UA16554U

UA16554U - Heat and moisture exchanger of isolating self-rescuer containing chemically bound oxygen

Info

Publication number: UA16554U
Application number: UAU200601594U
Authority: UA
Inventors: Hryhorii Davydovych Vasserman; Oleksandr Volodymyrov Hryschuk; Mykola Viktorovych Kotiukhov; Viktor Mykolaiovych Luchko; Volodymyr Kuzmych Ovcharov; Valerii Oleksiiovych Starodub; Dmytro Havrylovych Talalaiev
Original assignee: Hryhorii Davydovych Vasserman; Oleksandr Volodymyrov Hryschuk; Mykola Viktorovych Kotiukhov; Viktor Mykolaiovych Luchko; Volodymyr Kuzmych Ovcharov; Valerii Oleksiiovych Starodub; Dmytro Havrylovych Talalaiev
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2006-08-15

Abstract

A heat and moisture exchanger of the isolating self-rescuer containing the chemically bound oxygen comprises a case with a cover and pipes connecting to the facial part of the self-rescuer and a regenerative cartridge, a plug made of gas-permeable material located in the case between the perforated partitions generating the cavities with the end-faces of the case and the cover and connecting with the cavities of the pipes. To improve the performance of the heat and moisture exchanger, the partitions are made of non-flat elements consisting of the wire gauze nets adjacent to the ribs of varying height in the internal surfaces of the end-faces of the case and the cover. The plug is made of the woven-wire net folded as a reel and placed within the case in such a way that the axis of the reel aligns to the axis of the case and its outer surface is adjacent to the internal surface of the case.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель належить до деталей дихальних апаратів із хімічно-зв'язаним киснем, зокрема до 2 Іізолювальних саморятувальників, що застосовуються у гірничорудній промисловості для захисту органів дихання людини в несприятливих умовах внаслідок утворення непридатного для дихання середовища при пожежі, раптовому викиді вугілля, пилу та газу у виробках шахт. Такі дихальні апарати можуть бути використані в інших галузях промисловості, на транспорті та комунальному господарстві (в готелях, багатоповерхових будинках та закритих приміщеннях малого об'єму, а саме в камерах, каютах, купе, колодязях і т. п.), тобто там де потрібен 70 захист органів дихання людини від отруюючої дії шкідливих газів та аерозолів, що виникають при пожежах або інших техногенних аваріях.The utility model belongs to parts of breathing apparatus with chemically bound oxygen, in particular to 2 Isolating self-rescuers used in the mining industry to protect human respiratory organs in adverse conditions due to the formation of an environment unsuitable for breathing during a fire, a sudden release of coal, dust and gas in mine workings. Such breathing apparatus can be used in other branches of industry, in transport and public utilities (in hotels, high-rise buildings and small enclosed spaces, namely in cells, cabins, compartments, wells, etc.), i.e. where 70 protection of human respiratory organs from the poisonous effect of harmful gases and aerosols arising during fires or other man-made accidents is required.

Відомий тепловологообмінний пристрій дихального апарата з хімічно-зв'язаним киснем (ас. СРСРA well-known heat-moisture exchange device of a breathing apparatus with chemically bound oxygen (assistant of the USSR

Мо1342514; Аб62В 9/00, 7/08; 1987), який має корпус із патрубками на торцях та багатошаровий стос (тампон) із гідрофобних та гідрофільних шайб, розташованих по черзі поміж перфорованими перегородками в порожнині 12 корпуса. Гідрофільні шайби виконані у вигляді плетених сіток із волокнистого матеріалу, та імпрегновані гігроскопічною речовиною. Гідрофобні шайби виконані з нетканого об'ємного волокна, лінійна густина якого менше лінійної густини матеріалу гідрофільних шайб. Перфоровані перегородки виконані з отворами, перетин яких збільшується від центра до периферії. Цей пристрій був використаний при виготовленні партії ізолювальних саморятувальників ОХУ-КОО.Mo1342514; Ab62B 9/00, 7/08; 1987), which has a case with nozzles on the ends and a multilayer stack (tampon) of hydrophobic and hydrophilic washers located alternately between perforated partitions in the cavity 12 of the case. Hydrophilic washers are made in the form of woven nets made of fibrous material and impregnated with a hygroscopic substance. Hydrophobic washers are made of non-woven bulky fiber, the linear density of which is less than the linear density of the material of hydrophilic washers. Perforated partitions are made with holes, the cross section of which increases from the center to the periphery. This device was used in the production of a batch of isolation self-rescuers of the ОРОХ-КОО.

Недоліком цього пристрою є можливість погіршення умов дихання при застосуванні апарата за призначенням внаслідок збільшення опору диханню при активному слиновиділенні у користувача, що зменшує поперечний перетин пристрою, через який йде потік вдихуваної і видихуваної газової суміші.The disadvantage of this device is the possibility of deterioration of breathing conditions when using the device as intended due to an increase in breathing resistance during active salivation in the user, which reduces the cross section of the device, through which the flow of inhaled and exhaled gas mixture passes.

Ці експлуатаційні недоліки усунені у тепловологообмінному пристрої (ас. СРСР Мо1198788; Аб2В 9/00, 7/08; 1984), який має корпус із розміщеними на його протилежних торцях співвісно або під кутом один до одного 22 патрубками для приєднання лицевої частини (загубника) дихального апарата та регенеративного патрона, а -о також тампон (наповнювач) із газопроникного вологопоглинаючого матеріалу, розташований поперек напрямку потоку повітря. Тампон розміщений в обоймі, яка розташована з зазором відносно стінок корпуса та виконана у вигляді коробки з кришкою з перфорованими днищами, яка має змінний по висоті подовжній перетин, що збільшується від периферії до центра. При цьому днище обойми в напрямку загубника виконане опуклим, а З 30 газопроникний матеріал розташований у коробці з однаковою об'ємною густиною. оюThese operational shortcomings are eliminated in the heat-moisture exchange device (as. USSR Mo1198788; Ab2B 9/00, 7/08; 1984), which has a body with 22 nozzles for connecting the front part (mouthpiece) placed on its opposite ends coaxially or at an angle to each other a breathing apparatus and a regenerative cartridge, as well as a tampon (filler) made of a gas-permeable moisture-absorbing material, located across the direction of the air flow. The tampon is placed in a clip, which is located with a gap relative to the walls of the case and is made in the form of a box with a cover with perforated bottoms, which has a variable height longitudinal section, which increases from the periphery to the center. At the same time, the bottom of the clip in the direction of the mouthpiece is convex, and the Z 30 gas-permeable material is located in a box with the same volume density. oh

Таке виконання пристрою виключає підвищення опору дихання, бо слина збирається у зазорі поміж корпусом і обоймою і не досягає поверхні тампона, тобто не має змоги зменшити його поперечний перетин. оThis design of the device excludes an increase in breathing resistance, because saliva collects in the gap between the body and the clip and does not reach the surface of the tampon, that is, it cannot reduce its cross-section. at

Як прототип обрано тепловологообмінний пристрій дихального апарата з хімічно зв'язаним киснем по (а.с. Ге)A heat-moisture exchange device of a breathing apparatus with chemically bound oxygen according to (a.s. Ge) was chosen as a prototype

СРСР Мо1198788)І. 3о Цей пристрій має такі конструктивні та експлуатаційні недоліки: -- - надзвичайна складність конструкції та незадовільні масогабаритні характеристики як наслідок складної конструкції; - малоефективна дія пристрою у складі дихального апарата при застосуванні його за призначенням внаслідок /«Ф того, що значна частина нагрітої газової суміші із регенеративного патрона при вдиху минає тампон по зазору З 40 поміж обоймою і корпусом пристрою, де опір потоку газової суміші менше. с На підставі викладеного випливає, що завданням, на вирішення якого спрямована розробка корисної моделі, з» що заявляється, є усунення зазначених недоліків, тобто поліпшення експлуатаційних характеристик тепловодого-обмінного пристрою за рахунок підвищення ефективності його дії та спрощення конструкції.USSR Mo1198788)I. 3о This device has the following design and operational shortcomings: -- - extreme complexity of the design and unsatisfactory mass-dimensional characteristics as a result of the complex design; - ineffective action of the device as part of the breathing apparatus when it is used for its intended purpose due to the fact that a significant part of the heated gas mixture from the regenerative cartridge during inhalation bypasses the tampon through the gap Z 40 between the clip and the body of the device, where the resistance to the flow of the gas mixture is less. c On the basis of the above, it follows that the task to be solved by the development of a useful model, as stated, is the elimination of the indicated shortcomings, that is, the improvement of the operational characteristics of the heat exchange device by increasing the efficiency of its operation and simplifying the design.

Вирішення цього завдання досягається тим, що у тепловологообмінному пристрої дихального апарата із 45 хімічно-зв'язаним киснем, який має корпус з кришкою з розміщеними на них під кутом один до одного патрубками - для приєднання лицевої частини апарата та регенеративного патрона, тампон із газопроникного матеріалу,The solution to this problem is achieved by the fact that in the heat-moisture exchange device of the breathing apparatus with 45 chemically bound oxygen, which has a body with a lid with nozzles placed on them at an angle to each other - for connecting the front part of the apparatus and the regenerative cartridge, a tampon made of gas-permeable material ,

Ге»! розташований в корпусі поміж перфорованими перегородками, які утворюють із торцями корпуса та кришки порожнини, сполучені з порожнинами патрубків, відповідно до корисної моделі, перегородки виконані у вигляді і-й неплоских елементів з дротяних тканих сіток, прилеглих до різновисоких ребер на внутрішніх поверхнях торців сл 20 корпуса та кришки, а тампон виконаний із дротяної об'ємної плетеної сітки, згорнутої в рулон і розташованої в корпусі так, що вісь рулону співпадає з віссю корпуса, а його зовнішня поверхня є прилеглою до внутрішньоїGee! located in the housing between perforated partitions that form cavities with the ends of the housing and lids, connected to the cavities of the nozzles, according to the useful model, the partitions are made in the form of i-th non-planar elements of woven wire meshes adjacent to the ribs of different heights on the inner surfaces of the ends of sl 20 body and cover, and the tampon is made of wire three-dimensional braided mesh rolled into a roll and located in the body so that the axis of the roll coincides with the axis of the body, and its outer surface is adjacent to the inner

Т» поверхні корпуса; тим, що тампон виконаний із тканої сітки з синтетичних волокон у вигляді елементів, розташованих по черзі в стос; а також тим, що тампон розташований в обичайці корпуса так, що прошарки сітки в рулоні співпадають з напрямком руху потоку повітря із одного з патрубків, наприклад того, що має лицеву частину. с Таке виконання пристрою відрізняється поліпшеною експлуатаційною характеристикою у складі дихального апарата.T" of the body surface; the fact that the tampon is made of a woven mesh of synthetic fibers in the form of elements arranged alternately in a stack; as well as the fact that the tampon is located in the casing so that the layers of the mesh in the roll coincide with the direction of the air flow from one of the nozzles, for example, the one with the front part. c This version of the device is characterized by improved operational characteristics as part of the breathing apparatus.

Це пояснюється наступним чином: - виконання корпуса та кришки з рівновеликими ребрами на внутрішніх поверхнях їх торців, а перегородок - 60 у вигляді неплоских елементів із дротяних тканих сіток, які є прилеглими до ребер корпуса та кришки і утворюють порожнини, сполучені з порожнинами патрубків, дозволяє рівномірно розподілити елементарні струмені потоку вдихуваної та видихуваної газової суміші по усьому поперечному перетину корпуса і, відповідно, тампона, що поліпшує умови тепловологообміну та знижує опір диханню; - виконання тампона із дротяної об'ємної плетеної сітки у вигляді рулону, або із тканої синтетичної сітки бо у вигляді елементів розташованих по черзі в стос поліпшує теплообмін та сорбцію і десорбцію вологи поверхнею усіх волокон сіток; - розташування тампона в корпусі так, що прошарки сітки в рулоні співпадають з напрямком руху потоку повітря в одному з патрубків корпуса також поліпшує умови обміну теплом та вологою між вдихуваною таThis is explained as follows: - execution of the body and cover with equal-sized ribs on the inner surfaces of their ends, and partitions - 60 in the form of non-planar elements made of wire woven meshes, which are adjacent to the ribs of the body and cover and form cavities connected to the cavities of the nozzles, allows evenly distribute the elementary jets of the flow of the inhaled and exhaled gas mixture over the entire cross-section of the body and, accordingly, the tampon, which improves the conditions of heat-moisture exchange and reduces breathing resistance; - making a tampon from a wire three-dimensional braided mesh in the form of a roll, or from a woven synthetic mesh, because in the form of elements arranged alternately in a stack, it improves heat exchange and sorption and desorption of moisture on the surface of all mesh fibers; - the location of the tampon in the body so that the layers of the mesh in the roll coincide with the direction of the air flow in one of the nozzles of the body also improves the conditions for the exchange of heat and moisture between the inhaled and

Видихуваною газовою сумішшю та зменшує опір диханню; - прилягання зовнішньої поверхні тампону до внутрішньої поверхні корпуса запобігає потоку гарячої газової суміші повз тампон, що підвищує ефективність дії пристрою.Exhaled gas mixture and reduces breathing resistance; - the adhesion of the outer surface of the tampon to the inner surface of the case prevents the flow of hot gas mixture past the tampon, which increases the efficiency of the device.

Сутність корисної моделі пояснюється кресленнями, де: на Фіг.1 показаний загальний вигляд тепловологообмінного пристрою (подовжній перетин); 70 на Фіг.2 показаний варіант виконання пристрою (подовжній перетин); на Фіг.3 показана кришка пристрою (подовжній перетин); на Фіг.4 показаний вигляд А Фіг.3; на Фіг.5 показаний корпус пристрою (подовжній перетин); на Фіг.б показаний вигляд Б Фіг.5.The essence of the useful model is explained by the drawings, where: Fig. 1 shows the general view of the heat-moisture exchange device (longitudinal section); 70 in Fig. 2 shows an embodiment of the device (longitudinal section); Figure 3 shows the cover of the device (longitudinal section); Fig. 4 shows view A of Fig. 3; Figure 5 shows the body of the device (longitudinal section); Fig. b shows view B of Fig. 5.

Тепловологообмінний пристрій дихального апарата (Фіг.1) з хімічно-зв'язаним киснем має циліндричний корпус 1 з патрубком для приєднання до регенеративного патрона, кришку 2 з патрубком для приєднання до лицевої частини, перегородку З, яка прилягає до ребер кришки 2 (Фіг.З і 4) і перегородку 4, яка прилягає до ребер корпуса 1 (Фіг.5 і 6), а також тампон 5 поміж перегородками З і 4. Перегородки З і 4 виконані у вигляді неплоских елементів з дротяних тканих сіток. Перегородка З має круглу форму і прилягає до різновисоких ребер (Фіг.З3) кришки 2 та до її поверхні у нижній частині. Перегородка 4 має некруглу форму: у пристрої по Фіг.1 вона кругла до перегину з однієї сторони та еліптична з другої сторони перегину; у пристрої по Фіг.2 вона напівеліптична. Перегородка 4 некруглої форми прилягає до різновисоких ребер (Фіг.5) корпуса 1. Перегородка 4 напівеліптичної форми прилягає до ребер корпуса 1 тільки своїм торцем і утримується у заданому стані шипами корпуса 1 (Фіг.2). Тампон 5 виконаний із дротяної об'ємної плетеної сітки наступним чином: більші за розміром об сторони заготовки загнуті до центра, а потім складені удвоє уздовж, отриманий пакет (в 4 шари сітки) згорнутий у рулон так, що його розміри близькі до розмірів внутрішньої порожнини корпуса 1. Вставлений у т корпус тампон за рахунок своєї пружності щільно прилягає до внутрішньої поверхні корпуса 1 та до перегородокThe heat-moisture exchange device of the breathing apparatus (Fig. 1) with chemically bound oxygen has a cylindrical body 1 with a nozzle for connecting to the regenerative cartridge, a cover 2 with a nozzle for connecting to the front part, a partition C, which adjoins the edges of the cover 2 (Fig. C and 4) and partition 4, which adjoins the ribs of the body 1 (Figs. 5 and 6), as well as tampon 5 between partitions C and 4. Partitions C and 4 are made in the form of non-planar elements of woven wire meshes. The partition C has a round shape and adjoins the ribs of different heights (Fig. 33) of the cover 2 and its surface in the lower part. The partition 4 has a non-circular shape: in the device of Fig. 1 it is round to the bend on one side and elliptical on the other side of the bend; in the device of Fig. 2 it is semi-elliptical. Partition 4 of non-circular shape adjoins the ribs of different heights (Fig. 5) of the body 1. Partition 4 of semi-elliptical shape adjoins the ribs of the body 1 only with its end and is held in a given state by the spikes of the body 1 (Fig. 2). Tampon 5 is made of a wire three-dimensional braided mesh as follows: the workpieces larger in size on the sides are bent to the center, and then folded in half lengthwise, the resulting package (in 4 layers of mesh) is rolled into a roll so that its dimensions are close to the dimensions of the internal cavity housing 1. Due to its elasticity, the tampon inserted into the housing tightly adheres to the inner surface of housing 1 and to the partitions

Зі.With.

Такий самий тампон може бути зроблений із тканої сітки з синтетичних волокон, наприклад, такої, яку «г зо використовують для виготовлення сит для просівання борошна.The same tampon can be made of a woven mesh made of synthetic fibers, for example, the kind that is used to make sieves for sifting flour.

Тампон 5 може бути виконаний із тканої сітки з синтетичних волокон у вигляді окремих елементів, о наприклад, круглих, які розташовані по черзі в стос. юTampon 5 can be made of a woven mesh of synthetic fibers in the form of separate elements, for example, round ones, which are arranged alternately in a stack. yu

Бувають випадки коли людина при застосуванні дихального апарата виділяє багато слини. Ця рідина через патрубок кришки 2, який розташований ексцентричне щодо її центра, потрапляє у порожнину поміж кришкою та ісе) зв перегородкою З і далі проникає у зону тампона 5, найближчу до патрубка корпуса 1. По цьому патрубку при де вдиху із патрона надходить сухий та нагрітий до (70-90) кисень, внаслідок чого у цій зоні тампона 5 перш за все починається випаровування рідини, що поліпшує умови дихання за рахунок зниження температури та зволоження вдихуваної газової суміші.There are cases when a person produces a lot of saliva when using a breathing apparatus. This liquid through the cap nozzle 2, which is located eccentrically with respect to its center, enters the cavity between the cap and ise) with partition C and further penetrates into the area of the tampon 5, which is closest to the nozzle of the body 1. Through this nozzle, during inhalation, dry and heated to (70-90) oxygen, as a result of which in this area of the tampon 5, the evaporation of the liquid first of all begins, which improves breathing conditions due to a decrease in temperature and humidification of the inhaled gas mixture.

У дихальному апараті тепловологообмінний пристрій одним патрубком приєднаний до лицевої частини, « наприклад, загубника з носовим затискачем, а другим патрубком приєднаний за допомогою гофрованої трубки у с до регенеративного патрона, який має запас речовини з хімічно-зв'язаним киснем для дихання людини протягом й часу захисної дії апарата та пусковий пристрій для дихання людини у початковий період роботи апарата. До "» патрона приєднаний дихальний мішок, який має клапан надлишкового тиску. Усі ці складові частини дихального апарата на кресленнях не показані.In the breathing apparatus, the heat-moisture exchange device is connected to the front part by one nozzle, for example, a mouthpiece with a nose clip, and the second nozzle is connected by means of a corrugated tube to the regenerative cartridge, which has a supply of substance with chemically bound oxygen for human breathing during and time of the device's protective action and the starting device for human breathing in the initial period of the device's operation. A breathing bag, which has an overpressure valve, is attached to the cartridge. All these components of the breathing apparatus are not shown in the drawings.

При застосуванні дихального апарата за призначенням тепловологообмінний пристрій діє наступним чином. - Видихувана газова суміш містить діоксид вуглецю (до 595 об'єму), кисень та пари води (відносна вологість до 10095 при температурі 37-382С). На фазі видиху газова суміш по патрубку кришки 2 надходить у порожнинуWhen using a breathing apparatus as intended, the heat-moisture exchange device works as follows. - Exhaled gas mixture contains carbon dioxide (up to 595 volume), oxygen and water vapor (relative humidity up to 10095 at a temperature of 37-382C). During the exhalation phase, the gas mixture enters the cavity through the nozzle of cover 2

Ф поміж кришкою 2 та перегородкою З і далі рівномірним потоком пронизує тампон 5, охолоджуючи та зволожуючи с його. Через перегородку 4 і порожнину поміж нею та корпусом 1 газова суміш потрапляє до патрубка корпуса 1 і сл 50 далі до регенеративного патрона. Регенеративний патрон має кисневмісну речовину надпероксід калію (КО»), в якій під дією діоксиду вуглецю та вологи йдуть хімічні реакції відновлення з генерацією кисню та виділенням «з» великої кількості тепла. Нагріта до (70-90)2С газова суміш із патрона потрапляє в дихальний мішок.Ф between the cover 2 and the partition З and then a uniform flow penetrates the tampon 5, cooling and moistening it. Through partition 4 and the cavity between it and housing 1, the gas mixture enters the nozzle of housing 1 and sl 50 further to the regenerative cartridge. The regenerative cartridge has an oxygen-containing substance, potassium peroxide (KO), in which, under the influence of carbon dioxide and moisture, chemical regeneration reactions occur with the generation of oxygen and the release of a large amount of heat. The gas mixture heated to (70-90)2C from the cartridge enters the breathing bag.

На фазі вдиху газова суміш із мішка йде у зворотному напрямку, тобто через патрон та гофровану трубку до тепловологообмінного пристрою і далі через нього в органи дихання людини. Коли гаряча газова суміш проходить через тампон 5 вона зволожується та охолоджується, витрачаючи тепло на нагрів тампону та на випаровування вологи. с Цей пристрій використаний при розробці ізолювального саморятувальника СІ-30, що виготовляє ВАТ "Донецький завод гірничорятувальної апаратури". Він забезпечує людині, що користується цим дихальним апаратом, температуру вдихуваного повітря в межах (33-50)2С та відносну вологість від ЗО до 6095 від початку 60 до кінця захисної дії апарата.During the inhalation phase, the gas mixture from the bag goes in the reverse direction, i.e. through the cartridge and the corrugated tube to the heat-moisture exchange device and further through it into the human respiratory organs. When the hot gas mixture passes through the tampon 5, it is moistened and cooled, spending heat on heating the tampon and evaporating moisture. c This device was used in the development of the isolating self-rescuer SI-30, manufactured by OJSC "Donetsk Plant of Mining Rescue Equipment". It provides the person using this breathing apparatus with the temperature of inhaled air within (33-50)2C and relative humidity from ZO to 6095 from the beginning of 60 to the end of the protective action of the apparatus.

Claims

The formula of the invention

65 1. A heat-moisture exchange device of a breathing apparatus with chemically bound oxygen, which has a housing with a lid with nozzles placed on them at an angle to each other for connecting the front part of the apparatus and a regenerative cartridge, a tampon made of gas-permeable material, located in the housing between perforated partitions, which form a cavity with the ends of the body and the cover, connected to the cavities of the nozzles, which is distinguished by the fact that the partitions are made in the form of non-planar elements made of wire woven meshes, adjacent to the ribs of different heights on the inner surfaces of the ends of the body and the cover, and the tampon is made of wire volumetric woven mesh rolled into a roll and located in the housing so that the axis of the roll coincides with the axis of the housing, and its outer surface is adjacent to the inner surface of the housing.

2. The heat-moisture exchange device of the breathing apparatus according to claim 1, which is characterized by the fact that the tampon is made of a woven mesh of synthetic fibers in the form of elements arranged alternately in stacks. 70 Z. The heat-moisture exchange device of the breathing apparatus according to claim 71, which is characterized by the fact that the tampon is located in the body shell so that the mesh layers in the roll coincide with the direction of the air flow from one of the nozzles, for example, the one with the front part. that 2 « IF) IF) (Se) yo

- and? - (o) 1 1 s» 60 b5