BR112014025679B1

BR112014025679B1 - Gerador químico de oxigênio, núcleo quimico e método para formar um núcleo químico

Info

Publication number: BR112014025679B1
Application number: BR112014025679-9A
Authority: BR
Inventors: Christopher C. Lawrenson; Matthew D. Gates; Kurt L. Jandzinski; William A. Mack
Original assignee: Avox Systems, Inc
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2021-09-08
Also published as: EP2838619B1; CN104302364B; CA2867483C; EP2838619A2; CN104302364A; BR112014025679A2; WO2013158823A2; US9662517B2; CA2867483A1; WO2013158823A3; US20130280514A1

Abstract

gerador químico de oxigênio. a presente invenção refere-se a um gerador químico de oxigênio, com integridade estrutural melhorada. em algumas modalidades, o núcleo químico do gerador químico de oxigênio é reforçado com uma ou mais estruturas de reforço que são integrantes do núcleo. em algumas modalidades, conforme o núcleo queima, uma ou mais estruturas de reforço tornam-se fundidas com o núcleo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório N° de Série US 61/635.337, depositado em 19 de abril de 2012 e intitulado "Chemical Oxygen Generator with Reinforced Chemical Core," sendo que os conteúdos do mesmo são incorporados no presente documento a título de referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] As modalidades da presente invenção referem-se, de modo geral, a geradores químicos de oxigênio.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Os geradores químicos de oxigênio geram oxigênio por meio de uma reação química e são usados em uma variedade de aplicações e indústrias, que incluem, mas não são limitadas a avião, aparelho de respiração para bombeiros e equipe de resgate de minas e similares, submarinos, e qualquer aplicação em que um gerador de oxigênio de emergência compacto seja necessário. Em alguns casos, o gerador químico de oxigênio gera oxigênio pela combustão de um núcleo químico de oxigênio. Conforme o núcleo acende, o pó, ou outra substância dentro do núcleo, queima, torna-se líquido e, então, resso- lidifica-se. Desse modo, o núcleo de combustão inclui um núcleo sólido, não gasto, em uma extremidade distal, um núcleo gasto ressolidifi- cado na extremidade proximal, e uma frente de combustão derretida entre as duas extremidades. A porção derretida do núcleo é de baixa integridade estrutural e, assim, é suscetível a dano quando exposta à vibração ou outras forças durante a operação.

[004] Tentativas foram feitas para manter a integridade do gera dor químico de oxigênio durante operação e vibração embalando-se externamente o núcleo, por exemplo, envolvendo-se o núcleo em uma manta externa de malha inoxidável, e/ou isolando-se termicamente o núcleo. Todavia, essas abordagens limitam a composição do núcleo a um subconjunto de produtos químicos utilizáveis, baseados em suas propriedades mecânicas, e também adicionam custo e peso.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Pretende-se que os termos "invenção," "a invenção," "essa invenção" e "a presente invenção", usados nesta patente, refiram-se amplamente a toda matéria desta patente e às reivindicações da patente abaixo. As declarações que contêm esses termos não devem ser compreendidas como limitação da matéria descrita no presente documento, ou para limitar o significado ou escopo das reivindicações de patente abaixo. As modalidades da invenção cobertas por essa patente são definidas pelas reivindicações abaixo, não por esse sumário. Esse sumário é uma visão geral, de alto nível, de vários aspectos da invenção e introduz alguns dos conceitos que são adicionalmente descritos na seção Descrição Detalhada abaixo. Não se pretende que esse sumário identifique recursos essenciais, ou recursos chave da matéria reivindicada, nem se pretende que seja usado isoladamente para determinar o escopo da matéria reivindicada. A matéria deve ser com-preendida por referência ao relatório descritivo desta patente, a todos os desenhos e a cada reivindicação, em sua totalidade.

[006] Em certas modalidades, é fornecido um gerador químico de oxigênio com um núcleo químico reforçado que fornece alta integridade estrutural para o gerador. Em algumas modalidades, o núcleo inclui uma ou mais estruturas de reforço que se estendem através do núcleo e são integrantes do núcleo. Em algumas modalidades, conforme o núcleo queima, uma ou mais estruturas de reforço fundem-se com o núcleo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Uma revelação completa e possível, que inclui o melhor modo de praticar as reivindicações anexas, direcionada a uma pessoa versada na técnica, é apresentada, mais particularmente no restante do relatório descritivo. O relatório descritivo faz referência às Figuras anexas a seguir, nas quais se pretende que o uso de numerais de referência semelhantes, em diferentes recursos, ilustre componentes análogos ou semelhantes.

[008] A Figura 1 é uma vista lateral, em seção transversal, de um núcleo químico pressionado de oxigênio, de acordo com uma modalidade.

[009] A Figura 2 é uma vista de extremidade do núcleo químico de oxigênio da Figura 1.

[0010] A Figura 3 é uma vista em seção transversal de um gerador químico de oxigênio, de acordo com uma modalidade.

[0011] A Figura 4 é uma vista lateral em elevação do gerador químico de oxigênio da Figura 3.

[0012] A Figura 5 é uma vista plana de uma estrutura de reforço, de acordo com uma modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0013] A matéria de modalidades da presente invenção é descrita, no presente documento, com especificidade, para cumprir as exigências legais, mas não se pretende necessariamente que essa descrição limite o escopo das reivindicações. A matéria reivindicada pode ser incorporada de outras formas, pode incluir etapas ou elementos diferentes e pode ser usada juntamente com outras tecnologias futuras ou existentes. Essa descrição não deve ser interpretada como uma descrição que implica qualquer ordem ou disposição particular dentre várias etapas ou elementos, exceto quando a ordem de etapas individuais ou disposição de elementos for explicitamente descrita.

[0014] São revelados no presente documento geradores químicos de oxigênio com núcleos químicos reforçados. Em particular, os núcleos químicos incluem pelo menos uma estrutura de reforço que é integrante à parte interna do núcleo químico. A Figura 1 ilustra uma modalidade não limitante de um núcleo químico 10 que pode ser usado em qualquer gerador químico de oxigênio adequado, tal como o gerador 30, mostrado nas Figuras 3 e 4, mas sem se limitar ao mesmo. Conforme mostrado na Figura 1, uma ou mais estruturas de reforço 18 pode se estender, pelo menos parcialmente, através do núcleo 10. Em algumas modalidades, uma ou mais estruturas de reforço 18 é, de modo geral, paralela a um eixo longitudinal 20 do núcleo 10, enquanto, em outras modalidades, uma ou mais estruturas de reforço pode se estender em qualquer ângulo adequado, a partir do eixo longitudinal 20. Caso mais de uma estrutura de reforço 18 seja usada, uma ou mais estruturas de reforço 18 pode ser, de modo geral, paralela uma à outra, embora não precise ser. Uma ou mais estruturas de reforço 18 pode se estender, de modo geral, através do comprimento do núcleo 10, conforme mostrado na Figura 1, embora não precise se estender completamente através do comprimento do núcleo 10, conforme mostrado, por exemplo, na Figura 3. Qualquer estrutura de reforço adequada (tal como, mas não limitada a hastes, cones, tubos, seções em formato de U de uma haste, peças de um formato arbitrário, etc.) pode ser usada.

[0015] Uma ou mais estruturas de reforço 18 pode ser formada de metal, tais como, mas não limitada a aço inoxidável, níquel, ou qualquer outro metal adequado. Em outras modalidades, uma ou mais estruturas de reforço pode ser formada de cerâmica ou qualquer outro material adequado que não seja consumido durante o processo de combustão. Em outras palavras, uma ou mais estruturas de reforço 18 tem um ponto de fusão que é maior do que o ponto de fusão do núcleo químico 10. Em uma modalidade não limitante, uma ou mais estruturas de reforço 18 é ancorada no núcleo sólido, não gasto, em uma extremidade distal 14, e é ancorada, também, no núcleo gasto ressolidifica- do na extremidade proximal 12, conforme descrito abaixo. Devido ao fato de o núcleo ser derretido em uma região de derretimento 16, em uma frente de combustão entre as duas extremidades, visto que o núcleo queima, a região de derretimento 16, por si, limitou-se a nenhuma integridade estrutural. Uma ou mais estruturas de reforço 18 fornece integridade adicional entre as duas extremidades do núcleo 10 e permite que o núcleo queime apropriadamente durante uma vibração.

[0016] Em algumas modalidades, o núcleo é inicialmente composto de pó, ou outra substância adequada usada em processo químico para gerar oxigênio. Ao formar o núcleo 10, uma ou mais estruturas de reforço 18 pode ser inserida no pó antes de o núcleo 10 (e o pó ou outra substância contida no núcleo) ser pressurizado. Uma vez submetidas à pressão suficiente, as partículas do pó, ou outra estrutura contida no núcleo, aderem umas às outras e também aderem a uma ou mais estruturas de reforço 18. Desse modo, após o núcleo 10 ser pressionado, uma ou mais estruturas de reforço 18 torna-se integrante do núcleo, semelhante a um pavio, que é parte integrante de uma vela.

[0017] Em algumas modalidades, uma ou mais estruturas de re forço pode ser roscada ou ter ranhura ou outra textura que, adicionalmente, trave cada estrutura de reforço no lugar, em relação ao núcleo, quando pressionado. A Figura 5 mostra uma modalidade não limitante de uma estrutura de reforço 118 que tem roscas 102.

[0018] Conforme o núcleo 10 queima, o pó dentro do núcleo 10 torna-se líquido. A extremidade proximal 12, que é a extremidade de ignição, queima primeiro, enquanto a extremidade distal 14, inicialmente, permanece em um estado sólido, não queimado. Conforme a frente de combustão se move, da extremidade proximal 12 para a extremidade distal 14, o líquido re-endurece ao redor de uma ou mais estruturas de reforço 18 e se funde com uma ou mais estruturas de reforço 18. Conforme previamente estabelecido, entre as seções queimadas e as seções não queimadas há um espaço entre as extremidades do núcleo, onde o núcleo está em um estado fundido, o que, sem a presença de uma ou mais estruturas de reforço 18, tornaria o núcleo instável estruturalmente. Todavia, devido ao fato de que uma ou mais estruturas de reforço 18 é uma parte integrante do núcleo 10 e se funde com o núcleo 10 após combustão, uma ou mais estruturas de reforço 18 ajuda a manter a integridade estrutural entre as seções queimadas e não queimadas do núcleo 10 durante a operação.

[0019] O precedente é fornecido para propósitos de ilustração, explicação, e descrição das modalidades da presente invenção. Modificações adicionais e adaptações dessas modalidades serão evidentes para os versados na técnica e podem ser feitas sem se afastarem do escopo ou espírito da invenção. Por exemplo, outros modos de reforçar o interior do núcleo químico são previstos. Como um exemplo não limitante, o interior do núcleo químico poderia ser reforçado com uma tela de arame, hastes roscadas ou não roscadas (por exemplo, cones, tubes, etc.), seções em formato de U de uma haste roscada ou não roscada, ou com peças de metal de um formato arbitrário, ou com qualquer outra estrutura adequada. Disposições diferentes dos componentes retratados nos desenhos ou descritos acima, assim como etapas e componentes não mostrados ou descritos, são possíveis. Similarmente, alguns recursos e subcombinações são úteis e podem ser empregados sem referência a outros recursos e subcombinações. Modalidades da invenção foram descritas para propósitos ilustrativos e não restritivos, e modalidades alternativas ficarão evidentes para leitores dessa patente. Consequentemente, a presente invenção não é limitada às modalidades descritas acima ou retratadas nos desenhos, e várias modalidades e modificações podem ser feitas sem se afastarem do escopo das reivindicações abaixo.

Claims

1. Gerador químico de oxigênio (30) que compreende um núcleo químico (10) tendo uma extremidade de ignição na extremidade proximal (12), uma extremidade distal (14) oposta à extremidade pro-ximal (12) e pelo menos uma estrutura de reforço (18, 118), caracteri-zado pelo fato de que pelo menos uma estrutura de reforço (18,118) se estende pelo menos parcialmente através do núcleo químico (10) de modo que pelo menos uma estrutura de reforço seja ancorada em um núcleo químico sólido, não gasto, na extremidade distal (14) e ancorada em um núcleo gasto ressolidificado na extremidade proximal (12), a fim de manter a integridade estrutural do núcleo químico (10) durante a operação.

2. Gerador químico de oxigênio (30), de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma estrutura de reforço (18, 118) é integrantes do núcleo químico.

3. Gerador químico de oxigênio (30), de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma estrutura de reforço (18,118) se estende, de modo geral, paralelas a um eixo lon-gitudinal (20) do núcleo químico (10).

4. Gerador químico de oxigênio (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma estrutura de reforço (18,118) compreende roscas ou ranhuras.

5. Gerador químico de oxigênio (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma estrutura de reforço (18,118) 'é formada de metal ou cerâmica.

6. Gerador químico de oxigênio (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que um ponto de fusão de pelo menos uma estrutura de reforço (18,118) é maior do que um ponto de fusão do núcleo químico (10).

7. Gerador químico de oxigênio (30), de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizado pelo fato de que o núcleo químico (10) compreende pó e o pó é aderido a pelo menos uma estrutura de reforço (18,118).

8. Núcleo químico (10), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma estrutura de reforço (18, 118) compreende um ou mais hastes (18, 118) ou cones ou tubos ou uma tela de arame.

9. Núcleo químico (10, de acordo com, qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma estrutura de reforço (18,118), de modo geral, estende-se por todo o comprimento do núcleo químico (10).

10. Núcleo químico (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma estrutura de reforço (18,118) se funde com o núcleo químico (10), conforme o núcleo químico (10) queima.

11. Método para formar um núcleo químico (10) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de compreender:fornecer o núcleo químico (10) que compreende uma pluralidade de partículas de pó;pressionar pelo menos uma estruturas de reforço (18,118) na pluralidade de partículas de pó; epressurizar o núcleo químico (10) de modo que a pluralidade de partículas de pó adiram umas às outras e adiram a uma ou mais estruturas de reforço (18,118).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de pressionar pelo menos uma estrutura de reforço (18,118) na pluralidade de partículas de pó compreende pressionar pelo menos uma estrutura de reforço (18,118) na pluralidade de partículas de pó de modo que pelo menos uma estrutura de reforço (18,118) fique, de modo geral, paralelas a um eixo longitudinal (20) do núcleo.