SU1342514A1

SU1342514A1 - Влаготеплообменное устройство дыхательного аппарата на химически св занном кислороде

Info

Publication number: SU1342514A1
Application number: SU843812151A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Иванович Артеменко; Любовь Алексеевна Зборщик; Владимир Кондратьевич Кочерга; Виктор Николаевич Лучко; Анатолий Евгеньевич Марголис; Владимир Кузьмич Овчаров; Юрий Алексеевич Шевченко; Борис Иванович Баскаков
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1987-10-07
Also published as: GB8527883D0; FR2573659A1; US4771770A; FR2573659B1; DE3538850C2; GB2167307A; DE3538850A1; GB2167307B

Description

1

Изобретение относитс к детал м дыхательных аппаратов на химически св занном кислороде, а именно шахтных изолирующих самоспасателей, примен емых в горнорудной промышленности дл защиты органов дыхани в не- благопри тных услови х,и может быть использовано также в химической и других отрасл х промьшшенности, где требуетс кратковременна защита органов дыхани человека с помощью указанных аппаратов.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности работы устройства .

На фиг.1 изображен общий вид вла- готеплообменно го устройства,продольный разрез; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - решетка, общий вид.

Влаготеплообменное устройство дыхательного аппарата на химически св занном кислороде содержит цилиндрический корпус 1, патрубок 2 дл подачи влажного выдыхаемоговоздуха, патрубок 3 дл подачи сухого нагретого регенерированного воздуха и пакет 4, который состоит из гидрофиль13425142

,Тл шахтного самоспасател со временем защитного действи 90 мин, регенеративный патрон которого снар жен кислородосодержащим веществом

KOg массой 2,1

кг влаготеплообмен15

ное устройство содержит дев ть шайб диаметром 58 мм, из них четыре гидро- филь ные шайбы 5, кажда массой 0,4 г, 10 и п ть гидрофоб.ных шайб 6, кажда массой 0,2 г. Высота пакета равна 13 мм. Аэродинамическое сопротивление пакета потоку воздуха 60 л/мин не превьшает 4 мм вод.ст.

Поджимающие воздухораспределительные решетки 7 закреплены в корпусе 1 на рассто нии одна от другой меньшем, чем высота пакета 4 в свободном состо нии . Они выполнены с перфорацией, сечение отверстий которой увеличиваетс к периферии решетки. Следовательно , аэродинамическое сопротивление отверстий к периферии уменьшает- с . Желательно, чтобы закон изменени аэродинамического сопротивлени от центра к периферии решетки был тем же, что и закон изменени скоростей воздушного потока в поперечном сечении круглой трубы, т.е. парабо20

25

ных 5 и гидрофобных 6 шайб и установ- 30 лическим. Это позвол ет равномерно лен в корпусе 1 между поджимающими воздухораспределительными решетками 7.

Гидрофобные и гидрофильные шайбы изготовлены из волокнистых полимерных материалов, отличающихс весьма низкой теплопроводностью (0,02 - 0,8 ккал/м.ч.град).

Гидрофильные шайбы 5 вьшолнены в виде плетеных сеток из волокнистого материала, импрегнированного гигроскопическим веществом (осушителем).

В качестве гигроскопического вещества использованы гигроскопические

распределить поток воздуха по всем зонам пакета 4, т.е. улучшить услови обтекани воздушньп потоком волокна шайб и повысить эффективность 35 теплообмена -и сорбции десорбции вла ги. Исходные данные дл выполнени такой решетки могут быть рассчитаны по формуле Стокса, исход из конкре ного диаметра корпуса устройства, заданных расхода и напора воздуха.

Расположение воздухораспредел ю- щих поджимающих решеток.7 на определенном рассто нии одна от другой позвол ет обеспечить за счет предва

40

Расположение воздухораспредел ю- щих поджимающих решеток.7 на определенном рассто нии одна от другой позвол ет обеспечить за счет предваСОЛИ (CaCl, ZnBr, ZnClj, LiCl и

др.), образующие при поглощении вод - 45 рительного сжати шайб пакета тесный

ных паров кристаллогидраты.

Шайбы 5 могут быть выполнены из волокна хлопка (марл ) и импрегниро- ваны осушителем, например хлористым кальцием.

В качестве материала дл этих шайб может быть использована бытова хлопчатобумажна марл , имеюща линейную плотность 25-29 текс.

1Чайбы 6 вьшолнены из нетканого объемного полотна, например изготав- л1-гааемого из лавсановых и т.п. волокон . Такое полотно имеет линейную плотность 0,7-2 текс.

KOg массой 2,1

кг влаготеплообмен

ное устройство содержит дев ть шайб диаметром 58 мм, из них четыре гидро- филь ные шайбы 5, кажда массой 0,4 г, и п ть гидрофоб.ных шайб 6, кажда массой 0,2 г. Высота пакета равна 13 мм. Аэродинамическое сопротивление пакета потоку воздуха 60 л/мин не превьшает 4 мм вод.ст.

Поджимающие воздухораспределительные решетки 7 закреплены в корпусе 1 на рассто нии одна от другой меньшем, чем высота пакета 4 в свободном состо нии . Они выполнены с перфорацией, сечение отверстий которой увеличиваетс к периферии решетки. Следовательно , аэродинамическое сопротивление отверстий к периферии уменьшает- с . Желательно, чтобы закон изменени аэродинамического сопротивлени от центра к периферии решетки был тем же, что и закон изменени скоростей воздушного потока в поперечном сечении круглой трубы, т.е. парабо

лическим. Это позвол ет равномерно

распределить поток воздуха по всем зонам пакета 4, т.е. улучшить услови обтекани воздушньп потоком волокна шайб и повысить эффективность теплообмена -и сорбции десорбции влаги . Исходные данные дл выполнени такой решетки могут быть рассчитаны по формуле Стокса, исход из конкретного диаметра корпуса устройства, заданных расхода и напора воздуха.

контакт волокон шайб 5 и 6. В св зи с тем, что импрегнированные гигроскопическим веществом волокна шайб из плетеных сеток непосредственно при50 легают к волокнам шайб из нетканого объемного материала большей пористости (т.е. меньшей линейной плотности), образующийс на них при поглощении влаги слой раствора имеет возмож55 ность легко перетекать на волокна гидрофобных шайб и не перекрьтает . поры между волокнами. Аэродинамическое сопротивление пакета шайб не увеличиваетс , что позвол ет стру м воздушного потока свободно проникать по порам между волокнами материала, взаимодейству со всей импрегнированной осушителем поверхностью шайб.

Размещение на торцах пакета гидрофобных шайб 6, прилегающих к поджимающим воздухораспределительным решеткам 7, обеспечивает возможность перетекани раствора кристаллогидрата на волокна соседней шайбы независимо от положени (горизонтального, вертикального , наклонного) влаготеплообменно- го устройства при использовании дыхательного аппарата. Это исключает закупорку пор раствором, в св зи с чем услови взаимодействи струй проход щего воздуха с осушителем не ухудшаютс .

Выполнение шайб 6 из объемного нетканого полотна, изготовленного из волокнистого полимерного материала, характеризующегос низкой теплопроводностью (теплоемкостью), обеспечивает хороший теплообмен между проход - 5 на соседних гидрофобных шайб 6. Это

щим в течение долей секунды воздухом и волокнами шайб, имеющих развитую поверхность. Так как теплопроводность материала шайб низка , нагревание (охлаждение) их волокон не отличаетс инерционностью. То обсто тельство , что волокна нигде не нагреваютс до температуры, при которой прекращаетс физическа сорбци влаги, способствует охлаждению воздуха за счет использовани тепла на испарение сорбированной влаги.

В дыхательном аппарате влагооб- менное устройство размещаетс между лицевой частью, например загубником и регенеративным патроном, заполненным кислородсодержащим веществом. С патроном и загубником влаготеплооб- менное устройство сообщаетс с по

мощью дыхательных шлангов. Патрон сое-45 ту использовани защитной мощности динен с дыхательным мешком.дыхательного аппарата вдыхает слегРабота влаготеплообменного устрой- ка нагретый воздух, ства в дыхательном аппарате на химически св занном кислороде заключаетс в, следзтощем.

Вьщыхаемьш воздух содержит углекислый газ, имеет относительную влажность 94-98% и температуру 36,0 Влаготеплообменное устройство обе 50 спечивает дыхательному {innapaTy следующие эксплуатационные х рактерис- тики: температуру вдыхаемого воздуха

о/

37,0°С. Проход при выдохе через пакет 4, воздух подсушиваетс за счет

не более 45 С, относительную влажность не менее 60%, сопротивление 55 вдоху не более 4 мм вод.ст.

сорбции влаги гигроскопическим ве- щесТВом шайб 5. Часть влаги конденсируетс на волокнах шайб 6.

, В регенеративном патроне под воздействием углекислого газа, влаги и тепла вьщыхаемого воздуха проход т экзотермические реакции восстановлени , протекающие с поглощением угле0 кислого газа и выделением нагретого водорода. Из патрона во влаготепло- обменное устройство по патрубку 3 воздух поступает сухим и нагретым до 70-90 0. Проход через пакет 4 в об5 ратном направлении, вьщыхаемый воздух увлажн етс за счет затрат некоторого количества тепла на испарение влаги с волокна шайб 6 и 5. Часть тепла из патрона воздуха расходуетс на на0 гревание пакета 4 и корпуса 1, излучающего тепло в окружающее пространство . На поверхности шайб 5 по мере поглощени вод ных паров образуетс слой раствора, перетекающий на волок0

предотвращает закупорку пор в шайбах

5и повьш1ение аэродинамического сопротивлени пакета 4. В св зи с этим элементарные струи выдыхаемого воз0 духа свободно проход т по порам шайб

6и 5, и эффективность действи (осушки ) воздуха не ухудшаетс .

Показателем эффективности работы влаготеплообменного устройства дыхательного аппарата вл етс низка температура вдыхаемого воздуха и отсутствие сухости в дыхательных пут х. Температура вдьгеаемого воздуха в устройстве измен етс от 30°С в начале времени защитного действи аппарата до в конце времени защитного действи , т.е. включившийс в аппарат человек сначала вдыхает более холодный воздух, чем выдыхает, а к момен5

ка нагретый воздух,

Влаготеплообменное устройство обе- 50 спечивает дыхательному {innapaTy следующие эксплуатационные х рактерис- тики: температуру вдыхаемого воздуха

о/

567

Фиг.Ъ

Редактор В.Данко

Составитель Н.Улыпина

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Эрдейи

Заказ 4541/4Тираж 429Подписное

. .ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие,г.Ужгород,ул.Проектна ,4

Claims

1.ВЛАГОТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ХИМИЧЕСКИ СВЯЗАННОМ КИСЛОРОДЕ, содержащее корпус с патрубками и размещенный в нем многослойный пакет из чередующихся гидрофобных и гидрофильных шайб, о тличающее ся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, оно снабжено двумя поджимающими воздухораспределительными решетками, установленными по торцам многослойного пакета, гидрофильные шайбы которого выполнены в виде плетеных сеток из волокнистого материала, импрегнированного гигроскопическим веществом, а гидрофобные шайбы выполнены из нетканого объемного волокна с меньшей линейной плотностью, чем материал гидрофобных шайб, при этом к поджимающим воздухораспределительным решеткам прилегают гидрофобные шайбы. £

2. Устройство по п.1, о т л и чающее с я тем, что поджимающие воздухораспределительные решетки выполнены с увеличивающимися в направлении к периферии сечениями отверстий.

SU „„1342514