생리학을 조사하고 그것을 제공하는 데 정확히 무엇이 필요한지 결정했습니다. 이제 자급식 호흡장치의 기술적 장치를 분석해 보자. 그리고 OT(개방 회로 장치)부터 시작하겠습니다. 신사 숙녀 여러분, 준비하십시오. 자세한 내용이 있을 것입니다.
모든 OT 장치는 가스 소스(고압 실린더 및 조절기)로 구성됩니다. 실린더의 가스 압력을 ~ 1 ata(상대)로 낮추고 이미 감압된 호흡 혼합물을 호흡 기관에 공급하는 장치입니다. 또한 호기 가스를 제거합니다. 내가 괄호 안에 "상대적"이라고 쓰는 이유는 단지 과도한 외부 압력에서 기구의 호흡을 수행할 수 있고 외부 압력에서 1 ata(상대), 예를 들어 3 ata는 절대 용어 - 4 ata가 되기 때문입니다. .
다시 한 번, 나는 이 출판물의 틀 내에서 특정 모델의 기능을 분석하지 않고 장치의 작동 원리만 설명하고자 함을 유보할 것입니다. 따라서 나는이 유형의 전형적인 대표자 중 하나를 고려할 것입니다.
В 첫 번째 부분 나는 OT 장치가 XNUMX단계와 XNUMX단계라고 말했습니다.
단일 단계 장치. Emile Gagnan이 최초의 스쿠버 장비를 만든 것은 이 계획에 따라 나중에 Jacques Yves Cousteau에 의해 대중화되었습니다. 소비에트 장치 AVM-1M의 예를 사용하여 설계를 고려해 보겠습니다.
일반보기 :
(1), (4) 주름진 흡기 및 호기 튜브
(2) 마우스피스
(3) 마우스피스 상자
(5) 머리띠
(6) 공기 공급 밸브
(7) 어깨끈
(8) 실린더 클램프
(9) 어깨끈 연결용 끈
(10) 폼 인서트
(11) 벨트 부착용 버클
(12) 허리 벨트
(13) 벨트 버클
(14) 황동 스트랩을 고정하기 위한 카라비너
(15) 가랑이 끈
(16) 실린더
(17) 고압 게이지 호스
(18) 고압 게이지 및 최소 압력 표시기
(19) 충전 니플
(20) 감속기 및 폐 제어 수요 밸브.
장치의 호흡은 구강을 통해 발생합니다. 마우스피스는 이를 위한 것입니다. 마우스피스 상자는 흡기와 호기 튜브를 연결하는 데 사용됩니다. 즉, 우리가 숨을 들이쉴 때는 흡입관에서만 가스가 나오고, 내쉴 때는 호기관으로 들어갑니다.
귀하의 허락이 있으면 실린더 밸브의 설계는 매우 일반적이므로 고려하지 않겠습니다.
다음으로 기어 박스가 있고 단일 단계 장치가 있으므로 여기에는 폐 밸브가 결합되어 있습니다.
이해를 돕기 위해 용어에 대해 조금 이야기하겠습니다.
소련에서는 고압(실린더)에서 중간(설정) 압력으로 압력을 낮추는 장치를 "감압기"라고 불렀습니다. 이제 아마추어 다이빙의 발전에 비추어 용어는 "서양"용어 "첫 번째 단계"에 왔습니다. 소련 용어로 폐 조절 판막은 "두 번째 단계"로 지정되며 이 장치는 압력을 중간(설정)에서 ~ 1 ata(상대)로 줄이는 역할을 합니다.
변속기 장치 DA AVM-1M:
(17) 어댑터,
(16) 메쉬 필터,
(18) PTFE 인서트가 있는 감속기 밸브,
(15) 더블 암 레버,
(14) 감속기 다이어프램,
(13) 푸셔,
(12) 푸셔 스프링,
(11) 조정 너트,
(10) 안전 밸브,
(9) 릴리프 밸브 조정 너트와 스프링.
폐 판막의 세부사항:
(1) 주름진 호기 호스를 연결하기 위한 피팅,
(3) 폐 조절 수요 밸브의 덮개,
(4) 호기 꽃잎 판막,
(6) 강성 중심 폐 수요 밸브,
(2) 폐 조절 요구 밸브의 아래팔,
(7) 폐에 의해 지배되는 수요 밸브의 상완,
(8) 주름진 흡기 호스를 연결하기 위한 피팅,
(5) 기어박스 다이어프램을 고정하기 위한 너트와 와셔,
(22) 상완 조절 나사,
(21) 폐 요구 밸브의 밸브 시트,
(20) 스프링이 있는 폐 조절 수요 밸브의 판막,
(19) 조정 너트.
이제 작업의 원칙에 대해 설명합니다.
차단 밸브가 닫히면 스프링의 작용에 따라 왼쪽으로 움직이는 푸셔가 XNUMX 암 레버를 누르고 레버가 축을 중심으로 시계 방향으로 회전하는 동안 감속기 밸브는 자유 상태입니다.
차단 밸브를 연 후(그림 A) 공기는 밸브를 열고 감속기의 다이어프램이 위쪽으로 구부러지고 두 팔 레버가 축을 중심으로 시계 반대 방향으로 회전할 때까지 감속기의 공동을 채웁니다(그림 B ).
기어박스 캐비티의 압력이 푸셔 스프링 조정 압력(설정 압력 5-7 ata)과 같을 때 XNUMX-암 레버가 회전합니다. 이 경우 양팔 레버는 상부 레버로 감속기 밸브를 눌러 닫고, 하부 레버로 푸셔를 우측으로 이동시켜 스프링을 압축한다. 따라서 기어 박스의 캐비티에서 공기는 설정 압력 아래에 있습니다.
흡입할 때(그림 C), 폐 제어 요구 밸브의 내부 공동에 진공이 생성되고 장치의 멤브레인이 구부러지고 위쪽 레버를 누릅니다. 상부 레버는 하부 레버를 누르고, 그 다음 조정 나사의 플랫폼으로 폐 제어 수요 밸브의 밸브 스템을 누릅니다. 밸브는 스프링을 압축하고 기어박스의 공동에서 폐 수요 밸브의 공동으로 그리고 더 나아가 수영자에게 공기의 접근을 엽니다.
흡입이 끝나면 (그림 D) 폐 요구 밸브 멤브레인의 편향이 감소하고 레버의 압력이 약해지며 스프링의 작용으로 기계 밸브의 밸브가 닫힙니다 (시트에 앉음). 동시에 감속기 공동의 압력이 떨어지고 스프링이있는 푸셔가 작동하고 감속기 밸브가 열리고 실린더의 공기가 설정 압력에 도달 할 때까지 감속기 공동으로 들어갑니다.
감속기 오작동 및 설정 압력 이상으로 압력이 증가하면 안전 밸브가 작동합니다. 안전 밸브 스프링이 압축되고 밸브가 시트에서 멀어지고 과도한 공기가 물 속으로 에칭됩니다. 안전 밸브의 작동은 기어박스 오작동의 신호로 작용하므로 다이버는 즉시 수면으로 상승을 시작해야 합니다.
숨을 들이쉬기 위해 다이버는 폐 요구 밸브 멤브레인(약 50mm HXNUMXO) 위에 일정한 진공을 생성해야 합니다. 폐 요구 밸브의 위치는 또한 진공의 크기(호흡 저항)에 영향을 미칩니다.
흡입 저항의 양을 결정할 때 폐 판막과 다이버의 폐 중심 사이의 차이를 고려해야 합니다. 이 값은 다이버의 위치에 따라 달라집니다.
다이버의 직립자세에서, 폐의 중심과 폐에 의해 조절되는 수요 밸브가 거의 같은 수준에 있을 때, 정수압의 차이로 인한 저항은 미미합니다.
수평 위치에서(수영할 때) 폐 판막은 폐의 중심 위에 위치하며, 다이버는 흡입할 때 장치의 기계적 저항과 폐의 중심 수준에서 정수압의 차이와 같은 저항을 극복합니다. 폐와 호흡 기계의 위치.
다이버가 앙와위 자세로 작업할 때 저항이 거의 없이 흡입이 이루어집니다. 그리고 숨을 내쉴 때 폐 판막이 폐 중앙 아래에 있기 때문에 저항이 증가합니다.
그리고 여기서 나는 증가하는 외부 압력이 어떻게 보상되는지에 주목하고 싶습니다. 왜냐하면 정상적인 가스 공급을 보장하기 위해 상대 압력(이 경우 설정)은 외부 값에 의존해서는 안 되기 때문입니다. 이것은 매우 중요한 포인트입니다. 따라서 설정 압력의 균등화는 흡입할 때와 동일한 방식으로 발생합니다. 즉, 증가하는 외부 압력은 모든 결과와 함께 폐 판막 공동의 가스를 압축합니다.
작업 계획이 매우 명확하기를 바랍니다.
예 단일 단계 계획은 여전히 생산됩니다. 그들은 주로 수중 사진 작가와 비디오 그래퍼, 즉 머리 / 얼굴 근처의 호기 가스 거품에 의해 방해받는 사람들이 사용합니다.
개방 회로의 DA의 추가 개발은 XNUMX 단계 장치였습니다.
이를 위해 감속기와 폐 수요 밸브가 공급 호스로 연결된 별도의 장치로 분리되었습니다. 이 "분리" 덕분에 XNUMX단계 방식의 DA에 비해 많은 이점을 얻을 수 있었습니다.
첫째, 하나의 기어박스에 XNUMX대(보통 XNUMX대) 이상의 항공기를 연결할 수 있게 되어 DA 작업의 안전성이 높아졌습니다. 또한, 새롭게 부상하는 BCD와 드라이 슈트를 팽창시키기 위한 중간 압력 호스의 연결이 단순화되었습니다.
둘째, 장치의 크기와 무게가 감소하고 구조적으로 더 간단하고 신뢰성이 높아졌습니다.
따라서 XNUMX단계 개방 루프 예.
VR-12 기어박스와 AVM-12 폐 요구 밸브의 예를 사용하여 설계를 고려할 것입니다.
감속기 VR-12:
이것이 "자연에서" 보이는 방식입니다.
그의 내면 세계:
수술의 원리.
감속기의 작동은 압축 공기 소스에 연결된 고압 챔버 A와 압축 공기 소스에 연결된 저압 챔버 B를 분리하는 밸브(16)를 열고 닫는 등 노력의 원리를 기반으로 합니다. 소비자.
챔버 A와 B에 압력이 없으면 밸브 16은 스프링 9의 작용으로 열립니다. 감속기에 공급된 공기는 챔버 A로 들어가고 멤브레인(15) 아래의 밸브 시트(12)를 통해 밸브(16)의 구멍(E 및 D)을 통해 캐비티 B로 들어갑니다. 증가하는 압력의 작용에 따라 멤브레인(12)이 구부러집니다. 위로 올라가 스프링 9의 힘을 극복합니다. 스프링 16과 캐비티 B의 압력이 작용하는 밸브 17은 시트 15를 덮고 챔버 B의 압력이 설정까지 상승하면 완전히 닫혀 공기의 흐름을 차단합니다. 저압 공동으로. 이 위치에서 밸브는 감속기 입구에서 압력 변화의 개방에 대한 영향으로부터 완화됩니다.
캐비티 B와 C는 구멍 E와 D를 통해 서로 연결되고 결과적으로 동일한 힘이 공급 압력에 관계없이 반대 방향으로 밸브에 작용하기 때문에 감속기의 입구에서 압력이 감소합니다 실린더에서 공기가 소비됨에 따라 감속기 출력의 압력은 거의 변하지 않습니다.
감속기에서 공기가 소비되면 챔버 B의 압력이 감소하고 스프링 12의 작용으로 멤브레인 9가 아래쪽으로 이동하고 단단한 중심 13을 통해 밸브 16이 시트 15에서 멀어집니다. 시트 사이에 간격이 설정됩니다. 감속기로의 공기 흐름이 소비량과 동일하도록 밸브.
따라서 시스템은 평형 상태에 있고 B 챔버에서는 일정한 압력이 유지되어 지정된 한계 내에서 유속을 보장합니다.
물속에 잠기면 정수압이 멤브레인(7)에 작용하고 푸셔(5), 강성 중심(11), 멤브레인(12) 및 강성 중심(13)을 통해 멤브레인(16)을 구부리면서 시트(15)에서 밸브(XNUMX)를 제거하여 압력을 증가시킵니다. 침수 깊이에 비례하여 감속기의 출구에서. 저압 캐비티와 연결된 소비자를 과도한 압력 증가로부터 보호하기 위해 I. 안전 밸브가 있습니다.
이러한 유형의 감속기를 건식 챔버가 있는 다이어프램이라고 합니다.
기어 박스의 다른 여러 디자인도 있습니다.
예를 들어, 습식 챔버가 있는 피스톤 기어박스에는 멤브레인(7, 12)이 없고 푸셔(5)는 방사상 씰이 있는 피스톤 형태로 만들어집니다. 이 디자인에는 몇 가지 중요한 단점이 있습니다.
첫째, 건식 챔버가 있는 기어박스에서보다 "열린" 위치에서 푸셔가 얼고 끼일 가능성이 더 큽니다. 감속기 밸브의 걸림은 소위로 이어집니다. 자유 흐름 또는 자유 흐름. 즉, 실린더의 가스는 폐로 제어되는 수요 밸브의 설계에 따라 입으로 또는 감속기의 안전 밸브를 통해 휘파람을 불기 시작합니다. 매우, 내가 말할 수 있는 것은 침몰한 배의 내부 어딘가, 수심 수십 미터에 있고 표면으로 출구 외에 XNUMX시간의 감압 시간도 있고 가스가 휘파람 ...
물은 주로 양의 온도에서 액체이기 때문에 물의 마이너스 온도는 어디에서 오는 것인지 물을 수 있습니다. 그리고 그것은 모두 가스의 팽창에 관한 것입니다. ~ 300-50 ata의 압력 하에서 실린더의 가스는 압력 강하가 5-15 ata로 설정되는 감속기에서 팽창합니다. 그리고 아시다시피 가스는 팽창 중에 냉각됩니다.
그리고 이 기어박스의 또 다른 특징은 균형이 잡혀 있다는 것입니다. 챔버 B(기어박스 도면에서)는 부르주아 용어로 밸런싱이라고 합니다. 기어 박스의 다른 모델에서이 챔버는 구현 방식이 다를 수 있지만 의미는 동일합니다. 밸런싱을 통해 실린더의 압력에 관계없이 가스 유량을 유지할 수 있습니다. 구형 언밸런스 기어 박스에는 이러한 챔버가 없으며 가스가 소비되고 실린더의 압력이 감소함에 따라 호흡 저항이 증가합니다.
이제 소위 기어 박스가 있습니다. 오버밸런스, 즉 재밸런스. 이러한 기어박스에서 설정 압력은 깊이에 따라 증가합니다. 이것은 개발자가 생각한 대로 고압에서 호흡 혼합물의 "점도" 증가를 보상해야 합니다. 내 개인적인 의견으로는 이것은 PR 스턴트에 가깝습니다. 티타늄 폐 제어 수요 밸브 커버 및 LP 호스의 열교환기와 동일합니다.
예, 실린더의 동결 및 가스에 대한 몇 마디.
사실, 다이어프램 기어박스도 자유 흐름에 영향을 받지 않습니다. 그리고 결함은 실린더의 습기로 공기에서 "막힐"때 거기에 도달합니다. 일반적으로 압축기는 어디에서나 이러한 습기로 어려움을 겪지만 압축기의 탐욕과 성실성에 따라 성공 여부가 달라질 수 있습니다. 실제로 막힌 가스에서 수분을 제거하기 위해 다소 고가의 실리카 기반 건조제가 사용됩니다.
그리고 습기 외에도 압축기의 오일은 마모된 피스톤 그룹과 압축기의 공기 흡입구 근처에서 담배를 피우는 다이버의 일반 담배 연기와 같은 기타 가스로 인해 여전히 실린더로 들어갈 수 있습니다. 물론 압축기 입구에는 다양한 오일 분리기와 목탄 필터가 설치되어 있지만 경험에서 알 수 있듯이 이러한 필터가 항상 제 시간에 교체/정비되는 것은 아닙니다.
이 모든 것은 특히 외부 압력이 증가하여 그러한 혼합물을 호흡할 때 매우 위험합니다. 그 자체로 개인적으로 그런 공기를 기름으로 움켜쥐었다. 부상 후 증상: 끔찍한 두통과 용제로 입안을 헹구는 느낌. 그리고 의식을 잃을 수도 있습니다. 깊이에서. 경우가 있었습니다.
자, 이제 폐로 제어되는 수요 밸브입니다.
수술의 원리.
가스는 호스 5를 통해 감속기에서 기체 챔버로 설정 압력으로 공급됩니다. 챔버의 가스가 6.7-8 ata의 압력과 밸브 9 atm 아래에 있기 때문에 항공기 밸브가 닫히고 밸브가 스프링 1과 가스 압력 자체에 의해 닫힌 위치에 유지됩니다.
이것은 중요한 점입니다.
이 항공기를 업스트림이라고 합니다. 이러한 항공기를 사용하려면 감속기에 안전 밸브가 필요합니다. 예를 들어, 밸브 아래에 얼어붙은 먼지나 먼지로 인해 기어박스에서 자유 흐름이 있을 때 증가하는 압력은 결코 항공기 밸브의 열림으로 이어지지 않으며 LP 호스는 단순히 파손될 것입니다.
오늘날 많은 항공기는 밸브를 스프링으로만 잡고 가스를 반대쪽에서 공급하는 직류 항공기를 사용합니다. 이 구성표에서 항공기 밸브는 안전 밸브로 작동합니다. 즉, 특정 지점에서 설정 압력이 증가하면 밸브가 열리고 "과도한" 압력이 해제되어 LP 호스가 파열되지 않습니다.
직접 흐름 항공기를 사용하면 감속기의 안전 밸브 없이도 할 수 있지만 역류 폐에서는 흡입 저항이 낮고 예기치 않게 제어되지 않은 가스 흐름이 목구멍으로 들어갈 위험이 없습니다. 그다지 위험하지는 않지만 다소 불쾌합니다. 아마추어 다이빙에서는 직접 흐름 항공기가 우세합니다.
항공기의 작업을 고려하십시오.
흡입하면 진공이 생성되고 안쪽으로 구부러진 멤브레인 6.2가 레버 6.3을 누르고 밸브 스템 6.4를 누르면 열립니다. 가스는 멤브레인 아래 공간으로 들어간 다음 다이버의 호흡계로 들어갑니다. 가스 이동 방향은 화살표로 표시됩니다.
그런 다음 흡입이 종료되고 밸브의 가스가 멤브레인 아래 공간을 날려 멤브레인이 뒤로 구부러지게 합니다. 6.2. 다이어프램은 레버를 해제하고 밸브는 스프링과 가스 압력의 작용으로 닫힙니다(직류 항공기의 경우에만 스프링).
그런 다음 호기가 시작됩니다. 폐에서 나온 가스는 막하 공간으로 돌아가서 그 안에 과도한 압력을 생성하여 호기 밸브 6.5가 열리고 가스가 환경으로 제거됩니다. 호기가 끝나면 초과 압력이 사라지고 호기 밸브가 닫혀 물이 막 아래 공간으로 들어가는 것을 방지합니다.
또한 항공기에는 멤브레인 아래 공간의 강제 환기를 위한 우회 버튼이 있습니다. 예를 들어 수중에서 항공기를 교체할 때 때때로 필요합니다.
일반적으로 폐 제어 수요 밸브의 구성이 상당히 많습니다.
멤브레인, 레버의 위치, 밸브 차단력의 미세 조정의 존재, 구조의 대칭, 밸브의 균형 등. 그러나 작동 원리는 모두에게 동일합니다.
그래서 우리는 개방 루프 YES 장치를 분해했습니다.
미래에 재호흡기를 고려할 때 이것은 우리에게 유용할 것입니다. 이러한 DA에서는 OT 장치의 도움으로 실린더에서 호흡 회로로 가스가 공급되기 때문입니다.
그리고 다음 부분에서는 고압 실린더, 다양한 유형의 장단점, 감속기와 실린더 사이의 연결 유형에 대해 조금 이야기하겠습니다. 음, DCS, 다양한 호흡 혼합물 및 그들이 무엇을 위해 사용되는지. 다시 말하지만, 나는 심한 세부 사항에 들어가지 않도록 노력할 것입니다.
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