Дайвинг регулятор первой ступени

Регуляторы для дайвинга (как выбрать регуляторы для дайвинга?)

Назначение регулятора-это понижать высокое давление воздуха, поступающего из баллона, до давления окружающей среды. Типовой регулятор, готовый к использованию должен состоять, как минимум, из четырех элементов, выходящих из первой ступени. Они включают в себя: первую ступень (редуктор), предназначенную для понижения давления от высокого давления баллона до установочного (на 6-12 бар выше давления окружающей среды) и вторую ступень, которая понижает давление от установочного до давления окружающей среды; дублирующую вторую ступень (альтернативный источник воздуха); шланг низкого давления устройства управления плавучестью (шланг инфлятора), и шланг высокого давления, прикрепляемый к манометру на приборной консоли.

Некоторые системы сочетают дублирующую вторую ступень и шланг низкого давления устройства управления плавучестью в один узел. Кроме того, могут быть дополнительные шланги низкого давления для сухих костюмов. При покупке, когда говорят регулятор, имеют ввиду только первую и вторую ступени. Современные регуляторы являются аппаратами открытого или незамкнутого типа-это означает, что воздух, который вдыхается, выпускается в воду, а не назад в систему. Это более дешевый способ, чем способ, который используется в аппаратах с закрытым контуром для военных и коммерческих аквалангистов. От правильности выбора регулятора зависит ваш комфорт и безопасность.

ВЫБОР

В настоящее время выпускается большое количество модификаций регуляторов. Выбор нужного вам регулятора зависит от того, где вы собираетесь плавать, какой жилет использовать, что именно вы будете делать под водой и т.д. Таким образом, выбор-дело очень индивидуальное.

При выборе любого регулятора следует учесть несколько моментов:

Подходит ли регулятор к вашему жилету, с точки зрения совместимости шланга низкого давления с инфлятором.

Какое соединение с баллоном вам необходимо (DIN или YOKE).

Существует несколько видов регуляторов:

YOKE соединение с баллоном. Это наиболее часто применяемый вид соединения регулятора с баллоном. YOKE наиболее простой и быстроразъемный вид соединения, хотя разница в сложности и скорости сборки, разработки между DIN и YOKE соединениями невелика.

DIN соединение с баллоном. Этот вид соединения с баллоном предполагает ввинчивание первой ступени регулятора внутрь вентиля баллона. Считается, что оно более надежное, так как уплотнительное кольцо первой ступени находится внутри вентиля баллона и при соединении меньше трется. Соответственно, меньше вероятности и того, что оно треснет или порвется. Для баллонов с высоким давлением воздуха (300 бар) используется только DIN соединение. В настоящее время выпускаются переходники (адапторы) к регуляторам и баллонам, которые позволяют аквалангисту самостоятельно, в течение нескольких секунд совместить DIN соединение регулятора с баллоном YOKE и наоборот.

Сбалансированная первая ступень
Сбалансированная первая ступень регулятора дает возможность дышать с одинаковой легкостью, независимо от глубины и от того, сколько воздуха осталось в баллоне.

Несбалансированная первая ступень
Конструкция такого регулятора более проста и не требует сложного технического обслуживания и, кроме того, он дешевле. На большой глубине для вдоха из такого регулятора требуется некоторое усилие. Существенным минусом данной системы является то, что при дыхании партнерами из одного регулятора (например, в случае оказания помощи) вдохи надо будет делать по очереди.

Изолированная первая ступень
Изолированная первая ступень регулятора, исключает возможность замерзания и позволяет аквалангисту плавать в ледяной воде, а также в агрессивных средах.

Мембранная первая ступень
Как правило, такие регуляторы приспособлены для плавания в грязной и холодной воде, поскольку сама конструкция этих регуляторов предусматривает изоляцию от внешней среды.

Поршневая первая ступень
Такие регуляторы, исключая некоторые модели, созданы для плавания в чистой и теплой воде. Поршневые регуляторы, как правило, имеют меньше движущихся деталей, чем мембранные модели, это несколько снижает их стоимость и облегчает техническое обслуживание. Для аквалангиста, который покупает регулятор в месте, где он может получить полноценное техническое обслуживание, у тех, кто продает и обслуживает свои регуляторы на постоянной основе, не имеет значения какой тип конструкции используют их первые ступени. Очевидно, что преимущества и недостатки каждой конструкции распределены почти равномерно.

ПЕРЕД ПОГРУЖЕНИЕМ

1. Открыть клапан на баллоне и выдуть немного воздуха, чтобы пыль и частички воды не попали потом в регулятор.
2. При соединении YOKE проверить наличие и целостность резиновой прокладки на клапане баллона и убедиться в отсутствии загрязнения.
3. Слегка смазать прокладку силиконовой смазкой или слюной. Смазывание предотвращает повреждение резиновой прокладки в подвижном сочленении с металлической частью регулятора.
4. Прикрутить первую ступень регулятора к вентилю баллона. Больших усилий при этом прикладывать не следует, так как при открытии клапана баллона, давление воздуха закрепит это соединение.
5. Открыть клапан на баллоне до конца и затем сделать пол-оборота в обратную сторону.
6. Проверить показания манометра.
7. Вдохнуть воздух из регулятора и проверить нет ли посторонних запахов. Наличие таковых говорит о загрязненном воздухе в баллоне. Если запах обнаружится на глубине, немедленно прекратите погружение, так как токсичный эффект увеличивается пропорционально глубине.
8. Проверить работу кнопки на второй ступени регулятора.
9. Убедиться в целостности загубника и затягивающего ремешка.

ПОСЛЕ ПОГРУЖЕНИЯ

1. Перед снятием регулятора с баллона ополоснуть пресной водой регулятор на баллоне.
2. Закрутить клапан на баллоне.
3. Нажать кнопку на второй ступени регулятора и выпустить воздух из системы.
4. Протереть резиновую заглушку на первой ступени регулятора насухо полотенцем или высушить струей воздуха из баллона. Частая ошибка-это направление струи воздуха не на заглушку, а на отверстие в первой ступени регулятора. Капельки воды в этом случае могут быть загнаны струёй воздуха внутрь регулятора.
5. Просушенную резиновую заглушку крепко прикрутить к первой ступени регулятора.
6. Прополоскать регулятор в пресной воде. Прополаскивание регулятора-это наиболее важная процедура сразу после выхода на поверхность. Даже, если невозможно промыть всё снаряжение, регулятор должен быть обязательно промыт, независимо от того, где вы плаваете-в море или в бассейне. Кристаллы морской соли, хлорки из бассейна, растворённые минеральные вещества рек и озёр могут испортить многие детали регулятора и послужить причиной коррозии.
7. Просушить, но избегать воздействия прямых солнечных лучей.

• При полоскании регулятора, нельзя нажимать клапан второй ступени. Дело в том, что когда в системе регулятора нет давления (регулятор отсоединен от баллона или баллон закрыт и из системы выпущен воздух), при нажатии на клапан второй ступени вода беспрепятственно поступает в шланги. Таким образом, внутренняя часть регулятора засоряется и коррозирует.
• Промывание регулятора можно начинать, только убедившись, что заглушка на первой ступени плотно привинчена.
• Использовать тёплую (не горячую) воду для полоскания и промывания регулятора. Она лучше растворяет соль чем холодная.
• После плавания в соленой воде регулятор полезно подержать минут десять в пресной воде.

ХРАНЕНИЕ

1. В промежутках между погружениями регулятор вместе с BCD сразу переставляют на новый баллон, баллон кладется в теневое место на пол (палубу) или вставляется в специальные фиксирующие ячейки.
2. Все шланги регулятора засовываются внутрь жилета. Таким образом, баллон не упадет никому на ногу и никто случайно не наступит вам на консоль или вторую ступень
3. При транспортировке регулятор помещается в отдельный пакет или специальную сумочку

РЕМОНТ

Попадание воды внутрь регулятора.

Если вы совершили ошибку, и вода все-таки попала внутрь первой или второй ступени, то нужно провести следующую процедуру оказания первой помощи регулятору:

• Необходимо подсоединить регулятор к полностью заправленному баллону, открыть его вентиль.
• Нажать на клапаны вторых ступений (как основного, так и октопуса) и держать их нажатыми несколько минут. Таким образом вы просушите внутреннюю часть системы и очистите ее мощной воздушной струей от попавшей туда грязи.
• В случае возникновения каких-либо неисправностей в работе регулятора лучше всего обратиться к специалисту. Кроме того, даже нормально работающий регулятор необходимо периодически показывать специалисту для диагностики в одном из следующих случаев:
• После последней переборки прошел год или больше нормальной эксплуатации.
• После последней переборки регулятор эксплуатировался в исключительно тяжелых условиях в течение шести или более месяцев.
• Регулятор имеет видимые повреждения, например, потрескавшиеся шланги или загубники, или изменение цвета впускного фильтра.

Источник

Регуляторы Aqua Lung — как они устроены (часть 1)

Подробное описание типов и принципов работы регуляторов Aqua Lung.

В предыдущем номере [2] журнала DIVETEK мы рассказали об этапах регуляторостроения и о поколениях регуляторов на примере регуляторов Aqua Lung — компании, которая прошла все известные этапы разработки и производства регуляторов. Основной темой данной статьи станет обсуждение конструктивных особенностей различных типов регуляторов первой и второй ступеней на примере регуляторов Aqua Lung.

Практически все современные регуляторы имеют две разнесенные ступени редуцирования давления сжатого воздуха. Первая ступень (в отечественной терминологии — редуктор) понижает давление сжатого воздуха, находящегося в баллоне до промежуточного давления (его также называют средним или низким). Вторая ступень (в отечественной терминологии — дыхательный автомат) понижает это давление до давления окружающей среды, при котором человек может сделать вдох. Разница между промежуточным давлением и давлением воздуха, выходящего из второй ступени регулятора (давление окружающей среды) составляет установочное давление регулятора. На поверхности промежуточное давление равно установочному.

По управляющему элементу редукторы подразделяют на поршневые и мембранные. По отношению к давлению окружающей среды мембранные регуляторы могут быть сбалансированными или сверхсбалансированными. По отношению к зависимости работы клапана редуктора от давления воздуха в баллоне поршневые и мембранные регуляторы подразделяют на несбалансированные (простые) и сбалансированные. Таким образом, существует два вида сбалансированности регулятора.

Гидростатическая сбалансированность

Практически все регуляторы сбалансированы по отношению к давлению водного столба. Это так называемая гидростатическая сбалансированность регулятора. Она подразумевает, что установочное давление в камере редуктора не зависит от давления водного столба. Как известно, каждые 10 метров водного столба добавляют к давлению окружающей среды 1 бар. Регуляторы устроены так, что давление в камере редуктора также увеличивается на 1 бар через каждые 10 метров толщи воды. Таким образом, разница между давлением в камере редуктора и давлением воды постоянна, что обеспечивает одинаковую нагрузку на вторую ступень регулятора на разных рабочих глубинах.

Например, на поверхности установочное давление регулятора Titan, и оно же — давление в камере редуктора, равно 9.2 бар. На глубине 20 метров, где избыточное давление водного столба равно 2 бар, давление в камере редуктора равно 11.2 бар. При этом мы считаем, что установочное давление, по-прежнему, равно 9.2 бар (11.2 бар в камере редуктора минус 2 бар водного столба равно 9.2 бар).

До недавнего времени все регуляторы были гидростатически сбалансированными. Но с появлением регулятора пятого поколения — регулятора Aqua Lung серии Legend — появилась еще одна категория регуляторов. Это гидростатически сверхсбалансированные регуляторы. У сверхсбалансированных регуляторов установочное давление растет с глубиной. На поверхности установочное давление регулятора Legend равно 9.5 бар, а на глубине 20 метров давление в камере редуктора равно 12.3 бар. Таким образом, при избыточном давлении водного столба 2 бар установочное давление регулятора Legend равно 10.3 бар (12.3 — 2 = 10.3 бар), а не 9.5 бар, как это можно было бы ожидать у обычного регулятора. Для чего это было сделано, смотрите ниже.

Сбалансированность клапана редуктора

Чаще всего, когда говорят о сбалансированных или несбалансированных регуляторах, то подразумевают сбалансированность клапана редуктора по отношению к давлению воздуха в баллоне, т.е. речь идет о сбалансированности клапана редуктора. Работа клапана сбалансированных регуляторов первой ступени стабильна и не зависит от давления воздуха в баллоне. Работа же клапана несбалансированных регуляторов, напротив, напрямую зависит от давления воздуха в баллоне. Рассмотрим подробнее устройство разных типов регуляторов.

1. Поршневой несбалансированный

И так, поршневой несбалансированный регулятор 1-й ступени. В современной линейке регуляторов Aqua Lung это NEW CALYPSO. Рассмотрим устройство и работу регулятора NEW CALYPSO (рис.1).

Рисунок 1. Схема поршневого несбалансированного регулятора NEW CALYPSO. 1 — поршень; 2 — подушка клапана; 3 — седло клапана; 4 — пружина; 5 — фильтр; 6 — камера высокого давления; 7 — камера редуктора; 8 — гидростатическое отверстие; 9 — гидростатическая камера; 10 — уплотнительные кольца (O-ring); А — полость камеры редуктора; В — сквозной канал поршня; С — полость камеры редуктора.

Управляющим элементом поршневого несбалансированного регулятора является поршень (1), нижняя часть которого является клапаном. В торце поршня закреплена съемная подушка клапана (2). Седло клапана (3) жестко закреплено в корпусе. Если регулятор не нагружен, то клапан открыт, т.к. поршень отжат пружиной (4). При открытии вентиля баллона сжатый воздух устремляется через фильтр (5) в камеру высокого давления (6). Далее через открытый клапан в полость «А» камеры редуктора (7). Затем по сквозному каналу «В» в поршне (1) воздух проходит в полость «С» камеры редуктора среднего давления (7). На поверхности, при достижении в камере редуктора (7) давления 9.2 бар, усилие от давления воздуха на верхнюю часть поршня преодолевает усилие пружины (4) и давление на подушку клапана сжатого воздуха, выходящего из баллона, в результате чего клапан закрывается. В момент вдоха в полости «А» камеры редуктора создается разряжение воздуха, при этом давление в полости «С» соответственно понижается, и под действием пружины (4) поршень движется вверх — клапан открывается, пропуская воздух на вдох. При прекращении вдоха камера редуктора (7) наполняется воздухом до установочного давления и клапан закрывается.

При таком устройстве регулятора давление сжатого воздуха баллона напрямую оказывает воздействие на клапан. Сжатый воздух, поступающий из баллона, как бы помогает пружине (4) открыть клапан. Поэтому если в баллоне давление сжатого воздуха низкое, клапан открывается медленнее, что приводит к медленному наполнению редуктора. В этом проявляется несбалансированность простого поршневого регулятора.

Но, как известно, в каждом недостатке есть часть достоинств. Во-первых, согласно требованиям систем обучения подводному плаванию, Вы должны начать подъем на поверхность до того, как у Вас в баллоне останется меньше 50 бар. А при таком количестве воздуха в баллоне дыхание еще вполне легкое. Во-вторых, если Вы забыли проконтролировать давление воздуха в баллоне при помощи манометра, то уменьшение запаса воздуха приведет к увеличению сопротивления на вдохе. Это будет сигналом к началу всплытия, а оставшегося воздуха Вам хватит «за глаза».

Гидростатическая сбалансированность регулятора NEW CALYPSO.

При погружении вода проникает через отверстия (8) в гидростатическую камеру (9). Под действием давления водного столба поршень (1) смещается в сторону полости «С» камеры редуктора, открывая клапан. Вследствие этого в камеру редуктора поступает дополнительное количество воздуха, чтобы закрыть клапан и скомпенсировать давление воды. Т.е. давление в камере редуктора увеличивается на величину давления водного столба.

В некоторых моделях поршневых несбалансированных регуляторов гидростатическая камера может заливаться силиконовым маслом или другим специальным составом, при этом отверстия закрываются специальной мембраной. В такой конструкции давление окружающей среды на поршень передается через мембрану и силиконовое масло. Это делается для защиты редуктора от холодной воды. Конструкторы компании Aqua Lung добились того, что регулятор NEW CALYPSO можно эксплуатировать в холодной воде без дополнительной установки силиконовой камеры.

Также необходимо отметить, что инженеры Aqua Lung добились потрясающих результатов рабочих характеристик регулятора NEW CALYPSO. Его общая работа уменьшилась почти вдвое по сравнению со своим предшественником и составляет 0.92 Дж/л [*], что приближается к рабочим характеристикам лучших мембранных регуляторов.

[*] Примечание: О величине общей работы регуляторов различных типов и диаграммах дыхания читайте статью А.Левандовского «Битва регуляторов».

Как и все регуляторы Aqua Lung, NEW CALYPSO имеет съемное седло клапана (3), изготовленное из высокопрочной нержавеющей стали. Вероятность повреждения такого седла крайне невелика, но даже если седло повреждено, его будет легко заменить. Большинство регуляторов других производителей имеют седло, которое является частью латунного корпуса. Вероятность повреждения латунного седла значительно выше, к тому же в этом случае потребуется замена корпуса целиком.

«Слабым звеном» простого поршневого регулятора первой ступени является подушка седла клапана, испытывающая сильные нагрузки. Продавливание подушки, в конце концов, вызывает неспособность клапана удерживать установочное давление, и регулятор начинает «травить». Подушка подлежит замене при периодическом обслуживании регулятора, так же как и все уплотнительные кольца и фильтр.

Установочное давление поршневых регуляторов многих производителей предполагает регулировку посредством установления шайб под пружину. Поэтому, чтобы отрегулировать установочное давление, нужно всякий раз разбирать регулятор, чтобы установить шайбу. Установочное давление NEW CALYPSO не регулируется, и его величина обусловлена конструкцией регулятора. Это довольно удобно при обслуживании регулятора.

2. Поршневой сбалансированный

В современной линейке регуляторов Aqua Lung нет поршневого сбалансированного регулятора. Они были сняты с производства в середине 90-х годов прошлого столетия. Компания Aqua Lung решила больше не производить регуляторы этого типа. Дело в том, что их конструкция гораздо сложнее простых поршневых, и, следовательно, они значительно дороже в производстве. Более того, поскольку компания Aqua Lung уделяет огромное внимание устойчивости регуляторов к обмерзанию, то себестоимость производства поршневых сбалансированных холодноводных регуляторов возрастает еще больше. Фактически они становятся дороже мембранных регуляторов. И это было бы оправдано, если бы они обладали лучшими характеристиками по сравнению с мембранными регуляторами, но дело обстоит совсем наоборот.

В рекламных проспектах редко приводятся технические характеристики, требующие специального объяснения, поэтому мало кто знает, что одним из основных показателей работы регулятора первой ступени является величина падения давления в камере редуктора при вдохе. Эта величина показывает, на сколько должно уменьшиться давление в камере редуктора, чтобы открылся клапан, и началась подача воздуха во вторую ступень. Чем меньше величина падения давления, тем быстрее регулятор реагирует на потребность в подаче воздуха в начальной фазе вдоха. Проконтролировать это можно, вкрутив в порт редуктора 3/8″ проверочный манометр низкого давления. Так вот, конструктивные особенности поршневых регуляторов принципиально не позволяют сделать эту величину менее 1 бар. В то время как самый обычный мембранный регулятор имеет величину падения давления в камере редуктора 0.5 бар, т.е. мембранные регуляторы как минимум в 2 раза чувствительнее поршневых. Поэтому компания Aqua Lung решила, что если уж и производить поршневые регуляторы, то только — простые (несбалансированные). Их конструкция проста и надежна, они стоят почти в два раза дешевле мембранных регуляторов. Именно их невысокая цена является хорошим оправданием некоторых компромиссов в качестве дыхания.

Последний поршневой сбалансированный регулятор, выпускавшийся компанией Aqua Lung и до сих пор эксплуатирующийся многими дайверами, это PIONEER. Рассмотрим его устройство и работу (рис 2).

Рисунок 2. Схема поршневого сбалансированного регулятора Pioneer. 1 — поршень, 2 — подушка клапана; 3 — пружина; 4 — фильтр; 5 — камера высокого давления; 6 — сквозной канал поршня; 7 — камера редуктора; 8 — мембрана; 9 — гидростатическая камера; 10 — уплотнительное кольцо поршня (O-ring).

Управляющим элементом поршневого сбалансированного регулятора является поршень (1). Подушка (2) клапана жестко закреплена в корпусе регулятора. Торец поршня является седлом клапана. Если регулятор не нагружен, то клапан открыт, т.к. поршень отжат пружиной (3). При открытии вентиля баллона сжатый воздух устремляется через фильтр (4) в камеру высокого давления (5). Затем через открытый клапан и сквозной канал в поршне (6) воздух попадает в камеру редуктора (7). На поверхности при достижении в камере редуктора (7) давления 9.2 бар, усилие от давления воздуха на верхнюю часть поршня преодолевает усилие пружины (3), и поршень закрывает клапан. В момент вдоха в камере редуктора (7) создается разряжение воздуха, давление понижается, и под действием усилия пружины (3) поршень открывает клапан и пропускает воздух на вдох. При прекращении вдоха камера редуктора (7) наполняется воздухом до установочного давления и клапан закрывается.

При такой конструкции давление сжатого воздуха в баллоне не оказывает влияние на работу клапана, поэтому усилие на вдох не зависит от количества воздуха в баллоне, т.е. регулятор является сбалансированным.

Гидростатическая сбалансированность регулятора Pioneer

При погружении вода давит на мембрану (8) гидростатической камеры (9), которая залита силиконовым маслом. Через мембрану (8) и силиконовое масло давление водного столба передается на поршень (1), который смещается в сторону камеры редуктора (7), открывая клапан. Вследствие этого в камеру редуктора поступает дополнительное количество воздуха, чтобы закрыть клапан и скомпенсировать давление воды. Т.е. давление в камере редуктора увеличивается на величину давления водного столба.

Cиликоновая камера обеспечивает устойчивость регулятора к обмерзанию. Гидростатическая камера многих поршневых сбалансированных регуляторов других производителей открыта для доступа воды. Вместо мембраны (8) в таких регуляторах имеются отверстия. В этом случае регулятор может эксплуатироваться в воде не ниже 10°С согласно стандарту EN250.

Наиболее «слабым звеном» поршневого сбалансированного редуктора является уплотнительное кольцо (10), несущее на себе максимальные нагрузки, т.к. изолирует камеру высокого давления. Именно из-за его истирания чаще всего происходит «травление» воздуха из первой ступени регулятора под водой. Также подушка седла клапана в результате истирания со временем становится неспособной удерживать установочное давление, в результате чего происходит постановка регулятора на свободную подачу воздуха. Подушка седла клапана, а также все уплотнительные кольца и фильтр подлежат обязательной замене при периодическом техническом обслуживании регулятора. Установочное давление регулятора PIONEER, также как и NEW CALYPSO, не регулируется, и его величина обусловлена конструкцией регулятора. Однако для регулировки многих поршневых сбалансированных регуляторов других производителей используются шайбы — подкладки под пружину. В этом случае, чтобы отрегулировать установочное давление, нужно всякий раз разбирать регулятор, чтобы установить шайбу.

3. Мембранный несбалансированный

Мембранные несбалансированные регуляторы также довольно бессмысленны с экономической точки зрения. Их себестоимость сравнима со сбалансированными мембранными регуляторами, но их рабочие характеристики заведомо ниже, так как их работа зависит от давления сжатого воздуха в баллоне. В настоящее время регуляторы этого типа практически не производятся никакими компаниями. Здесь мы приведем лишь принципиальную схему устройства мембранного несбалансированного редуктора (рис.3).

Рисунок 3. Принципиальная схема мембранного сбалансированного регулятора. 1 — сжатый воздух; 2 — камера высокого давления; 3 — камера редуктора; 4 — мембрана; 5 — пружина; 6 — давление воды; 7 — выход на 2-ю ступень; 8 — клапан; 9 — пружина; 10 — толкатель; 11 — регулировочная гайка; 12 — гидростатическая камера.

Регулятор имеет камеру высокого давления (2), камеру редуктора (3) и гидростатическую камеру (12). Камера редуктора отделена от гидростатической камеры мембраной (4) — управляющим элементом мембранного регулятора. Регулировочная пружина мембраны (5) расположена в гидростатической камере и крепится гайкой (11), которая регулирует степень сжатия пружины (5) и, следовательно, давление пружины (5) на мембрану (4). Прогибаясь внутрь камеры редуктора (3), мембрана изменяет давление в этой камере. Так происходит регулировка установочного давления. В камере высокого давления (2) расположен клапан (8), который подпирается пружиной (9). Посредством толкателя (12) мембрана связана с клапаном (8).

При нагруженном регуляторе, когда делается вдох, воздух в камере редуктора (3) разряжается, вследствие этого мембрана (4) прогибается внутрь камеры редуктора и через толкатель (10) открывает клапан. В результате воздух устремляется на выход на вторую ступень через порт среднего давления (7). При прекращении вдоха камера редуктора заполняется сжатым воздухом до установочного давления, мембрана (4) выпрямляется в исходное положение, и клапан закрывается. В такой конструкции положение клапана зависит от положения мембраны, на которую давит пружина (5) с одной стороны и от степени сжатия пружины (9) и давления сжатого воздуха, поступающего из баллона, с другой стороны. Причем, чем больше давление воздуха в баллоне, тем большее усилие необходимо сделать, чтобы открыть клапан.

Чтобы уменьшить влияние давления сжатого воздуха на работу клапана, его отверстие делалось как можно меньше. Однако, это сказывалось на производительности редуктора.

Гидростатическая сбалансированность регулятора

Гайка (11) имеет отверстие, через которую вода проникает в гидростатическую камеру и передает давление воды на мембрану (4), которая, прогибаясь в камеру редуктора (3,) вызывает открытие клапана (8). Вследствие этого давление в камере редуктора вырастает на величину давления водного столба, мембрана (4) прогибается обратно и клапан закрывается. Это обеспечивает гидростатическую сбалансированность редуктора.

4. Мембранный сбалансированный

Мембранные сбалансированные регуляторы, имеющиеся в современной линейке Aqua Lung — это TITAN и COUSTEAU. По сути TITAN является компактной версией COUSTEAU. Рассмотрим устройство и работу регулятора TITAN (рис.4).

Рисунок 4. Схема мембранного сбалансированного регулятора TITAN. 1 — мембрана; 2 — толкатель; 3 — клапан; 4 — седло клапана; 5 — пружина; 6 — фильтр; 7 — камера высокого давления; 8 — камера редуктора; 9 — пружина; 10 — пружина; 11 — балансировочная камера; 12 — направляющая клапана; 13 — регулировочная гайка; 14 — гидростатическая камера; 15 — силиконовая мембрана; 16 — толкатель; 17 — канал Air Turbo; 18 — уплотнительные кольца (O-ring).

Управляющим элементом мембранного сбалансированного регулятора является мембрана (1). Через толкатель (2) она связана с клапаном (3), который прижимается к седлу клапана (4) усилием двух пружин (9) и (10). Седло клапана (4) жестко закреплено в корпусе. Если регулятор не нагружен, то клапан под действием пружины (5) открыт. При открытии вентиля баллона сжатый воздух устремляется через фильтр (6) в камеру высокого давления (7). Затем через открытый клапан в камеру редуктора среднего давления (8). На поверхности при достижении в камере редуктора (8) давления 9.2 бар, усилие от давления воздуха на мембрану (1) преодолевает усилие пружины (5), мембрана (1) выравнивается, и под действием пружины (9) и пружины (10) клапан закрывается. В момент вдоха в камере редуктора (8) создается разряжение воздуха, давление понижается и мембрана (1) под действием усилия пружины (5) прогибается в сторону камеры редуктора (8) и через толкатель (2), преодолевая усилие пружин (9) и (10), открывает клапан и пропускает воздух на вдох. При прекращении вдоха камера редуктора (8) наполняется воздухом до установочного давления и клапан закрывается. Одним из главных элементов сбалансированного мембранного регулятора является балансировочная камера (11), внутри которой воздух находится под давлением, равным давлению в камере редуктора (8). В результате работа клапана не зависит от давления сжатого воздуха, поступающего из баллона.

В механизме клапана регулятора TITAN, в отличие от многих аналогичных конструкций, направляющая клапана (12), расположенная внутри балансировочной камеры (11), подвешена между двумя пружинами (9) и (10). При уменьшении давления в баллоне, пружина 2 выталкивает направляющую клапана вверх, сжимая пружину 1. При этом увеличивается ход клапана и эффективное сечение клапана. Такая конструкция обеспечивает различие в действии механизма клапана при изменении давления в баллоне, стабилизируя объем подаваемого воздуха. [*]

[*] Примечание: Подробное изложение с расчетами читайте в статье А.Левандовского «Битва регуляторов-2. Секретное оружие».

Установочное давление регулятора TITAN регулируется при помощи гайки (13), которая регулирует степень сжатия пружины (5) и, следовательно, давление пружины (5) на мембрану (1). Прогибаясь внутрь камеры редуктора (8), мембрана изменяет давление в этой камере.

Важным преимуществом регулятора TITAN (также как и всех других мембранных регуляторов Aqua Lung) является наличие системы Air Turbo. Под мембраной в корпусе регулятора имеется дополнительное отверстие (17), ведущее в камеру редуктора. При разряжении воздуха в камере редуктора, наступающего в результате совершения вдоха из второй ступени, происходит дополнительное инжектирование через канал системы Air Turbo. В результате, мембрана быстрее реагирует на вдох, а также обеспечивает более стабильную подачу воздуха на протяжении всей фазы вдоха.

Гидростатическая сбалансированность регулятора TITAN

При погружении вода проникает через отверстие в регулировочной гайке (13) в гидростатическую камеру (14). Под действием давления водного столба мембрана прогибается в сторону камеры редуктора (8), открывая клапан. Вследствие этого давление в камере редуктора увеличивается на величину давления водного столба, и, таким образом, клапан закрывается, компенсируя избыточное давление воды.

Гидростатическая камера регулятора TITAN в версии SUPREME закрыта мембраной, изолируя пружину (5) от внешней среды. Давление водного столба передается на основную мембрану (1) через силиконовую мембрану (15) посредством толкателя (16). Это есть так называемая «сухая камера» — изобретение компании Aqua Lung. Она обеспечивает устойчивость регулятора к обмерзанию и защищает гидростатическую камеру от загрязнения.

Мембранные регуляторы других производителей для обеспечения устойчивости регулятора к обмерзанию, предполагают заливку гидростатической камеры силиконовым маслом или другим подобным веществом. Поверх такой камеры устанавливается колпачок или дополнительная мембрана. Через эту мембрану и силиконовое масло давление окружающей среды передается на основную мембрану.

Сухая камера выгодно отличается от силиконовой простотой и надежностью конструкции, а также не требует дополнительных затрат при периодическом техническом обслуживании регулятора.

При техническом обслуживании мембранных регуляторов необходимо менять мембрану, подушку седла клапана, все уплотнительные кольца и фильтр.

5. Мембранный сверхсбалансированный

Почему же все-таки на больших глубинах мы ощущаем большее усилие на вдох, даже если регулятор сбалансирован гидростатически и имеет сбалансированный клапан редуктора, работа которого не зависит от величины давления воздуха в баллоне?

Дело в том, что на глубине в результате возрастания давления окружающей среды, воздух имеет большую плотность, а, следовательно, вязкость. Сила трения при прохождении воздухом каналов и сечений увеличивается, и, следовательно, в единицу времени на вдох поступает меньше воздуха.

Чтобы обеспечить не только стабильную сбалансированную работу механизмов регулятора независимо от глубины и давления сжатого воздуха, но и обеспечить подачу воздуха в одинаковом объеме в единицу времени независимо от глубины, был придуман свехсбалансированный регулятор. Сверхсбалансированность означает, что установочное давление регулятора растет с глубиной. Сделано это для того, чтобы скомпенсировать возрастающую плотность, а, соответственно, и вязкость воздуха, на больших глубинах, чтобы, в свою очередь, подавать воздух на вдох в одинаковом объеме в единицу времени как на поверхности, так и на глубине. Мембранные сверхсбалансированные регуляторы в настоящее время представлены только серией регуляторов Legend компании Aqua Lung.

Таким образом, регулятор Legend максимально приближен к идеальному регулятору — мечте конструкторов и дайверов — в котором дышится одинаково легко как на поверхности, так и на глубине. С точки зрения сбалансированности работы клапана редуктора, регулятор Legend является сбалансированным, как и остальные мембранные регуляторы Aqua Lung, т.е. подача воздуха на вдох не зависит от давления воздуха в баллоне.

Рассмотрим устройство сверхсбалансированного мембранного регулятора Legend (рис.5).

Рисунок 5. Схема мембранного сверхсбалансированного регулятора Legend. 1 — гидростатическая камера; 2 — силиконовая мембрана; 3 — толкатель; 4 — основная мембрана; 5 — фильтр; 6 — камера высокого давления; 7 — клапан; 8 — балансировочная камера; 9 — седло клапана; 10 — камера редуктора; 11 — канал Air Turbo; 12 — толкатель; 13 — пружина; 14 — пружина; 15 — регулировочная гайка.

Регулятор Legend имеет конструкцию очень схожую с конструкцией сбалансированных мембранных регуляторов TITAN и COUSTEAU. Главное отличие — это устройство гидростатической камеры (1). Обязательным элементом ее является сухая камера. Гидростатическая камера закрыта силиконовой мембраной (2) и через толкатель (3) передает давление окружающей среды на основную мембрану регулятора (4).

В регуляторе TITAN диаметр силиконовой мембраны сухой камеры рассчитан так, чтобы с каждым увеличением давления окружающей среды на 1 бар, давление в камере редуктора также увеличивалось на 1 бар. Таким образом, установочное давление регулятора остается постоянным независимо от глубины.

В регуляторе Legend диаметр силиконовой мембраны сухой камеры чуть больше, чем у регулятора TITAN при одинаковом диаметре основной мембраны. Следовательно, при увеличении внешнего давления, в результате разницы площадей двух мембран, давление в камере редуктора с увеличением глубины возрастает на большую величину, т.е. установочное давление регулятора Legend увеличивается с глубиной. В результате увеличения установочного давления на глубине воздух быстрее проходит по каналам, что компенсирует выросшую его плотность. Поэтому дайвер ощущает одинаково легкое дыхание, как на поверхности, так и на глубине.

Таким образом, сухая камера сверхсбалансированного регулятора Legend обеспечивает не только защиту первой ступени регулятора от холодной воды и загрязнения, но и является главным механизмом, обеспечивающим сверхсбалансированность.

Так как установочное давление регулятора Legend растет с глубиной, то обычные (несбалансированные) вторые ступени регуляторов к нему не подходят, т.к. будут срабатывать на увеличение установочного давления как предохранительный клапан. Для работы со сверхсбалансированными регуляторами предназначены сбалансированные вторые ступени регуляторов.

Источник