RU174068U1 - Regenerative breathing apparatus cartridge - Google Patents
Regenerative breathing apparatus cartridge Download PDFInfo
- Publication number
- RU174068U1 RU174068U1 RU2017111644U RU2017111644U RU174068U1 RU 174068 U1 RU174068 U1 RU 174068U1 RU 2017111644 U RU2017111644 U RU 2017111644U RU 2017111644 U RU2017111644 U RU 2017111644U RU 174068 U1 RU174068 U1 RU 174068U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- regenerative
- gas
- cartridge
- product
- layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к составным устройствам средств индивидуальной защиты органов дыхания, используемых в горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности, в частности к регенеративным патронам изолирующего самоспасателя с химически связанным кислородом. Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности регенеративного патрона при его эксплуатации в составе изолирующего дыхательного аппарата, заключающееся в одновременном снижении сопротивления дыханию и температуры вдыхаемой смеси, а также повышении времени защитного действия регенеративного патрона за счет оптимальных соотношений основных размеров патрона. Технический результат достигается за счет использования регенеративного патрона изолирующего дыхательного аппарата, содержащего полый открытый корпус, на торцах которого установлены крышка с патрубком вдоха-выдоха и днище с патрубком дыхательного мешка, с торцевых сторон корпуса закреплены газопроницаемые перегородки, полость между которыми заполнена регенеративным продуктом, в слое которого установлен теплогазораспределитель с закрытыми вертикальными каналами с перфорированными стенками для отвода горячей газо-воздушной смеси, при этом отношение площади поперечного сечения корпуса регенеративного патрона, выраженной в квадратных сантиметрах, к высоте слоя регенеративного продукта, выраженной в сантиметрах, выполнено равным 9-12.The utility model relates to composite devices of personal protective equipment for respiratory organs used in mining, chemical and other industries, in particular to regenerative cartridges of an insulating self-rescuer with chemically bound oxygen. The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the regenerative cartridge when it is used as part of an insulating breathing apparatus, which consists in simultaneously reducing the resistance to breathing and the temperature of the inhaled mixture, as well as increasing the time of the protective effect of the regenerative cartridge due to the optimal ratios of the main dimensions of the cartridge. The technical result is achieved through the use of a regenerative cartridge of an insulating breathing apparatus containing a hollow open casing, at the ends of which there is a lid with an inhalation-expiration nozzle and a bottom with a breathing bag nozzle, gas-permeable partitions are fixed on the ends of the casing, the cavity between which is filled with a regenerative product, in a layer of which a gas and gas distributor is installed with closed vertical channels with perforated walls for the removal of hot gas-air mixture, the ratio of the cross-sectional area of the housing of the regenerative cartridge, expressed in square centimeters, to the height of the layer of the regenerative product, expressed in centimeters, is made equal to 9-12.
Description
Полезная модель относится к составным устройствам средств индивидуальной защиты органов дыхания, используемых в горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности, в частности к регенеративным патронам изолирующего самоспасателя с химически связанным кислородом.The utility model relates to composite devices of personal protective equipment for respiratory organs used in mining, chemical and other industries, in particular to regenerative cartridges of an insulating self-rescuer with chemically bound oxygen.
Изолирующие самоспасатели предназначены для экстренной кратковременной защиты органов дыхания в аварийных ситуациях, связанных с образованием непригодной для дыхания среды в условиях недостатка кислорода или чрезвычайной загазованности, а также при неизвестном составе загрязняющих воздух примесей. Как правило, самоспасатель включает в себя лицевую часть (маску или капюшон с полумаской, или загубник), служащую для изоляции органов дыхания человека от окружающей среды и соединенную с тепловлагообменником, а также гофрированную трубку (дыхательный шланг), соединяющую тепловлагообменник лицевой части с регенеративным патроном, заполненным регенеративным продуктом, причем регенеративный патрон соединен с дыхательным мешком.Isolating self-rescuers are designed for emergency short-term protection of the respiratory system in emergency situations associated with the formation of an environment unsuitable for breathing in conditions of oxygen deficiency or extreme gas contamination, as well as with an unknown composition of air pollutants. As a rule, the self-rescuer includes the front part (mask or hood with a half mask, or mouthpiece), which serves to isolate the human respiratory system from the environment and is connected to a heat and moisture exchanger, as well as a corrugated tube (breathing hose) that connects the heat exchanger of the front part and a regenerative cartridge filled with a regenerative product, the regenerative cartridge being connected to the breathing bag.
Известен регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата (патент РФ №133742, 27.10.2013 г.), включающий цилиндрический корпус, торцы которого перекрыты крышкой и днищем, патрубки вдоха-выдоха и дыхательного мешка, перфорированную обечайку, установленную в корпусе с кольцевым зазором относительно боковой стенки корпуса и выполненную с крышкой, которая перекрывает один торец обечайки, и с перфорированным каналом, который выполнен вдоль продольной оси обечайки и перекрыт со стороны днища корпуса, регенеративный продукт, засыпанный в полость перфорированной обечайки, теплогазораспределитель, размещенный в объеме регенеративного продукта и выполненный в виде пластин, радиально установленных между перфорированной обечайкой и перфорированным каналом, пружину сжатия регенеративного продукта, причем пружина сжатия регенеративного продукта расположена между крышкой корпуса и крышкой перфорированной обечайки, а перфорированный канал перекрыт тампоном, который выполнен из газопроницаемого материала, сминаемого под действием механических усилий, и установлен с возможностью упора в днище корпуса. Пластины теплогазораспределителя выполнены перфорированными, одна из боковых сторон каждой пластины теплогазораспределителя выполнена с продольным П-образным в поперечном сечении загибом, стенки П-образных загибов соседних перфорированных пластин последовательно соединены между собой с образованием перфорированного канала, ограниченного полками П-образных загибов.A regenerative cartridge of an insulating breathing apparatus is known (RF patent No. 133742, 10.27.2013), including a cylindrical body, the ends of which are covered by a lid and a bottom, inhalation-expiration nozzles and a breathing bag, a perforated shell mounted in a housing with an annular gap relative to the side wall case and made with a lid that overlaps one end of the shell, and with a perforated channel, which is made along the longitudinal axis of the shell and is blocked from the bottom of the shell, a regenerative product covered in the floor the perforated shell, a heat and gas distributor located in the volume of the regenerative product and made in the form of plates radially mounted between the perforated shell and the perforated channel, the compression spring of the regenerative product, and the compression spring of the regenerative product is located between the housing cover and the cover of the perforated shell, and the perforated channel is covered with a swab , which is made of a gas-permeable material crushed under the action of mechanical forces, and installed with possibly stop on the bottom of the housing. The plates of the heat and gas distributor are perforated, one of the sides of each plate of the gas and gas distributor is made with a longitudinal U-shaped bend in the cross section, the walls of the U-shaped bends of adjacent perforated plates are connected in series with each other to form a perforated channel bounded by the shelves of the U-shaped bends.
Указанный регенеративный патрон конструктивно выполнен так, что имеет в направлении движения газовоздушной смеси большую площадь поперечного сечения и малую толщину слоя регенеративного продукта. При использовании такого регенеративного патрона обеспечиваются низкие сопротивление дыханию и температура вдыхаемой газовой смеси, однако при этом происходит нарушение тепловлажностных условий в начальный период работы регенеративного продукта из-за увеличения времени активизации химических реакций. Из-за малой толщины слоя регенеративного продукта и большой площади поперечного сечения поток газовоздушной смеси в процессе работы неравномерно распределяется по объему регенеративного продукта. В процессе регенерации газо-воздушной смеси в регенеративном продукте протекают экзотермические реакции с выделением значительного количества тепла, однако, из-за малой толщины слоя регенеративного продукта, этого тепла недостаточно для быстрого разогрева и активизации регенеративного продукта в начальный период работы. Кроме того, в процессе дальнейшей работы регенеративный продукт не разогревается до температуры спекания и в тех частях объема продукта, где продукт отрабатывает быстрее из-за неравномерности потока газо-воздушной смеси, регенерация газовоздушной смеси снижается и при этом часть диоксида углерода остается не поглощенной. Это приводит к тому, что в момент, когда объемная доля диоксида углерода превысит установленный предел, часть регенеративного продукта останется не полностью отработавшей. Особенно явно данный факт наблюдается при работе в условиях низкой температуры окружающей среды (согласно требованиям ГОСТ Р 12.4.220, самоспасатель должен быть работоспособным при температуре окружающей среды от -20°C до +40°C). Ввиду вышесказанного, для нормализации тепло-влажностных условий в начальный период работы регенеративного патрона возникает необходимость использования дополнительного пускового устройства, что усложняет конструкцию, увеличивает размеры и вес самоспасателя.The specified regenerative cartridge is structurally designed so that it has a large cross-sectional area and a small thickness of the layer of regenerative product in the direction of movement of the gas-air mixture. When using such a regenerative cartridge, low breathing resistance and the temperature of the inhaled gas mixture are ensured, however, in this case, there is a violation of the humidity conditions in the initial period of operation of the regenerative product due to an increase in the activation time of chemical reactions. Due to the small thickness of the layer of the regenerative product and the large cross-sectional area, the flow of the gas-air mixture during operation is unevenly distributed over the volume of the regenerative product. During the regeneration of the gas-air mixture in the regenerative product, exothermic reactions occur with the release of a significant amount of heat, however, due to the small thickness of the layer of the regenerative product, this heat is not enough to quickly heat up and activate the regenerative product in the initial period of operation. In addition, in the course of further work, the regenerative product does not warm up to sintering temperature and in those parts of the product volume where the product processes faster due to the uneven flow of the gas-air mixture, the regeneration of the gas-air mixture decreases and part of the carbon dioxide remains not absorbed. This leads to the fact that at the moment when the volume fraction of carbon dioxide exceeds the set limit, part of the regenerative product will remain not completely exhausted. This fact is especially clearly observed when working in conditions of low ambient temperature (according to the requirements of GOST R 12.4.220, the self-rescuer must be operable at an ambient temperature from -20 ° C to + 40 ° C). In view of the foregoing, in order to normalize the heat-humidity conditions in the initial period of operation of the regenerative cartridge, it becomes necessary to use an additional starting device, which complicates the design, increases the size and weight of the self-rescuer.
Известен регенеративный патрон, входящий в состав шахтного изолирующего дыхательного аппарата ШСС-1М (http://qidro.tech-qroup.pro/shahtnye_samospasateli_respirator,), содержащий фильтр и регенеративный продукт, с автоматически действующим пусковым устройством. При этом конструкция дыхательного аппарата ШСС-1М представляет собой изолирующий дыхательный аппарат разового применения с химически связанным кислородом и маятниковой схемой дыхания, при которой газо-воздушная смесь проходит при вдохе/выдохе через регенеративный патрон туда и обратно по одному пути. При его использовании выдыхаемый воздух попадает в патрон, проходит через фильтр и регенеративный продукт, который поглощает выделенные человеком углекислый газ и пары воды и выделяет кислород. Затем обогащенная кислородом дыхательная смесь попадает в дыхательный мешок аппарата ШСС-1М. При вдохе дыхательная смесь из мешка снова проходит через регенеративный продукт в патроне, где дополнительно очищается и поступает через фильтр, который задерживает пылевидные частицы регенеративного продукта, в гофрированную трубку с загубником для дыхания.Known regenerative cartridge, which is part of the mine isolation breathing apparatus SHSS-1M (http://qidro.tech-qroup.pro/shahtnye_samospasateli_respirator,), containing a filter and a regenerative product, with an automatically operating starting device. At the same time, the design of the ShSS-1M breathing apparatus is a single-use insulating breathing apparatus with chemically coupled oxygen and a pendulum breathing pattern, in which the gas-air mixture passes through the regenerative cartridge back and forth along the same path. When using it, exhaled air enters the cartridge, passes through a filter and a regenerative product, which absorbs carbon dioxide and water vapor released by a person and releases oxygen. Then, the oxygen-rich breathing mixture enters the breathing bag of the ShSS-1M apparatus. When inhaling, the respiratory mixture from the bag again passes through the regenerative product in the cartridge, where it is further cleaned and enters through a filter that traps the dusty particles of the regenerative product into the corrugated tube with a mouthpiece for breathing.
Известна конструкция регенеративного патрона, принятого за наиболее близкий аналог (патент РФ №2283672, 20.09.2006 г.), содержащего корпус, в котором установлены опорная и поджимная сетки, крышка, сплошная воздуховодная трубка, проходящая через опорную и поджимную сетки. Между опорной и поджимной сетками размещен зерненный регенеративный продукт, внутри воздуховодной трубки размещен фильтр, а в слое регенеративного продукта установлен пусковой брикет. Дополнительно патрон 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 от размера большой оси поперечного сечения патрона. Обе трубки установлены симметрично относительно малой оси сечения патрона, а площадь сечения каждой воздуховодной трубки составляет 0,03-0,05 от площади поперечного сечения патрона.A known design of a regenerative cartridge, taken as the closest analogue (RF patent No. 2283672, 09/20/2006), comprising a housing in which the support and pressure grids are installed, a cover, a continuous air tube passing through the support and pressure grids. A grain regenerative product is placed between the support and clamping grids, a filter is placed inside the air tube, and a starting briquette is installed in the layer of the regenerative product. In addition, the cartridge contains a second air tube with a filter placed inside it, passing through the support and clamping grids and located at a distance from the first air tube of 0.5-0.7 from the size of the major axis of the cross section of the cartridge. Both tubes are installed symmetrically with respect to the minor axis of the cartridge section, and the cross-sectional area of each air tube is 0.03-0.05 of the cross-sectional area of the cartridge.
Недостатками конструкции самоспасателя ШСС-1М и конструкции по патенту РФ №2283672 является недостаточная площадь поперечного сечения и большая толщина слоя регенеративного продукта, что приводит к неполной отработке регенеративного продукта. Объясняется это тем, что в процессе регенерации газовоздушной смеси в регенеративном продукте протекают экзотермические реакции с выделением значительного количества тепла. Причем при выдохе движущаяся газовоздушная смесь переносит это тепло от начальных слоев продукта к последующим, где реакции протекают интенсивнее в присутствии перенесенного тепла. Основная часть выделенных человеком углекислого газа и паров воды поглощается регенеративным продуктом при выдохе и замещается выделившимся в результате реакций кислородом. После чего горячая обогащенная кислородом и осушенная газо-воздушная смесь попадает в мешок, где охлаждается в результате интенсивного отвода тепла через стенки мешка. При вдохе из мешка в регенеративный продукт попадает охлажденная газо-воздушная смесь с низким содержанием углекислого газа, который поглощается в нагретых слоях продукта. В результате чего в объеме регенеративного продукта возникают локальные зоны с высокой температурой, в которых возможно спекание и плавление компонентов регенеративного продукта. Возникновение таких зон ухудшает газодинамику прохождения газов через объем регенеративного продукта, увеличивает сопротивление прохождению газов через объем регенеративного продукта и температуру вдыхаемой газовой смеси, что в итоге приводит к уменьшению полноты отработки регенеративного продукта. Также дополнительно следует отметить, что повышение температуры газовоздушной смеси свыше 55°C вносит дополнительную стрессовую нагрузку на пользователя, находящегося в аварийной ситуации, и может привести к отключению пользователя из дыхательного аппарата.The disadvantages of the design of the SHSS-1M self-rescuer and the design of RF patent No. 2283672 are the insufficient cross-sectional area and the large thickness of the layer of the regenerative product, which leads to incomplete development of the regenerative product. This is explained by the fact that during the regeneration of the gas-air mixture in the regenerative product exothermic reactions occur with the release of a significant amount of heat. Moreover, upon exhalation, the moving gas-air mixture transfers this heat from the initial layers of the product to the subsequent ones, where the reactions proceed more intensively in the presence of the transferred heat. The main part of carbon dioxide and water vapor released by humans is absorbed by the regenerative product upon exhalation and is replaced by oxygen released as a result of the reactions. Then the hot oxygen-enriched and dried gas-air mixture enters the bag, where it is cooled as a result of intense heat removal through the walls of the bag. When inhaling from the bag, a cooled gas-air mixture with a low content of carbon dioxide, which is absorbed in the heated layers of the product, enters the regenerative product. As a result, local zones with a high temperature arise in the volume of the regenerative product, in which sintering and melting of the components of the regenerative product are possible. The occurrence of such zones worsens the gas dynamics of the passage of gases through the volume of the regenerative product, increases the resistance to the passage of gases through the volume of the regenerative product and the temperature of the inhaled gas mixture, which ultimately leads to a decrease in the completeness of working out of the regenerative product. It should also be noted that increasing the temperature of the air-gas mixture above 55 ° C introduces additional stress on the user in an emergency and may lead to the user being disconnected from the breathing apparatus.
Согласно ГОСТ Р 12.4.220-2001 время защитного действия самоспасателя определяется при испытаниях на установке «Искусственные легкие» при легочной вентиляции 35 л/мин. При этом сопротивление вдоху/выдоху не должно превышать 980 Па (а по требованиям EN 13794 не более 750 Па), температура вдыхаемой газовоздушной смеси не должна превышать 55°C, в условиях отрицательных температур в первые 6 минут работы допускается повышение объемной доли диоксида углерода во вдыхаемой газовоздушной смеси до 5% и уменьшение объемной доли кислорода до 19%. В процессе испытаний контролируются следующие параметры: объемная доля диоксида углерода и объемная доля кислорода во вдыхаемой газовой смеси, температура вдыхаемой газовой смеси, сопротивление дыханию. Испытания прекращаются, когда хотя бы один из указанных параметров превысит установленные стандартом значения. Следует отметить, что при полной отработке регенеративного продукта происходит резкое повышение объемной доли диоксида углерода. Соответственно, можно считать, что самоспасатель полностью исчерпал заложенный в нем ресурс, когда объемная доля диоксида углерода превысит установленный предел. Если же температура вдыхаемой газовой смеси или сопротивление дыханию превысят допустимые значения раньше, чем объемная доля диоксида углерода превысит установленный предел (3% по ГОСТ Р 12.4.220), то это означает неполную отработку регенеративного продукта и, соответственно, лишний вес и размеры самоспасателя, что нарушает жесткие требования по массе самоспасателя, предъявляемые стандартом.According to GOST R 12.4.220-2001, the protective action time of the self-rescuer is determined during tests on the installation “Artificial lungs” with pulmonary ventilation of 35 l / min. In this case, the inhalation / exhalation resistance should not exceed 980 Pa (and according to the requirements of EN 13794 not more than 750 Pa), the temperature of the inhaled air-gas mixture should not exceed 55 ° C, in conditions of negative temperatures, an increase in the volume fraction of carbon dioxide during inhaled air-gas mixture to 5% and a decrease in the volume fraction of oxygen to 19%. During the tests, the following parameters are controlled: the volume fraction of carbon dioxide and the volume fraction of oxygen in the inhaled gas mixture, the temperature of the inhaled gas mixture, and respiratory resistance. Tests stop when at least one of the specified parameters exceeds the values established by the standard. It should be noted that with the full development of the regenerative product, there is a sharp increase in the volume fraction of carbon dioxide. Accordingly, we can assume that the self-rescuer has completely exhausted the resource inherent in it when the volume fraction of carbon dioxide exceeds the set limit. If the temperature of the inhaled gas mixture or the breathing resistance exceeds the permissible values earlier than the volume fraction of carbon dioxide exceeds the set limit (3% according to GOST R 12.4.220), this means incomplete working out of the regenerative product and, accordingly, overweight and dimensions of the self-rescuer, which violates the strict requirements on the mass of the self-rescuer, the standard.
В итоге, известные решения имеют низкую эффективность при их эксплуатации, связанную с низкой полнотой отработки регенеративного продукта, что обусловлено габаритами элементов патрона и его конструктивным выполнением.As a result, the known solutions have low efficiency during their operation, associated with the low completeness of working out the regenerative product, which is due to the dimensions of the elements of the cartridge and its structural design.
Задачей полезной модели является создание регенеративного патрона, входящего в состав изолирующего дыхательного аппарата с маятниковой схемой дыхания и обеспечивающего эффективный режим работы без использования дополнительного оборудования.The objective of the utility model is to create a regenerative cartridge, which is part of an insulating breathing apparatus with a pendulum breathing pattern and provides an effective mode of operation without the use of additional equipment.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности регенеративного патрона при его эксплуатации в составе изолирующего дыхательного аппарата, заключающееся в одновременном снижении сопротивления дыханию и температуры вдыхаемой смеси, а также повышении времени защитного действия регенеративного патрона за счет оптимальных соотношений основных размеров патрона.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the regenerative cartridge when it is used as part of an insulating breathing apparatus, which consists in simultaneously reducing the resistance to breathing and the temperature of the inhaled mixture, as well as increasing the time of the protective effect of the regenerative cartridge due to the optimal ratios of the main dimensions of the cartridge.
Технический результат достигается за счет использования регенеративного патрона изолирующего дыхательного аппарата, содержащего полый открытый корпус, на торцах которого установлены крышка с патрубком вдоха-выдоха и днище с патрубком дыхательного мешка, с торцевых сторон корпуса закреплены газопроницаемые перегородки, полость между которыми заполнена регенеративным продуктом, в слое которого установлен теплогазораспределитель с закрытыми вертикальными каналами с перфорированными стенками для отвода горячей газовоздушной смеси, при этом отношение площади поперечного сечения корпуса регенеративного патрона, выраженной в квадратных сантиметрах, к высоте слоя регенеративного продукта, выраженной в сантиметрах, выполнено равным 9-12.The technical result is achieved through the use of a regenerative cartridge of an insulating breathing apparatus containing a hollow open casing, at the ends of which there is a lid with an inhalation-expiration nozzle and a bottom with a breathing bag nozzle, gas-permeable partitions are fixed on the ends of the casing, the cavity between which is filled with a regenerative product, in a layer of which a gas and gas distributor is installed with closed vertical channels with perforated walls for the removal of hot gas-air mixture, the ratio of the cross-sectional area of the housing of the regenerative cartridge, expressed in square centimeters, to the height of the layer of the regenerative product, expressed in centimeters, is made equal to 9-12.
Выполнение теплогазораспределителя с перфорированными стенками обеспечивает предотвращение попадания гранул регенеративного продукта (диоксида калия) внутрь каналов.The implementation of the heat and gas distributor with perforated walls ensures that granules of the regenerative product (potassium dioxide) do not enter the channels.
Каналы выполнены вертикальными, т.к. именно в вертикальном направлении происходит движение газовоздушной смеси при эксплуатации регенеративного патрона изолирующего дыхательного аппарата, что обеспечивает отвод излишнего тепла из мест образования локальных зон с повышенной температурой и, соответственно, обеспечивает повышение эффективности регенеративного патрона.The channels are made vertical, because it is in the vertical direction that the air-gas mixture moves during the operation of the regenerative cartridge of the insulating breathing apparatus, which ensures the removal of excess heat from the places of formation of local zones with high temperature and, accordingly, provides an increase in the efficiency of the regenerative cartridge.
Отношение площади поперечного сечения корпуса регенеративного патрона, выраженной в квадратных сантиметрах, к высоте слоя регенеративного продукта, выраженной в сантиметрах, равное 9-12, представляет собой оптимальное соотношение, при котором будет наблюдаться достаточная скорость активизации химических реакций в продукте и образование разогретых зон в нем с постепенным ростом температуры и сопротивления дыханию, которые не превышают допустимые пределы. Уменьшение площади поперечного сечения при большей высоте слоя продукта (желая обеспечить сокращение времени активизации хим. реакций) приводит к быстрому и чрезмерному по температуре разогреву регенеративного продукта и повышению температуры и сопротивления дыханию. Увеличение площади поперечного сечения при тонком слое приводит к низкой скорости активизации химических реакций, неравномерному распределению потока газовой смеси по поперечному сечению, раннему превышению объемной доли диоксида углерода во вдыхаемой газовой смеси.The ratio of the cross-sectional area of the case of the regenerative cartridge, expressed in square centimeters, to the height of the layer of the regenerative product, expressed in centimeters, equal to 9-12, is the optimal ratio at which there will be a sufficient rate of activation of chemical reactions in the product and the formation of heated zones in it with a gradual increase in temperature and respiratory resistance, which do not exceed acceptable limits. Reducing the cross-sectional area at a higher height of the product layer (wanting to reduce the time of activation of chemical reactions) leads to a quick and excessive heating of the regenerative product and an increase in temperature and respiratory resistance. An increase in the cross-sectional area with a thin layer leads to a low rate of activation of chemical reactions, an uneven distribution of the gas mixture flow over the cross section, and an early excess of the volume fraction of carbon dioxide in the inhaled gas mixture.
То есть за пределами указанного диапазона значений происходит неполная отработка регенеративного продукта. Выбранное оптимальное соотношение позволяет обеспечить повышение эффективности регенеративного патрона в процессе эксплуатации.That is, outside the specified range of values, the regenerative product is not fully worked out. The selected optimal ratio allows to increase the efficiency of the regenerative cartridge during operation.
Кроме того, указанные выше положительные эффекты позволяют разработчикам уменьшить количество регенеративного продукта и тем самым уменьшить массу регенеративного патрона, что также является преимуществом решения.In addition, the above beneficial effects allow developers to reduce the amount of regenerative product and thereby reduce the weight of the regenerative cartridge, which is also an advantage of the solution.
В частном случае реализации полезной модели длина вертикальных каналов теплогазораспределителя может составлять 0,6-0,7 от высоты регенеративного продукта. Суммарная площадь поперечного сечения всех каналов может составлять 0,05-0,06 от площади поперечного сечения патрона.In the particular case of the implementation of the utility model, the length of the vertical channels of the heat and gas distributor can be 0.6-0.7 of the height of the regenerative product. The total cross-sectional area of all channels can be 0.05-0.06 of the cross-sectional area of the cartridge.
Каналы теплогазораспределителя могут быть расположены равномерно по площади поперечного сечения регенеративного патрона.The channels of the heat and gas distributor can be located evenly over the cross-sectional area of the regenerative cartridge.
По меньшей мере одна газопроницаемая перегородка выполнена поджимной для снижения образования пыли из-за взаимного трения зерен регенеративного продукта в результате механических воздействий на патрон.At least one gas-permeable partition is made clampable to reduce dust formation due to mutual friction of the grains of the regenerative product as a result of mechanical stresses on the cartridge.
Между газопроницаемой перегородкой и патрубком вдоха-выдоха дополнительно закреплен фильтр, предотвращающий попадание пыли регенеративного продукта в дыхательные пути пользователя. Газопроницаемые перегородки могут быть выполнены из сеток или из листового металла с перфорированными отверстиями.A filter is additionally fixed between the gas-permeable septum and the inhalation-expiration nozzle to prevent dust from the regenerative product from entering the respiratory tract of the user. Gas-permeable partitions can be made of nets or sheet metal with perforated holes.
Теплогазораспределитель может содержать восемь закрытых вертикальных каналов, выполненных с длиной, равной 70% от толщины слоя.The heat and gas distributor may contain eight closed vertical channels made with a length equal to 70% of the layer thickness.
Корпус может быть выполнен цилиндрическим.The housing may be cylindrical.
Форма поперечного сечения патрона может быть любой: круглой, овальной, прямоугольной со скругленными углами, чечевичной.The cross-sectional shape of the cartridge can be any: round, oval, rectangular with rounded corners, lentil.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых изображено следующее.Next, the solution is illustrated by reference to the figures, which depict the following.
На фиг. 1 - конструкция изолирующего дыхательного аппарата с регенеративным патроном;In FIG. 1 - design of an insulating breathing apparatus with a regenerative cartridge;
На фиг. 2а - чертеж регенеративного патрона в разрезе (вид сбоку), на фиг. 2б - чертеж регенеративного патрона в разрезе (вид сверху).In FIG. 2a is a sectional drawing of a regenerative cartridge (side view), FIG. 2b is a sectional drawing of a regenerative cartridge (top view).
Изолирующий дыхательный аппарат, содержащий лицевую часть 1, соединенную с тепловлагообменником 2, и гофрированную трубку 3, одним концом соединенную с тепловлагообменником 2, а другим - с регенеративный патроном 4, в слое регенеративного продукта которого расположен теплогазораспределитель 5 с вертикальными закрытыми каналами, расположенными равномерно по слою продукта, для эффективного отвода горячей газовоздушной смеси, проходящей через локальные зоны с высокой температурой, также дыхательный аппарат содержит дыхательный мешок 6. Теплогазораспределитель 5 изготовлен из перфорированной металлической полосы (фиг. 1).An insulating breathing apparatus containing a
Регенеративный патрон 4 содержит патрубок 7 вдоха-выдоха и патрубок 11 дыхательного мешка 6, газопроницаемые перегородки 8 и 10, объем (слой) 9 регенеративного продукта, теплогазораспределитель 5 с каналами с перфорированными стенками (фиг. 2).The
При применении дыхательного аппарата по назначению регенеративный патрон 4 работает следующим образом.When using the breathing apparatus as directed, the
При выдохе газовоздушная смесь, имеющая относительную влажность до 100% и температуру 37°C, из лицевой части 1 (фиг. 1) органов дыхания проходит через тепловлагообменник 2, далее через гофрированную трубку 3 поступает в регенеративный патрон 4. В регенеративном патроне (фиг. 2) газовоздушная смесь проходит через патрубок 7 вдоха-выдоха, проходит через газопроницаемую перегородку 8 с фильтром (не показан), далее проходит через слой регенеративного продукта 9 и, частично, через перфорированные стенки каналов теплогазораспределителя 5, после чего проходит через газопроницаемую перегородку 10 и поступает в патрубок 11 дыхательного мешка 6 (фиг. 1). При этом слой регенеративного продукта 9 (фиг. 2) поглощает диоксид углерода и влагу из выдыхаемой газовоздушной смеси и выделяет кислород, а часть газовоздушной смеси, проходящая через каналы, отводит излишек тепла из зоны с повышенной температурой. Обогащенная кислородом и нагретая газовоздушная смесь поступает в дыхательный мешок 6 (фиг. 1), где излишнее тепло отводится через стенки дыхательного мешка в окружающую среду.When exhaling, a gas-air mixture having a relative humidity of up to 100% and a temperature of 37 ° C passes from the front part 1 (Fig. 1) of the respiratory organs through a heat and
При вдохе газо-воздушная смесь из дыхательного мешка 6 движется в обратном направлении, проходит через регенеративный продукт 5, где дополнительно происходит поглощение диоксида углерода, выходит из регенеративного патрона 4 и, по гофрированной трубке 3, поступает в тепловлагообменник 2, охлаждается и поступает к лицевой части 1 органов дыхания. Описанный процесс тепловлагообмена и регенерации газовоздушной смеси постоянно повторяется при пользовании дыхательным аппаратом.When inhaling, the gas-air mixture from the
Пример 1.Example 1
Испытания заявленного регенеративного патрона в составе изолирующего дыхательного аппарата проведены на установке «Искусственные легкие» (ГОСТ Р 12.4.220-2001). По результатам испытаний установлено, что регенеративный патрон без пускового устройства, содержащий 320 г регенеративного продукта, и имеющий размеры слоя регенеративного продукта S=71 см2 и Н=5,5 см, имеет следующие характеристики:Tests of the claimed regenerative cartridge as part of an insulating breathing apparatus were carried out on the installation "Artificial lungs" (GOST R 12.4.220-2001). According to the test results, it was found that a regenerative cartridge without a starting device, containing 320 g of regenerative product, and having the size of the layer of regenerative product S = 71 cm 2 and H = 5.5 cm, has the following characteristics:
сопротивление дыханию на вдохе/выдохе при легочной вентиляции 35 дм3/мин составляет 40/50 мм вод.ст (400/500 Па). Температура вдыхаемой газовой смеси составляет 48°C. Время защитного действия при легочной вентиляции 35 дм3/мин составляет 21-22 минуты.breathing resistance on inhalation / exhalation with pulmonary ventilation of 35 dm 3 / min is 40/50 mm water column (400/500 Pa). The temperature of the inhaled gas mixture is 48 ° C. The protective action time for pulmonary ventilation 35 dm 3 / min is 21-22 minutes.
сопротивление дыханию на вдохе/выдохе при легочной вентиляции 70 дм3/мин составляет 120/130 мм вод.ст (1200/1300 Па). Температура вдыхаемой газовой смеси составляет 45°C. Время защитного действия при легочной вентиляции 70 дм3/мин составляет 9-10 минут.breathing resistance on inhalation / exhalation with pulmonary ventilation of 70 dm 3 / min is 120/130 mm water column (1200/1300 Pa). The temperature of the inhaled gas mixture is 45 ° C. The time of protective action with pulmonary ventilation 70 dm 3 / min is 9-10 minutes.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что заявляемый регенеративный патрон обеспечивает полноту отработки продукта, при этом в конце работы патрона параметры дыхания с запасом не превышаю требований ГОСТа. В конце ВЗД, т.е. на 21-22 минуте, сопротивление дыханию и температура вдыхаемой газовоздушной смеси имеют запас относительно предельных значений по ГОСТу.The data indicate that the inventive regenerative cartridge provides completeness of product development, while at the end of the cartridge’s breathing parameters with a margin not exceed the requirements of GOST. At the end of the PDA, i.e. at 21-22 minutes, breathing resistance and temperature of the inhaled air-gas mixture have a margin relative to the limit values according to GOST.
Пример 2.Example 2
Проводились испытания заявленного регенеративного патрона 1 с массой продукта 480 г и регенеративного патрона 2 с массой продукта 1100 г в сравнении с аналогом-патроном шахтного самоспасателя ШСС-1М с массой продукта 900 г. (таблица 1)The claimed
Как видно из представленных примеров, регенеративный патрон шахтного самоспасателя ШСС не позволяет обеспечить необходимые показатели при эксплуатации: температура вдыхаемой смеси превышает 55°, сопротивление дыханию в конце ВЗД превышает 980 Па. В то же время параметры образцов регенеративного патрона 1 и 2 остаются в норме: температура вдыхаемой смеси не превышает 55°, сопротивление дыханию в конце ВЗД составляет 750 Па.As can be seen from the presented examples, the regenerative cartridge of the mine self-rescuer of the SHSS does not allow to provide the necessary indicators during operation: the temperature of the inhaled mixture exceeds 55 °, the breathing resistance at the end of the airway exceeds 980 Pa. At the same time, the parameters of the samples of the
Заявленный регенеративный патрон имеет большее, чем у патрона шахтного самоспасателя ШСС-1М, значение отношения площади поперечного сечения корпуса регенеративного патрона к высоте слоя регенеративного продукта, что приводит к повышению его эффективности - одновременном снижении сопротивления дыханию и температуры выдыхаемой смеси, а также повышении времени защитного действия регенеративного патрона.The claimed regenerative cartridge has a larger value than the ShSS-1M mine self-rescuer cartridge, the ratio of the cross-sectional area of the body of the regenerative cartridge to the height of the layer of the regenerative product, which leads to an increase in its efficiency - at the same time lowering the respiratory resistance and temperature of the exhaled mixture, as well as increasing the protective regenerative cartridge action.
Конструктивное выполнение заявленного регенеративного патрона позволяет снизить время активизации химических реакций в начальный период работы, обеспечить равномерное распределение газовоздушного потока по сечению слоя регенеративного продукта, достичь оптимальных условий распределения тепла и влаги в процессе работы регенеративного продукта, обеспечить оптимальное сопротивление на вдохе и выдохе и эффективный отвод горячей газо-воздушной смеси, проходящей через локальные зоны с высокой температурой.The constructive implementation of the claimed regenerative cartridge allows you to reduce the time of activation of chemical reactions in the initial period of work, to ensure uniform distribution of gas and air flow over the cross section of the layer of the regenerative product, to achieve optimal conditions for the distribution of heat and moisture during the operation of the regenerative product, to provide optimal resistance to inspiration and expiration and effective removal hot gas-air mixture passing through local areas with high temperature.
Таким образом, заявленный регенеративный патрон обладает высокой технологичностью, высокими эксплуатационными характеристиками, а также обеспечивает сокращение времени активизации химических реакций в регенеративном продукте, снижение температуры в локальных зонах.Thus, the claimed regenerative cartridge has high adaptability, high performance, and also provides a reduction in the time of activation of chemical reactions in the regenerative product, lowering the temperature in local areas.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111644U RU174068U1 (en) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Regenerative breathing apparatus cartridge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111644U RU174068U1 (en) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Regenerative breathing apparatus cartridge |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU174068U1 true RU174068U1 (en) | 2017-09-28 |
Family
ID=60041094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111644U RU174068U1 (en) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Regenerative breathing apparatus cartridge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU174068U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2730905C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-08-26 | Акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" | Regenerative cartridge of rebreather |
| RU214022U1 (en) * | 2021-11-23 | 2022-10-07 | Акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" | REGENERATIVE BREATHING APPARATUS CARTRIDGE |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4821711A (en) * | 1987-01-09 | 1989-04-18 | Draegerwerk Ag | Protective breathing device |
| SU1677898A1 (en) * | 1966-04-04 | 1997-07-27 | Р.Л. Рогожкин | Regenerative cartridge for isolating devices with chemically bound oxygen |
| RU2283672C1 (en) * | 2004-12-30 | 2006-09-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Regenerative canister of insulating breathing apparatus |
| US20130255688A1 (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Jsc "Donetsk Mine Rescue Equipment Company" | Regenerative cartridge of a rebreather |
-
2017
- 2017-04-06 RU RU2017111644U patent/RU174068U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1677898A1 (en) * | 1966-04-04 | 1997-07-27 | Р.Л. Рогожкин | Regenerative cartridge for isolating devices with chemically bound oxygen |
| US4821711A (en) * | 1987-01-09 | 1989-04-18 | Draegerwerk Ag | Protective breathing device |
| RU2283672C1 (en) * | 2004-12-30 | 2006-09-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Regenerative canister of insulating breathing apparatus |
| US20130255688A1 (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Jsc "Donetsk Mine Rescue Equipment Company" | Regenerative cartridge of a rebreather |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2730905C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-08-26 | Акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" | Regenerative cartridge of rebreather |
| RU214022U1 (en) * | 2021-11-23 | 2022-10-07 | Акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" | REGENERATIVE BREATHING APPARATUS CARTRIDGE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2856503C2 (en) | Exercise breathing apparatus | |
| CN103405861B (en) | A kind of chemical oxygen self-rescuer | |
| JP2007526822A (en) | Improved carbon dioxide adsorption | |
| US3976050A (en) | Device for adsorbing exhaled radioactive gases and process | |
| RU174068U1 (en) | Regenerative breathing apparatus cartridge | |
| CN111053981A (en) | Self-oxygen-generating respirator | |
| JP6150556B2 (en) | Exhalation dehumidification mask | |
| CA1054480A (en) | Respiratory apparatus | |
| GB2048080A (en) | Respirators | |
| CN104721978B (en) | A kind of modified face mask type carbon-oxygen crossover autonomous respiration device | |
| CN2778323Y (en) | Chemical oxygen inhalation apparatus for forest fire fighter | |
| RU214022U1 (en) | REGENERATIVE BREATHING APPARATUS CARTRIDGE | |
| US9597532B2 (en) | Breathing apparatus, and method for controlling temperature fluctuations | |
| RU2568572C1 (en) | Self-contained breathing apparatus | |
| RU133742U1 (en) | REGENERATIVE CARTRIDGE OF INSULATING RESPIRATORY APPARATUS | |
| RU65388U1 (en) | MASK FOR PROTECTING THE HUMAN RESPIRATORY BODIES FROM THE COLD | |
| CN211962829U (en) | Self-oxygen-generating respirator | |
| RU95525U1 (en) | REGENERATIVE CARTRIDGE OF INSULATING RESPIRATORY APPARATUS | |
| CN208741780U (en) | A kind of fire-fighting filtering smoke formula respirator | |
| RU2730905C1 (en) | Regenerative cartridge of rebreather | |
| US20130255688A1 (en) | Regenerative cartridge of a rebreather | |
| RU51509U1 (en) | REFRIGERATOR FOR INDIVIDUAL PROTECTION OF RESPIRATORY BODIES | |
| RU2283672C1 (en) | Regenerative canister of insulating breathing apparatus | |
| CN207055748U (en) | A kind of student uses rescue breathing equipment | |
| RU1777566C (en) | Regenerative cartridge of respirator with chemically-fixed oxygen |