пирохимический генератор кислорода

Формула изобретения

1. ПИРОХИМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР КИСЛОРОДА, содержащий прессованные блоки твердого источника кислорода с переходными воспламенительными элементами, инициирующее устройство, теплоизоляцию и фильтрующую систему, помещенные в металлический корпус, снабженный выходным патрубком для кислорода, отличающийся тем, что блоки твердого источника кислорода выполнены в форме параллелепипедов, при этом в качестве твердого источника кислорода используют состав из хлората натрия, пероксида кальция и магния, переходных воспламенительных элементов - смеси пероксида кальция с магнием и расположены в торце или боковой грани блока.

2. Генератор кислорода по п. 1, отличающийся тем, что блоки твердого источника кислорода укладывают послойно и зигзагообразно в каждом слое.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к генераторам кислорода для дыхания и может быть использовано в дыхательных аппаратах индивидуального пользования, применяемых в аварийных ситуациях, например при тушении пожаров.

Пирохимический генератор кислорода представляет собой устройство, состоящее из корпуса, внутри которого размещаются состав, способный выделять кислород за счет самораспространяющего пирохимического процесса кислородная свеча, запальное устройство для инициирования горения свечи, фильтрующая система для очистки газа от посторонних примесей и дыма, теплоизоляция. Через выходной патрубок по трубопроводу кислород поступает к месту потребления.

В большинстве известных кислородных генераторов свеча изготовляется в виде моноблока цилиндрической формы. Время горения такой свечи не превышает 15 мин. Более длительная работа генератора достигается использованием нескольких блоков (элементов), укладываемых так, чтобы они соприкасались торцами. Когда заканчивается горение одного блока, тепловой импульс инициирует горение следующего элемента свечи и так до полного израсходования. Для более надежного воспламенения в торец принимаемого импульс элемента впрессован промежуточный воспламенительный пиротехнический состав, обладающий большей энергетикой и большей чувствительностью к тепловому импульсу, чем основной состав свечи.

Известные пирохимические генераторы кислорода работают на хлоратных свечах термокаталитического типа, содержащих хлорат натрия, пероксид бария, железо и связующие добавки, или хлоратных свечах каталитического типа, состоящих из хлората натрия и катализатора, например оксида или пероксида натрия или калия [1]

Известные химические генераторы выделяют кислород со скоростью не менее 4 л/мин, что в несколько раз превышает физиологическую потребность человека. На известных составах более низкую скорость генерации кислорода не удается получить. При уменьшении диаметра блока свечи, т.е. площади горящего фронта, что могло бы привести к снижению скорости, свеча теряет способность к горению. Для сохранения работоспособности свечи требуется изменение энергетики за счет увеличения доли горючего в составе, что приводит к повышению скорости горения и соответственно к увеличению скорости выделения кислорода.

Известен генератор [2] содержащий прессованные блоки твердого источника кислорода с переходными воспламенительными элементами, инициирующее устройство, теплоизоляцию и фильтрующую систему в металлическом корпусе с выходным патрубком для кислорода. Кислородная свеча в этом генераторе имеет состав из хлората натрия и оксида и пероксида натрия и состоит из отдельных цилиндрических блоков, контактирующих между собой торцами. Переходные воспламенительные элементы впрессованы в торец каждого блока и имеют состав из алюминия и оксида железа. Часть блоков имеет изогнутую форму, что создает возможность укладки их по П-образной, U-образной линии, по спирали и т.п.

Из-за высокой скорости генерации кислорода увеличивается суммарный вес кислородной свечи, необходимый для обеспечения длительной работы генератора. Например, для работы генератора прототипа в течение 1 ч требуется свеча весом около 1,2 кг. Высокая скорость генерации приводит также к необходимости усиления теплоизоляции, что также связано с дополнительным увеличением веса генератора.

Изогнутые (угловые) блоки сложны в изготовлении и имеют низкую механическую прочность: легко ломаются в месте изгиба, что приводит к прекращению горения на изломе, т.е. понижают надежность длительной непрерывной работы генератора.

Цель изобретения снижение скорости генерации кислорода и повышение надежности при длительной работе генератора.

Это достигается тем, что пирохимический генератор кислорода, содержащий прессованные блоки твердого источника кислорода с переходными воспламенительными элементами, инициирующее устройство, теплоизоляцию и фильтрующую систему, помещенные в металлический корпус, снабженный выходным патрубком для кислорода, имеет блоки твердого источника кислорода в форме параллелепипедов, при этом в качестве твердого источника кислорода используют состав из хлората натрия, пероксида кальция и магния; переходные воспламенительные элементы готовят из смеси пероксида кальция с магнием и в виде таблетки впрессовывают либо в торец, либо в боковую грань блока, а сами блоки укладывают послойно и зигзагообразно в каждом слое.

На фиг.1 представлен пирохимический генератор, общий вид. Генератор имеет металлический корпус 1, в торце которого расположено инициирующее устройство 2. На верхней грани корпуса имеется патрубок 3 для выхода кислорода. Блоки 4 твердого источника кислорода уложены слоями и изолированы друг от друга и от стенок корпуса прокладками 5 из пористой керамики. По всей поверхности верхнего слоя блоков и верхней грани корпуса размещены металлические сетки 6, между которыми находится многослойный фильтр 7.

На фиг. 2 показана схема укладки одного слоя блоков твердого источника кислорода в генераторе. Использованы блоки двух типов -- длинные 4 с впрессованной переходной воспламенительной таблеткой 9 в торце блока и короткие 8 с переходной воспламенительной таблеткой в боковой стенке.

Генератор приводится в действие при включении инициирующего устройства 2, от которого воспламеняется зажигающий состав 10 и загорается первый блок свечи. Фронт горения движется по телу свечи непрерывно, переходя с блока на блок в местах контакта через переходные воспламенительные таблетки 9. В результате горения свечи выделяется кислород. Образующийся поток кислорода проходит через поры керамики 5, при этом частично охлаждается и поступает в систему фильтров. Проходя через металлические сетки и фильтры, дополнительно охлаждается и освобождается от нежелательных примесей и дыма. Через патрубок 3 выходит чистый кислород, пригодный для дыхания.

Скорость генерации кислорода в зависимости от предъявляемых требований можно изменять в пределах от 0,7 до 3 л/мин, меняя состав твердого источника кислорода в весовом отношении NaClO₄ СaO₂ Mg 1 (0,20-0,24) (0,04-0,07) и состав воспламенительных элементов СаО₂ Mg в весовом отношении 1 (0,1-0,2). Горение одного слоя блоков твердого источника кислорода продолжается 1 ч. При необходимости более длительной работы горение передается с помощью короткого блока 11 на следующий слой, расположенный параллельно первому и т.д. Суммарный вес элементов свечи на один час горения составляет 300 г; общее тепловыделение около 50 ккал/ч.

В предлагаемом генераторе кислородная свеча в форме параллелепипедных элементов упрощает соединение их друг с другом и позволяет осуществить плотную и компактную упаковку. Жесткое закрепление и исключение подвижности параллелепипедных блоков обеспечивает сохранность их при транспортировке и использовании в составе дыхательного аппарата, и таким образом повышается надежность длительной работы генератора.