当你从水肺装置中吸到第一口气的时候惊不惊喜?水中呼吸时,并没有感觉费力,反而感到有源源不断的气体自动送到口中。这就是我们的调节器 regulator 在发挥作用。
下面是一组的典型的水肺调节器的合照。这里我们只讨论休闲潜水使用最多的开放回路系统——Open circuit system,也就是常说的OC系统。
图片来自 Akuana 潜水装备
一级头直接连接在气瓶上,以200bar的气瓶为例,一级头需要把这个高压的气体转换为中压(通常是8-11bar),二级头的作用则是把中压的气体转换到环境压力,比如我们在20米的海水里,环境压力是3 bar,那么呼吸到的气体也应该是3 bar。这就是我们在深水中不会感觉呼吸困难的原因。
小小的机械装置如何自我调节呢?
先说一级头。
Scubapro 的经典一级头型号 MK25 EVO
Black Tech版
下面是隔膜式一级头的工作原理。
呼吸周期中的隔膜式一级头
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遵循创作共用协议 CC BY 3.0
下面一张图是活塞式一级头的内部结构。
活塞式一级头
Mark.murphy
遵循创作共用协议 CC BY-SA 3.0
说起来,无论活塞式还是隔膜式,驱使调节器运转的动力都是内外压差和弹簧。这两个力的互相制衡带来了平衡的效果。假设我们从二级头吸了一口气,调节器内部压力就减小了,环境压力和一级头内部之间的压差导致弹簧被压缩,气瓶高压通道打开,更多气体进入一级头。随着气体的进入,压力逐渐平衡,高压通道就关上了,随着呼吸和低压充气操作的进行,这个开关就循环往复的工作。
我们再来看二级头。
Scubapro 的高性能二级头 G260
OC系统的二级头是需求式的——当我们吸气的时候,阀门才打开,吐气的时候,阀门是关上的。这个是如何实现的?我们看下图。
需求式阀门工作原理
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基于创作共用协议 CC BY-SA 3.0
这里的窍门和一级头其实是一样的,也是内外压差和弹簧协作实现的开关。
呼气时,气流通过排气阀
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吸气,文丘里辅助激活
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吸气,文丘里辅助关闭
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基于创作共用协议 CC BY-SA 3.0
以上就是调节器一级头和二级头的工作原理了,更多信息可以查阅Wiki。
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