FI84935B - Foerfarande och anordning foer att uppvaerma gas. - Google Patents

Description

1 84935

MENETELMÄ JA LAITE KAASUN KUUMENTAMISEKSI - FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR ATT UPPVÄRMA GAS

Esilläolevan keksinnön kohteena on menetelmä 5 kaasun kuumentamiseksi, jolloin kuumennettava kaasu ja hiilidioksidikaasua, joka aiheuttaa eksotermisen reaktion natronkalkin kanssa, saatetaan virtaamaan samanaikaisesti natronkalkkipanoksen lävitse. Keksinnön kohteena on myös laite menetelmän toteuttamiseksi.

10 Alunperin kylmän tai huoneenlämpöisen kaasun kuumennusta käytetään erityisesti lääkintäalalla. Tässä erityisessä sovellutuksessa potilaan hengittämää ilmaa tai happea kuumennetaan, jotta potilas saisi ylimääräistä lämpöenergiaa. Täten voidaan ehkäistä tehokkaas-15 ti hypotermiaa, joka voi johtua onnettomuudesta, kuten on laita esim. autokolareiden ja vuoristossa tapahtuvien onnettomuuksien uhreilla tai hukkuneilla, tai se voi johtua esim. pitkästä leikkausoperaatiosta tai pitkästä oleskelusta alhaisissa lämpötiloissa.

20 Tässä tarkoituksessa on jo käytetty natronkal kin ja tämän kanssa kosketuksissa olevan hiilidioksidi-kaasun välistä eksotermista reaktiota, jonka etuna on se, että lämpöenergiaa voidaan tuottaa riippumatta ul-*: koisesta energialähteestä.

25 Reaktio, jonka kaava on: 2CaO + 2NaOH + 3C02 —> 2CaC03 + N2C03 + H20 + lämpöä on hyvin tunnettu ja sitä on käytetty lääkintäalalla 30 nukutettujen potilaiden uloshengityskaasujen puhdistamiseksi.

Käytännön sovellutukset kaasujen kuumentami-: : : seksi eivät kuitenkaan ole olleet menestyksellisiä tähän asti johtuen reaktion ylläpidon vaikeudes-. 35 ta. Tosiasiassa voi lämpötila reaktion alussa nousta yli potilaalle sallitun kynnyksen. Lisäksi, koska hiilidioksidikaasu kyllästää natronkalkin ja ylitettäessä 2 84935 kyllästyskynnys, on olemassa se riski, että potilas saa hengitettäväkseen hiilidioksidikaasua ei-hyväksyttäväs-sä konsentraatiossa. Lopuksi voimakas lämmöntuotanto reaktion alussa aiheuttaa ylikulutusta, joka on haital-5 linen systeemin omavaraisuudelle.

Esillä olevan keksinnön ensisijaisena tarkoituksena on poistaa nämä epäkohdat, ja tätä varten, keksintö tuo esille yllä mainitun tyyppisen menetelmän, joka on pääasiassa, tunnettu siitä, että natronkalkki 10 järjestetään kosketuksiin ennalta määrätyn hiilidioksi-dikaasumäärän kanssa eksotermisen reaktion aloittamiseksi nopeasti ja että kuumennettavaa kaasua sekä hiilidioksidikaasua määrätyssä suhteessa sisältävä seos saatetaan virtaamaan natronkalkin lävitse mainitun 15 eksotermisen reaktion ylläpitämiseksi.

Täten reaktiota voidaan säätää erityisen hyvin, jolloin voidaan saavuttaa erityisen tehokas, nopea ja stabiili kuumennus suhteellisen pitkällä aikavälillä. Lisäksi kuumennuslämpötilaa voidaan säätää helposti 20 ja yksinkertaisesti muuttamalla seoksessa olevien kuumennettavien kaasujen ja hiilidioksidikaasun suhdetta.

Laitteelle menetelmän toteuttamiseksi on tunnusomaista se, että siihen kuuluu säiliö, jossa on natronkalkkipanoksen sisältävä ensimmäinen kammio, 25 eksotermisen reaktion aloittamiseksi tarvittavan hiili-dioksidikaasumäärän sisältävä toinen kammio ja elin : kammioiden saattamiseksi yhteyteen toistensa kanssa, jolloin ensimmäinen kammio on yhdistetty toisaalta kuumennettavaa kaasua ja reaktiota ylläpitävää hiili-30 dioksidikaasua sisältävän seoksen sisääntuloaukkoon ja toisaalta kuumennetun kaasun ulosmenoaukkoon.

Laitteeseen kuuluu edullisesti myös kuumennin : (12), jonka päälle säiliö voidaan kiinnittää irrotetta- vasti, jolloin säiliön asettaminen kuumentimen päälle 35 muodostaa automaattisesti yhteyden kahden kammion vä-Ί lille.

Täten keksintö tuo esiin erittäin käyttökel- 3 84935 poisen järjestelmän, jota voidaan käyttää nopeasti hätätapauksissa.

Keksinnön eräässä toisessa erityisessä sovellutuksessa ensimmäinen kammio on sijoitettu säiliön 5 keskelle, kun taas toinen kammio muodostuu ensimmäistä kammiota ympäröivästä rengasmaisesta hermeettisestä kammiosta, jolloin keskellä oleva ensimmäinen kammio aukeaa yläosastaan dekantointikammioon, joka on yhdistetty kuumennetun kaasun ulosmenoaukkoon, ja alaosas-10 taan sisääntulokammioon, joka muodostuu säiliön pohjan ja kuumentimen alustan väliin, joka alusta on varustettu sisääntuloaukolla kuumennettavan kaasun ja reaktiota ylläpitävän hiilidioksidikaasun seosta varten.

Lisäksi keskellä oleva kammio voi olla erotet-15 tu sisääntulokammiosta ritilän avulla kaasuvirran tasaisen jakautumisen varmistamiseksi natronkalkin läpi ja dekantointikammiosta pölysuodattimen avulla.

Elimeen yhteyden muodostamiseksi automaattisesti kahden kammion välille kuuluu edullisesti iskuri, 20 joka on järjestetty kuumentimeen ja sovitettu puhkaisemaan kalvo, joka sulkee toisen kammion hermeettisesti, asetettaessa säiliö kuumentimen päälle, jolloin reaktion käynnistävä hiilidioksidikaasu virtaa ensimmäiseen kammioon sisääntulokammion kautta.

25 Seuraavassa erästä keksinnön sovellutusta selostetaan viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää yksinkertaistettuna erästä keksinnön mukaista kaasunkuumennuslaitetta, ja kuva 2 esittää suurennettuna leikkausta pitkin viivaa 30 II-II kuvasta 1.

Kuvassa 1 esitettyyn laitteeseen kuuluu ensiksikin säiliö 1, joka on kiinnitetty irrotettavasta kuumentimeen 2. Säiliön 1 päälle on järjestetty pääty-kappale 3, joka muodostaa ulosmenoaukon kuumennettavaa 35 kaasua varten, kun taas kuumentimen 2 alapäässä on sisääntuloaukko 4, joka on yhdistetty putken 5 avulla säiliöön 6, joka sisältää kylmän, kuumennettavan kaasun 4 84935 ja hiilidioksidikaasun puristettua seosta. Paineenalen-nussäätöelin 7 on järjestetty säiliön 6 ulosmenoaukon yhteyteen ja lisäksi vakiovirtausgeneraattori 8 on liitetty putkeen 5 niin, että kuumentimeen 2 saapuvan 5 kaasuseoksen virtaus ja paine ovat sopivia.

Kuten on selvästi nähtävissä kuvasta 2, säiliö 1 muodostuu pääasiassa sylinterimäisestä vaipasta, jonka sisäpuolelle on sijoitettu ensimmäinen keskikam-mio 9 ja toinen ensimmäistä kammiota rengasmaisesti 10 kiertävä kammio 10. Keskikammio 9 sisältää ennalta määrätyn määrän natronkalkkia 11, kun taas rengasmainen kammio 10 sisältää ennalta määrätyn määrän hiilidioksidikaasua, jota tarvitaan natronkalkin 11 kanssa tapahtuvan eksotermisen reaktion aloittamiseksi.

15 Säiliö 1 on kiinnitetty irrotettavasti kuumen timeen 2 sopivilla elimillä, esim. kierteillä tai kuumentimen sisään koteloidun vastajousen 13 kanssa toimivan pikaliittimen avulla kuten on esitetty viitenumerolla 12. Lisäksi kuumentimen 2 sylinterimäinen osa 15 20 on varustettu O-tiivisteellä 14 kuumentimen liittämiseksi tiiviisti säiliöön.

Natronkalkkia 11 sisältävän keskikammion 9 yläosa aukeaa dekantointikammioon 16, joka on yhdistetty kaasun ulosmenoaukkoon 3, ja joka on tarkoitettu 25 keräämään vesi, joka kondensoituu kammion yläosaan. Tarvittaessa laite voidaan varustaa lauhduttimella silloin, kun reaktiossa syntyvä vesi ei ole toivottua.

Lisäksi natronkalkin 11 ja dekantointikammion 16 väliin on järjestetty pölysuodatin 17.

30 Lisäksi nähdään, että seinämä, joka muodostaa keskikammion 9, ulottuu dekantointikammion 16 sisäpuo-lelle muodostaen täten rengasmaisen pidätysvyöhykkeen . 16', johon kondensoitunut vesi kerääntyy. On tärkeää, että tämä vesi ei pääse yhteyteen natronkalkin 11 kans-35 sa. Tarvittaessa rengasmaiseen pidätysvyöhykkeeseen 16' ‘ : voidaan järjestää absorboivaa materiaalia niin, että säiliötä voidaan käyttää enemmän tai vähemmän kalliste- 5 84935 tussa asennossa.

Keskikammio 9 aukeaa alaosastaan sisääntulo-kammioon 18, joka on muodostettu säiliön 1 ja kuumentimen 2 pohjan 19 väliin, johon sisääntulokammioon 5 aukeaa myös kuumennettavan kaasun ja hiilidioksidi-kaasun seoksen sisääntuloaukko 4. Lisäksi keskikammion 9 ja sisääntulokammion 18 väliin on järjestetty ritilä 20 kaasuvirran tasaisen jakautumisen varmistamiseksi soodaa 11 sisältävän kalkin läpi.

10 Kuumentimen 2 pohjan 19 päälle, sivulle on sijoitettu iskuri 21, joka on järjestetty puhkaisemaan kalvo 22, esim. metallifolio asetettaessa säiliö 1 paikalleen. Normaalisti kalvo sulkee hermeettisesti rengasmaisen kammion 10, jossa on reaktion aloittamiseen 15 tarvittavaa hiilidioksidikaasua.

Normaalisti säiliö 1 on kertakäyttöinen. Tosiasiassa, koska reaktion aloittamiseksi tarvittava hiilidioksidikaasu vapautuu täydellisesti ensimmäisen käytön aikana johtuen iskurin 21 toiminnasta, säiliötä ei 20 voida käyttää toista kertaa, vaikka siitä olisi käytetty vain osa.

Tämän johdosta säiliö voidaan suunnitella joko kertakäyttöä varten tai regeneroitavaksi teollisesti. Jälkimmäisessä tapauksessa on laitteistoon järjestettä-*: 25 vä elin natronkalkkipanoksen 11 korvaamiseksi ja ren gasmaisen kammion 10 täyttämiseksi uudella määrällä reaktion käynnistävää hiilidioksidikaasua.

Natronkalkin 11 pilaantumisen ehkäisemiseksi, kammio 11 tiivistetään sisääntuloaukon kohdalla, so. 30 ritilän 20 tasalla ja ulosmenoaukon 3 kohdalla kannen tai tiivistekalvon avulla, joka on poistettava silloin, kun säiliö otetaan käyttöön. Tämän järjestelyn avulla voidaan myös uusi säiliö erottaa helposti käytetystä " säiliöstä.

35 Sen jälkeen kun ulosmenoaukko 3 on liitetty käyttöjärjestelmään, joka käsittää esim. hengityslait-teen, asennetaan säiliö 1 kuumentimen 2 sisään pika- 6 84935 kiinnittimen 12 avulla ja lukitaan paikalleen. Samanaikaisesti iskuri 21 lävistää folion 22 muodostaen aukon, jonka kautta rengasmaisen kammion 10 sisällä oleva reaktion käynnistävä hiilidioksidikaasu virtaa ulos.

5 Koska tiivistys on toteutettu tiivisteen 14 tasolla, leviää hiilidioksidikaasu ensimmäiseksi sisääntulokam-mioon 18 ja tunkeutuu sitten virtausta jakavan ritilän 20 lävitse keskikammioon 9, joka sisältää natronkalkki-panoksen.

10 Eksoterminen reaktio alkaa tällöin välittömäs ti. Lämpötila alkaa nousta muutaman sekunnin kuluttua ja saavuttaa halutun tason n. 2 - 3 min aikana.

Tämän jälkeen tarvitsee ainoastaan johtaa sisääntuloaukkoon 4 kylmää kuumennettavaa kaasua ja 15 reaktion ylläpitämiseksi tarvittavaa hiilidioksidikaasua. Tässä esitetyssä erityisessä sovellutuksessa, reaktiota ylläpitävä hiilidioksidikaasu on aikaisemmin laimennettu kylmällä kaasulla, muodostaen täten ennalta määrätyn seoksen. Täten saadaan yksi ainoa lähde, joka 20 käsittää säiliön 6, jota on erityisen helppo käsitellä hätätapauksissa, esim. käsiteltäessä onnettomuuksien uhreja, ja joka mahdollistaa erittäin kompaktin rakenteen helpottaen kuljetusta.

On tietysti mahdollista käyttää erillisiä 25 kylmän kaasun ja hiilidioksidikaasun säiliöitä ja muodostaa seos paikan päällä joko suoraan sisääntulokam-mion 18 tasolla, jossa on kaksi erillistä sisääntulo-aukkoa, tai ylävirran puolella kuumentimeen nähden yhdellä ainoalla sisääntuloaukolla.

30 Lisäksi reaktion käynnistävä hiilidioksidikaa su ja kylmän kaasun sekä reaktiota ylläpitävän hiilidioksidikaasun seos voidaan johtaa kammioon peräkkäin ; tai pääasiassa samanaikaisesti ilman, että laitteiston .*·. ominaispiirteet muuttuvat olennaisesti. Täten erityi- 35 sesti sisääntuloaukkoon 4 voidaan syöttää kylmän kaasun ja reaktiota ylläpitävän hiilidioksidikaasun seos ennen säiliön 1 asettamista paikalleen kuumentimen 2 päälle.

7 84935

Turvallisuussyistä johtuen reaktion käynnistävän hiilidioksidikaasun ja reaktiota ylläpitävän hiilidioksidikaasun kokonaismäärän on oltava pienempi kuin natronkalkkipanoksen kyllästämiseksi tarvitaan. Esim.

5 natronkalkin määrän ollessa 0,7 kg voidaan käyttää kapasiteetiltaan 5 1 H20 standardisylinteriä, joka voi sisältää 1 m3 kaasua puristettuna 200 x 105 Pa paineeseen, jolloin reaktiota ylläpitävän hiilidioksidikaasun konsentraation ollessa 7,5 % reaktion käynnistävän 10 hiilidioksidikaasun määrä on n. 25 g.

Paineenalennussäätöelin 7 alentaa puristetun kaasun varastopaineen käyttöön soveltuvaksi, so. n. 1000 - 3000 Pa, kun taas vakiovirtausgeneraattori 8 kalibroi ulostulevan virtauksen vakioarvoon riippuen 15 halutusta kuumennuslämpötilasta, Täten saavutetaan lämpötilat 40 - 80 °C reaktiota ylläpitävän hiilidioksidikaasun virtausnopeuksien ollessa 0,5 - 1,5 1/min.

Käytettäessä erillisiä kylmän kaasun ja reaktiota ylläpitävän hiilidioksidikaasun lähteitä on tie-20 tysti helpompaa vaihdella kuumennuslämpötilaa, koska hiilidioksidikaasun konsentraatiota voidaan tällöin vaihdella muuttamatta olennaisesti virtausnopeutta ulosmenoaukossa.

Lisäksi keksinnön mukainen kuumennuslaite 25 voidaan varustaa erilaisilla täydentävillä turvalait teilla. Täten esim. säiliön 1 ulostulon kohdalle voidaan järjestää lämpötilan mittauspää kuuman kaasun lämpötilan mittaamiseksi. Tässä tapauksessa, mittauspää asetetaan mahdollisimman lähelle käyttölaitetta johdos-30 sa tapahtuvien lämpöhäviöiden ottamiseksi huomioon.

Haluttaessa voidaan myös käyttää pientä hiilidioksidikaasun analysaattoria sen varmistamiseksi, että säiliöstä tuleva kuuma kaasu ei sisällä yhtään hiilidioksidikaasua .

Claims (6)

8 84935 PATENTTIVAATIMUKS ET

1. Menetelmä kaasun kuumentamiseksi, jolloin kuumennettavaa kaasua ja hiilidioksidikaasua, joka aiheuttaa eksotermisen reaktion natronkalkin kanssa, 5 saatetaan virtaamaan samanaikaisesti natronkalkkipanok-sen läpi, tunnettu siitä, että natronkalkki järjestetään kosketuksiin ennalta määrätyn hiilidioksi-dikaasumäärän kanssa eksotermisen reaktion aloittamiseksi nopeasti ja että kuumennettavaa kaasua sekä hii-10 lidioksidikaasua määrätyssä suhteessa sisältävä seos saatetaan virtaamaan natronkalkin lävitse mainitun eksotermisen reaktion ylläpitämiseksi.

2. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että 15 laitteeseen kuuluu säiliö (1), jossa on natronkalkkipa-noksen sisältävä ensimmäinen kammio (9), eksotermisen reaktion aloittamiseksi tarvittavan hiilidioksidikaasu-määrän sisältävä toinen kammio (10) ja elin kammioiden saattamiseksi yhteyteen toistensa kanssa, jolloin en-20 simmäinen kammio (9) on yhdistetty toisaalta kuumennettavaa kaasua ja reaktiota ylläpitävää hiilidioksidi-kaasua sisältävän seoksen sisääntuloaukkoon (4) ja toisaalta kuumennetun kaasun ulosmenoaukkoon (3).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, 25 tunnettu siitä, että siihen kuuluu kuumennin (2), jonka päälle säiliö (1) on kiinnitetty irrotettavasi siten, että asetettaessa säiliö kuumentimen päälle edellä mainittujen kahden kammion (9, 10) välille muodostuu yhteys automaattisesti.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäinen kammio (9) on sijoitettu säiliön (1) keskelle, kun taas toinen kammio (10) muodostuu ensimmäistä kammiota ympäröivästä rengasmaisesta hermeettisestä kammiosta, jolloin keskellä 35 oleva ensimmäinen kammio (9) aukeaa yläosastaan dekan-tointikammioon (16), joka on yhdistetty kuumennetun kaasun ulosmenoaukkoon (3), ja alaosastaan sisääntulo- 9 84935 kammioon (18), joka muodostuu säiliön (1) pohjan ja kuumentimen (2) alustan (19) väliin, joka alusta on varustettu sisääntuloaukolla (4) kuumennettavan kaasun ja reaktiota ylläpitävän hiilidioksidikaasun seosta 5 varten.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäinen kammio (9) on erotettu sisääntulokammiosta (18) ritilän (20) avulla kaasuvirran tasaisen jakautumisen varmistamiseksi nat- 10 ronkalkin (1) läpi ja dekantointikammiosta (16) pöly-suodattimen (17) avulla.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen lai te, tunnettu siitä, että elimeen yhteyden muodostamiseksi automaattisesti kahden kammion (9, 10) 15 välille kuuluu iskuri (21), joka on järjestetty kuumentimen (12) päälle ja sovitettu puhkaisemaan kalvo (22), joka sulkee toisen kammion hermeettisesti, asetettaessa säiliö (1) kuumentimen (2) päälle, jolloin reaktion käynnistävä hiilidioksidikaasu virtaa ensimmäiseen 20 kammioon (9) sisääntulokammion (18) kautta. 10 84935