RU51509U1

RU51509U1 - REFRIGERATOR FOR INDIVIDUAL PROTECTION OF RESPIRATORY BODIES

Info

Publication number: RU51509U1
Application number: RU2005126543/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Федорович; Сергей Николаевич Вершинин; Сергей Юрьевич Мусин
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2006-02-27

Abstract

Полезная модель относится к области спасательной техники, а именно к средствам индивидуальной защиты органов дыхания, и может быть использована преимущественно в средствах, работающих на химически связанном кислороде. Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности охлаждения дыхательной газовой смеси и ее влагосодержания путем непосредственного тепло- и влагообмена между смесью и охлаждающим элементом. Холодильник для средств индивидуальной защиты органов дыхания, работающих преимущественно на химически связанном кислороде, содержит корпус с патрубками 9, 10 для подвода и отвода дыхательной газовой смеси и охлаждающий элемент. Сущность полезной модели заключается в том, что охлаждающий элемент установлен между указанными патрубками и выполнен проницаемым для газовой смеси, при этом он изготовлен из гранул неорганических соединений, насыщенных водой. Охлаждающий элемент может быть изготовлен из силикагеля марки КСК-2 или КСК-2,5. Конструкция холодильника может иметь значительно меньшие габариты и массу, чем при традиционном исполнении. The utility model relates to the field of rescue equipment, namely to personal respiratory protective equipment, and can be used mainly in chemically bound oxygen products. The technical result of the utility model is to increase the cooling efficiency of the respiratory gas mixture and its moisture content by direct heat and moisture exchange between the mixture and the cooling element. The refrigerator for personal protective equipment for respiratory organs, working mainly on chemically bound oxygen, contains a housing with nozzles 9, 10 for supplying and discharging a respiratory gas mixture and a cooling element. The essence of the utility model is that the cooling element is installed between these nozzles and is permeable to the gas mixture, while it is made of granules of inorganic compounds saturated with water. The cooling element can be made of silica gel KSK-2 or KSK-2.5. The design of the refrigerator can have significantly smaller dimensions and weight than with a traditional design.

Description

Полезная модель относится к области спасательной техники, а именно к средствам индивидуальной защиты органов дыхания, и может быть использована преимущественно в средствах, работающих на химически связанном кислороде.The utility model relates to the field of rescue equipment, namely to personal respiratory protective equipment, and can be used mainly in chemically bound oxygen products.

В последние годы во многих странах в качестве источника кислорода в изолирующих самоспасателях и респираторах используют регенеративные патроны на основе надпероксида калия, сформированного в виде гранул, таблеток или блоков. Такие патроны сочетают в себе положительные свойства - выделяют кислород и поглощают диоксид углерода, но обладают рядом недостатков, основными из которых являются большое тепловыделение при реакции регенерации и сушка дыхательных путей вследствие низкой относительной влажности (до 0%) обогащенной дыхательной смеси, т.к. вода участвует в реакции выделения кислорода. Основным способом снижения температуры дыхательной смеси при этом является теплообмен между металлическими стенками каналов движения смеси в самоспасателе (респираторе) и окружающей средой (Капелюшников Г.И., Колосюк В.П., Боброва Л.С. Приборы и защитные средства по технике безопасности. - М.: Недра, 1991. - С.183-186). За счет теплообмена с окружающей средой возможно снизить температуру дыхательной газовой среды на вдохе до 45-55°С при нормальном режиме работы, однако при тяжелых режимах температура может подниматься до 70-80°С, что может привести к перегреву организма и ожогу легких.In recent years, in many countries, regenerative cartridges based on potassium superoxide, formed in the form of granules, tablets or blocks, have been used as a source of oxygen in insulating self-rescuers and respirators. Such cartridges combine positive properties - they emit oxygen and absorb carbon dioxide, but they have a number of disadvantages, the main of which are the large heat during the regeneration reaction and drying of the airways due to the low relative humidity (up to 0%) of the enriched respiratory mixture, because water is involved in the reaction of oxygen evolution. The main way to reduce the temperature of the respiratory mixture in this case is heat transfer between the metal walls of the mixture movement channels in the self-rescuer (respirator) and the environment (Kapelyushnikov G.I., Kolosyuk V.P., Bobrova L.S. Safety devices and protective equipment. - M .: Nedra, 1991.- S.183-186). Due to heat exchange with the environment, it is possible to lower the temperature of the respiratory gas medium during inspiration to 45-55 ° C during normal operation, however, under severe conditions, the temperature can rise to 70-80 ° C, which can lead to overheating of the body and burns to the lungs.

Известен респиратор РЗО для защиты органов дыхания человека от воздействия непригодной для дыхания атмосферы при выполнении горноспасательных работ в шахтах, являющийся регенеративным дыхательным прибором с комбинированной подачей в дыхательную систему A known respiratory protective equipment respirator for protecting a person’s respiratory organs from exposure to an atmosphere unsuitable for breathing during mining operations in mines, which is a regenerative breathing device with a combined supply to the respiratory system

кислорода. Известный респиратор содержит воздуховодную систему, включающую шланги вдоха и выдоха, соединительную коробку, регенеративный патрон, дыхательный мешок, холодильник и клапаны, а также кислородно-распределительную систему с кислородным баллоном, редуктором, легочным автоматом, аварийным клапаном и манометром (Аппараты, приборы и оборудование горноспасательной службы / Каталог: ЦНИЭИуголь. - М., 1981. - С.6-9). Холодильник установлен в линии вдоха, имеет цилиндрическую форму и изготовлен из нержавеющей стали. Входной патрубок холодильника соединен с дыхательным мешком и легочным автоматом, а выходной патрубок соединен со шлангом вдоха. При работе в условиях нормальной температуры окружающей среды дыхательная смесь проходит через холодильник и за счет теплообмена с окружающей средой через стенки холодильника температура вдыхаемого воздуха снижается на 1°С. При повышенной температуре окружающей среды в холодильник устанавливают охлаждающий элемент - помещенный в металлическую обойму брикет водяного или углекислотного льда. При массе брикета 800 г охлаждающее действие холодильника составляет два часа, а максимальный охлаждающий эффект составляет +8°С.oxygen. A well-known respirator contains an air duct system including inhalation and exhalation hoses, a junction box, a regenerative cartridge, a breathing bag, a refrigerator and valves, as well as an oxygen distribution system with an oxygen cylinder, a reducer, a lung machine, an emergency valve and a manometer (Apparatus, instruments and equipment Rescue Service / Catalog: TsNIIEugol. - M., 1981. - S.6-9). The refrigerator is installed in the inspiration line, has a cylindrical shape and is made of stainless steel. The inlet pipe of the refrigerator is connected to the breathing bag and the lung machine, and the outlet pipe is connected to the inspiratory hose. When working in conditions of normal ambient temperature, the breathing mixture passes through the refrigerator and due to heat exchange with the environment through the walls of the refrigerator, the temperature of the inhaled air decreases by 1 ° C. At elevated ambient temperatures, a cooling element is installed in the refrigerator — a briquette of water or carbon dioxide ice placed in a metal holder. With a briquette mass of 800 g, the cooling effect of the refrigerator is two hours, and the maximum cooling effect is + 8 ° C.

К недостаткам известного холодильного устройства следует отнести:The disadvantages of the known refrigeration device include:

невозможность использования его в приборах, работающих на химически связанном кислороде, где относительная влажность дыхательной смеси может достигать 0%;the impossibility of using it in devices operating on chemically bound oxygen, where the relative humidity of the respiratory mixture can reach 0%;

большая масса охлаждающего элемента;large mass of the cooling element;

низкая эффективность теплообмена через стенки холодильника или обоймы с брикетом льда.low heat transfer efficiency through the walls of the refrigerator or holders with ice briquette.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности охлаждения дыхательной газовой смеси и ее относительной влажности путем непосредственного тепло- и влагообмена между дыхательной смесью и охлаждающим элементом.The technical result of the utility model is to increase the cooling efficiency of the respiratory gas mixture and its relative humidity by direct heat and moisture exchange between the respiratory mixture and the cooling element.

Холодильник для средств индивидуальной защиты предназначен в основном для использования в приборах, работающих на химически связанном кислороде, а также может использоваться при необходимости и в приборах с комбинированной подачей в дыхательную систему кислорода. Холодильник встраивают в дыхательный шланг, и он содержит корпус с патрубками подвода и отвода дыхательной газовой смеси, в котором размещен охлаждающий элемент.The refrigerator for personal protective equipment is mainly intended for use in devices operating on chemically bound oxygen, and can also be used, if necessary, in devices with a combined supply of oxygen to the respiratory system. The refrigerator is built into the breathing hose, and it contains a housing with nozzles for supplying and discharging the respiratory gas mixture, in which the cooling element is located.

Отличием является то, что охлаждающий элемент помещен между патрубками подвода и отвода дыхательной газовой смеси, обогащенной кислородом, и выполнен проницаемым для газовой смеси, при этом он выполнен из гранул неорганических соединений, насыщенных водой.The difference is that the cooling element is placed between the inlet and outlet pipes of the oxygen-rich breathing gas mixture and is permeable to the gas mixture, while it is made of granules of inorganic compounds saturated with water.

Отличием является также то, что в качестве охлаждающего элемента используют гранулы, изготовленные из силикагеля марок КСК-2 или КСК-2,5.The difference is also that granules made of silica gel KSK-2 or KSK-2.5 are used as a cooling element.

Работа предложенного устройства основана на поглощении тепла и повышении влажности дыхательной газовой смеси при непосредственном контакте смеси с гранулами за счет испарения из них воды. Вода в гранулах может находиться в адсорбированном состоянии, в капиллярах гранул, в виде кристаллогидратов и т.д., т.е. связь воды с гранулами должна быть непрочной и нарушаться при изменении относительной влажности окружающей среды. Гранулы могут быть изготовлены из таких неорганических соединений, как цеолит, силикагель, окислы металлов и др.The operation of the proposed device is based on the absorption of heat and increasing the humidity of the respiratory gas mixture with direct contact of the mixture with granules due to the evaporation of water from them. The water in the granules can be in an adsorbed state, in the capillaries of the granules, in the form of crystalline hydrates, etc., i.e. the connection of water with granules should be fragile and broken when the relative humidity of the environment changes. Granules can be made from inorganic compounds such as zeolite, silica gel, metal oxides, etc.

Расчеты показывают, что для охлаждения 1000 л кислорода на 10°С и его увлажнения достаточно патрона объемом 5 см³ с 3,9 г силикагеля марки КСК-2, в котором находится при относительной влажности 100% 4,6 г адсорбированной воды.Calculations show that for cooling 1000 l of oxygen at 10 ° C and moisturizing it, a 5 cm ³ cartridge with 3.9 g of KSK-2 grade silica gel, in which 4.6 g of adsorbed water is at 100% relative humidity, is sufficient.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена принципиальная схема респиратора с предлагаемым холодильником, а на фиг.2 - общий вид холодильника.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 shows a schematic diagram of a respirator with the proposed refrigerator, and in Fig. 2 is a general view of the refrigerator.

Респиратор содержит шланги вдоха 1 и выдоха 2 с соединительной коробкой 3. Через тройник 4 шланг выдоха соединен с патронами 5 и 6, наполненные кислородосодержащим продуктом, например надпероксидом калия, который очищает выдыхаемую смесь от СО₂ и одновременно обогащает ее кислородом. Патроны 5 и б соединены с дыхательным мешком 7. Холодильник 8 встроен в линию вдоха и его корпус соединен через патрубок 9 подвода дыхательной смеси с дыхательным мешком 7, а через патрубок 10 отвода дыхательной смеси - со шлангом вдоха 1. В корпусе холодильника между указанными патрубками с помощью ограничительных решеток 11 помещен охлаждающий элемент из гранул 12 неорганических соединений, насыщенных водой.The respirator contains hoses for inspiration 1 and expiration 2 with a junction box 3. Through a tee 4, the exhalation hose is connected to cartridges 5 and 6, filled with an oxygen-containing product, for example, potassium superoxide, which purifies the exhaled mixture from CO ₂ and at the same time enriches it with oxygen. Cartridges 5 and b are connected to the breathing bag 7. The refrigerator 8 is integrated in the inspiratory line and its body is connected through the nozzle 9 for supplying the respiratory mixture to the breathing bag 7, and through the nozzle 10 for discharging the breathing mixture to the inspiratory hose 1. In the refrigerator case between these nozzles with the help of restrictive gratings 11 a cooling element from granules 12 of inorganic compounds saturated with water is placed.

В качестве охлаждающего элемента могут быть использованы гранулы силикагеля марок КСК-2 или КСК-2,5, насыщенные водой при относительной влажности 100%.Silica gel granules of the KSK-2 or KSK-2.5 grades saturated with water at a relative humidity of 100% can be used as a cooling element.

Гранулы силикагеля могут содержать до 119% адсорбированной воды от веса гранул, т.е. при весе гранул 3,9 г они могут содержать 4,6 г воды. В нерабочем состоянии для ограничения контакта силикагеля с окружающей средой торцы холодильника должны быть закрыты герметичными крышками 13.Silica gel granules can contain up to 119% adsorbed water based on the weight of the granules, i.e. with a weight of granules of 3.9 g, they may contain 4.6 g of water. In the idle state, to limit the contact of silica gel with the environment, the ends of the refrigerator must be closed with airtight covers 13.

Ниже описан принцип действия респиратора. При приведении в действие тяги (не показана) включается пусковое устройство 14 и удаляются герметичные крышки с холодильника 8. Из брикета пускового устройства выделяется кислород, который заполняет дыхательный мешок 7 и обеспечивает дыхание человека в период разработки патронов 5 и 6 с кислородосодержащим продуктом (2 мин). Выдыхаемая смесь по шлангу выдоха 2 и тройнику 4 поступает в патроны 5 и 6, где происходит химическая реакция между СО₂ и водой, содержащимися в выдыхаемой смеси, и надпероксидом калия, в результате чего выделяется кислород, который обогащает дыхательную газовую смесь, при этом содержание влаги в ней резко уменьшается, а температура повышается. При вдохе обогащенная кислородом, теплая и «сухая» газовая смесь поступает из дыхательного мешка 7 через патрубок 9 в холодильник 8 и The principle of the respirator is described below. When the thrust (not shown) is activated, the starting device 14 is turned on and the sealed covers are removed from the refrigerator 8. Oxygen is released from the briquette of the starting device, which fills the breathing bag 7 and ensures human breathing during the development of cartridges 5 and 6 with an oxygen-containing product (2 min ) The exhaled mixture through the exhalation hose 2 and tee 4 enters the cartridges 5 and 6, where a chemical reaction occurs between the CO ₂ and the water contained in the exhaled mixture and potassium superoxide, resulting in the release of oxygen, which enriches the respiratory gas mixture, while the content moisture in it decreases sharply, and the temperature rises. When inhaling, oxygen-enriched, warm and “dry” gas mixture enters from the breathing bag 7 through the nozzle 9 into the refrigerator 8 and

проходит через слой насыщенных водой гранул 12 силикагеля. За счет непосредственного контакта смеси с гранулами происходит испарение адсорбированной в них воды, при этом влажность газовой смеси увеличивается, а температура снижается. Расчеты показывают, что эффективность охлаждения составляет более 10°С, а относительная влажность достигает 100%. Дыхательная газовая смесь с такими параметрами через патрубок 10 поступает из холодильника 8 в шланг вдоха 1 и далее в дыхательные пути.passes through a layer of water-saturated silica gel granules 12. Due to direct contact of the mixture with the granules, the water adsorbed in them evaporates, while the humidity of the gas mixture increases and the temperature decreases. Calculations show that the cooling efficiency is more than 10 ° C, and the relative humidity reaches 100%. A respiratory gas mixture with such parameters through the pipe 10 enters from the refrigerator 8 into the inhalation hose 1 and then into the respiratory tract.

В приборах защиты органов дыхания с маятниковой схемой дыхания, например в шахтных самоспасателях типа ШСС-Т, газовая смесь проходит через холодильник как при выдохе, так и при вдохе, при этом при выдохе происходит дополнительное насыщение силикагеля влагой, содержащейся в выдыхаемой смеси. В этом случае срок охлаждающего действия холодильника и влагосодержание дыхательной смеси увеличиваются.In respiratory protection devices with a pendulum breathing pattern, for example in mine self-rescuers of the ShSS-T type, the gas mixture passes through the refrigerator both when exhaling and when inhaling, while exhaling, the silica gel is additionally saturated with moisture contained in the exhaled mixture. In this case, the cooling period of the refrigerator and the moisture content of the breathing mixture increase.

Конструкция холодильника позволяет повысить эффективность охлаждения и увлажнение дыхательной газовой смеси за счет непосредственного тепло- и влагообмена ее с охлаждающим агентом.The design of the refrigerator allows to increase the cooling efficiency and moisturizing of the respiratory gas mixture due to its direct heat and moisture exchange with the cooling agent.

Кроме того, холодильник может иметь значительно меньшие габариты и массу, чем при традиционном исполнении.In addition, the refrigerator can have significantly smaller dimensions and weight than with a traditional design.

Claims

1. Refrigerator for personal protective equipment for respiratory organs, working mainly on chemically bound oxygen, containing a housing with nozzles for supplying and discharging a gas mixture, in which a cooling element is placed, characterized in that the cooling element is placed between the nozzles for supplying and discharging a gas mixture enriched with oxygen , and is made permeable to the gas mixture, while it is made of granules of inorganic compounds saturated with water.

2. The refrigerator according to claim 1, characterized in that granules made of silica gel KSK-2 or KSK-2.5 are used as a cooling element.