способ очистки газовой среды в гермообъекте с регенерацией кислорода и дыхательный аппарат для очистки газовой среды в гермообъекте с регенерацией кислорода

Формула изобретения

1. Способ очистки газовой среды в гермообъекте с регенерацией кислорода, включающий восполнение в гермообъекте расходуемого на дыхание кислорода, подачу на вдох газовой среды из гермообъекта, поглощение двуокиси углерода из выдыхаемого газового потока поглотителем в поглотительном патроне дыхательного аппарата и подачу очищенной газовой среды в гермообъект, отличающийся тем, что подачу газовой среды на вдох производят через буферный объем между поглотителем и лицевой частью дыхательного аппарата, который по физиологическим соображениям составляет 0,2÷0,6 от объема вдоха в покое, при этом поглотитель выполнен в виде регенеративного химпродукта на основе надперекиси щелочного металла, выделяющего при реакции взаимодействия с респираторной влагой и двуокисью углерода кислород.

2. Дыхательный аппарат для очистки газовой среды в гермообъекте с регенерацией кислорода, содержащий лицевую часть и поглотительный патрон с поглотителем двуокиси углерода, которые соединены между собой непосредственно или шлангом, клапан вдоха и клапан выдоха, отличающийся тем, что клапан выдоха установлен на выходе из поглотительного патрона в гермообъект, клапан вдоха подключен к буферному объему между поглотителем и лицевой частью дыхательного аппарата, а в поглотительном патроне над уровнем поглотителя со стороны подсоединения лицевой части или шланга образован свободный объем, составляющий 100÷300 см³, при этом поглотитель выполнен в виде регенеративного химпродукта на основе надперекиси щелочного металла, выделяющего при реакции взаимодействия с респираторной влагой и двуокисью углерода кислород.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области защиты органов дыхания и может быть использовано для повышения эффективности очистки газовой среды в обитаемом гермообъекте с регенерацией кислорода.

Из уровня техники известен способ очистки газовой среды в гермообъекте, включающий восполнение в гермообъекте расходуемого на дыхание кислорода, подачу на вдох газовой среды из гермообъекта, поглощение двуокиси углерода из выдыхаемого газового потока поглотителем в поглотительном патроне дыхательного аппарата и подачу очищенной газовой среды в гермообъект (ЕР 0171551 A3, А 62 В 18/10, 1986). Основной недостаток данного решения заключается в необходимости наличия источника кислорода, что усложняет аппаратурное оборудование. Кроме того, вдох газовой среды из гермообъекта происходит через клапан, размещенный непосредственно на дыхательной маске дыхательного аппарата, откуда через клапан выдоха выдыхаемый газовый поток направляется в поглотительный патрон, что не обеспечивает возможности использования физиологических особенностей организма для повышения эффективности очистки газовой среды в обитаемом гермообъекте.

Известен также изолирующий дыхательный аппарат - аварийный респиратор, содержащий лицевую часть и поглотительный патрон с поглотителем двуокиси углерода, который вырабатывает - регенерирует кислород (ЕР 0082246 A3, A 62 B 7/08, 1983). Известное индивидуальное средство защиты не имеет связи с окружающей средой и не приспособлено для очистки газовой среды в обитаемом гермообъекте.

Кроме того, известен дыхательный аппарат для очистки газовой среды в гермообъекте, содержащий лицевую часть и поглотительный патрон с поглотителем двуокиси углерода, которые соединены между собой непосредственно или шлангом, клапан вдоха и клапан выдоха, клапан выдоха установлен на выходе (ЕР 0171551 A3, А 62 В 18/10, 1986). Для восполнения расходуемого на дыхание кислорода в гермообъекте предусмотрено дополнительное устройство, что усложняет конструкцию.

Изобретение направлено на упрощение способа очистки газовой среды в обитаемом гермообъекте и создание простой и надежной конструкции дыхательного аппарата с регенерацией кислорода, позволяющего использовать физиологические особенности организма членов экипажа гермообъекта, которые осуществляют дыхание через заявляемый дыхательный аппарат.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе очистки газовой среды в гермообъекте с регенерацией кислорода, включающем восполнение в гермообъекте расходуемого на дыхание кислорода, подачу на вдох газовой среды из гермообъекта, поглощение двуокиси углерода из выдыхаемого газового потока поглотителем в поглотительном патроне дыхательного аппарата и подачу очищенной газовой среды в гермообъект, согласно изобретению подачу газовой среды на вдох производят через буферный объем между поглотителем и лицевой частью дыхательного аппарата, который по физиологическим соображениям составляет 0,2÷0,6 от объема вдоха в покое, при этом поглотитель выполнен в виде регенеративного химпродукта на основе надперекиси (надпероксида) щелочного металла, выделяющего при реакции взаимодействия с респираторной влагой и двуокисью углерода кислород.

Кроме того, в дыхательном аппарате для очистки газовой среды в гермообъекте с регенерацией кислорода, содержащем лицевую часть и поглотительный патрон с поглотителем двуокиси углерода, которые соединены между собой непосредственно или шлангом, клапан вдоха и клапан выдоха, в соответствии с изобретением клапан выдоха установлен на выходе из поглотительного патрона в гермообъект, клапан вдоха подключен к буферному объему между поглотителем и лицевой частью дыхательного аппарата, а в поглотительном патроне над уровнем поглотителя со стороны подсоединения лицевой части или шланга образован свободный объем, составляющий 100÷300 см³, при этом поглотитель выполнен в виде регенеративного химпродукта на основе надперекиси (надпероксида) щелочного металла, выделяющего при реакции взаимодействия с респираторной влагой и двуокисью углерода кислород.

Выполнение поглотителя в виде регенеративного химпродукта на основе надперекиси щелочного металла, преимущественно надперекиси калия, при конструктивной простоте обеспечивает поглощение двуокиси углерода из выдыхаемого газового потока и восполнение в гермообъекте расходуемого на дыхание кислорода с использованием одного патрона. Кроме того, наличие буферного объема между поглотителем и лицевой частью дыхательного аппарата, в котором при вдохе находится газовая среда после предыдущего выдоха с повышенным содержанием двуокиси углерода, обусловливает гиперкапническое воздействие на организм использующего дыхательный аппарат члена экипажа, что приводит к непроизвольному увеличению легочной вентиляции в два и более раза и соответственно к увеличению скорости поглощения двуокиси углерода поглотителем при выдохе и повышению эффективности очистки газовой среды в обитаемом гермообъекте. При этом размещение клапана выдоха на выходе из поглотительного патрона в гермообъект дополнительно увеличивает скорость поглощения двуокиси углерода поглотителем в поглотительном патроне.

На чертеже представлен общий вид дыхательного аппарата.

Дыхательный аппарат для очистки газовой среды в гермообъекте 1 содержит лицевую часть 2 и поглотительный патрон 3 с поглотителем 4 в виде, например, гранулированного регенеративного химпродукта на основе надперекиси (надпероксида) щелочного металла, преимущественно надперекиси лития или калия, натрия или подобных супероксидных соединений, которые соединены между собой непосредственно (на чертеже не показано) или шлангом 5, клапан 6 выдоха, установленный на выходе из поглотительного патрона 3 в гермообъект 1, и клапан 7 вдоха, который подключен к буферному объему, образованному между поглотителем 4 и лицевой частью 2 дыхательного аппарата и состоящему из объема шланга 5 и свободного объема над поглотителем 4 в поглотительном патроне 3.

Буферный объем определен экспериментальным путем и составляет 0,2÷0,6 от объема вдоха по физиологическим соображениям. При этом установлено, что, если буферный объем составляет менее 0,2 от объема вдоха по физиологическим соображениям, то не происходит существенного увеличения концентрации двуокиси углерода на вдохе, и слабое гиперкапническое воздействие на организм использующего дыхательный аппарат члена экипажа не приводит к существенному (заметному) увеличению объемной скорости самопроизвольной легочной вентиляции, а при увеличении буферного объема больше чем в 0,6 раза от объема вдоха по физиологическим соображениям концентрация двуокиси углерода превышает 3,5%, что может вызывать такие нежелательные явления, как головная боль, учащение частоты сердечных сокращений и повышение артериального давления (без снижения работоспособности).

При выполнении дыхательного аппарата без шланга 5 буферный объем определяется свободным объемом в поглотительном патроне 3 над уровнем поглотителя 4 со стороны подсоединения лицевой части 2, который составляет 100÷300 см³ .

Изобретение реализуется следующим образом.

При нахождении в обитаемом гермообъекте 1 члены экипажа осуществляют дыхание газовой смесью, преимущественно воздухом, с использованием дыхательного аппарата с поглотительным патроном 3, которым выдыхаемый газовый поток очищается от двуокиси углерода и восполняется кислородом. При этом вдыхаемая газовая смесь поступает из гермообъекта 1 через клапан 7 вдоха в буферный объем, в котором находится газовая смесь (воздух) после предыдущего выдоха с повышенной концентрацией (более 3,5%) двуокиси углерода, обогащенная двуокисью углерода газовая смесь по шлангу 5 направляется к лицевой части 2 (маске или мундштуку) и далее к органам дыхания. Выдыхаемый газовый поток поступает в буферный объем, проходит через слой поглотителя 4 поглотительного патрона 3, где происходит поглощение двуокиси углерода и выделение кислорода при взаимодействии химпродукта с респираторной влагой и двуокисью углерода. Очищенная газовая смесь через клапан 6 выдоха из поглотительного патрона поступает в гермообъект 1. В результате гиперкапнического воздействия повышенной концентрацией двуокиси углерода на организм использующего дыхательный аппарат члена экипажа происходит непроизвольное увеличение объемной скорости легочной вентиляции, что обусловливает увеличение скорости поглощения двуокиси углерода поглотителем 4 и выделения кислорода и соответственно повышает эффективность очистки газовой среды в гермообъекте 1.