Редуктор

Вопрос 3. Устройство и работа дыхательных аппаратов со сжатым воздухом

Дыхательным аппаратом со сжатым воздухом называется изоли­рующий резервуарный аппарат, в котором запас воздуха хранится в бал­лонах по избыточном давлении в сжатом состоянии. Дыхательный аппа­рат работает по открытой, схеме дыхания, при которой на вдох воздух поступает из баллонов, а выдох производится в атмосферу.

Дыхательные аппараты со сжатым воздухом предназначены для за­щиты органов дыхания и зрения пожарных от вредного воздействия непри­годной для дыхания, токсичной и задымленной газовой среды при туше­нии пожаров и выполнении аварийно-спасательных работ.

Воздухоподающая система обеспечивает работающему в аппарате пожарному импульсную подачу воздуха. Объем каждой порции воздуха зависит от частоты дыхания и величины разряжения на вдохе.

Воздухоподающая система аппарата состоит их легочного автомата и редуктора, может быть одноступенчатой, безредукторной и двухступен­чатой. Двухступенчатая воздухоподающая система может быть выполнена из одного конструкционного элемента, объединяющего редуктор и легоч­ный автомат или раздельно. Дыхательные аппараты в зависимости от климатического исполне­ния подразделяются на дыхательные аппараты общего назначения, рас­считанные на применение при температуре окружающей среды от -40 до +60°С, относительной влажности до 95% и специального назначения, рассчитанные на применение при температуре окружающей среды от -50 до +60°С, относительной влажности до 95%.

Все дыхательные аппараты применяемые в пожарной охране Рос­сии, должны соответствовать требованиям предъявляемым к ним НПБ 165-97 "Техника пожарная. Дыхательные аппараты со сжатым воздухом для пожарных. Общие технические требования и методы испытаний".

Дыхательный аппарат должен быть работоспособным в режимах дыха­ния, характеризующихся выполнением нагрузок: от относительного покоя (легочная вентиляция 12,5 дм³/мин) до очень тяжелой работы (легочная вентиляция 85 дм³/мин), при температуре окружающей среды от -40 до +60°С, обеспечивать работоспособность после пребывания в среде с темпера­турой 200°С в течение 60 с.

Аппараты выпускаются фирмами изготовителями в различных ва­риантах исполнения.

В комплект дыхательного аппарата входят:

дыхательный аппарат;

спасательное устройство (при его наличии);

комплект ЗИП;

эксплутационная документация на ДАСВ (руководство по эксплуа­тации и паспорт);

эксплуатационная документация на баллон (руководство по эксплуа­тации и паспорт);

инструкция по эксплуатации лицевой части.

Общепринятым рабочим давлением в отечественных и зарубежных ДАСВ, является 29,4 МПа.

Суммарная вместимость баллона (при легочной вентиляции 30 л/ мин), должна обеспечить условное время защитного действия (УВЗД) не менее 60 минут, а масса ДАСВ должна быть не более 16 кг при УВЗД 60 мин и не более 17,5 кг при УВЗД 120 мин.

Состав аппарата

В состав ДАСВ обычно входят баллон (баллоны) с вентилем (вентилями); редуктор с предохранительным клапаном; лицевая часть с переговорным устройством и клапаном выдоха; легочный автомат с воздуховодным шлангом; манометр со шлангом высокого давления; зву­ковое сигнальное устройство; устройство дополнительной подачи воздуха (байпас) и подвесная система.

В состав аппарата, входят: рама или спинка с подвесной систе­мой, состоящей из ремней плечевых, концевых и поясного, с пряжками для регулировки и фиксации дыхательного аппарата на теле человека, баллон с вентилем, редуктор с предохранительным клапаном, кол­лектор, разъем, легочный автомат с воздуховодным шлангом, лицевая часть с переговорным устройством и клапаном выдоха, капил­ляр с звуковым сигнальным устройством и манометр со шлангом высо­кого давления, устройство спасательное, проставка.

В современных аппаратах кроме того применяются следующие уст­ройства: перекрывное устройство магистрали манометра; спасательное уст­ройство, подключаемое к дыхательному аппарату; штуцер для подключе­ния спасательного устройства или устройства искусственной вентиляции легких; штуцер для быстрой дозаправки баллонов воздухом; предохрани­тельное устройство, располагаемое на вентиле или баллоне для предот­вращения повышения давления в баллоне выше 35,0 МПа, световые и вибрационные сигнальные устройства, аварийный редуктор, компьютер.

В комплект дыхательного аппарата входят:

дыхательный аппарат;

"

спасательное устройство (при его наличии);

комплект ЗИП;

эксплуатационная документация на дыхательный аппарат (руководство по эксплуатации и паспорт);

эксплуатационная документация на баллон руководство по эксплуатации и паспорт);

инструкция по эксплуатации лицевой части.

Устройство дыхательного аппарата.

Дыхательный аппарат (рис. 5.2) выполнен по открытой схеме с выдо­хом в атмосферу и работает следующим образом:

При открытии вентиля (вентилей) 1 воздух под высоким давлением поступает из баллона (баллонов) 2 в коллектор 3 (при его наличии) и фильтр 4 редуктора 5, в полость высокого давления А и после редуцирования в полость редуцированного давления Б. Редуктор поддерживает постоянное редуцирован­ное давление в полости Б независимо от изменения давления на входе.

В случае нарушения работы редуктора и повышения редуцированного давления срабатывает предохранительный клапан 6.

Из полости Б редуктора воздух поступает по шлангу 7 в легочный автомат 8 аппарата и по шлангу 9 через адаптер 10 (при его наличии) в легочный автомат спасательного устройства.

Легочный автомат обеспечивает поддержание заданного избыточного давления в полости Д. При вдохе воздух из полости Д легочного автомата подается в полость В маски 11. Воздух, обдувая стекло 12, препятствует его

запотеванию. Далее через клапаны вдоха 13 воздух поступает в полость Г для дыхания.

При выдохе клапаны вдоха закрываются, препятствуя попаданию выдыхаемого воздуха на стекло. Для выдоха воздуха в атмосферу откры­вается клапан выдоха 14, расположенный в клапанной коробке 15. Клапан выдоха с пружиной позволяет поддерживать в подмасочном пространстве заданное избыточное давление.

Для контроля за запасом воздуха в баллоне воздух из полости высо­кого давления А поступает по капиллярной трубке высокого давления 16 в манометр 17, а из полости низкого давления Б по шлангу 18 к свистку 19 сигнального устройства 20. При исчерпании рабочего запаса воздуха в баллоне включается свисток, предупреждающий звуковым сигналом о необходимости немедленного выхода в безопасную зону.

Подвесная система

Дыхательный аппарат в рабочем положении крепится на спине чело­века с помощью подвесной системы. Подвесная система является составной частью дыхательного аппарата.

При работе на пожаре, одним из важнейших факторов является возможная продолжительность пребывания в непригодной для дыхания среде и удобство работы в аппарате. Увеличить время пребывания можно за счет использования запасного аппарата, сменного баллона или устрой­ства быстрой заправки.

Долгое время изготавливались аппараты с быстросъемными балло­нами, у которых, все узлы крепятся к каркасу (поддону). В качестве каркаса

используется проволока, обтянутая поролоном и кожей, пластмасса, нержавеющая сталь и другие материалы.

Применение проволочного каркаса нашла возможным фирма Scott. Для уменьшения давления от массы аппарата на плечи, хотя у этой фирмы есть модели и с пластмассовым каркасом. Наибольшее распространение получили пластмассовые каркасы.

Например, продукция фирмы "Drager" аппараты РА-90 Plus, PA-92, РА-94, РСС-100 представляет один и тот же аппарат, но с различной подвесной системой. Отличие РА-92 от РА-94 заключается в плечевых рем­нях. Отличие модели РСС-100 более сильное поясной ремень закреплен на раме осью и имеет возможность свободного движения в горизонталь­ной плоскости. Это дает возможность пожарному свободно делать боко­вые наклоны. Подвесная и амортизирующая системы выполняются таким образом, чтобы дыхательный аппарат удобно располагался на спине, прочно фиксировался, не вызывая потертостей и ушибов при работе.

Подвесная система дыхательного аппарата — составная часть аппарата, состоящая из спинки, системы ремней (плечевыми и поясными) с пряж­ками для регулировки и фиксации дыхательного аппарата на теле человека.

Она предотвращает воздействие на пожарного нагретой или охлаж­денной поверхности баллона.

Подвесная система позволяет пожарному быстро, просто и без посторонней помощи надеть дыхательный аппарат и отрегулировать его

крепление. Система ремней дыхательного аппарата снабжается устройст­вами для регулировки их длины и степени натяжения. Все приспособле­ния для регулировки положения дыхательного аппарата (пряжки, кара­бины, застежки и др.) выполнены таким образом, чтобы ремни после регулировки прочно фиксировались. Регулировка ремней подвесной сис­темы не должна нарушаться в течение аппаратосмены.

Подвесная система дыхательного аппарата (рис. 5.3) состоит из пластиковой спинки 1, системы ремней: плечевых 2, концевых 3, закреп­ленных на спинке пряжками 4, поясного 5 с быстроразъемной регулируе­мой пряжкой.

Ложементы 6, 8 служат опорой для баллона. Фиксация баллона осу­ществляется баллонным ремнем 7 со специальной пряжкой.

Форма и габаритные размеры дыхательного аппарата выполняются с учетом телосложения человека, должны сочетаться с защитной одеждой, каской и снаряжением пожарного, обеспечивать удобство при выполнении всех видов работ на пожаре (в том числе — при передвижении через узкие люки и лазы диаметром (800±50) мм, передвижении ползком, на четвереньках и т.д.).

Дыхательный аппарат должен быть выполнен таким образом, что­бы имелась возможность его надевание после включения, а также снятие и перемещение дыхательного аппарата без выключения из него при пере­движении по тесным помещениям.

Масса снаряженного дыхательного аппарата без вспомогательных устройств, применяющихся эпизодически, таких как спасательное уст-

ройство, устройство искусственной вентиляции легких и др., должна быть не более 16,0 кг.

Масса снаряженного дыхательного аппарата с условным ВЗД более 100 мин должна быть не более 17,5 кг.

Приведенный центр массы дыхательного аппарата должен находи­ться не далее, чем в 30 мм от сагиттальной плоскости человека. Сагитта­льная плоскость — условная линия, делящая симметрично тело человека продольно на правую и левую половину.

Баллон

Баллон предназначен для хранения рабочего запаса сжатого воздуха. Баллоны, входящие в состав дыхательного аппарата, выполняются в соот­ветствии с НПБ 190-2000 "Техника пожарная. Баллоны для дыхательных аппаратов со сжатым воздухом для пожарных. Общие технические требо­вания. Методы испытаний".

В зависимости от модели аппарата могут применяться металличес­кие, металлокомпозитные баллоны (табл. 5.3).

Баллоны имеют цилиндрическую форму с полусферическими или полуэлептическими донышками (обечайками).

Сферические баллоны применяются редко, не смотря на целый ряд их преимуществ, у сферических баллонов меньшая масса, так как они более прочные. В дыхательном аппарате с тремя сферическими емкостями удается снизить положение центра масс, относительно поясного ремня, поэтому совершать наклоны с таким аппаратом более удобно.

В горловине нарезана коническая или метрическая резьба, по кото­рой в баллон ввинчивается запорный вентиль. На цилиндрическое части баллона наносится надпись "ВОЗДУХ 29,4 МПа".

Вентиль (рис. 5.4) состоит из корпуса 1, трубки 2, клапана 3 со вставкой, сухаря 4, шпинделя 5, гайки сальниковой 6, маховичка 7, пружи­ны 8, гайки 9 и заглушки 10.

Вентиль баллона выполняется таким образом, чтобы нельзя было полностью вывернуть его шпиндель, исключалась возможность его слу­чайного закрытия во время эксплуатации. Он должен сохранять герме­тичность как в положении "Открыто" так и "Закрыто". Соединение "вен­тиль-баллон" выполняется герметичным.

Вентиль баллона выдерживает не менее 3000 циклов открываний и закрываний.

В штуцере вентиля для присоединения к редуктору применяется внутренняя трубная резьба — 5/8.

Герметичность вентиля обеспечивается шайбами 11 и 12. Шайбы 12 и 13 уменьшают трение между буртиком шпинделя, торцом маховичка и торцами сальниковой гайки при вращении маховичка.

Герметичность вентиля в месте соединения с баллоном при кони­ческой резьбе обеспечивается фторопластовым уплотнительным материа­лом (ФУМ-2), при метрической — резиновым уплотнительным кольцом

круглого сечения 14.

При вращении маховичка по часовой стрелке клапан, перемещаясь по резьбе в корпусе вентиля, прижимается вставкой к седлу и перекрывает канал, по которому воздух поступает из баллона в дыхательный аппарат, При вращении маховичка против часовой стрелки клапан отходит от седла и открывает канал.

с конической резьбой W19.2 с цилиндрической резьбой М18х1,5

Коллектор предназначен для подсоединения двух баллонов аппа­ратов к редуктору. Он состоит из корпуса 1, в который вмонтированы штуцеры 2. Коллектор подсоединяется к вентилям баллонов при помощи муфт 3. Герметич­ность соединений обеспечивается: уплотнительными кольцами 4 и 5.

Редуктор в дыхательных аппаратах выполняет две функции: снижает высокое давление газа до промежуточной заданной величины и обеспе­чивает постоянную подачу воздуха и давления за редуктором в заданных пределах при значительном изменении давления в баллоне аппарата. Наи­большее распространение получили три типа редукторов: безрычажного прямого и обратного действия и рычажные прямого действия. В редукторах прямого действия воздух высокого давления стремится открыть клапан редуктора, в редукторах обратного действия — стремится закрыть его. Без­рычажный редуктор проще по конструкции, зато у рычажного более ста­бильна регулировка давления на выходе.

В последние годы в дыхательных аппаратах стали применяться порш­невые редукторы, т. е. редукторы со сбалансированным поршнем. Преиму­щество такого редуктора состоит в том, что он обладает высокой надежно­стью, так как имеет только одну движущуюся деталь. Работа поршневого редуктора осуществляется таким образом, что отношение величины давле­ния на выходе из редуктора обычно составляет 10:1, т.е. если величина дав­ления в баллоне измеряется в пределах от 20,0 МПа до 2,0 МПа, то редуктор подает воздух при постоянном промежуточном давлении 2,0 МПа. Когда давление в баллоне падает ниже величины этого промежуточного давления, клапан остается открытым постоянно, и дыхательный аппарат действует как одноступенчатый до тех пор, пока не истощится воздух в баллоне.

Первая ступень воздухоподающего устройства — редуктор. Как пока­зали приведенные сравнительные испытания аппаратов, вторичное дав­ление, создаваемое редуктором, должно быть по возможности постоянным, не зависящим от давления в баллоне, и составлять 0,5 МПа. Пропускная способность редукционного клапана должна в полной мере и при любых видах нагрузок обеспечить воздухом двух работающих человек без увели­чения сопротивления дыханию на вдохе.

Ранее дыхательные аппараты оснащались мембранными редукторами. В этом редукторе роль поршня играет мембрана.

При установившемся режиме работы редуктора его клапан нахо­дится в равновесии под действием силы упругости регулировочной пру­жины, стремящейся открыть клапан, и усилий давления редуцированного воздуха на мембрану, силы упругости запорной пружины и давления воз­духа из баллона, которые стремятся закрыть клапан.

Редуктор (рис. 5.6) поршневой, уравновешенного типа предназначен для преобразования высокого давления воздуха в баллоне до постоянного редуцированного давления в диапазоне 0,7...0,85 МПа. Он состоит из кор­пуса 1 с проушиной 2 для крепления редуктора к раме аппарата, вставки

3 с кольцами уплотнительными 4 и 5, седла редукционного клапана, вклю­чающего корпус 6 и вставку 7, редукционного клапана 8, на котором с помощью гайки 9 и шайбы 10 закреплен поршень 11с резиновым уплот-нительным кольцом 12, рабочих пружин 13 и 14, гайки регулирующей 15, положение которой в корпусе фиксируется винтом 16.

На корпус редуктора для предупреждения загрязнения надета обли­цовка 17. В корпусе редуктора имеется штуцер 18 с кольцом уплотнительным 19 и винтом 20 для подсоединения капилляра, и штуцер 21 для подсоеди­нения разъема или шланга низкого давления.

В корпус редуктора ввинчен штуцер 22 с гайкой 23 для подсоеди­нения к вентилю баллона. В штуцере установлен фильтр 24, зафиксирова­нный винтом 25. Герметичность соединения штуцера с корпусом обеспе­чивается кольцом уплотнительным 26. Герметичность соединения вентиля баллона с редуктором обеспечивается кольцом уплотнительным 27.

В конструкции редуктора предусмотрен предохранительный клапан, который состоит из седла клапана 28, клапана 29, пружины 30, направ­ляющей 31 и контргайки 32, фиксирующей положение направляющей.

Седло клапана ввинчено в поршень редуктора. Герметичность сое­динения обеспечивается кольцом уплотнительным 33.

Редуктор работает следующим образом. При отсутствии давления воздуха в системе редуктора поршень 11 под действием пружин 13 и 14 перемещается вместе с редукционным клапаном 8, отводя его коническую часть от вставки 7.

При открытом вентиле баллона воздух под высоким давлением пос­тупает через фильтр 25 по штуцеру 22 в полость редуктора и создает под

поршнем давление, величина которого зависит от степени сжатия пружин. При этом поршень вместе с редукционным клапаном переместится, сжи­мая пружины до тех пор, пока не установится равновесие между давлением воздуха на поршень и усилием сжатия пружин, и не перекроется зазор между вставкой и конической частью редукционного клапана.

При вдохе давление под поршнем уменьшается, поршень с редук­ционным клапаном под действием пружин перемещается, создавая зазор между вставкой и конической частью редукционного клапана, обеспе­чивая поступление воздуха под поршень и далее в легочный автомат. Вра­щением гайки 15 можно изменить степень сжатия пружин, а следова­тельно, и давление в полости редуктора, при котором наступает равновесие между усилием сжатия пружин и давлением воздуха на поршень.

Предохранительный клапан редуктора предназначен для защиты от разрушения линии низкого давления при выходе из строя редуктора.

Предохранительный клапан работает следующим образом. При нор­мальной работе редуктора и редуцированном давлении в установленных пределах вставка клапана 29 усилием пружины 30 прижата к седлу клапана 28. Когда редуцированное давление в полости редуктора в результате нару­шения его работы возрастает, клапан, преодолевая сопротивление пру­жины, отходит от седла, и воздух из полости редуктора выходит в атмосферу.

При вращении направляющей 31 изменяется степень сжатия пружины и, соответственно, величина давления, при котором срабатывает предохрани­тельный клапан. Отрегулированный изготовителем редуктор должен быть опломбирован для предотвращения несанкционированного доступа в него.

Величина редуцированного давления должна сохраняться не менее 3-х лет с момента регулировки и проверки.

Предохранительный клапан должен исключать поступление возду­ха с высоким давлением к деталям, работающим при редуцированном давлении, при неисправности редуктора.

Дата добавления: 2013-12-13