RU95525U1

RU95525U1 - REGENERATIVE CARTRIDGE OF INSULATING RESPIRATORY APPARATUS

Info

Publication number: RU95525U1
Application number: RU2010107473/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Гудков; Александр Васильевич Ждамиров; Николай Васильевич Задорожный; Леонид Эдуардович Козадаев; Александр Петрович Куприянов; Денис Владимирович Поляков; Борис Викторович Путин; Сергей Борисович Путин; Андрей Дмитриевич Романов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Корпорация Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита")
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2010-07-10

Abstract

Регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата, содержащий корпус с крышкой и дыхательным патрубком, размещенный в корпусе регенеративный продукт и установленный в верхней части патрона фильтрующий элемент, состоящий из двух опорных элементов и размещенного между ними фильтра, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены из пластин пенометалла. A regenerative cartridge of an insulating breathing apparatus, comprising a housing with a cover and a breathing nozzle, a regenerative product located in the housing and a filter element installed in the upper part of the cartridge, consisting of two support elements and a filter placed between them, characterized in that the support elements are made of foam metal plates.

Description

Полезная модель относится к регенеративным патронам изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде.The utility model relates to regenerative cartridges of chemically bound oxygen insulating breathing apparatus.

Известен регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата на химически связанном кислороде (Патент США №4212846, НКИ 422-122, 1980 г.). Патрон содержит корпус, внутри которого размещен регенеративный продукт между двумя сетками: опорной сеткой вверху патрона и поджимной сеткой внизу патрона, которая поджата пружинами. Внутри патрона имеется воздуховодная трубка. Фильтр закреплен между двумя проволочными сетками. Для уплотнения фильтра с поверхностями патрона и трубки сетки снабжены фланцами.Known regenerative cartridge insulating breathing apparatus on chemically bound oxygen (US Patent No. 4212846, NKI 422-122, 1980). The cartridge contains a housing, inside which a regenerative product is placed between two grids: a support grid at the top of the cartridge and a compression grid at the bottom of the cartridge, which is preloaded by the springs. There is an air tube inside the cartridge. The filter is fixed between two wire mesh. To seal the filter with the surfaces of the cartridge and tube mesh equipped with flanges.

В процессе эксплуатации изолирующего дыхательного аппарата он подвергается различного рода механическим воздействиям: вибрационным и ударным нагрузкам при транспортировании, ударам об окружающие предметы при перемещении пользователя в труднопроходимых местах, случайным падениям и т.д. Под воздействием механических нагрузок часть регенеративного продукта превращается в пыль. Конструкция узла фильтра в патроне по патенту США №4212846 обеспечивает надежное уплотнение фильтра в местах примыкания к боковой поверхности патрона и трубки и предотвращает попадание мелких частиц регенеративного продукта и пыли на вдох пользователю.During operation of the insulating breathing apparatus, it is subjected to various kinds of mechanical influences: vibration and shock loads during transportation, shock to surrounding objects when moving the user in difficult places, accidental falls, etc. Under the influence of mechanical loads, part of the regenerative product turns into dust. The design of the filter assembly in the cartridge according to US patent No. 4212846 provides reliable sealing of the filter in places adjacent to the side surface of the cartridge and tube and prevents small particles of the regenerative product and dust from inhaling to the user.

Конструкция регенеративного патрона по №4212846 имеет следующий недостаток. В процессе регенерации выдыхаемого воздуха происходит экзотермическая реакция с выделением большого количества тепла. Поступающий из регенеративного патрона через гофрированную трубку на дыхание воздух имеет высокую температуру. Горячий воздух вносит дополнительную стрессовую нагрузку на пользователя, находящегося в аварийной ситуации и может привести к выключению из аппарата. Для его охлаждения в состав изолирующего дыхательного аппарата обычно вводят дополнительный узел-теплообменник.The design of the regenerative cartridge according to No. 4212846 has the following disadvantage. In the process of regeneration of exhaled air, an exothermic reaction occurs with the release of a large amount of heat. Air coming from a regenerative cartridge through a corrugated tube for breathing has a high temperature. Hot air introduces additional stress to the user in an emergency and can lead to shutdown of the device. To cool it, an additional heat exchanger assembly is usually introduced into the composition of the insulating breathing apparatus.

Известен также регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата на химически связанном кислороде (Патент Германии №102005005968 МПК А62В 9/00, 2006 г.), содержащий корпус с размещенным в нем регенеративным продуктом. На верхней торцевой стороне патрона установлен теплообменный фильтрующий элемент, в котором фильтр уложен в теплообменник.Also known is a regenerative cartridge of an insulating breathing apparatus based on chemically bound oxygen (German Patent No. 102005005968 IPC A62B 9/00, 2006), comprising a housing with a regenerative product disposed therein. A heat exchange filter element is installed on the upper end side of the cartridge, in which the filter is laid in a heat exchanger.

Комбинированный фильтр-теплообменник содержит пакет примыкающих к патрону медных сеток, на котором расположен размещенный между двумя опорными решетками из высококачественной стали фильтр и после него следующие две медные сетки. Сформированный таким образом фильтр-теплообменник окантован по кромке U-образным профилированным кольцом, например из силикона, точно пригнанным к торцевой поверхности патрона. Тем самым обеспечивается жесткость и надежное уплотнение как самого регенеративного патрона, так и соединительных патрубков.The combined filter-heat exchanger contains a packet of copper grids adjacent to the cartridge, on which a filter located between two support grids of stainless steel is located, and after it the following two copper grids. The thus formed filter-heat exchanger is edged along the edge with a U-shaped profiled ring, for example of silicone, precisely fitted to the end surface of the cartridge. This ensures rigidity and reliable sealing of both the regenerative cartridge itself and the connecting pipes.

Пакет медных сеток функционирует как теплообменник с тем, чтобы охладить нагретый в результате реакции в патроне воздух перед поступлением на вдох. В тоже время пакет является сетчатым фильтром, препятствующим поступлению тонких частиц регенеративного продукта в дыхательные пути.The copper mesh package functions as a heat exchanger in order to cool the air heated by the reaction in the cartridge before being inhaled. At the same time, the bag is a strainer that prevents the entry of fine particles of the regenerative product into the respiratory tract.

Расположенный между решетками из высококачественной стали и состоящий из фильтровальной бумаги противопыльный фильтр также удерживает тонкие частицы пыли, которые могут пройти через сетчатый фильтр, в то же время решетки действуют как дистанционные элементы между сложенными медными сетками и противопыльным фильтром и создают максимально большую активную поверхность. Кроме того, примыкающие к дыхательной трубке нагревающиеся за счет экзотермической реакции медные сетки обеспечивают в данном случае испарение выпадающей на теплообменник-фильтр слюны.Located between stainless steel gratings and consisting of filter paper, the dust filter also holds fine dust particles that can pass through the strainer, while the grilles act as spacers between the folded copper grids and the dust filter and create the largest active surface. In addition, copper grids adjacent to the breathing tube, heated due to the exothermic reaction, provide in this case the evaporation of the saliva deposited on the heat exchanger-filter.

Конструктивное выполнение патрона с комбинированным фильтром-теплообменником обеспечивает снижение сопротивления, снижение температуры вдыхаемого воздуха и простоту сборки.The design of the cartridge with a combined filter-heat exchanger provides a reduction in resistance, lowering the temperature of the inhaled air and ease of assembly.

Вместе с тем конструкция этого патрона имеет существенный недостаток. При попадании на фильтр-теплообменник достаточного количества слюны и конденсата, жидкость не успевает испариться верхними медными сетками и проникает на поверхность фильтровальной бумаги, где реагирует с осевшими мелкими частицами регенеративного продукта, образуя на фильтровальной бумаге труднопроницаемые для воздушного потока зоны. Это приводит к увеличению аэродинамического сопротивления патрона, а также к нарушению равномерности распределения воздушного потока по сечению патрона, что влечет за собой снижение степени отработки регенеративного продукта, то есть надежность функционирования аппарата падает.However, the design of this cartridge has a significant drawback. When enough saliva and condensate get on the filter-heat exchanger, the liquid does not have time to evaporate with the upper copper grids and penetrates the surface of the filter paper, where it reacts with the settled small particles of the regenerative product, forming zones that are difficult for airflow on the filter paper. This leads to an increase in the aerodynamic drag of the cartridge, as well as to a violation of the uniform distribution of air flow over the cross section of the cartridge, which entails a decrease in the degree of development of the regenerative product, that is, the reliability of the apparatus decreases.

С целью исключения контакта жидкости из слюны и конденсата с поверхностью фильтра, в дыхательную трубку аппарата вмонтирован слюнный затвор, представляющий собой открытую с верхней стороны круговую камеру, образованную деформированной в виде сильфона дыхательной трубкой с размещенной внутри цилиндрической вставкой. Стекающая по внутренней поверхности дыхательной трубки слюна собирается в камере, тем самым предотвращается ее попадание на фильтр. Однако, при наполнении камеры слюной, или при наклоне пользователя возможен выплеск слюны из камеры и попадание ее на поверхность фильтра.In order to prevent contact of liquid from saliva and condensate with the filter surface, a salivary valve is mounted in the breathing tube of the apparatus, which is an open circular chamber formed on the upper side and formed by a deformed bellows breathing tube with a cylindrical insert inside. Saliva flowing down the inner surface of the breathing tube is collected in the chamber, thereby preventing it from entering the filter. However, when filling the chamber with saliva, or when tilting the user, it is possible to splash saliva out of the chamber and hit it on the filter surface.

Таким образом, известная по патенту Германии №102005005968 конструкция регенеративного патрона не обеспечивает надежности работы аппарата, требует усложнения конструкции аппарата: введения в состав аппараты дополнительного узла - слюносборника и, даже при наличии слюносборника, не гарантирует надежной работы аппарата.Thus, the design of the regenerative cartridge known by the German patent No. 102005005968 does not ensure the reliability of the apparatus, it requires complicating the design of the apparatus: introducing an additional unit, the saliva catcher, and, even with the saliva catcher, does not guarantee reliable operation of the apparatus.

Кроме того, фильтр-теплообменник имеет значительную трудоемкость изготовления входящих в него деталей. Для его формирования необходимо изготовить детали четырех наименований - U-образное кольцо из силикона, медные сетки, находящихся в верхней части фильтра-теплообменника и формирующие пакет в нижней его части в общей сложности в количестве 12 штук, две решетки из высококачественной стали и фильтровальную бумагу.In addition, the filter-heat exchanger has a significant complexity of manufacturing parts included in it. For its formation, it is necessary to manufacture four items of details - a U-shaped ring made of silicone, copper grids located in the upper part of the filter-heat exchanger and forming a bag in its lower part for a total of 12 pieces, two stainless steel grates and filter paper.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы регенеративного патрона и технологичности его изготовления.The objective of the utility model is to increase the reliability of the regenerative cartridge and the manufacturability of its manufacture.

Технический результат заключается в сохранении стабильности аэродинамического сопротивления регенеративного патрона в течение всего времени его функционирования, повышении степени отработки регенеративного продукта и упрощении конструкции патрона.The technical result consists in maintaining the stability of the aerodynamic drag of the regenerative cartridge throughout the entire time of its functioning, increasing the degree of development of the regenerative product and simplifying the design of the cartridge.

Технический результат достигается тем, что в регенеративном патроне изолирующего дыхательного аппарата, содержащем корпус с крышкой и дыхательным патрубком, размещенный в корпусе регенеративный продукт и установленный в верхней части патрона фильтрующий элемент, состоящий из двух опорных элементов, между которыми размещен фильтр, например из стеклобумаги, опорные элементы выполнены из пластин пенометалла.The technical result is achieved by the fact that in the regenerative cartridge of the insulating breathing apparatus, comprising a housing with a cover and a breathing tube, a regenerative product is placed in the housing and a filter element is installed in the upper part of the cartridge, consisting of two support elements, between which a filter, for example, glass paper, is placed, supporting elements are made of foam metal plates.

Такое конструктивное выполнение регенеративного патрона обеспечивает эффективное снижение температуры вдыхаемой газовой дыхательной смеси, исключение роста аэродинамического сопротивления патрона в результате исключения оседания пыли на фильтре при эксплуатации патрона, а также простоту сборки регенеративного патрона. Пластины пенометалла имеют пористую структуру с развитой наружной поверхностью. Опорные элементы из пластин пенометалла играет роль регенеративного теплообменника, в котором происходит охлаждение поступающей на вдох газовой дыхательной смеси. Охлаждение вдыхаемой газовой дыхательной смеси происходит в результате теплообмена с выдыхаемой газовой дыхательной смесью при попеременном контакте с поверхностью пенометалла. Нижняя пластина пенометалла препятствует попаданию пыли регенеративного продукта на фильтр, являясь, благодаря гладкой поверхности, отбойником пыли. Слюна и конденсат, стекающие в процессе работы изолирующего дыхательного аппарата по внутренней поверхности дыхательной трубки в патрон, попадая на поверхность верхнего опорного элемента из пенометалла, испаряются, не достигая поверхности фильтра. Это исключает повышение аэродинамического сопротивления фильтра в зонах возможного контакта фильтра со слюной, при этом сохраняется равномерность распределения воздушного потока по сечению патрона и, вследствие этого, обеспечивается максимальная отработка регенеративного продукта.Such a constructive implementation of the regenerative cartridge provides an effective reduction in the temperature of the inhaled gas respiratory mixture, eliminating the growth of aerodynamic resistance of the cartridge as a result of eliminating dust settling on the filter during cartridge operation, as well as the ease of assembly of the regenerative cartridge. Foam plates have a porous structure with a developed outer surface. The supporting elements from the plates of the foam metal play the role of a regenerative heat exchanger, in which the gas breathing gas supplied to the inhalation is cooled. The cooling of the inhaled gas respiratory mixture occurs as a result of heat exchange with the exhaled gas respiratory mixture with alternating contact with the surface of the foam metal. The lower plate of the foam metal prevents dust from the regenerative product from entering the filter, being, due to its smooth surface, a dust chipper. Saliva and condensate flowing down during the operation of the insulating breathing apparatus along the inner surface of the breathing tube into the cartridge, falling onto the surface of the upper supporting element from the foam metal, evaporate without reaching the filter surface. This eliminates the increase in aerodynamic drag of the filter in areas of possible contact of the filter with saliva, while maintaining a uniform distribution of air flow over the cross section of the cartridge and, as a result, maximizing the regenerative product.

При этом узел патрона, обеспечивающий очистку вдыхаемого воздуха от мелких частиц регенеративного продукта и его охлаждение, прост в изготовлении и имеет минимальное количество деталей - фильтр и опорный элемент из пенометалла в количестве 2 штук.At the same time, the cartridge assembly, which provides purification of respirable air from small particles of the regenerative product and its cooling, is simple to manufacture and has a minimum number of parts - a filter and a foam support element in the amount of 2 pieces.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором фиг.1 - вертикальный разрез патрона, фиг.2 - порядок снаряжения патрона, фиг.3 - фильтрующий элемент.The utility model is illustrated by the drawing, in which figure 1 is a vertical section of the cartridge, figure 2 is the order of equipment of the cartridge, figure 3 is a filter element.

Регенеративный патрон (фиг.1) состоит из корпуса 1, верхней крышки 2 с патрубком вдоха-выдоха 3, гнездом пускового устройства 4, в котором размещено пусковое устройство 5, двух опорных элементов 6, представляющих собой пластины пенометалла, фильтра 7, размещенного между пластинами пенометалла, пускового брикета 8, регенеративного продукта 9, поджимной сетки 10 с пружинами 11 и нижней крышки 12 с патрубком дыхательного мешка 13. В качестве пенометалла могут быть использованы пеноникель, пеномедь или пеноалюминий.The regenerative cartridge (Fig. 1) consists of a housing 1, a top cover 2 with an inhalation-expiration nozzle 3, a trigger device socket 4, in which a trigger device 5 is placed, two support elements 6, which are foam metal plates, a filter 7, placed between the plates foam metal, starting briquette 8, regenerative product 9, clamping mesh 10 with springs 11 and lower cover 12 with a nozzle of the breathing bag 13. As foam metal, foam nickel, foam copper or foam aluminum can be used.

Пластины из пенометалла (изготовитель ООО «Технологии и энергосбережение», г.Екатеринбург) с фильтром имеют отверстия для патрубка гнезда пускового устройства и перекрывают поперечное сечение патрона, при этом диаметр отверстий пластин и фильтра равен наружному диаметру патрубка гнезда пускового устройства, а пластины из пенометалла имеют толщину 2-2,5 мм. Уплотнение фильтра и пластин происходит посредством их прижатия пружинами поджимной сетки через поджимную сетку, регенеративный продукт и пусковой брикет к выступающей по периметру поверхности верхней крышки, при этом верхняя пластина пенометалла играет роль прокладочного материала. Уплотнение с гнездом пускового устройства обеспечивается плотной посадкой пластин пенометалла боковыми поверхностями отверстий пластин, которые имеют общую высоту 4-5 мм, на нижнюю часть гнезда пускового устройства.Foam plates (manufacturer of Technologies and Energy Saving LLC, Yekaterinburg) with a filter have openings for the nozzle of the starter device and overlap the cross section of the cartridge, while the diameter of the holes of the plates and the filter is equal to the outer diameter of the nozzle of the starter device, and the plates are made of foam metal have a thickness of 2-2.5 mm. The filter and plates are sealed by pressing the springs of the compression grid through the compression grid, the regenerative product and the starting briquette to the surface of the top cover protruding around the perimeter, while the upper foam metal plate acts as a cushioning material. The seal with the starter socket is ensured by the tight fit of the foam plates on the side surfaces of the plate holes, which have a total height of 4-5 mm, on the lower part of the starter socket.

Снаряжение патрона производят следующим образом. Equipment cartridge produce as follows.

Приваривают верхнюю крышку 2 к корпусу патрона 1. Закрепляют пусковое устройство 5 в гнезде пускового устройства 4. Устанавливают полученную сборку на стол верхней крышкой вниз (фиг.2). Затем внутрь корпуса патрона 1 последовательно укладывают: пластины пенометалла 6 с фильтром 7 между ними единым пакетом, пусковой брикет 8, помещают регенеративный продукт 9, вставляют поджимную сетку 10 с прикрепленными к ней пружинами 11, нижнюю крышку патрона 12 и приваривают нижнюю крышку к корпусу патрона.Weld the top cover 2 to the body of the cartridge 1. Fix the starter 5 in the socket of the starter 4. Install the resulting assembly on the table with the top cover down (figure 2). Then, inside the cartridge case 1, they are sequentially laid: foam metal plates 6 with a filter 7 between them in a single package, a starting briquette 8, a regenerative product 9 is placed, a pressing net 10 with springs 11 attached to it, the bottom cover of the cartridge 12 are inserted and the bottom cover is welded to the cartridge case .

Патрон работает следующим образом. В процессе эксплуатации патрона в составе изолирующего дыхательного аппарата (при ношении) он подвергается воздействиям механических нагрузок. При этом регенеративный продукт частично истирается, превращаясь в пыль. Нижняя опорная сетка из пенометалла 6, благодаря гладкой поверхности, препятствует оседанию пыли на ней и защищает фильтр от налипания пыли. В результате этого аэродинамическое сопротивление патрона при эксплуатации остается стабильным. При приведении в действие пускового устройства 5, инициирующего работу пускового брикета 8, пусковой брикет выделяет кислород, который поступает через патрубок вдоха-выдоха 3 в узел изоляции органов дыхания на вдох человеку и через патрубок дыхательного мешка 13 в дыхательный мешок (узел изоляции органов дыхания и дыхательный мешок на чертеже не показаны), обеспечивая кислородом дыхание в начальный момент времени, когда регенеративный продукт еще не работает. При выдохе газовая дыхательная смесь из патрубка вдоха-выдоха 3 проходит через опорные элементы 6 с фильтром 7, охлаждая опорные элементы из пластин пенометалла, далее через отверстия пускового брикета 8, слой регенеративного продукта 9, где очищается от диоксида кислорода и обогащается кислородом и через патрубок дыхательного мешка 13 поступает в дыхательный мешок. При вдохе газовая дыхательная смесь из дыхательного мешка через патрубок дыхательного мешка 13 проходит через слой регенеративного продукта 9, дополнительно очищаясь от диоксида углерода и обогащаясь кислородом, отверстия пускового брикета 8, опорные элементы 6 с фильтром 7, где очищается от щелочных аэрозолей и охлаждается, проходя через поры пластин пенометалла и через патрубок вдоха-выдоха 3 поступает на дыхание человеку.The cartridge works as follows. During operation of the cartridge as part of an insulating breathing apparatus (when worn), it is exposed to mechanical stress. In this case, the regenerative product is partially abraded, turning into dust. The lower support grid of foam metal 6, due to its smooth surface, prevents dust from settling on it and protects the filter from dust adherence. As a result, the aerodynamic drag of the cartridge during operation remains stable. When actuating the starting device 5, which initiates the operation of the starting briquette 8, the starting briquette emits oxygen, which enters through the inspiratory-expiration pipe 3 to the respiratory isolation unit for inhalation to a person and through the breathing bag pipe 13 to the breathing bag (respiratory isolation unit and a breathing bag is not shown in the drawing), providing oxygen to breathe at the initial time when the regenerative product is not yet working. Upon exhalation, the gas respiratory mixture from the inhalation-exhalation pipe 3 passes through the supporting elements 6 with a filter 7, cooling the supporting elements from the foam metal plates, then through the holes of the starting briquette 8, the layer of regenerative product 9, where it is purified from oxygen dioxide and enriched with oxygen and through the pipe breathing bag 13 enters the breathing bag. When inhaling, the gas respiratory mixture from the breathing bag through the nozzle of the breathing bag 13 passes through the layer of the regenerative product 9, additionally being cleaned of carbon dioxide and enriched with oxygen, holes of the starting briquette 8, supporting elements 6 with a filter 7, where it is cleaned of alkaline aerosols and cooled, passing through the pores of the plates of the foam metal and through the pipe inhalation-exhalation 3 enters the breath of a person.

В процессе химического взаимодействия выдыхаемого диоксида углерода и влаги с регенеративным продуктом выделяется большое количество тепла, температура в зоне реакции достигает 300-350°С. Дыхательная газовая смесь при вдохе, проходя через слой продукта, нагревается и поступает на вдох в горячем состоянии. Опорные элементы 6 из пластин пенометалла играют роль регенеративного теплообменника, так как благодаря пористой структуре и общей толщине 4-5 мм имеют развитую поверхность, на которой происходит теплообмен между выдыхаемой дыхательной газовой смесью, имеющей температуру 37°С и вдыхаемой дыхательной газовой смесью, имеющей на выходе из патрона более высокую температуру. В результате этого дыхательная газовая смесь, проходя через опорные элементы 6, охлаждается и поступает на вдох человеку. Поступающая из воздуховодной трубки в патрон слюна, попадая на верхний опорный элемент из пенометалла, который имеет большую температуру поверхности вследствие его нахождения внутри патрона с регенеративным продуктом, полностью испаряется, не достигая поверхности фильтра.In the process of chemical interaction of exhaled carbon dioxide and moisture with a regenerative product, a large amount of heat is released, the temperature in the reaction zone reaches 300-350 ° C. The respiratory gas mixture during inspiration, passing through the product layer, heats up and enters the inspiration in a hot state. The supporting elements 6 of the foam metal plates play the role of a regenerative heat exchanger, because due to the porous structure and the total thickness of 4-5 mm they have a developed surface on which heat is exchanged between the exhaled respiratory gas mixture having a temperature of 37 ° C and the inhaled respiratory gas mixture having exit from the cartridge at a higher temperature. As a result of this, the respiratory gas mixture, passing through the supporting elements 6, is cooled and is inhaled to a person. Saliva coming from the air tube into the cartridge, falling onto the upper supporting element from foam metal, which has a high surface temperature due to its being inside the cartridge with the regenerative product, completely evaporates, not reaching the filter surface.

Claims

A regenerative cartridge of an insulating breathing apparatus, comprising a housing with a cover and a breathing nozzle, a regenerative product located in the housing and a filter element installed in the upper part of the cartridge, consisting of two support elements and a filter placed between them, characterized in that the support elements are made of foam metal plates.