Глава 2.5. Редуктор

Основная задача редуктора — уменьшить давление воздуха, вы­ходящего из баллонов, до давления, превышающего давление окру­жающей среды на некоторую величину, в пределах 5—10 атм. (как правило, 8 — 9).

Б азовые принципы работы различных моделей редукторов мало отличаются друг от друга. Рассмотрим наиболее простую конструк­цию. Редуктор, схема которого изображена на рисунке 2.6, имеет три камеры, подвижный поршень и пружину. Форма подвижного поршня такова, что его торцевые поверхности имеют различную площадь. По­верхность меньшей площади снабжена прокладкой из полимерного материала и при опускании поршня вниз (см. рисунок) закрывает со­бой отверстие, через которое поступает воздух из баллона. Эта поверхность именуется подушкой клапана, а закрываемое ею отверстие — седлом клапана. Вместе они образуют клапан редуктора. Поверх­ность большей площади обращена в верхнюю камеру редуктора. Вну­три поршня проходит канал, соединяющий нижнюю и верхние каме­ры редуктора. Средняя камера сообщается отверстием с окружаю­щей средой. Пока баллонный вентиль закрыт, пружина удерживает поршень в верхнем положении, при котором клапан редуктора от­крыт. При открывании вентиля воздух под высоким давлением устре­мляется через открытый клапан в нижнюю камеру редуктора, из кото­рой по каналу в поршне проходит в верхнюю камеру. Давление в обе­их камерах нарастает практически одновременно. Давление в верх­ней камере начинает действовать на поршень с возрастающей силой.

С ила давления воздуха на верхнюю поверхность поршня во столь­ко же раз превышает силу, оказываемую таким же давлением на ни­жнюю его поверхность поршня, во сколько площадь верхней поверх­ности превышает площадь нижней. Таким образом, указанные силы, действующие на поршень с двух сторон, уравниваются, когда давле­ние в верхней камере значительно уступает давлению на подушку клапана. Снизу на поршень действуют еще две силы: упругости пру­жины и давления окружающего воздуха или воды. Давление воздуха в нижней и верхней камере редуктора продолжает расти до тех пор, пока увеличивающаяся сила давления воздуха на поршень в верхней камере (сверху вниз) не превысит сумму трех сил, действующих в об­ратном направлении: давления воздуха на подушку клапана, давления окружающей среды и упругости пружины. Далее происходит закры­тие клапана редуктора. В большинстве систем площади поверхностей поршня и упругость пружины подобраны таким образом, что при ра­бочем давлении в баллонах полное закрытие клапана редуктора про­исходит при давлении в верхней камере, на 8 — 9 атм. превышающем давление окружающей среды. Это давление называется промежуто­чным. На поверхности оно равно соответственно 9 — 10 атм. Значение промежуточного давления на поверхности называется установоч­ным давлением редуктора. На глубине Юм давление в средней каме­ре редуктора увеличится на 1 атм. и, соответственно, на столько же увеличится давление в верхней камере редуктора, необходимое для закрытия клапана, т.е. промежуточное. Из нижней камеры редуктора имеется выход для подачи воздуха в легочный автомат. При вдохе да­вление воздуха в нижней и верхней камерах редуктора падает и кла­пан открывается, перепуская очередную порцию воздуха в редуктор. Таким образом, последний обеспечивает подачу воздуха под давлени­ем, на 8 — 9 атмосфер превышающим давление окружающей среды. Герметизация камер в описанном редукторе достигается кольцевыми резиновыми прокладками на поршне и в местах подсоединения шлангов высокого и среднего давления.

Мы привели пример классической конструкции редуктора, про­веренной более чем тридцатилетней практикой использования. По­добные устройства называются поршневыми несбалансированны­ми редукторами поточного действия. Что это значит и какие еще бы­вают типы редукторов ?

Поршневые и мембранные редукторы

Если подвижной деталью — управляющим элементом — является не поршень, а резиновая мембрана, соединенная со штоком клапана, такие редукторы называются мембранными (рис 2.7). Как правило, их устройство более сложно, они содержат больше подвижных дета­лей. Поршневые редукторы в целом более надежны и просты в тех­ническом обслуживании: замена кольцевых резиновых уплотните­лей — операция простая и быстрая. Смена мембраны — работа более сложная. Недостатком поршневого редуктора является подвержен­ность заклиниванию при образовании наледи на трущихся поверх­ностях поршня и стенки редуктора или при попадании в зазор меж­ду ними частичек грязи. Поэтому мембранные редукторы часто ис­пользуют при погружении в холодной или загрязненной воде. Более подробно этот вопрос разбирается ниже.