RU52336U1

RU52336U1 - DEVICE FOR INDIVIDUAL PROTECTION OF RESPIRATORY BODIES

Info

Publication number: RU52336U1
Application number: RU2005130653/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Федорович; Сергей Николаевич Вершинин; Сергей Юрьевич Мусин
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2006-03-27

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 увеличение срока защитного действия устройства, повышение эффективности охлаждения дыхательной смеси и увлажнение ее. Устройство для индивидуальной защиты органов дыхания содержит корпус 1, дыхательные шланги 5 и 9, образующие линии вдоха и выдоха, регенеративный патрон 2 с пусковым устройством 3, холодильник 10 и дыхательный мешок 8. Сущность полезной модели заключается в том, что устройство снабжено охлаждающим элементом, помещенным в холодильник и содержащим гранулы неорганических соединений, насыщенные водой, и водопоглощающим элементом 13, установленным в линии выдоха, при этом в качестве водопоглощающего элемента используют адсорбенты, пропускающие в выдыхаемой смеси 0,1-1,0 об.% водяного пара, а холодильник ограничен с обеих сторон съемными мембранами 11 и 12. В качестве водопоглощающего элемента могут быть использованы окись алюминия или цеолит. Предложенное устройство позволяет до двух раз увеличить срок защитного действия изолирующих средств защиты органов дыхания, работающих на химически связанном кислороде, обеспечивает необходимое увлажнение дыхательной смеси и повышает эффективность ее охлаждения. По предложенному принципу могут работать как устройства с круговой схемой дыхания, так и устройства с маятниковой схемой дыхания.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 protective action of the device, increase the efficiency of cooling the respiratory mixture and moisturize it. An individual respiratory protection device comprises a housing 1, breathing hoses 5 and 9 forming inspiratory and expiratory lines, a regenerative cartridge 2 with a starting device 3, a refrigerator 10 and a breathing bag 8. The essence of the utility model is that the device is equipped with a cooling element, placed in a refrigerator and containing granules of inorganic compounds saturated with water, and a water-absorbing element 13 installed in the exhalation line, while adsorbents are used as water-absorbing element, passing in exhaled mixture of 0.1-1.0 vol.% water vapor, and the refrigerator is limited on both sides by removable membranes 11 and 12. As a water-absorbing element, aluminum oxide or zeolite can be used. The proposed device allows up to two times to increase the protective effect of insulating respiratory protective equipment operating on chemically bound oxygen, provides the necessary hydration of the respiratory mixture and increases the efficiency of its cooling. According to the proposed principle, both devices with a circular breathing pattern and devices with a pendulum breathing pattern can work.

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-containing products.

Известен респиратор Р30 для защиты органов дыхания человека от воздействия непригодной для дыхания атмосферы при выполнении горноспасательных работ в шахтах, являющийся регенеративным дыхательным прибором с комбинированной подачей кислорода (Респиратор изолирующий регенеративный Р-30. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Донецк, 1994. - с 3-12). 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. Выдыхаемый воздух, содержащий углекислый газ, через соединительную коробку, шланг выдоха, клапан выдоха и регенеративный патрон поступает в дыхательный мешок. Проходя через регенеративный патрон воздух очищается от углекислого газа и нагревается. В дыхательном мешке с помощью кислородоподающей системы происходит обогащение дыхательной смеси кислородом и при вдохе она через холодильник, клапан вдоха и соединительную коробку поступает в легкие человека.Known respirator P30 for protecting human respiratory organs from exposure to unsuitable atmosphere for breathing during mining operations in mines, which is a regenerative breathing device with a combined supply of oxygen (Isolating regenerative respirator R-30. Technical description and operating instructions. - Donetsk, 1994. - from 3-12). 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 pressure gauge. The exhaled air containing carbon dioxide, through the junction box, exhalation hose, exhalation valve and regenerative cartridge enters the breathing bag. Passing through the regenerative cartridge, the air is cleaned of carbon dioxide and heated. In the breathing bag with the help of an oxygen supply system, the respiratory mixture is enriched with oxygen and when inhaled, it enters the lungs of a person through the refrigerator, inspiratory valve and junction box.

К недостаткам известного респиратора следует отнести сложную в изготовлении и настройке кислородоподающую систему, включающую большое число узлов и деталей, а также обязательное наличие компрессорного оборудования для заполнения баллонов сжатым кислородом.The disadvantages of the known respirator include the oxygen-supplying system, which is difficult to manufacture and set up, including a large number of components and parts, as well as the mandatory presence of compressor equipment for filling cylinders with compressed oxygen.

В последние годы в качестве источника кислорода в изолирующих самоспасателях и респираторах используют регенеративные патроны на основе кислородосодержащих соединений, например, надпероксида калия, сформированного в виде гранул, таблеток или блоков. Такие патроны сочетают в себе положительные свойства - выделяют кислород и поглощают диоксид углерода.In recent years, regenerative cartridges based on oxygen-containing compounds, for example, potassium superoxide, formed in the form of granules, tablets or blocks, have been used as an oxygen source in insulating self-rescuers and respirators. Such cartridges combine positive properties - they release oxygen and absorb carbon dioxide.

Известен респиратор РХ-90Т, предназначенный для защиты органов дыхания при проведении аварийно-спасательных работ в непригодной для жизнедеятельности атмосфере (Журнал «Безопасность труда в промышленности». - М., 2005, №8. - С.36-37).Known respirator RH-90T, designed to protect the respiratory system during emergency rescue operations in an atmosphere unsuitable for life (Journal of Occupational Safety in Industry. - M., 2005, No. 8. - S.36-37).

Основными конструктивными элементами известного респиратора являются: корпус, шланги вдоха и выдоха, клапанная коробка, один или два регенеративных патрона с пусковым устройством, тройник-теплообменник и теплоотражатель (холодильник), дыхательный мешок. Принцип действия респиратора заключается в том, что при срабатывании пускового устройства происходит заполнение дыхательного мешка кислородом и при вдохе обогащенная смесь по шлангу вдоха поступает в легкие человека, а при выдохе дыхательная смесь по шлангу выдоха через тройник-теплообменник поступает в регенеративный патрон, где происходит поглощение углекислого газа и выделяется кислород. Далее обогащенная дыхательная смесь поступает в дыхательный мешок. При вдохе смесь по шлангу вдоха через соответствующий клапан поступает в легкие человека.The main structural elements of a well-known respirator are: a body, inhalation and exhalation hoses, a valve box, one or two regenerative cartridges with a starting device, a tee-heat exchanger and a heat reflector (refrigerator), a breathing bag. The principle of operation of the respirator is that when the starting device is triggered, the breathing bag is filled with oxygen, and when inhaling, the enriched mixture enters the lungs of the person through the inhalation hose, and when exhaling, the respiratory mixture enters the regenerative cartridge through the tee-exchanger into the regenerative cartridge, where absorption occurs carbon dioxide and oxygen is released. Then the enriched breathing mixture enters the breathing bag. When inhaling, the mixture through the inhalation hose through the corresponding valve enters the lungs of a person.

Недостатками известного респиратора являются:The disadvantages of a known respirator are:

небольшой срок защитного действия (120 минут);short duration of protective action (120 minutes);

низкая эффективность теплообмена через теплоотражающий щиток и тройник-теплообменник (не более 1-2°С).low heat transfer efficiency through a heat-reflecting shield and a tee-heat exchanger (no more than 1-2 ° C).

Техническим результатом полезной модели является увеличение срока защитного действия устройства для индивидуальной защиты органов дыхания, повышение эффективности охлаждения дыхательной смеси и ее увлажнение.The technical result of the utility model is to increase the protective effect of the device for individual respiratory protection, increase the efficiency of cooling the respiratory mixture and its moisturization.

Устройство для индивидуальной защиты органов дыхания содержит корпус, дыхательные шланги, образующие линии вдоха и выдоха, регенеративный патрон с пусковым устройством, холодильник и дыхательный мешок.An individual respiratory protection device comprises a housing, breathing hoses forming inspiratory and expiratory lines, a regenerative cartridge with a starting device, a refrigerator and a breathing bag.

Отличием полезной модели является то, что устройство снабжено охлаждающим элементом, помещенным в холодильник и содержащим гранулы неорганических соединений, насыщенные водой, и водопоглощающим элементом, установленным в линии выдоха, при этом в качестве водопоглощающего элемента используют адсорбенты, пропускающие в выдыхаемой смеси 0,1-1,0 об.% водяного пара, а холодильник ограничен с обеих сторон съемными мембранами.A difference of the utility model is that the device is equipped with a cooling element placed in the refrigerator and containing granules of inorganic compounds saturated with water and a water absorbing element installed in the exhalation line, while adsorbents are used as water absorbing elements, allowing 0.1- 1.0 vol.% Water vapor, and the refrigerator is limited on both sides by removable membranes.

Отличием является также то, что в качестве водопоглощающего элемента используют окись алюминия или цеолит. Сущность полезной модели поясняется принципиальной схемой устройства, приведенной на фиг.The difference is also that aluminum oxide or zeolite is used as the water-absorbing element. The essence of the utility model is illustrated by the circuit diagram of the device shown in FIG.

Устройство для индивидуальной защиты органов дыхания содержит корпус 1, в котором помещены регенеративные патроны (один или два) 2, один из которых снабжен пусковым устройством 3.A device for personal respiratory protection contains a housing 1, in which regenerative cartridges (one or two) 2 are placed, one of which is equipped with a starting device 3.

Регенеративные патроны через тройник 4 соединены шлангом выдоха 5 с клапанной коробкой 6 и через патрубки 7 - с дыхательным мешком 8. Дыхательный мешок соединен шлангом вдоха 9 с клапанной коробкой 6. В шланге вдоха 9 встроен холодильник 10, на вдохе и выдохе которого установлены съемные мембраны 11, 12, назначение которых - герметизация холодильника при хранении и не рабочем положении респиратора. В холодильник помещен охлаждающий элемент, выполненный проницаемым для дыхательной смеси и содержащий гранулы неорганических соединений, насыщенные водой. В качестве охлаждающего элемента может использоваться, например, силикагель марок КСК-2 или КСК-2,5, содержащий в гранулах воду в адсорбированном состоянии. Связь воды с гранулами должна быть непрочной и нарушаться при изменении относительной влажности окружающей среды. Для охлаждения 1000 л кислорода на 10°С и его увлажнения Regenerative cartridges are connected through the tee 4 to the exhalation hose 5 with the valve box 6 and through the nozzles 7 to the breathing bag 8. The breathing bag is connected by the inspiratory hose 9 to the valve box 6. A refrigerator 10 is installed in the inhalation hose 9, the removable membranes are installed on the inhale and exhale 9 11, 12, the purpose of which is to seal the refrigerator during storage and not working position of the respirator. A cooling element is placed in the refrigerator, made permeable to the respiratory mixture and containing granules of inorganic compounds saturated with water. As a cooling element, for example, silica gel of the KSK-2 or KSK-2.5 grades containing water in granules in an adsorbed state can be used. The connection of water with granules should be fragile and broken when the relative humidity of the environment changes. For cooling 1000 l of oxygen at 10 ° C and moisturizing it

достаточно патрона, содержащего 3,9 г силикагеля марки КСК-2, в котором может находиться 4,6 г адсорбированной воды. В известных самоспасателях и респираторах охлаждение дыхательной смеси происходит за счет теплообмена через металлические стенки холодильника с окружающей средой или брикетом льда, при этом относительная влажность смеси может достигать 0%. Установка съемных мембран 11, 12 с обеих сторон холодильника необходима по той причине, что вода может принимать активное участие в химической реакции, проходящей в регенеративном патроне даже при нахождении респиратора в режиме хранения, что снижает срок его защитного действия. В линии выдоха (шланг 5) установлен водопоглощающий элемент 13, в качестве которого используют адсорбент, пропускающий в выдыхаемой смеси 0,1-1,0 об.% водяного пара. Данное условие связано с тем, что реакция между кислородосодержащим продуктом в регенерационном патроне и углекислым газом с выделением кислорода, как установлено исследованиями, может проходить при обязательном минимальном присутствии в дыхательной смеси воды в количестве 0,1-1,0 об. %. Указанным пределам соответствует температура регенерации адсорбента 100-300°С. В приведенном примере при температуре регенерации менее 100°С в смеси остается большое количество воды, которая затем вступает в реакцию с кислородосодержащим продуктом, что сокращает срок защитного действия. При температуре регенерации более 300°С адсорбент адсорбирует всю воду и «сухая» дыхательная смесь практически не вступает в реакцию с кислородосодержащим продуктом, т.е. поглощение СО₂ с выделением О₂ происходит очень медленно. Указанным условиям соответствуют, например, гранулы окиси алюминия (марка А), цеолита типа NaX, a также цеолита типа NaA, мелкопористого силикагеля и др.a cartridge containing 3.9 g of KSK-2 silica gel is sufficient, which may contain 4.6 g of adsorbed water. In known self-rescuers and respirators, the cooling of the respiratory mixture occurs due to heat transfer through the metal walls of the refrigerator with the environment or ice briquette, while the relative humidity of the mixture can reach 0%. The installation of removable membranes 11, 12 on both sides of the refrigerator is necessary because water can take an active part in the chemical reaction that takes place in the regenerative cartridge even when the respirator is in storage mode, which reduces its protective effect. In the exhalation line (hose 5), a water-absorbing element 13 is installed, which is used as an adsorbent, passing 0.1-1.0 vol.% Water vapor in the exhaled mixture. This condition is due to the fact that the reaction between the oxygen-containing product in the regeneration cartridge and carbon dioxide with oxygen evolution, as established by studies, can take place with the obligatory minimum presence of 0.1-1.0 vol. Water in the respiratory mixture. % The specified limits correspond to the temperature of regeneration of the adsorbent 100-300 ° C. In the above example, at a regeneration temperature of less than 100 ° C, a large amount of water remains in the mixture, which then reacts with the oxygen-containing product, which shortens the protective action. At a regeneration temperature of more than 300 ° С, the adsorbent adsorbs all water and the “dry” breathing mixture practically does not react with the oxygen-containing product, i.e. the absorption of CO ₂ with the release of O ₂ is very slow. For example, granules of aluminum oxide (grade A), zeolite of the NaX type, as well as zeolite of the NaA type, finely porous silica gel, etc. correspond to these conditions.

Ниже приведено описание работы предложенного устройства для индивидуальной защиты органов дыхания. При включении пускового устройства 3 кислород из него заполняет дыхательный мешок 8 в объеме, достаточном для дыхания в период, пока не начнет выделяться кислород в регенеративных патронах. Одновременно снимаются с The following is a description of the operation of the proposed device for personal respiratory protection. When you turn on the starting device 3, oxygen from it fills the breathing bag 8 in an amount sufficient for breathing in the period until oxygen begins to be released in the regenerative cartridges. At the same time removed from

холодильника мембраны 11, 12, которые могут быть связаны с пусковым устройством 3. При выдохе дыхательная смесь, содержащая углекислый газ и влагу, через клапанную коробку 6 поступает в шланг выдоха 5, а затем в водопоглощающий элемент 13, где происходит поглощение влаги до значений (0,1-1,0%), необходимых для осуществления реакции между надпероксидом калия и углекислым газом. Указанная реакция происходит с выделением кислорода:membranes 11, 12, which can be connected to the starting device 3. Upon exhalation, the respiratory mixture containing carbon dioxide and moisture passes through the valve box 6 into the exhalation hose 5, and then into the water-absorbing element 13, where moisture is absorbed to values ( 0.1-1.0%) required for the reaction between potassium superoxide and carbon dioxide. The specified reaction occurs with the release of oxygen:

2КO₂+СO₂=К₂СО₃+1,5СO₂.2CO ₂ + CO ₂ = K ₂ CO ₃ + 1,5CO ₂ .

В известных устройствах, где нет водопоглощающих элементов, один литр выдыхаемого воздуха при 37°С содержит 0,0438 г водяного пара. При прохождении через патрон с кислородосодержащим элементом он вступает в химическое взаимодействие с 0,346 г продукта по реакцииIn known devices where there is no water-absorbing elements, one liter of exhaled air at 37 ° C contains 0.0438 g of water vapor. When passing through a cartridge with an oxygen-containing element, it enters into chemical interaction with 0.346 g of the product by reaction

2КO₂+Н₂О=2КОН+1,5O₂.2KO ₂ + H ₂ O = 2KOH + 1,5O ₂ .

Из приведенных реакций видно, что одна молекула воды реагирует с таким же количеством КO₂, что и одна молекула СO₂. В выдыхаемом воздухе содержится 4 об.% СO₂ и более 6 об.% Н₂O, т.е. более половины кислородосодержащего продукта расходуется на ненужную реакцию связывания воды. Поглощения СO₂ при этом не происходит, а выделяющийся кислород не используется, т.к. кислорода, выделившегося при первой реакции (с СO₂), достаточно для обогащения дыхательной смеси. Далее дыхательная смесь поступает в дыхательный мешок 8 и при вдохе поступает по шлангу 9 и через клапанную коробку в легкие человека. Необходимо отметить, что относительная влажность смеси, выходящей из дыхательного мешка, очень низкая (около 0%), что может создать при дыхании дискомфортные условия, связанные с «сушкой» организма. Для исключения этого в шланге вдоха 9 установлен холодильник 10 с охлаждающим элементом, выполненным в виде гранул неорганических соединений (например, силикагель марок КСК-2 или КСК-2,5), насыщенных водой. При непосредственном контакте дыхательной смеси с гранулами происходит увлажнение ее влагой, выделяющейся из гранул, до нормативных значений. Охлаждающий From the above reactions it is seen that one molecule of water reacts with the same amount of KO ₂ as one molecule of CO ₂ . Exhaled air contains 4 vol.% CO ₂ and more than 6 vol.% H ₂ O, i.e. more than half of the oxygen-containing product is spent on an unnecessary water binding reaction. In this case, CO ₂ absorption does not occur, and the oxygen released is not used, because the oxygen released during the first reaction (with CO ₂ ) is enough to enrich the respiratory mixture. Next, the respiratory mixture enters the breathing bag 8 and, when inhaled, enters through the hose 9 and through the valve box into the lungs of a person. It should be noted that the relative humidity of the mixture leaving the breathing bag is very low (about 0%), which can create uncomfortable conditions when breathing, associated with the "drying" of the body. To avoid this, a refrigerator 10 is installed in the inspiratory hose 9 with a cooling element made in the form of granules of inorganic compounds (for example, silica gel of the KSK-2 or KSK-2.5 brands) saturated with water. With direct contact of the respiratory mixture with granules, it is moistened with moisture released from the granules to standard values. Cooling

элемент может иметь небольшой объем, т.к. гранулы силикагеля могут содержать до 119% адсорбированной воды от массы «сухих» гранул.the element may have a small volume, because silica gel granules can contain up to 119% adsorbed water by weight of the "dry" granules.

Предложенное устройство позволяет до двух раз увеличить срок защитного действия изолирующих средств защиты органов дыхания, работающих на химически связанном кислороде, и обеспечивает необходимое увлажнение дыхательной смеси.The proposed device allows up to two times to increase the protective effect of insulating respiratory protective equipment working on chemically bound oxygen, and provides the necessary moisturizing of the respiratory mixture.

По данному принципу могут работать не только устройства с круговой схемой дыхания (респираторы типа РХ-90Т и др.), но и устройства с маятниковой схемой дыхания (самоспасатели типа ШСС-Т и др.).According to this principle, not only devices with a circular breathing pattern (respirators of the PX-90T type, etc.), but also devices with a pendulum breathing pattern (self-rescuers of the ShSS-T type, etc.) can work according to this principle.

Claims

1. A device for personal respiratory protection operating on chemically bound oxygen, including a housing, breathing hoses that form the lines of inspiration and exhalation, a regenerative cartridge with a starting device, a refrigerator and a breathing bag, characterized in that it is equipped with a cooling element placed in the refrigerator and containing granules of inorganic compounds saturated with water, and a water-absorbing element installed in the exhalation line, while adsorbents are used as a water-absorbing element, I skip the amount of water in the exhaled mixture is 0.1-1.0 vol.%, and the refrigerator is limited on both sides by removable membranes.

2. The device according to claim 1, characterized in that aluminum oxide or zeolite is used as the water-absorbing element.