UA44017C2 - Регенеративний респіратор з хімічно зв'язаним киснем - Google Patents

Abstract

Регенеративний респіратор з хімічно зв`язаним киснем містить ранець, лицьову частину, клапани вдиху і видиху, які розташовані в шлангах вдиху і видиху, з`єднаних з мішками вдиху і видиху. Шланги сполучені, відповідно, з теплообмінником і регенеративним патроном. Цей респіратор також містить клапан захисту від перевищення тиску, балон із стиснутим киснем, обладнаний індикатором тиску і клапанним пристроєм, пусковий пристрій із брикетом, зволожувач вдихуваного повітря та індикатор непридатності регенеративного патрона.  

Description

Винахід належить до пристроїв для захисту органів дихання людини від впливу непридатної дкя дихання атмосфери при гірничорятувальних і технічних роботах у вугільній і інших галузях промисловості в особливо важких умовах, а також для застосування при нормальній температурі навколишнього середовища.

Відомий респіратор /ає. СРСР Мо342635, Аб2В 7/08, 1971/, що має ранець, /корпус/, лицьову частину у вигляді загубника, з носовим затискачем, приєднану за допомогою гофрованих шлангів /трубок/ через клапан видиху до регенеративного патрона і через клапан вдиху до дихального мішка. Регенеративний патрон обладнаний пусковим пристроєм. Респіратор містить балон із стиснутим киснем і киснево-подаючий вузол /редуктор/, який поєднаний з дихальним мішком.

Недоліком респіратора є незадовільна експлуатаційна характеристика в зв'язку зі складністю конструкції, великими габаритними розмірами і масою, а також високою температурою і вологістю вдихуваного повітря.

Цей недолік усунутий в шахтному дихальному апараті /респіраторі/ із хімічно зв'язаним киснем /а.с. СРСР В 1489033, Аб628 7/08, 1987; патент України Ме11812, Аб2В 7/08, 1987/, що має ранець, лицьову частину, поєднану гофрованими шлангами /грубками/ із коробкою клапанів вдиху і видиху, а також із регенеративним патроном, спорядженим кисневовмісною речовиною, і дихальним мішком.

Зазначений дихальний апарат не у всіх ситуаціях забезпечує необхідний коефіцієнт захисту органів дихання, що погіршує його експлуатаційну характеристику.

Цей недолік усунутий в регенеративному респіраторі з хімічно зв'язаним киснем /патент України Л» 13344,

Аб2В 7/08, 1997/, що має ранець, лицьову частину у вигляді маски або загубника з носовим затискачем, клапани вдиху і видиху, поєднані гофрованими шлангами відповідно з мішками вдиху і видиху, що поєднуються з регенеративним патроном, клапан надлишкового тиску натискного типу, який установлений на стінці мішка видиху, приєднаного до патрубка патрона через проміжну камеру, при цьому стінка мішка видиху з клапаном розміщена фронтально стінці ранця з можливістю взаємодії з нею підпружиненого штока цього клапана, а камера має хиткий двуплечий важіль, одне плече якого виконано у вигляді П-подібної рамки з закріпленою на ній пластиною, яка взаємодіє зі стінкою мішка і має отвір для клапана, а інше, плече виконане у вигляді вільних кінців рамки, до яких прикріплені кінці пружини розтягу, що охоплює корпус камери.

Таке виконання респіратора підвищує його експлуатаційну надійність за рахунок підвищення коефіцієнта захисту органів дихання. Це пов'язано з тим, що у повітропровідній системі дихального апарата і його лицьовій частині утворюється надлишковий тиск повітря незалежно від фаз дихання.

Цей регенеративний респіратор має такі недоліки: відсутній пристрій /індикатор/, який вказує ступінь відпрацювання кисневовмісної речовини у регенеративному патроні в процесі роботи дихального апарата. При використанні респіратора за призначенням необхідно мати годинник для відліку часу дихання в апараті. Енерговитрати людини залежать від важкості роботи, температури навколишнього середовища, втоми і багатьох інших факторів, які неможливо оцінити об'єктивно в процесі виконання роботи, у зв'язку з чим змінюється кількість кисню, що витрачається при диханні, внаслідок цього оцінка часу захисної дії респіратора по годиннику не є достовірною; відсутній пусковий пристрій, який забезпечує користувача респіратора киснем у початковий період. У зв'язку з цим після включення в респіратор деякий час втрачається на "роздихання" регенеративного патрона, що до того ж потребує відповідних навичок при виконанні цієї операції; незадовільні умови дихання внаслідок підвищення температури вдихуваного повітря через його нагрівання при використанні респіратора в атмосфері з підвищеною температурою, наприклад, у зоні пожежі; незадовільні умови дихання внаслідок підвищення опору на фазі видиху при наповненні мішка перед спрацюванням клапана надлишкового тиску, а також нестабільністю величини опору видиху в процесі експлуатації респиратора, внаслідок складності механізму створення надлишкового тиску.

Регенеративний респіратор з хімічно зв'язаним киснем по патенту України Ме13344 обраний як прототип.

На підставі викладеного випливає, що завданням, на розв'язання якого спрямований винахід, що заявляється, є усунення зазначених недоліків, тобто поліпшення експлуатаційної характеристики респіратора шляхом забезпечення більш низької температури вдихуваного повітря при підвищеній температурі навколишнього середовища, зниження опору видиху і підвищення стабільності його величини в процесі експлуатації, полегшення включення в дихальний апарат, у тому числі повторного включення в нього після перерви в роботі, забезпечення можливості контролю ступеня відпрацювання регенеративного патрона, тобто кількості використаного запасу хімічно зв'язаного кисню.

Вирішення цього завдання досягається тим, що відомий регенеративний респіратор з хімічно зв'язаним киснем, що має ранець, лицьову частину у вигляді маски або загубника з носовим затискачем, поєднану за допомогою гофрованих шлангів: із клапанами вдиху і видиху, а через них відповідно з мішком вдиху і мішком видиху, який поєднаний з регенеративним патроном безпосередньо, а мішок вдиху-через теплообмінник, клапан надлишкового тиску натискного типу, що встановлений на мішку видиху, який розміщений фронтально стінці ранця і має пластину з отвором для корпуса клапана, яка взаємодіє зі стінкою мішка видиху, відповідно до винаходу, обладнаний пусковим пристроєм, зволожувачем вдихуваного повітря, індикатором відпрацювання патрона, балоном із стиснутим киснем, що мав індикатор тиску і клапанний пристрій з обмеженою подачею газу, причому клапан надлишкового тиску і пластина мішка видиху встановлені на його стінці протилежній до кришки ранця, пластина прикріплена шарнірно до нижньої стінки ранця і має додаткову пластину, змонтовану на ній із можливістю повороту і взаємодії при наповненні мішків газовою сумішшю зі стінкою мішка вдиху і підпрукиненим штоком клапану надлишкового тиску, пусковий пристрій, складається із брикета з запасом хімічно зв'язаного кисню, який розміщений у порожнині патрона, і пускача до брикету» зволожувач вдихуваного повітря виконаний у вигляді посудини з патрубками, що наповнена сорбентом вологи, /наприклад, алюмогелем/, і розміщеної між мішком вдиху і клапаном вдиху лицьової частини, гофрований шланг якої виконаний по всій довжині з теплозахисним чохлом з еластичного матеріалу, термодатчик індикатора відпрацювання патрона, який встановлений на теплообміннику в патрубку, розміщеному в зоні виходу газової суміші з патрона, клапанний пристрій балона приєднаний до мішка вдиху; а також тим, що пускач виконаний у вигляді. жорсткого рознімного корпуса з трубкою і розміщеним у ньому оберненим клапаном, еластичною посудиною /грушею/ із ініціюючою рідиною, наприклад, водою, що захищений знімною опломбованою кришкою, при цьому трубка корпуса поєднана з порожниною патрона каналом фронтально брикету, а пускач установлений на ранці з можливістю безперешкодного демонтажу для спорядження заново.

Таке виконання регенеративного респіратора відрізняється поліпшеною експлуатаційною характеристикою, тому що по-перше, забезпечує візуальний контроль кількості часу закисної дії /у відсотках/; по-друге, полегшує роботу в респіраторі в початковий період, а також після перерви; по-третє, забезпечує комфортні умови дихання в респіраторі протягом усього часу захисної дії навіть в умовах роботи в атмосфері з підвищеною температурою /до 60"С/.

Це пояснюється наступним чином: виконання респіратора з індикатором ступеня відпрацювання патрона, термодатчик якого змонтований у патрубку теплообмінника безпосередньо в зоні виходу газової суміші з регенеративного патрона, дозволяє визначити витрати кисню, і отже об'єктивно встановити запас часу захисної дії респіратора; виконання респіратора з пусковим пристроєм у вигляді брикету з запасом хімічно зв'язаного кисню і пускача до нього у вигляді посудини з ініціюючою рідиною полегшує включення користувача в респіратор, тому що забезпечує, його киснем для дихання в початковий період роботи, тобто доти, поки під впливом вологи і діоксида вуглецю видихуваного повітря почнуться хімічні реакції відновлення в кисневовмісній речовині регенеративного патрона, що протікають із поглинанням ді оксида вуглецю і виділенням кисню. Затрачати зусилля на те, щоб "роздихати" регенеративний патрон користувачу респіратором не має необхідності; виконання респіратора з балоном, який має. запас стиснутого кисню /або повітря/, полегшує повторне включення в дихальний апарат після перерви в роботі з вимиканням із нього, оскільки запасу кисню в балоні достатньо не тільки для того, щоб наповнити мішок вдиху для дихання в початковий період, тобто до початку хімічних реакцій у регенеративному патроні, але і для того, щоб наповняти мішок киснем додатково до того, що генерує патрон при виконанні робіт особливої важкості, що потребують, підвищених витрат кисню при диханні; виконання респіратора зі зволожувачем вдихуваного повітря додатково до теплообмінника забезпечує комфортні умови дихання за рахунок зволоження вдихуваного повітря і зниження його температури, внаслідок втрати тепла на випар вологи з гранул сорбента. Крім того, обладнання шланга вдиху теплозахисним чохлом з еластичного матеріалу, знижує нагрів вдихуваного повітря, виключаючи теплопередачу від нагрітого повітря навколишнього середовища; виконання респіратора з мішком видиху, на якому змінене розміщення клапана надлишкового тиску і пластини, що контактує зі стінкою мішка, розміщення на цій пластині додаткової пластини, змонтованої з можливістю повороту і взаємодії зі стінкою мішка, вдиху і з підпружиненим штоком клапана при наповненні мішків вдиху і видиху газовою сумішшю, а також шарнірне кріплення пластини мішка вдиху до стінки ранця виключає підвищення опору видиху в процесі дихального циклу і забезпечує стабільність величини опору видиху внаслідок простоти конструкції механизму і надійності його дії. До граничного наповнення обох мішків клапан надлишкового тиску закритий, а мішок видиху і регенеративний патрон не роблять такого опору потокові видихуваного повітря, яке б істотно утрудняло дихання. При наповненні обох мішків газовою сумішшю шток клапана надлишкового тиску і повітря з мішка видиху виходить назовні доти, поки обидва мішки в процесі дихального циклу порожніють настільки, що клапан надлишкового тиску закриється. При спрацюванні клапана надлишкового тиску підвищення опору потокові видихуваного повітря також не відбувається, тому що надлишок повітря з мішка видиху вільно виходить в атмосферу. При цьому зменшується кількість діоксида вуглецю і вологи, що надходять у регенеративний патрон при видиху. У зв'язку з цим-зменшується кількість кисню, що генерується патроном і надходить у мішок вдиху, що в результаті призводить до економної витрати кисню, що знаходиться в хімічно зв'язаному вигляді в регенеративному патроні. Це також покращує експлуатаційну характеристику респіратора; виконання респіратора з пускачем брикету пускового пристрою у вигляді жорсткого корпуса з трубкою, які вміщують в собі клапан, еластичну посудину із ініціюючою рідиною, наприклад, водою, захисну кришку від випадкового спрацювання, установка пускача на ранці з можливістю безперешкодного користування ним і демонтажу для повторного багаторазового спорядження заново після використання дихального апарата за призначенням також покращує експлуатаційну характеристику респіратора.

Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 показана принципова схема респіратора; на фіг.2 показаний регенеративний респіратор, загальний вигляд; на фіг.3 показаний перетин А-А фіг.2; на фіг.4А показаний вигляд А фіг.3, на фіг.5 показаний зволожувач, на фіг.б показаний пускач.

Респіратор /фіг.1, 2 і 3/ складається з жорсткого ранця 1-, розділеного перегородкою 2 на два відсіки, регенеративного патрона 3, розміщеного у верхньому відсіку, мішка вдиху 4, мішка видиху 5, пластин 6 і 7, пускача 8 і теплообмінника 9, розміщених у нижньому відсіку. До мішка видиху 5 прилягає пластина 6 з отвором для клапана надлишкового тиску 10, яка шарнірно прикріплена до нижньої частини ранця. Пластина 7 змонтована на пластині 6 із можливістю повороту і взаємодії з мішком вдиху 4 і підпружиненим штоком клапана 10. Мішок вдиху 4 приєднаний до патрубка теплообмінника 9, який у свою чергу прикріплений до патрона 3. У зоні кріплення патрона З теплообмінник має патрубок 11 /фіг.4/ із термодатчиком 12 індикатора відпрацювання регенеративного патрона 3. Мішок видиху 5 приєднаний до іншого патрубку патрона 3. У нижній частині ранця під мішком видиху 5 розміщений балон ІЗ з індикатором тиску 14 і клапанним пристроєм 15 з обмеженою подачею газу, який поєднаний зі шлангом вдиху 16, приєднаного до мішка вдиху 4. До мішка видиху 5 приєднаний шланг 17. Шланги 16 і 17 у свою чергу поєднані з коробками, в яких встановлені клапани вдиху 18 і видиху 19. Коробки клапанів 18 і 19 гофрованими шлангами 20 і 21 поєднані з лицьовою частиною 22, що має коробку з оголов'єм, загубник і носовий затискач. У якості лицьової частини може бути використана маска, не показана на кресленні. На шлангу вдиху розміщений теплозахисний чохол 23. Між шлангом вдиху 16 і коробкою з клапаном вдиху 18 встановлений зволожувач 24 вдихуваного повітря.

Ранець 1 респіратора в робочому положенні розміщується на спині людини. Для цього він обладнаний підвісною системою, яка складається з двох плечових ременів 25 і поясного ременя 26, прикріплених до кришки ранця 27.

Пусковий пристрій має брикет 28 із запасом хімічно зв'язаного кисню і пускач 8 до нього. Пускач 8 має корпус 29 /фіг.6/ із кришкою 30, до якої прикріплена трубка 31. У порожнині корпуса 29 змонтований обернений клапан 32 і еластична /гумова/ посудина 33 з ініціюючою рідиною. У якості ініціюючої рідини для розкладання брикету 28 використовується вода в теплий час року або розчин сірчаної кислоти в холодний час року.

Посудина захищена від спрацювання при випадковому натискуванні кришкою 34 з кільцем 35. Перед використанням пускового пристрою за призначенням кришка 34, що пломбується дротом із пломбою 36, знімається.

Респіратор працює наступним чином. Видихуване людиною повітря, що містить діоксид вуглецю і пари води, через лицьову частину 22, шланги видиху 21 і 17, клапан видиху 19 і мішок 5 видиху надходить у регенеративний патрон З, споряджений кисневовмісною речовиною /надпероксидом калію КОзг/, де відбувається регенерація видихуваного повітря, тобто діоксид вуглецю і волога поглинаються речовиною, внаслідок чого виділяється кисень. Потім очищене і збагачене киснем повітря надходить у теплообмінник 9 і далі в мішок вдиху 4. Вдихуване з мішка вдиху 4 повітря надходить через шланг вдиху 16, зволожувач 24, клапан вдиху 18, гофрований шланг 20 у коробку лицьової частини 22 і далі в дихальні шляхи людини. Рух повітря при диханні здійснюється по замкнутому колу завжди в одному напрямку: при видиху відчиняється клапан видиху, при вдиху - клапан вдиху.

Процес регенерації видихуваного повітря в патроні протікає з виділенням тепла, у зв'язку з чим у респіраторі патрон поступово нагрівається і стає гарячим, а вдихуване повітря - теплим.

При роботі в респіраторі частина видихуваного повітря виходить в навколишню атмосферу через надлишковий клапан 10 мішка видиху 5. Клапан відчиняється при натисканні на його шток пластини 7 по мірі заповнення повітрям дихальних мішків 4 і 5 і створення в них надлишкового тиску.

Подача кисню в мішок вдиху 4 на початку роботи в респіраторі здійснюється натисканням на посудину 33 пускача 8 пускового пристрою. При цьому ініціююча рідина, що знаходиться в ньому, потрапляє на пусковий брикет 28, розміщений у центральному патрубку регенеративного патрона 3. Під впливом ініціюючої рідини брикет 28 розкладається з виділенням кисню, що через регенеративний патрон З надходить у мішок вдиху. При вдиху сухе і нагріте повітря з мішка вдиху 4 надходить у зволожувач 24, споряджений сорбентом /наприклад, алюмогелем/, насиченим водою. При проходженні через нього осушеного повітря відбувається випар сорбованої води, за рахунок чого знижується температура вдихуваного повітря і підвищується його вологість.

При використанні респіратора в середовищі з підвищеною температурою /наприклад, при пожежі/ теплозахисний чохол 23 на шлангу вдиху перешкоджав нагріванню вдихуваного повітря, знижуючи теплопередачу від зовнішнього середовища.

Для полегшення включення в респіратор після перерви використовується запас кисню, що знаходиться в балоні ІЗ. Крім того, цей запас може бути використаний в разі випадкової втрати дихального об'єму, або при виконанні особливо важкої роботи.

Індикатор 37 показує час захисної дії респіратора у відсотках, що залишився. При відпрацюванні 7595 ресурса патрона подається звуковий сигнал.

1 37 я лики й | й

Нет, 22 4 12 7 І 1 их

ДИТ Фк Е 21 я

Ше: Це з АК йон яко сл ; й ть Щі : . з т: Ме

ЛУ М 5 рис

Кеш о Р Я, і. ! мет | ; гі ер а) -

Фіг.1 ой ! : : ит Кен т З. ) х | Її сій й й | х -й : я й З Н й з ! у ша / Й ЩО.

КІ - 77 я ді -е/ 4 Фк о й ру я ГЕН Я у / син я ! / | / в пиши МАН ет с 7 у ин БАД і ЩЕ ен АН сен В м, - ! 3 15

Фіг

І ДИ дк и

СОКИ КАХ

) уееннна я и ; ШЕ я ам

Су АД В не С зв 26 рах: ди у ни ог сон і ! її у щи ще з 5 І т 10 : «ут ' денно СИ що дюн С Еш - и БЕ КШНИ - іх йо ох ! у ш- Ше -. бевсвиси - 6 у в г |в -

Фіг.3 до м и ни кни М - . а с й віх Меенч 456 мед

У 12 о Гв-5 - я ге СЕ,

Фіг.4 й шо -я Е пороку 94 щи пе и их ж хи

В

С

КОД фіг.5

Се Я І с,

ВН

В 30 "ВИ;

БЕ 32 в ря Р. о І ві. ,

Б я й . КІ. вн:

КХ ХУ я еле фі: п у "

ЛОНА по -4 їжа у іх С 2 ря З з ле вх Ж ЯКІ 7 чу ві з4 ря х, о і стр Є З ява Ї и Кв лих Й « !

ЯК ФП, (Он су / - ) ТЕ й с й

Фіг.б

Claims (2)

1. Регенеративний респіратор з хімічно зв'язаним киснем, що має ранець, лицьову частину у вигляді маски або загубника з носовим затискачем, з'єднану за допомогою гофрованих шлангів вдиху і видиху, що мають клапани вдиху і видиху, відповідно з мішком вдиху і мішком видиху, який з'єднаний з регенеративним патроном безпосередньо, а мішок вдиху - через теплообмінник, клапан надлишкового тиску натискного типу, що встановлений на мішку видиху, який розміщений фронтально стінці ранця і має пластину з отвором для корпуса клапана, яка взаємодіє зі стінкою мішка видиху, який відрізняється тим, що обладнаний пусковим пристроєм, зволожувачем вдихуваного повітря, індикатором відпрацювання патрона, балоном із стиснутим киснем, що має індикатор тиску і клапанний пристрій з обмеженою подачею газу, причому клапан надлишкового тиску і пластина мішка видиху встановлені на його стінці, протилежній до кришки ранця, пластина прикріплена шарнірно до нижньої стінки ранця і має додаткову пластину, змонтовану на ній з можливістю повороту і взаємодії при наповненні мішків газовою сумішшю зі стінкою мішка вдиху і підпружиненим штоком клапана надлишкового тиску, пусковий пристрій складається з брикету із запасом хімічно зв'язаного кисню, що розміщений у порожнині патрона, і пускача до брикету, зволожувач вдихуваного повітря виконаний у вигляді посудини з патрубками, що наповнена сорбентом вологи, /"наприклад, алюмогелем/, і розміщена між мішком вдиху і клапаном вдиху лицьової частини, гофрований шланг виконаний по всій довжині з теплозахисним чохлом з еластичного матеріалу, термодатчик індикатора відпрацювання патрона встановлений на теплообміннику в патрубку, який розміщений в зоні виходу газової суміші з патрона, клапанний пристрій балона приєднаний до мішка вдиху.

2. Регенеративний респіратор за п. 1, який відрізняється тим, що пускач до брикету виконаний у вигляді жорсткого рознімного корпуса з трубкою і розміщеним у ньому оберненим клапаном та еластичною ємністю із ініціюючою рідиною, наприклад водою, при цьому ємність має знімну опломбовану кришку, а трубка корпуса з'єднана з порожниною патрона каналом фронтально брикету, пускач до брикету установлений на ранці з можливістю безперешкодного демонтажу для нового спорядження.