RU43157U1

RU43157U1 - THERMOCHEMICAL BURNER

Info

Publication number: RU43157U1
Application number: RU2004131249/22U
Authority: RU
Inventors: Д.В. Петунин
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-01-10

Abstract

Полезная модель относится к области автономных химических источников тепла, применяемых для защиты человека от переохлаждения при выполнении работ в условиях воздействия холода, при авариях и катастрофах на суше и на море, для использования в качестве медицинских грелок и компрессов.The utility model relates to the field of autonomous chemical heat sources used to protect a person from hypothermia when performing work in the conditions of exposure to cold, during accidents and catastrophes on land and at sea, for use as medical heating pads and compresses.

Целью полезной модели является разработка грелки с быстрым, до 10 минут, выходом на устойчивую работу в интервале температур 45-55°С на протяжении 12-16 часов, путем оптимизации площади перфорации поверхности, доступной для поступления воздуха, а также путем предотвращения появления конденсата воды на перфорированной поверхности.The purpose of the utility model is to develop a heating pad with a quick, up to 10 minutes, output to stable operation in the temperature range 45-55 ° С for 12-16 hours, by optimizing the surface perforation area available for air intake, and also by preventing the occurrence of water condensation on a perforated surface.

Указанная цель достигается тем, что предлагается термохимическая грелка, представляющая собой плоский пакет внутри которого находится экзотермическая композиция, содержащая 50-65 масс.% порошка железа, одна из плоскостей пакета выполнена из двух слоев перфорированной пленки, отличающаяся тем, что между двумя слоями перфорированной пленки дополнительно помещают влагоудерживающий сорбент с толщиной слоя 0,5-1,5 мм, при этом площадь перфорации пленки составляет 0,1-0,3% от площади перфорированной поверхности.This goal is achieved by the fact that a thermochemical heating pad is proposed, which is a flat bag inside which there is an exothermic composition containing 50-65 wt.% Iron powder, one of the planes of the package is made of two layers of a perforated film, characterized in that between two layers of a perforated film a moisture-retaining sorbent with a layer thickness of 0.5-1.5 mm is additionally placed, and the film perforation area is 0.1-0.3% of the area of the perforated surface.

Целесообразно, что плоский пакет с экзотермической композицией снабжен внутренними перегородками.It is advisable that the flat package with the exothermic composition is provided with internal partitions.

Целесообразно, что влагоудерживающий сорбент выбирают из ряда: вермикулит, силикагель, перлит.It is advisable that the water-retaining sorbent is selected from the range: vermiculite, silica gel, perlite.

Description

К термохимическим относятся, в частности, грелки, тепловыделение которых основано на экзотермической реакции окисления порошкообразного железа кислородом воздуха в присутствии активного угля, нейтрального сорбента и электролита. Указанные компоненты, называемые шихтой, помещают в закрытую емкость, выполненную с возможностью доступа в нее воздуха для проведения окислительной реакции.Thermochemicals include, in particular, heating pads, the heat release of which is based on the exothermic oxidation of powdered iron by atmospheric oxygen in the presence of activated carbon, a neutral sorbent, and an electrolyte. These components, called the charge, are placed in a closed container, made with the possibility of access to it of air for the oxidation reaction.

Известна конструкция термохимической грелки (US №4516564, 1985), состоящая из воздухонепроницаемой пленки с отверстиями и заслонки, открывающей эти отверстия для проведения термохимической реакции.A known design of a thermochemical heating pad (US No. 4516564, 1985), consisting of an airtight film with holes and a damper opening these holes to conduct a thermochemical reaction.

К недостаткам грелки относятся: перегрев на начальной стадии работы; относительно малое время, от 2 до 8 часов, устойчивой работы.The disadvantages of a heating pad include: overheating at the initial stage of work; relatively short time, from 2 to 8 hours, stable operation.

По настоящее время изобретения, касающиеся устройства грелок, включают ссылки на вышеуказанный патент и являются модернизацией этого изобретения, направленной на улучшение показателей стабильности тепловыделения путем подбора состава шихты, либо путем совершенствования системы доступа кислорода воздуха.To date, inventions regarding the heating device arrangement include references to the aforementioned patent and are a modernization of this invention, aimed at improving the stability of heat release by selecting the composition of the charge, or by improving the access system of air oxygen.

Известна грелка для подогрева биологических жидкостей, крови и плазмы, используемых при переливаниях (US №5042455, 1991), которая состоит из контейнера с экзотермической композицией, к которой при работе открывается доступ воздуха.Known heating pad for heating biological fluids, blood and plasma used during transfusions (US No. 5042455, 1991), which consists of a container with an exothermic composition, to which air is opened during operation.

Недостатком грелки, обусловленным недопустимостью перегрева биологических жидкостей, является заведомо заниженное содержание основного реагента (железа), что, при ее использовании для обогрева тела человека, приводит к неудовлетворительным температурно-временным показателям (30-32°С не более 2 часов).The disadvantage of a heating pad, due to the inadmissibility of overheating of biological fluids, is the deliberately underestimated content of the main reagent (iron), which, when used to heat the human body, leads to unsatisfactory temperature-time indicators (30-32 ° С not more than 2 hours).

Известна грелка (US №5046479, 1991), представляющая собой сумку из воздухопроницаемого материала, внутри которой находится экзотермическая композиция.Known heating pad (US No. 5046479, 1991), which is a bag of breathable material, inside which is an exothermic composition.

К недостаткам грелки относится то, что, во избежание перегревов, в качестве воздухопроницаемого материала используют микропористую пленку, существенно ограничивающую доступ воздуха, что приводит к замедленному, до одного часа, выходу на заданный температурный режим.The disadvantages of the heating pad include the fact that, in order to avoid overheating, a microporous film is used as a breathable material, significantly restricting air access, which leads to a delayed, up to one hour, output at a given temperature regime.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является грелка (US №5233981, 1993) (прототип), состоящая из плоского воздухопроницаемого пакета из перфорированной полимерной пленки, внутри которого находится экзотермическая композиция.Closest to the proposed utility model is a heating pad (US No. 5233981, 1993) (prototype), consisting of a flat breathable bag of perforated polymer film, inside which is an exothermic composition.

К недостаткам грелки относится то, что во избежание перегревов, она дополнительно содержит конструктивный элемент, регулирующий доступ воздуха, а именно, второй слой перфорированной пленки с возможностью ее смещения относительно поверхности пакета, также перфорированной. Эта особенность предопределяет наличие определенных навыков у пользователя, а также ограничивает возможность использования грелки под одеждой, например в скафандре водолаза.The disadvantages of the heating pad include the fact that in order to avoid overheating, it additionally contains a structural element that regulates the access of air, namely, the second layer of the perforated film with the possibility of its displacement relative to the surface of the package, also perforated. This feature predetermines the presence of certain skills for the user, and also limits the possibility of using a heating pad under clothes, for example, in a diver's suit.

Состав шихты указанной грелки содержит, масс.%:The composition of the charge of the indicated heating pad contains, wt.%:

порошок железаiron powder 40-75%;40-75%; уголь активныйactivated carbon 1-10%;1-10%; сорбентsorbent 1-40%;1-40%; NaClNaCl 1-10%;1-10%; водуwater 10-40%, 10-40%

и позволяет обеспечить работу в интервале температур 38-55°С, однако, при неправильном регулирования доступа воздуха, в процессе работы грелки происходит значительный разогрев смеси, в результате повышается давление паров воды, которые конденсируются на перфорированной пленке с более низкой температурой и стекают на поверхность рабочей смеси, «затапливая» ее, что препятствует диффузии кислорода и грелка прекращает работать.and allows you to ensure operation in the temperature range 38-55 ° C, however, with improper control of air access, during the operation of the heating pad a significant heating of the mixture occurs, as a result, the pressure of water vapor increases, which condense on a perforated film with a lower temperature and flow to the surface working mixture, "flooding" it, which prevents the diffusion of oxygen and the heating pad stops working.

Технической задачей является создание энергоемких грелок с устойчивой и длительной работой в интервале заданных температур, при этом надежная работа грелки определяется не только составом тепловыделяющей смеси, но и оптимальной площадью перфорации.The technical task is to create energy-intensive heating pads with stable and long-term operation in the range of specified temperatures, while the reliable operation of the heating pads is determined not only by the composition of the heat-generating mixture, but also by the optimal perforation area.

Толщина слоя влагоудерживающего сорбента определяется тем, что при ее значении менее 0,5 мм в начальной стадии работы грелки не удается поглотить пары воды и образующийся конденсат «затапливает» тепловыделяющую смесь, а при значении более 1,5 мм не удается извлечь поглощенную воду, что необходимо для устойчивой работы грелки после выхода на требуемый температурный режим.The thickness of the layer of water-retaining sorbent is determined by the fact that when its value is less than 0.5 mm in the initial stage of operation of the heating pad, it is not possible to absorb water vapor and the resulting condensate “floods” the heat-generating mixture, and if the value is more than 1.5 mm, it is not possible to extract the absorbed water, which necessary for stable operation of the heating pad after reaching the required temperature conditions.

Площадь перфорации пленки определяется тем, что при ее значениях менее 0,1% от перфорированной площади для заявленного содержания порошка железа выход на заданный температурный режим превышает 10 минут, а при значениях более 0,3% наблюдается перегрев и сокращается время стабильной работы грелки.The film perforation area is determined by the fact that when its values are less than 0.1% of the perforated area for the declared content of iron powder, the output for a given temperature regime exceeds 10 minutes, and at values of more than 0.3%, overheating is observed and the time of stable operation of the heating pad is reduced.

На Фиг.1 представлены температурно-временные характеристики грелки, содержащей 57 масс.% порошка железа, при различных относительных площадях перфорации (S перф.).Figure 1 presents the temperature-time characteristics of a heating pad containing 57 wt.% Iron powder at various relative areas of perforation (S perf.).

Для грелок, площадь обогревающей поверхности которых превышает 10 см², целесообразно плоский пакет снабдить внутренними перегородками для обеспечения равномерного распределения экзотермической композиции внутри пакета.For heating pads, the heating surface of which exceeds 10 cm ² , it is advisable to provide a flat package with internal partitions to ensure uniform distribution of the exothermic composition within the package.

Дополнительный сорбент технологично использовать из тех, что присутствуют и в экзотермической композиции.An additional sorbent can be technologically used from those that are also present in the exothermic composition.

Заявленная термохимическая грелка, Фиг.2, работает следующим образом: после удаления упаковки кислород воздуха через два слоя перфорированной пленки 1 поступает во внутрь плоского пакета 2 с экзотермической композицией 3. С началом реакции окисления железа происходит испарение содержащейся в композиции воды, пары которой поглощаются дополнительным сорбентом 4, расположенным в пространстве между двумя слоями перфорированной пленки. При достижении заданных температурных параметров вода из сорбента возвращается в состав композиции, что обеспечивает устойчивую работу грелки.The claimed thermochemical hot-water bottle, Figure 2, works as follows: after removing the package, oxygen in the air through two layers of the perforated film 1 enters the inside of the flat package 2 with the exothermic composition 3. With the onset of the iron oxidation reaction, the water contained in the composition evaporates, the vapor of which is absorbed by additional sorbent 4 located in the space between two layers of a perforated film. Upon reaching the set temperature parameters, water from the sorbent is returned to the composition, which ensures stable operation of the heating pad.

Ниже приведен пример наилучшего исполнения термохимической грелки, достигающей рабочего режима Т=50°С менее чем через 10 минут и устойчиво работающей на протяжении 14 часов.Below is an example of the best performance of a thermochemical heating pad, reaching the operating mode T = 50 ° C in less than 10 minutes and stably working for 14 hours.

Пример: экзотермическая композиция включающая (масс.%): порошкообразное железо - 57; уголь активный - 12; сорбент - 6; электролит (2% водный раствор NaCl с добавкой 2% трилона Б) - 25, величина тепловыделения которой составляет 850 кал/г при плотности смеси 2,8 г/см³, помещается в плоский пакет. Толщина слоя дополнительного сорбента - вермикулита составляет 1 мм. Площадь перфорации составляет 0,2%. Температурный режим достигается через 8 минут, а после 14-часовой работы грелки наблюдается плавное снижение температуры до 45°С в течение последующих двух часов.Example: an exothermic composition comprising (wt.%): Powdered iron - 57; activated carbon - 12; sorbent - 6; an electrolyte (2% aqueous NaCl solution with the addition of 2% Trilon B) - 25, the heat dissipation of which is 850 cal / g with a mixture density of 2.8 g / cm ³ , is placed in a flat bag. The layer thickness of the additional sorbent - vermiculite is 1 mm. The perforation area is 0.2%. The temperature regime is reached after 8 minutes, and after a 14-hour operation of the heating pad, a gradual decrease in temperature to 45 ° C is observed over the next two hours.

Claims

1. Thermochemical heating pad, which is a flat bag inside which there is an exothermic composition containing 50-65 wt.% Iron powder, one of the planes of the package is made of two layers of perforated film, characterized in that a moisture-retaining sorbent is additionally placed between two layers of the perforated film with the layer thickness of 0.5-1.5 mm, while the area of perforation of the film is 0.1-0.3% of the area of the perforated surface.

2. Thermochemical heating pad according to claim 1, characterized in that the flat pack with the exothermic composition is provided with internal partitions.

3. The thermochemical heating pad according to claim 1, characterized in that the water-retaining sorbent is selected from the series: vermiculite, silica gel, perlite.