RU2079313C1

RU2079313C1 - Method and device for heat protection of man's organism

Info

Publication number: RU2079313C1
Application number: RU94009882A
Authority: RU
Inventors: Борис Семенович Любарский; Степан Ильич Степанов; Александр Ефимович Горбатенко; Анатолий Павлович Юрьев; Иван Филиппович Марийчук; Игорь Яковлевич Землянский
Original assignee: Государственная военизированная горноспасательная служба Углепрома Украины
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1997-05-20
Also published as: RU94009882A

Abstract

FIELD: heat protection equipment. SUBSTANCE: this personal device is intended for protection of human organism when working in high temperature and high moisture content environment. Thermal protection is based on using solid carbon dioxide parallel with ventilation of undersuit space with cooled and dried air. Low-temperature gaseous carbon dioxide created at sublimation of solid carbon dioxide is delivered separately from air flow into interlayer space of thermal-protection clothing and after circulation in interlayer space it is released to atmosphere in dissipated manner. Device has vessel filled with solid carbon dioxide and located in jacket, cooling panels and thermal-protection clothing, air blower connected with cooling panel collector through space between jacket and vessel. Gas pipe union of vessel is connected with heat- insulated gas passages of thermal-protection clothing. Outlet of gas passages communicates with atmosphere through perforations in upper part of external jacket of clothing. EFFECT: high efficiency. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека при работе в среде с высокой температурой и влажностью воздуха, а именно, при выполнении горноспасательных работ при пожарах в горных выработках, при ремонте технологических сооружений таких, как печей, котлов, нагревателей, сушильных камер и ликвидации любых видов пожаров. The invention relates to personal protective equipment when working in an environment with high temperature and humidity, namely, when performing mine rescue operations during fires in mine workings, when repairing technological structures such as furnaces, boilers, heaters, drying chambers and eliminating all types fires.

Известны способы и устройства тепловой защиты организма человека, заключающиеся в подаче хладоносителя по трубкам, а также в избирательной подаче в подкостюмное пространство охлажденного воздуха [1, 2, 3, 4]
Однако, указанные способы и средства недостаточны эффективны, т.к. не обеспечивают полное использование хладоагента и необходимый теплоотвод (свыше 250-400 ккал/ч) от внутренних источников при выполнении работ в подземных условиях.Known methods and devices for thermal protection of the human body, which consist in supplying a coolant through the tubes, as well as in the selective supply of chilled air into the under-suit space [1, 2, 3, 4]
However, these methods and means are not effective enough, because they do not provide the full use of the refrigerant and the necessary heat removal (over 250-400 kcal / h) from internal sources when performing work in underground conditions.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату является способ тепловой защиты организма человека на основе твердого диоксида углерода, включающий вентилирование подкостюмного пространства охлажденным осушенным воздухом [5]
Устройство тепловой защиты организма человека на основе твердого диоксида углерода включает последовательно соединенные нагнетатель, низкотемпературный охладитель, влагоотделитель, трубопровод с отводами и избыточным клапаном, соединительный шланг, соединяющий трубопровод с теплозащитной одеждой. Теплозащитная одежда включает оболочку, объединяющую последовательно соединенные каналы, предназначенные для циркуляции по ним хладоносителя - охлажденного и осушенного воздуха. Каналы оболочки имеют отверстия в местах, примыкающих к частям поверхности тела человека с наиболее интенсивным потовыделением [5]
Недостатком известного способа является то, что при использовании в качестве эффективного хладоагента твердого диоксида углерода для организма человека небезопасна подача к поверхности тела смеси охлажденного воздуха и высокой концентрации газообразного диоксида углерода. А при утилизации газообразного диоксида углерода снижается эффективность теплозащиты и увеличиваются потери холода до 80-130 ккал/ч.The closest in its technical essence and the achieved result is a method of thermal protection of the human body on the basis of solid carbon dioxide, which includes ventilating the undersuit space with cooled, dried air [5]
A device for thermal protection of a human body based on solid carbon dioxide includes a series-connected supercharger, a low-temperature cooler, a moisture separator, a pipe with taps and an excess valve, a connecting hose connecting the pipeline to heat-protective clothing. Thermal protective clothing includes a shell uniting series-connected channels designed for circulation of a coolant through them - cooled and dried air. Shell channels have openings in places adjacent to parts of the surface of the human body with the most intense perspiration [5]
The disadvantage of this method is that when using solid carbon dioxide as an effective refrigerant for the human body, it is unsafe to supply a mixture of chilled air and a high concentration of gaseous carbon dioxide to the surface of the body. And when utilizing gaseous carbon dioxide, the efficiency of thermal protection decreases and the loss of cold increases to 80-130 kcal / h.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет использовать для теплозащиты отходящий низкотемпературный газообразный диоксид углерода, что приводит к увеличению веса устройства при равной хладоемкости, снижению эффективности его работы. A disadvantage of the known device is that it does not allow the use of outgoing low-temperature gaseous carbon dioxide for thermal protection, which leads to an increase in the weight of the device with equal cold storage, and a decrease in the efficiency of its operation.

Эти недостатки устраняются в заявленном изобретении тем, что низкотемпературный газообразный диоксид углерода, образующийся при сублимации твердого диоксида углерода, подают изолированно от воздушного потока в межслойное пространство теплозащитной одежды и после циркуляции в межслойном пространстве выпускают его рассредоточено в атмосферу. These disadvantages are eliminated in the claimed invention by the fact that the low-temperature gaseous carbon dioxide formed during the sublimation of solid carbon dioxide is fed in isolation from the air flow into the interlayer space of heat-protective clothing and, after circulation in the interlayer space, it is dispersed into the atmosphere.

При движении низкотемпературного газообразного диоксида углерода по газовым каналам теплозащитной одежды происходит теплообмен его преимущественно с внешней оболочкой одежды (вследствие большей разности температур). Тем самым, предотвращается проникновение внешнего тепла к организму человека. Достигается это тем, что в устройстве для осуществления заявляемого способа, включающем теплозащитную одежду, охлаждающие панели с воздушными каналами, вход которых объединен коллектором, а выход сообщен с подкостюмным пространством, расположенный внутри кожуха резервуар с выведенным наружу газовым патрубком и горловиной в средней части, воздуходувку, сообщающуюся посредством полости между кожухом и резервуаром с коллектором охлаждающих панелей, газовый патрубок резервуара соединен с панелями теплоизолированных газовых каналов, выполненных из газонепроницаемого материала и расположенных в межслойном пространстве теплозащитной одежды, причем выход газовых каналов в верхней части теплозащитной одежды через перфорацию сообщен с внешней средой. When low-temperature gaseous carbon dioxide moves through the gas channels of heat-protective clothing, it is exchanged mainly with the outer shell of the clothing (due to the greater temperature difference). Thus, the penetration of external heat to the human body is prevented. This is achieved by the fact that in the device for implementing the inventive method, including heat-insulating clothing, cooling panels with air channels, the input of which is connected by a collector, and the output is communicated with a sub-suit space, a tank located inside the casing with a gas outlet and a neck in the middle part, an air blower communicating through the cavity between the casing and the reservoir with the collector of the cooling panels, the gas pipe of the reservoir is connected to the panels of the insulated gas channels, olnennyh of gas-impermeable material and disposed in the interlayer space heat protective clothing, wherein the gas outlet channels in the upper part of the heat protective garment through perforations in communication with the external environment.

Благодаря такому выполнению устройства, рассредоточенный выпуск газообразного диоксида углерода через перфорацию внешней оболочки теплозащитной одежды создает газовый слой из диоксида углерода между теплозащитной одеждой и атмосферой внешней среды. Due to this embodiment of the device, the dispersed release of gaseous carbon dioxide through the perforation of the outer shell of the heat-protective clothing creates a gas layer of carbon dioxide between the heat-protective clothing and the atmosphere of the external environment.

Таким образом, создаются четыре теплоотводящих слоя:
первый отвод тепла внутреннего источника непосредственно от поверхности тела человека за счет испарения влаги пота,
второй отвод тепла внутреннего источника за счет нагрева охлажденного воздуха в охлаждающих панелях;
третий отвод тепла, проникающего из внешней среды, за счет нагрева низкотемпературного газообразного диоксида углерода, циркулирующего по изолированным газовым каналам теплозащитной одежды;
четвертый теплозащитный слой газообразного диоксида углерода на внешней поверхности теплозащитной одежды. Следовательно, обеспечивается более полное использование хладоемкости твердого диоксида углерода и повышается эффективность теплозащиты.Thus, four heat transfer layers are created:
the first heat removal of the internal source directly from the surface of the human body due to the evaporation of sweat moisture,
the second heat removal of the internal source by heating the chilled air in the cooling panels;
the third heat removal penetrating from the external environment by heating low-temperature gaseous carbon dioxide circulating through insulated gas channels of heat-protective clothing;
a fourth heat-protective layer of gaseous carbon dioxide on the outer surface of the heat-protective clothing. Therefore, a more complete use of the cold storage capacity of solid carbon dioxide is ensured and the thermal protection efficiency is increased.

Изобретение поясняется чертежами устройства, где на фиг. 1 изображена схема охлаждающих панелей; на фиг. 2 общий вид теплозащитной одежды; на фиг. 3 схема блока подготовки охлаждающего воздуха; на фиг. 4 вид задней стенки теплозащитной одежды в разрезе по А-А на фиг. 2. The invention is illustrated by drawings of the device, where in FIG. 1 shows a diagram of cooling panels; in FIG. 2 general view of heat-protective clothing; in FIG. 3 diagram of a cooling air preparation unit; in FIG. 4 is a cross-sectional view of heat-insulating clothing along AA in FIG. 2.

Устройство состоит из трех основных элементов; охлаждающих панелей, теплозащитной одежды и блока подготовки охлаждающего воздуха. The device consists of three main elements; cooling panels, heat-protective clothing, and a cooling air preparation unit.

Блок подготовки охлаждающего воздуха включает оребренный снаружи и помещенный внутри кожуха 1 резервуар 2 с выведенными наружу газовым патрубком 3, имеющий в средней части горловину 4 для снаряжения его твердым диоксидом углерода и образующий с кожухом 1 полость 5, сообщающуюся на входе с воздуходувкой и на выходе с патрубком 7, установленным на кожухе 1. Охлаждающие панели 8, расположенные под теплозащитной одеждой 9, изготовлены из двух слоев эластичного воздухонепроницаемого материала, соединенные таким образом, что они образуют каналы 10, сообщающиеся через коллектор 11 с патрубком 7 и заканчивающиеся перфорацией 12, обращенной к телу человека. Теплозащитная одежда 9 состоит из двух слоев 13 теплозащитного материала, между которыми проложены панели газовых каналов 14, изготовленные из эластичного газонепроницаемого материала аналогично охлаждающим панелям 8. Газовые каналы 14 соединены через коллектор 15 с газовым патрубком 3 резервуара 2 и на выходе через перфорацию 16 в верхней части внешней оболочки одежды сообщаются с атмосферой. The cooling air preparation unit includes a tank 2, externally ribbed and placed inside the casing 1, with a gas pipe 3, which has an outside and has a neck 4 for equipping it with solid carbon dioxide and forming a cavity 5 with the casing 1, which communicates with the blower inlet and outlet with a pipe 7 mounted on the casing 1. The cooling panels 8 located under the heat-protective clothing 9 are made of two layers of elastic airtight material, connected in such a way that they form channels 10, communicating through a collector 11 with a pipe 7 and ending with a perforation 12 facing the human body. Thermal protective clothing 9 consists of two layers 13 of thermal protective material, between which there are gas channel panels 14 made of flexible gas-tight material similar to cooling panels 8. Gas channels 14 are connected through a manifold 15 to the gas pipe 3 of the tank 2 and at the outlet through the perforation 16 in the upper parts of the outer shell of clothing communicate with the atmosphere.

Осуществляют способ следующим образом. The method is carried out as follows.

Включают в работу воздуходувку 6, с помощью которой нагнетают воздух в полость 5, образованную оребренным резервуаром 2 и кожухом 10. При теплообмене между рассредоточенными по сечению полости 5 воздушными потоками и оребренным резервуаром 2, наполненным низкотемпературным твердым диоксидом углерода, происходит низкотемпературное охлаждение и осушение воздуха с конденсацией и осаждением влаги. The blower 6 is turned on, with the help of which air is pumped into the cavity 5 formed by the finned tank 2 and the casing 10. During heat exchange between the air flows dispersed over the cavity 5 and the finned tank 2 filled with low-temperature solid carbon dioxide, low-temperature cooling and dehumidification take place with condensation and precipitation of moisture.

Охлажденный и осушенный воздух из полости 5 подают через патрубок 7 в коллектор 11 и далее в каналы 10 охлаждающих панелей 8. При циркуляции по каналам 10 воздух нагревается за счет поглощения тепла от внутренних источников, при этом снижается его относительная влажность, вследствие чего возрастает влагоемкость. После нагрева сухой воздух по перфорации 12 поступает в подкостюмное пространство, к местам наиболее интенсивного потовыделения поверхности тела человека. За счет испарения влаги пота происходит дополнительный отвод тепла от внутренних источников тепловыделения организма человека. Cooled and dried air from the cavity 5 is fed through the pipe 7 to the collector 11 and then to the channels 10 of the cooling panels 8. When circulating through the channels 10, the air is heated by absorption of heat from internal sources, while its relative humidity decreases, thereby increasing moisture capacity. After heating, dry air through perforation 12 enters the undersuit space, to the places of the most intense perspiration of the surface of the human body. Due to the evaporation of sweat moisture, additional heat is removed from the internal heat sources of the human body.

В резервуаре 2 в результате теплообмена с воздухом, циркулирующим в полости 5, твердый диоксид углерода сублимирует и низкотемпературный газообразный диоксид углерода через газовый патрубок 3 и коллектор 15 под собственным давлением подается в газовые каналы 14 теплозащитной одежды 9 и далее через перфорацию 16 в верхней части внешней оболочки одежды выбрасывается в атмосферу внешней среды. In the tank 2, as a result of heat exchange with the air circulating in the cavity 5, solid carbon dioxide sublimates and the low-temperature gaseous carbon dioxide through the gas pipe 3 and the collector 15 is supplied under own pressure into the gas channels 14 of the heat-protective clothing 9 and then through the perforation 16 in the upper part of the outer shell clothing is released into the atmosphere.

Таким образом, применение заявляемых способа и устройства позволяет более эффективно использовать удобный в применении с повышенной хладоемкостью низкотемпературый хладоагент твердый диоксид углерода, полнее использовать его хладоемкость и повысить безопасность аварийно-спасательных работ. Thus, the application of the inventive method and device allows more efficient use of low-temperature refrigerant solid carbon dioxide, convenient for use with increased cold storage capacity, more fully use its cold storage capacity and increase the safety of rescue operations.

Claims

1. A method of thermal protection of the human body on the basis of solid carbon dioxide, comprising ventilating the undersuit space with cooled, dried air, characterized in that the low-temperature gaseous carbon dioxide formed during the sublimation of solid carbon dioxide is supplied isolated from the air flow to the interlayer space of heat-protective clothing and after circulation to the interlayer space release it dispersed into the atmosphere.

2. A device for the thermal protection of the human body based on solid carbon dioxide, including heat-insulating clothing, cooling panels with air channels, the input of which is connected by a collector, and the output is communicated with a suit space, a tank located inside the casing with a gas outlet and a neck in the middle part and containing a blower communicating through a cavity between the casing and the reservoir with the collector of the cooling panels, characterized in that the heat-protective clothing is provided with a thermal insulation gas channels made of gas-tight material and placed on panels in the interlayer space of the clothes, while the gas pipe of the reservoir is connected to the inlet of the heat-insulated gas channels, the outlet of which is connected with the atmosphere through the perforation in the upper part of the clothes.