Automaty oddechowe - TEORIA

Grzałka Michalaka

Ciekawym patentem służącym do zwiększenia odporności automatu na zamarzanie jest grzałka Michalak. Autorem patentu jest Marek Michalak jeden z współwłaścicieli Techniki Podwodnej.

Zgodnie z efektem Joula Thompsona przy wartościach ciśnień i temperatur z jakimi mamy do czynienia przy nurkowaniu, spadek temperatury powietrza (przy przemianie adiabatycznej) wynosi około 0,17°C przy redukcji ciśnienia o 1 at. Oznacza to, że przy przemianie adiabatycznej redukcja ciśnienia  o 190at na pierwszym stopniu automatu oddechowego spowoduje spadek temperatury nawet o około 32.3°C. Spadek temperatury na drugim stopniu redukcji jest już niewielki i wynosi 1,7°C, wynika to z małej różnicy ciśnień, nie przekraczającej 10at. Zadaniem grzałki jest maksymalnie podnieść temperaturę gazu oddechowego schłodzonego na pierwszym stopniu. 

W nurkowaniu na szczęście nie mamy do czynienia z przemianą adiabatyczną, następuje wymiana ciepła z otoczeniem, wdech nie jest procesem ciągłym. Po każdym wdechu następuje wydech, automat oddechowy może ogrzać się od wody. Jeżeli oddychamy powoli i spokojnie automat nie zamarznie, spadek temperatury będzie niewielki. Szybkie i głębokie oddechy zbliżają nas do przemiany adiabatycznej, obniża się temperatura automatu, może dojść do zamarznięcia drugiego stopnia. Spokojny oddech to SAC na poziomie 15l/mim.

 

Grzałka to dodatkowy radiator (wymiennik ciepła) montowany między pierwszym stopniem automatu oddechowego a wężem średniego ciśnienia głównego drugiego stopnia automatu oddechowego. Radiator może być montowany do wszystkich typów automatów. Zadaniem grzałki jest ogrzanie czynnika oddechowego, ochłodzonego na pierwszym stopniu automatu oddechowego w wyniku obniżania ciśnienia. Czynnik oddechowy przepływając przez grzałkę, ogrzewa się zmniejszając ryzyko zamarznięcia układu redukcyjnego drugiego stopnia. Grzałka pobiera ciepło z wody i oddaje je czynnikowi oddechowemu.

 

Budowa grzałki Michalaka jest dość prosta, w korpusie grzałki znajduje się szereg długich, równoległych otworów, przez które przepływa czynnik oddechowy, konstruktor starał się maksymalnie zwiększyć powierzchnię kontaktu czynnika oddechowego z grzałką i grzałki z wodą.

Dodatkowo zamieszczam teks z grupy pl.rec.nurkowanie napisany przez konstruktora grzałki (styczeń 2006r).

Ponieważ czuję się wezwany " do tablicy" odpowiadam: Czy używam grzałki?, tak mam je przy wszystkich automatach z wyjątkiem tlenowego. Zdejmuję przy wyjazdach w tropiki.

Przy ciągłym przepływie powietrza 150l/min w wodzie o temperaturze 4°C przy butli 10l o ciśnieniu 200 do 50 bar temperatura w ustniku wahała się w granicach minus 12 - minus 10°C po zastosowaniu grzałki temperatura w ustniku wynosiła 0-2°C. Przepływ powietrza mierzony rotametrem takie wyniki otrzymaliśmy w czasie badań własnych.

W lutym 2004 na zlecenie Techniki Podwodnej Akademia Marynarki Wojennej zespół specjalistów z Zakładu Technologii Nurkowań i Prac Podwodnych AMW zrealizował badania laboratoryjne automatu oddechowego typu ATX-50 firmy Apeks wraz z wymiennikiem ciepła GM.

Opracowanie zawiera 14 stron. Cel pomiarów:

• określenie wartości jednostkowej pracy oddechowej automatu ATX 50 firmy Apeks
• określenie wartości jednostkowej pracy oddechowej automatu ATX 50 firmy Apeks podczas działania w warunkach zimnej wody
• określenie wartości ustalonych parametrów pracy automatu ATX 50 firmy Apeks wraz z zamontowanym wymiennikiem ciepła GM podczas działania w warunkach zimnej wody.

Pomiary zrealizowano w dwóch etapach. Pierwszy etap obejmował pomiar jednostkowej pracy automatu ATX 50. Drugi etap pomiar jednostkowej pracy oddechowej automatu ATX 50 wraz z zamontowanym wymiennikiem ciepła GM.

Pomiaru dokonano na dwóch głębokościach H=0 [m] i H=50[m] przy wentylacji RMV = 62,5 [l/min] ( 25 oddechów po 2,5l na minutę) przy zasilaniu 11,0-12,0 [MPa]

Wyniki:

• automat ATX 50 firmy Apeks bez zamontowanego wymiennika ciepła podczas działania w warunkach zimnej wody uległ zalodzeniu w 21 min pracy.
• natomiast pierwsze objawy zalodzenia automatu ATX 50 z zamontowanym wymiennikiem ciepła pojawiły się po 45 min pracy.
• praca oddechowa automatu ATX 50 z zamontowanym wymiennikiem ciepła przy wentylacji RMV 62,5 l/min na powierzchni wzrosła o 0,62%, zaś przy tej samej wentylacji na głębokości 50m praca oddechowa wzrosła o 2,81% w porównaniu do pracy ATX 50 bez zamontowanego wymiennika ciepła GM.

Wnioski końcowe:

• Automat oddechowy o obiegu otwartym typu ATX 50 firmy Apeks o numerze seryjnym 3090283 wraz z wymiennikiem ciepła GM spełnia wymagania normy EN 250:2000; Sprzęt do oddychania. aparaty powietrzne butlowe do nurkowania ze sprężonym powietrzem o obiegu otwartym.