регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата

Формула изобретения

Регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата, содержащий корпус с размещенным между опорной и поджимной сетками зерненым регенеративным продуктом, крышку, сплошную воздуховодную трубку, проходящую через опорную и поджимную сетки, размещенный внутри воздуховодной трубки фильтр и установленный в слое регенеративного продукта пусковой брикет, отличающийся тем, что дополнительно содержит вторую воздуховодную трубку с размещенным внутри нее фильтром, проходящую через опорную и поджимную сетки и расположенную на расстоянии от первой воздуховодной трубки, составляющем 0,5-0,7 размера большой оси поперечного сечения патрона, при этом обе трубки установлены симметрично относительно малой оси сечения патрона, а площадь сечения каждой воздуховодной трубки составляет 0,03-0,05 площади поперечного сечения патрона.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к регенеративным патронам изолирующих дыхательных аппаратов с химически связанным кислородом.

Известен регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата с химически связанным кислородом (а.с. SU №1670859, МПК А 62 В 19/00, 1994 г.), содержащий корпус с размещенным между опорной и поджимной сетками зерненным регенеративным продуктом, крышку, пусковой брикет с пусковым устройством и фильтр. Фильтр размещен на перфорированном стакане, который установлен внутри перфорированной воздуховодной трубки. Воздуховодная трубка закреплена в корпусе патрона, при этом между фильтром и воздуховодной трубкой имеется зазор. Крышка патрона снабжена патрубками для монтажа соответствующих узлов дыхательного аппарата.

Недостатком такой конструкции регенеративного патрона является увеличение сопротивления дыханию в процессе его эксплуатации. Это обусловлено тем, что в результате вибрации и тряски, т.е. механических воздействий, неизбежных при транспортировке и эксплуатации патрона, происходит частичное измельчение регенеративного продукта, сопровождаемое появлением пыли, оседающей как на поверхности фильтра, так и на перфорированных стенках стакана и воздуховодной трубки. Соответственно, сопротивление фильтра и всего узла (воздуховодная трубка - перфорированный стакан) возрастает, что, в свою очередь, приводит к росту сопротивления дыханию.

Кроме того, размещение пускового брикета над лобовым слоем регенеративного продукта не позволяет создать оптимальные условия теплопереноса по массе продукта, поскольку выделяемые брикетом тепло и влага поступают только на часть продукта, находящуюся непосредственно под брикетом. В случае эксплуатации регенеративного патрона в условиях низких температур окружающей среды это обстоятельство может привести к неработоспособности патрона.

Известен регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата с химически связанным кислородом (патент РФ №22135997, МПК А 62 В 19/02, 2003 г.), содержащий корпус с размещенным между опорной и поджимной сеткой зерненным регенеративным продуктом, крышку, пусковой брикет с пусковым устройством и фильтр. В корпусе патрона закреплена сплошная воздуховодная трубка, проходящая через опорную и поджимную сетки. Фильтр размещен внутри воздуховодной трубки и состоит из перфорированного стакана, на котором смонтирован фильтрующий материал. Пусковой брикет размещен в слое регенеративного продукта, при этом брикет расположен симметрично относительно плоскости патрона, перпендикулярной большой оси патрона. Пружины поджимной сетки расположены соосно с осями воздуховодной трубки и пускового брикета. Крышка брикета снабжена патрубками для монтажа соответствующих узлов дыхательного аппарата.

Такое конструктивное выполнение регенеративного патрона улучшает условия разработки регенеративного продукта за счет интенсификации разогрева продукта. При этом повышается эффективность отделения пыли продукта от воздушного потока, что позволяет стабилизировать аэродинамическое сопротивление фильтра. Однако конструктивное выполнение регенеративного патрона по патенту РФ №2213597 не способствует равномерному распределению тепла по массе регенеративного продукта, поскольку различные зоны в пределах патрона между воздуховодной трубкой, брикетом и корпусом патрона находятся в разных тепловых условиях. Это обстоятельство приводит к неравномерной отработке продукта, снижению сорбционной емкости по диоксиду углерода и росту сопротивления слоя продукта. Кроме того, в такой конструкции достаточно сложно обеспечить равномерное поджатие слоя продукта из-за неравномерного распределения массы продукта по сечению и по высоте патрона, в результате чего при механических воздействиях возможно образование каналов как в массе продукта, так и в зоне примыкания слоя продукта к стенкам корпуса патрона. В этом случае снижается отвод тепла от слоя регенеративного продукта, что в свою очередь способствует неравномерной отработке продукта и снижению его сорбционной емкости по диоксиду углерода. В итоге неравномерная отработка продукта приводит как к росту аэродинамического сопротивления, так и к снижению времени защитного действия патрона.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик регенеративного патрона.

Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении равномерной отработки регенеративного продукта, в снижении аэродинамического сопротивления слоя продукта и, соответственно, в увеличении времени защитного действия регенеративного патрона.

Технический результат достигается тем, что регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата, содержащий корпус с размещенным между опорной и поджимной сетками зерненным регенеративным продуктом, крышку, сплошную воздуховодную трубку, проходящую через опорную и поджимную сетки, размещенный внутри воздуховодной трубки фильтр и установленный в слое регенеративного продукта пусковой брикет, дополнительно содержит вторую сплошную воздуховодную трубку с размещенным внутри нее фильтром, проходящую через опорную и поджимную сетки и расположенную на расстоянии от первой воздуховодной трубки, составляющем 0,5-0,7 от размера большой оси поперечного сечения патрона, при этом обе трубки установлены симметрично относительно малой оси поперечного сечения патрона, а площадь сечения каждой воздуховодной трубки составляет 0,03-0,05 от площади поперечного сечения патрона.

Такое конструктивное выполнение регенеративного патрона обеспечивает практически одинаковое усилие поджатия слоя регенеративного продукта как по высоте патрона, так и по его сечению. В тоже время снижается вероятность спекания и плавления продукта, поскольку, с одной стороны, оптимизируются условия тепломассопереноса в слое продукта, с другой стороны, интенсифицируется отвод тепла от слоя продукта.

Изобретение поясняется чертежом, на котором:

фиг.1 - вертикальный разрез патрона по большой оси;

фиг.2 - вид патрона сверху;

фиг.3 - вертикальный разрез патрона по малой оси;

фиг.4 - поперечный разрез патрона.

Регенеративный патрон (фиг.1) изолирующего дыхательного аппарата содержит корпус 1, в котором установлены опорная 2 и поджимная 3 сетки. Между сетками 2 и 3 размещен зерненный регенеративный продукт 4. Корпус снабжен крышкой 5, на которой смонтированы патрубки 6, 7, 8, 9 для монтажа элементов дыхательного аппарата (дыхательного мешка, узла изоляции органов дыхания и пускового устройства, на чертеже не показаны). В слое регенеративного продукта 4 (фиг.3) на малой оси патрона установлен пусковой брикет 10, сообщающийся с патрубком 9. Между опорной 2 и поджимной 3 сетками (фиг.1) закреплены сплошные воздуховодные трубки 11, 12, в которых установлены фильтры 13, 14. Фильтры 13, 14 выполнены в виде перфорированных стаканов 15, 16, на которых смонтирован фильтрующий материал 17, 18.

Воздуховодные трубки 11, 12 установлены в корпусе 1 патрона симметрично относительно малой оси 19 поперечного сечения патрона (фиг.4). Расстояние L между воздуховодными трубками составляет 0,5-0,7 от размера большой оси 20 поперечного сечения патрона. Площадь сечения D каждой воздуховодной трубки 11, 12 составляет 0,03-0,05 от площади поперечного сечения патрона. Взаимное расположение воздуховодных трубок 11, 12 и количественная зависимость между местами установки трубок 11, 12, размером оси 20 патрона и сечением патрона и трубок установлены экспериментально, при этом именно выбранные параметры позволяют обеспечить практически равномерное распределение массы продукта по сечению и по высоте патрона и, соответственно, оптимизировать как тепловлажностные условия работы продукта, так и распределение усилия поджатия продукта в продольном и поперечном направлениях.

При работе регенеративного патрона в составе изолирующего дыхательного аппарата в момент запуска тепло от пускового брикета 10 распределяется практически по всей массе регенеративного продукта 4. Далее, на фазе выдоха выдыхаемый воздух через патрубок 8 поступает в патрон, где проходит через опорную сетку 2, через слой регенеративного продукта 4 и поджимную сетку 3. Из нижней части патрона воздух по трубкам 11, 12 поступает в патрубки вдоха 6, 7. Очистка воздуха от пыли осуществляется фильтрами 13, 14.

Химические реакции, протекающие в слое продукта 4, идут с выделением тепла. Поскольку различные зоны продукта в патроне находятся практически в равных тепловых условиях, происходит, с одной стороны, прогрев всего слоя продукта, с другой стороны, обеспечивается отведение тепла из зоны реакции, что в результате препятствует спеканию продукта и, соответственно, росту сопротивления слоя продукта. В то же время, поскольку воздух после прохождения слоя продукта распределяется на две воздуховодные трубки 11, 12, скорость потока воздуха снижается, что также способствует снижению сопротивления патрона.

Испытания патрона в составе изолирующего дыхательного аппарата проводились на установке "ИЛ" ("искусственные легкие"), ГОСТ 12.4.220-2001, которая предназначена для создания параметров газовой дыхательной смеси, имитирующих параметры внешнего дыхания человека. При испытаниях на установке "ИЛ" определяются следующие характеристики: время защитного действия патрона, объемная доля диоксида углерода и кислорода во вдыхаемой газовой смеси, температура газовой смеси на вдохе, сопротивление дыханию на вдохе и выдохе.

Условия испытания на установке "ИЛ" следующие:

1. Температура окружающей среды 20±5°С;

2. Легочная вентиляция 33 дм³ /мин, 70 дм³/мин;

3. Относительная влажность от 92 до 100%;

4. Объемный расход диоксида углерода 1,4 дм³/мин, 2,8 дм³/мин;

5. Частота пульсаций 20 мин^-1;

6. Температура на линии выдоха установки "ИЛ" 37±0,5°С.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Таблица.
№ п/п	Наименование параметров	Регенеративный патрон по изобретению	Регенеративный патрон по патенту №2213597
1	2	3	4
1.	Сопротивление регенеративного патрона постоянному потоку 60 л/мин, мм вод.ст.	5	15
2.	Сопротивление дыханию на вдохе и выдохе при легочной вентиляции 35 дм3/мин, мм вод.ст.	30/50	85/125
3.	Температура на вдохе, °С	48	55
4.	Время защитного действия при легочной вентиляции 35 дм3 /мин, мин	98-102	93
5.	Сопротивление дыханию на вдохе и выдохе при легочной вентиляции 70 дм 3/мин, мм вод.ст.	140/165	185/240
6.	Время защитного действия при легочной вентиляции 70 дм 3/мин, мм вод.ст.	35	24