RU2352370C1

RU2352370C1 - Insulating respiratory system

Info

Publication number: RU2352370C1
Application number: RU2007123386/12A
Authority: RU
Inventors: Владимир Гаврилович Каверин (RU); Владимир Гаврилович Каверин; Леонид Эдуардович Козадаев (RU); Леонид Эдуардович Козадаев; Владислав Александрович Лаверов (RU); Владислав Александрович Лаверов; Сергей Борисович Путин (RU); Сергей Борисович Путин; Владимир Николаевич Усов (RU); Владимир Николаевич Усов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита")
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-04-20
Also published as: RU2007123386A

Abstract

FIELD: anti-gas technology.

SUBSTANCE: invention relates to devices for the protection of respiratory organs from poisonous and harmful gases in airtight and semi-airtight rooms. The system contains recirculating loops for cleaning and ventilating the respiratory gas environment, modules for individual breathing, oxygen source and a cylinder-protector of the gas mixture. Recirculating loops contains a cartridge for absorbing carbon dioxide and harmful impurities, collector for inhalation and exhalation and a receiver. The receiver is joined with the collector for inhalation, oxygen source and cylinder-protector of the gas mixture. A module for individual breathing is connected with the exhalation collector through the valve chamber and with the inhalation collector through the breathing bag. There is provision for protection of respiratory organs of a variable number of the personnel regardless of his position on the object due to the stationary modular assembly of individual breathing under the location of distribution of the personnel taking into account the internal dimensions and the workload of the premises.

EFFECT: optimal composition of the gas mixture is provided regardless of the number of the personnel.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для защиты органов дыхания от ядовитых и вредных веществ в герметичных и полугерметичных помещениях как при нормальном, так и при повышенном давлении (до 0,6 МПа).The invention relates to devices for protecting respiratory organs from toxic and harmful substances in sealed and semi-hermetic rooms both under normal and high pressure (up to 0.6 MPa).

Известна изолирующая дыхательная система, предназначенная для защиты органов дыхания людей в загазованных герметичных и полугерметичных помещениях (патент РФ №2190431, МПК А61М 16/00, 2002 г.). Система содержит модули индивидуального дыхания, состоящие из полумаски, клапанной коробки, трубок вдоха и выдоха, поглотительного патрона и бактериального фильтра, рециркуляционный контур, состоящий из эластичного дыхательного мешка с клапаном избыточного давления, трубопровода, побудителя расхода, фильтр-кассеты для удаления вредных веществ и газораспределителя, источник кислорода и баллон-хранитель газовой смеси.Known insulating respiratory system designed to protect the respiratory system of people in gassed tight and semi-tight rooms (RF patent No. 2190431, IPC A61M 16/00, 2002). The system contains individual breathing modules consisting of a half mask, valve box, inspiratory and expiratory tubes, an absorption cartridge and a bacterial filter, a recirculation circuit consisting of an elastic breathing bag with an overpressure valve, a pipeline, a flow inducer, a filter cartridge for removing harmful substances and a gas distributor, an oxygen source and a gas mixture storage tank.

Дыхательный мешок разделен на две неравные части и выполняет функцию ресивера, при этом большая часть мешка заполняется газовой средой из баллона-хранителя, а меньшая часть заполняется кислородом, выделяемым источником кислорода.The respiratory bag is divided into two unequal parts and acts as a receiver, while most of the bag is filled with gaseous medium from the storage cylinder, and a smaller part is filled with oxygen emitted by an oxygen source.

В момент подключения спасаемых на дыхание из системы включается побудитель расхода и вводится в работу рециркуляционный контур вентиляции и очистки дыхательной газовой среды. При этом газовая среда из большей части дыхательного мешка по трубопроводу поступает на входной патрубок побудителя расхода и далее после очистки от вредных веществ в фильтр-кассете через металлокерамический газораспределитель возвращается в большую часть дыхательного мешка. Кроме того, в момент подключения спасаемых на дыхание из системы к коллектору с запорными вентилями подключаются сменные генераторы кислорода. По мере выделения кислорода генераторами меньшая часть дыхательного мешка начинает заполняться. Во время дыхания спасаемых идет поглощение диоксида углерода в поглотительном патроне из газовой смеси, и ее объем в системе уменьшается, при этом происходит обжим большей части дыхательного мешка до проницаемого каркаса, а в дальнейшем наступает разрежение. В этот момент из меньшей части дыхательного мешка через невозвратный клапан начинает поступать кислород в большую часть, компенсируя разрежение. При выдохе газовая смесь заполняет объем большей части дыхательного мешка, который превышает объем жесткого каркаса, при этом содержание азота в газовой смеси сохраняется.At the moment of connecting the rescued by breathing from the system, the flow rate activator is turned on and the recirculation loop for ventilation and purification of the respiratory gas medium is put into operation. In this case, the gas medium from the greater part of the breathing bag through the pipeline enters the inlet of the flow inducer and then, after cleaning up the harmful substances in the filter cartridge, it returns through the ceramic-metal gas distributor to the greater part of the breathing bag. In addition, at the time of connecting the respected from the system to the manifold with shut-off valves, replaceable oxygen generators are connected. As oxygen is generated by the generators, a smaller portion of the respiratory sac begins to fill. During the breathing of the rescued, carbon dioxide is absorbed in the absorption cartridge from the gas mixture, and its volume in the system decreases, and most of the breathing bag is crimped to a permeable frame, and then there is a vacuum. At this moment, oxygen begins to flow from the smaller part of the breathing bag through the non-return valve into the larger part, compensating for the vacuum. Upon exhalation, the gas mixture fills the volume of the greater part of the breathing bag, which exceeds the volume of the rigid frame, while the nitrogen content in the gas mixture is preserved.

Система обеспечивает защиту органов дыхания людей в загазованном герметичном или полугерметичном помещении как при нормальном, так и при повышенном (до 0,6 МПа) давлении.The system provides respiratory protection for people in a gas-tight sealed or semi-hermetic room both at normal and at elevated (up to 0.6 MPa) pressure.

Однако эта система характеризуется сложностью эксплуатации, обусловленной необходимостью изменения объема дыхательного мешка при изменении количества спасаемых, что требует перемонтажа дыхательного мешка. В частности, при увеличении числа спасаемых на одну единицу объем дыхательного мешка должен быть увеличен, по крайней мере, на три литра (расчетный объем вдоха одного человека).However, this system is characterized by the complexity of operation, due to the need to change the volume of the breathing bag when changing the number of rescued, which requires reassembly of the breathing bag. In particular, with an increase in the number of rescued by one unit, the volume of the respiratory bag should be increased by at least three liters (the estimated volume of inspiration of one person).

Известная система не обеспечивает также защиту органов дыхания переменного числа личного состава независимо от мест его размещения, так как модули индивидуального дыхания закреплены на дыхательном мешке, объем которого и место размещения ограничены.The known system also does not provide respiratory protection of a variable number of personnel, regardless of where they are located, as individual breathing modules are fixed on the respiratory bag, the volume of which and the location are limited.

Кроме того, известная система не обеспечивает оптимальный состав газовой среды, подаваемой на дыхание, особенно при повышенном давлении, поскольку за счет нерегулируемого выделения кислорода генераторами происходит неконтролируемое заполнение меньшей части дыхательного мешка, при этом объем выделившегося при работе генератора кислорода может составлять до 95 литров, что может привести к избытку кислорода в системе дыхания.In addition, the known system does not provide the optimal composition of the gaseous medium supplied for respiration, especially at elevated pressure, since uncontrolled filling of a smaller part of the respiratory bag occurs due to unregulated oxygen generation by generators, while the amount of oxygen generated during the operation of the generator can be up to 95 liters, which can lead to an excess of oxygen in the respiratory system.

Задачей изобретения является повышение удобства и упрощение эксплуатации изолирующей дыхательной системы.The objective of the invention is to increase the convenience and simplify the operation of the insulating respiratory system.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности защиты органов дыхания переменного числа личного состава независимо от мест его размещения на объекте за счет стационарного монтажа модулей индивидуального дыхания изолирующей дыхательной системы под посадочные места размещения личного состава с учетом внутренних габаритов и загруженности помещения, а также в обеспечении оптимального состава газовой смеси независимо от численности личного состава.The technical result of the invention is to provide the ability to protect respiratory organs of a variable number of personnel regardless of their placement at the facility due to the stationary installation of individual breathing modules of an insulating respiratory system under the landing seats of personnel taking into account the internal dimensions and workload of the room, as well as to ensure optimal the composition of the gas mixture, regardless of the number of personnel.

Технический результат достигается изобретением, согласно которому в изолирующей дыхательной системе, содержащей рециркуляционный контур очистки и вентиляции дыхательной газовой среды, модули индивидуального дыхания, источник кислорода и баллон-хранитель газовой смеси, рециркуляционный контур содержит патрон поглощения диоксида углерода и вредных примесей, коллекторы вдоха и выдоха и ресивер, соединенный с коллектором вдоха, источником кислорода и баллоном-хранителем, при этом модули индивидуального дыхания соединены с коллектором выдоха через клапанную коробку и с коллектором вдоха через дыхательный мешок.The technical result is achieved by the invention, according to which, in an insulating respiratory system containing a recirculation loop for cleaning and ventilating the respiratory gas medium, individual breathing modules, an oxygen source and a gas storage tank, the recirculation loop contains a cartridge for absorbing carbon dioxide and harmful impurities, inspiration and expiration headers and a receiver connected to the inspiration collector, an oxygen source and a storage cylinder, wherein the individual breathing modules are connected to the collector exhalation through the valve box and with the inspiration collector through the breathing bag.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:

фиг.1 - общий вид изолирующей дыхательной системы;figure 1 - General view of the insulating respiratory system;

фиг.2 - общий вид модулей индивидуального дыхания.figure 2 - General view of the modules of individual breathing.

Изолирующая дыхательная система содержит рециркуляционный контур, состоящий из патрона поглощения диоксида углерода и вредных примесей 1, коллектора вдоха 2, коллектора выдоха 3 и ресивера 4. Выход ресивера 4 жестко соединен с коллектором вдоха 2, например, обычным фланцевым соединением (на чертеже не показано). Вход ресивера 4 соединен с патроном поглощения диоксида углерода и вредных примесей 1 через трубопровод 5. Также к входу ресивера 4 подсоединен источник кислорода 6 и баллон-хранитель газовой смеси 7 трубопроводами 8 и 9 соответственно. К коллекторам вдоха 2 и выдоха 3 подсоединены модули индивидуального дыхания 10. При этом модули индивидуального дыхания 10 смонтированы между коллекторами вдоха 2 и выдоха 3. Монтаж коллекторов осуществляется с учетом внутренних габаритов и загруженности помещения непосредственно под посадочные места размещения личного состава. Соответственно и модули индивидуального дыхания 10 располагаются по местам размещения личного состава.The insulating respiratory system contains a recirculation circuit consisting of a carbon dioxide and harmful impurity absorption cartridge 1, an inspiration collector 2, an exhalation collector 3, and a receiver 4. The output of the receiver 4 is rigidly connected to the inspiration collector 2, for example, a conventional flange connection (not shown in the drawing) . The input of the receiver 4 is connected to the cartridge for the absorption of carbon dioxide and harmful impurities 1 through the pipe 5. Also, an oxygen source 6 and a storage tank of the gas mixture 7 are connected to the input of the receiver 4 by pipelines 8 and 9, respectively. Individual respiration modules 10 are connected to the collectors of inspiration 2 and exhalation 3. In this case, individual respiration modules 10 are mounted between the inspiratory 2 and expiratory 3 collectors. The collectors are installed taking into account the internal dimensions and the workload of the room directly under the seats for personnel. Accordingly, the individual breathing modules 10 are located at the locations of the personnel.

Модуль индивидуального дыхания 10 (фиг.2) содержит узел изоляции органов дыхания 11, выполненный, например, в виде маски, клапанную коробку 12, дыхательный мешок 13 с клапаном избыточного давления 16 и соединительные трубопроводы 14. Выход коллектора выдоха 3 трубопроводом 5 соединен с входом патрона 1.The individual breathing module 10 (Fig. 2) contains a respiratory isolation unit 11, made, for example, in the form of a mask, a valve box 12, a breathing bag 13 with an overpressure valve 16 and connecting pipes 14. The output of the exhalation manifold 3 by a pipe 5 is connected to the input cartridge 1.

Ресивер 4 снабжен блоком первичных преобразователей прибора контроля состава газовой смеси 15.The receiver 4 is equipped with a block of primary converters of the device for monitoring the composition of the gas mixture 15.

Система работает следующим образом. Первоначально газовая смесь (воздух) из баллона-хранителя 7 поступает в ресивер 4 и заполняет систему. Заполнение газовой смесью осуществляется при нормальном или повышенном давлении (до 0,6 МПа). При этом разница давлений внутри системы и в помещении не превышает 60 мм вод.ст. за счет работы клапанов избыточного давления, расположенных на дыхательных мешках 13 модулей индивидуального дыхания 10. Каждый спасаемый, используя модуль индивидуального дыхания 10, подключается к системе. В момент подключения спасаемого из источника кислорода 6 начинается непрерывная подача кислорода из расчета около 25 дм³/чел (объем приведен к температуре плюс 20°С и давлению 760 мм рт.ст.). Подача кислорода корректируется по показаниям прибора контроля состава газовой смеси (на чертеже не показан), первичные преобразователи 15 которого установлены в ресивере 4. В ресивере 4 происходит перераспределение газовой смеси, в результате чего она оптимальным составом поступает в коллектор вдоха 2, при этом состав газовой смеси постоянен по всей длине коллектора 2.The system operates as follows. Initially, the gas mixture (air) from the storage cylinder 7 enters the receiver 4 and fills the system. The gas mixture is filled at normal or elevated pressure (up to 0.6 MPa). In this case, the pressure difference inside the system and in the room does not exceed 60 mm water column. due to the operation of overpressure valves located on the breathing bags 13 of the individual breathing modules 10. Each rescued, using the individual breathing module 10, is connected to the system. At the time of connection of the oxygen saved from the oxygen source 6, a continuous supply of oxygen starts at a rate of about 25 dm ³ / person (the volume is reduced to a temperature of plus 20 ° C and a pressure of 760 mm Hg). The oxygen supply is adjusted according to the testimony of the gas mixture composition control device (not shown in the drawing), the primary transducers 15 of which are installed in the receiver 4. In the receiver 4, the gas mixture is redistributed, as a result of which the optimal composition enters the inspiration manifold 2, while the gas composition the mixture is constant over the entire length of the collector 2.

Дыхание спасаемых осуществляется через маску 11, дыхательный мешок 13 и клапанную коробку 12. При выдохе газовая смесь по соединительному трубопроводу 14 поступает в коллектор выдоха 3, далее она направляется по трубопроводу 5 через поглотительный патрон 1, где происходит поглощение диоксида углерода и метаболических вредных примесей. Из патрона 1 через трубопровод 5 газовая смесь поступает в ресивер 4, где обогащается кислородом, и распределяется по коллектору вдоха 2. При вдохе газовая смесь из коллектора 2 по соединительному трубопроводу 14 направляется в дыхательный мешок 13 и через клапанную коробку 12 поступает на вдох. Циркуляция газовой смеси внутри рециркуляционного контура осуществляется за счет легочной вентиляции личного состава. При превышении давления внутри системы по сравнению с давлением в герметичном помещении на 60 мм вод. ст. срабатывает клапан избыточного давления 4 (фиг.2) дыхательного мешка. Максимальное сопротивление дыханию при наличии избыточного давления в системе составляет 100 мм вод.ст.Rescuers are breathed through a mask 11, a breathing bag 13 and a valve box 12. When exhaling, the gas mixture enters the exhalation manifold 3 through the connecting pipe 14, then it is sent through the pipe 5 through the absorption cartridge 1, where carbon dioxide and metabolic harmful impurities are absorbed. From the cartridge 1 through the pipeline 5, the gas mixture enters the receiver 4, where it is enriched with oxygen, and is distributed through the collector of the inhalation 2. When inhaling, the gas mixture from the collector 2 through the connecting pipe 14 is sent to the breathing bag 13 and through the valve box 12 is inhaled. The circulation of the gas mixture inside the recirculation loop is carried out due to pulmonary ventilation of personnel. If the pressure inside the system is higher than the pressure in the sealed room by 60 mm of water. Art. the overpressure valve 4 (FIG. 2) of the breathing bag is activated. The maximum resistance to breathing in the presence of excess pressure in the system is 100 mm water column.

В качестве химических поглотителей в патроне 1 могут использоваться обычные поглотители диоксида углерода и вредных примесей, например, на основе гидроксидов кальция или лития, гопкалита, купрамита или катализатора. В качестве источника кислорода могут использоваться стандартные баллоны (объемом 40 л при давлении 150-200 атм) или сменные генераторы кислорода.As chemical absorbers in cartridge 1, conventional absorbers of carbon dioxide and harmful impurities, for example, based on calcium or lithium hydroxides, hopcalite, cupramite or a catalyst, can be used. Standard oxygen cylinders (40 l capacity at a pressure of 150-200 atm) or replaceable oxygen generators can be used as an oxygen source.

В качестве модулей индивидуального дыхания могут использоваться составные элементы известных изолирующих дыхательных аппаратов, например, ИДА-59М.As individual breathing modules, components of known insulating breathing apparatus, for example, IDA-59M, can be used.

Изолирующая дыхательная система обладает высокой надежностью и безопасностью при эксплуатации и обеспечивает защиту органов дыхания подводников в аварийных загазованных отсеках подводных лодок и отсеках спасательных глубоководных аппаратов при нормальном и повышенном давлении, а также защиту органов дыхания личного состава в загазованных помещениях убежищ, командных пунктов и спецтехники. При этом изолирующая дыхательная система обеспечивает поддержание жизнедеятельности 23 человек в течение 10-14 часов.The insulating respiratory system has high reliability and safety during operation and provides protection for the respiratory organs of submariners in emergency gassed compartments of submarines and compartments of rescue deep-sea vehicles at normal and high pressure, as well as protection of respiratory organs of personnel in the gassed rooms of shelters, command posts and special equipment. At the same time, the isolating respiratory system ensures the maintenance of vital activity of 23 people for 10-14 hours.

Claims

An insulating respiratory system containing a recirculation loop for cleaning and ventilating the respiratory gas mixture, individual breathing modules, an oxygen source and a gas storage tank, characterized in that the recirculation loop contains a carbon dioxide and harmful impurity absorption cartridge, inspiratory and expiratory headers and a receiver connected with a collector of inspiration, an oxygen source and a storage cylinder, while the individual breathing modules are connected to the exhalation collector through the valve box and to the collector inhalation through a breathing bag.