UA53676C2 - Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата - Google Patents

Abstract

Винахід стосується дихальних апаратів із хімічно зв'язаним киснем, наприклад, шахтних ізолюючих саморятівників, які застосовуються у гірничорудній промисловості. Регенеративний патрон має корпус із патрубками вдиху-видиху, внутрішню обичайку з кисневмісною речовиною, яка розділена перфорованими перегородками на прошарки з утворенням у центральній частині обичайки розподільної камери, з'єднаної за допомогою трубки з патрубком видиху, протипилові фільтри і теплорозподільники в прошарках речовини, при цьому пластини теплорозподільників перфоровані. Винахід дозволяє поліпшити експлуатаційні характеристики апарата шляхом збільшення часу захисної дії і поліпшення умов дихання в ньому.

Description

Опис винаходу

Винахід стосується дихальних апаратів із хімічно зв'язаним киснем, як-то шахтних ізолюючих 2 саморятівників, які застосовуються у гірничорудній промисловості для захисту органів дихання людини в несприятливих умовах, і може бути використаний в хімічній і інших галузях промисловості, де потрібний захист органів дихання людини.

Відомий регенеративний патрон для дихальних апаратів, що має корпус, в якому кисневмісна речовина (надпероксид калію КО») розміщена прошарками між перегородками. Прошарки зв'язані між собою центральною 70 трубкою з перфорацією, а з зовнішнього кінця - каналами для газу так, що повітря проходить по патрону в радіальних напрямках між гранулами речовини в кожному з прошарків |див. Патент Німеччини - 2852240,

Аб2819/00, 19801.

Недоліком цього патрона є ненадійність його дії через "проскакування" діоксида вуглецю з повітря, що видихується і надходить через центральну трубку, у повітря, що вдихується, по каналам, які утворюються в 12 прошарках між перегородками і кисневмісною речовиною при усадці останньої внаслідок вібрації, трясіння або ударів апарата, що виникають під час переміщення гірника утиснутими гірничими виробками або в кліті при спуску (підйомі) його у шахту.

Найбільш близьким до винаходу є регенеративній патрон ізолюючого дихального апарата |див. А. с. СРСР

Мо1106518, Аб62819/02, Аб6287/08, 1983), позбавлений зазначеного недоліку і обраний як прототип. Цей патрон має корпус із патрубками вдиху і видиху, установлену із зазором щодо стінок корпуса внутрішню обичайку з гранульованою кисневмісною речовиною, що розділена горизонтальними перфорованими перегородками на прошарки, у яких розміщені теплорозподілювачі, до того ж центральна частина внутрішньої обичайки має камеру, яка утворена перфорованими перегородками та зв'язана з патрубком видиху центральною трубкою, що проходить через розташований над нею прошарок речовини, пусковий пристрій. У регенеративному патроні с саморятівника Оху КОС, у якому реалізовано а. с Мо1106518, теплорозводілювачі в прошарках кисневмісної Ге) речовини виконані з листового металу у вигляді перехресно-ребристих просторових грат з вічками у вигляді багатогранників. Видихуєме повітря надходить у розподільну камеру по центральній трубці, а потім частина його проходить через верхні прошарки речовини, а інша - через нижні прошарки, після чого обидва потоки з'єднуються в порожнині патрубка вдиху, зв'язаною з порожниною дихального мішка. о

Недоліком цього патрона при використанні дихального апарата є можливість відхилення часу захисної дії від /|ча номінального значення, що пов'язане з непостійністю і невизначеністю величини "проскакування" діоксида вуглецю з видихуваного повітря у вдихуване, яке залежить не тільки від умов перебігу хімічних реакцій у ее, речовині патрона, які залежать від розподілу температури в масі кисневмісної речовини, але і від розмірів со каналів, проміж безформними гранулами речовини розміром від 2 до 7мм, які контактують Із плоскими стінками 32 вічків теплорозподільників. о

На підставі викладеного випливає, що завданням, на розв'язання якого спрямований винахід, що заявляється, є усунення зазначеного недоліку, тобто поліпшення експлуатаційних характеристик патрона дихального апарата шляхом збільшення часу захисної дії і поліпшення умов дихання в ньому за рахунок « зниження об'ємної частки діоксида вуглецю у повітрі, що вдихується внаслідок рівномірного розподілу потоку З 50 видихуємого повітря між прошарками кисневмісної речовини. с Вирішення цього завдання досягається тим, що регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, який з» містить патрубки вдиху і видиху, установлену в корпусі з зазором відносно його стінок внутрішню обичайку, яка заповнена гранульованою кисневмісною речовиною, що розділена зовнішніми і внутрішніми горизонтальними перфорованими перегородками на прошарки, при цьому внутрішні перегородки створюють у центральній частині обичайки розподільну камеру, яка зв'язана за допомогою трубки через прошарок речовини з патрубком видиху, а і-й також теплорозподілювачі, що складаються пластин, що прилягають до камери, при цьому площина пластин со збігається з напрямком руху повітря у прошарку речовини, пусковий пристрій, який з'єднаний з порожниною патрубка вдиху і установлений у кришці корпуса, пиловловлювальні фільтри, які розміщені біля перегородок,

Ме відповідно до винаходу, кожний теплорозподілювач складається з однієї з вказаних внутрішніх перегородок і -І 20 вертикальних пластин таким чином, що останні жорстко зв'язані з внутрішніми горизонтальними перегородками, при цьому висота пластин, що формують теплорозподілювач, є такою, що між зовнішніми перегородками і с вільними торцями згаданих пластин теплорозподілювача з протилежних боків обичайки утворюються менші прошарки речовини з висотою В в межах В - (1,5 - З)А, вказані пластини теплорозподілювача перфоровані рядами з розміром отворів Б, що знаходиться в межах Б - (1,5 - З)А, а осі отворів в сусідніх рядах зміщені по 29 кроку перфорації, зовнішні і внутрішні перфоровані перегородки виконані з розміром отворів в межах розмірів

ГФ) грануляції речовини А - (2 - 7)мм; тим, що перфоровані перегородки розподільної камери виконані опуклими в її порожнину; а також тим, що пластини теплорозподілювачів і/або перфоровані перегородки виконані з о біметалевих листів, наприклад, сталевомідних.

Виконання регенеративного ізолюючого дихального апарата з таким патроном відрізняється поліпшеною 60 експлуатаційною характеристикою, тому що забезпечує збільшення часу захисної дії за рахунок запобігання передчасного "проскакування" діоксида вуглецю з видихуємого повітря, а також за рахунок забезпечення рівномірного відпрацьовування кисневмісної речовини у обох прошарках.

Це забезпечується наступним чином: виконання кожного теплорозподілювача з однією з вказаних внутрішніх перегородок і вертикальних пластин бо таким чином, що останні жорстко зв'язані з внутрішніми горизонтальними перегородками, при цьому висота пластин, що формують теплорозподілювач, є такою, що між зовнішніми перегородками і вільними торцями згаданих пластин теплорозподілювача з протилежних боків обичайки, утворюються менші прошарки речовини з висотою В в межах В - (1,5 - З)А, вказані пластини теплорозподілювача перфоровані рядами з розміром отворів

Б, що знаходяться в межах Б - (1,5 - ЗА, а осі отворів в сусідніх рядах зміщені по кроку перфорації, зовнішні і внутрішні перфоровані перегородки виконані з розміром отворів в межах розмірів грануляції речовини

А - (2 - 7)мм, вкупі забезпечують збільшення часу захисної дії дихального апарата і поліпшення умов дихання у ньому за рахунок зниження об'ємної частки діоксида вуглецю у повітрі, що вдихується, та за рахунок створення оптимальних умов для бігу хімічних реакцій внаслідок рівномірного розподілу тепла по масі кисневмісної /о речовини та ефективному відведенню його зовні. Розташування, форма (наприклад, у вигляді пазів) і розміри отворів (від 10 до 20мм) дозволяють гранулам речовини (в межах грануляції А - 2 - 7мм) вільно розташовуватись в них, що виключає виникнення каналів поміж безформними гранулами уздовж стінок пластин теплорозполілювачів, по яким можливе "проскакування" діоксиду вуглецю з видихуваного у вдихуване повітря.

Наявність прошарків речовини висотою В, в яких немає пластин теплорозподілювачів, дозволяє, по-перше, /5 Усунути у цій зоні речовини канали поміж гранулами та стінками пластин теплорозподілювачів, і, по-друге, ущільнити прошарок речовини внаслідок стирання гранул при експлуатації апарата, яке виникає при дії зовнішніх сил та вібраційних навантажень; виконання перфорованих перегородок, що утворюють розподільну камеру, опуклими убік порожнини камери забезпечує рівномірний розподіл потоків повітря по усьому поперечному перетину прошарків речовини, що, у го свою чергу, забезпечує рівномірне відпрацьовування всієї маси речовини і сприяє створенню умов, що виключають передчасне "проскакування" діоксида вуглецю з видихуваного у вдихуване повітря; виконання теплорозподілювачів і/або перфорованих перегородок із біметалевих листів, наприклад, сталевомідних, забезпечує ІВольнов И. И. "Перекиснье соединения щелочньїх металлов", Наука, М., 1980, стр. 85) рівномірний розподіл тепла по масі речовини в прошарках і, отже, створює оптимальні умови для перебігу сч ов Хімічних реакцій і обумовлює рівномірне відпрацьовування всієї маси речовини, що забезпечує збільшення часу о захисної дії дихального апарата.

Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 показаний загальний вигляд ізолюючого дихального апарата із відкритою кришкою (готовий до використання); на фіг.2 показаний варіант виконання регенеративного патрона дихального апарата; на фіг.3 показана перегородка теплорозподілювача; на фіг.4 показаний загальний Ге зо Вигляд пластини теплорозподілювача; на фіг.5 показаний варіант виконання теплорозподілювача (вигляд зверху). -

Ізволюючий дихальний апарат (фіг.1) складається з регенеративного патрона 1, який закріплений у середині Ге футляра 2 на амортизаторах З і 4. На торцевій кришці 5 (фіг.2) патрона 1 розміщені патрубки вдиху 6 і видиху 7, до яких прикріплені дихальний мішок 8 і гофрована трубка 9 з лицевою частиною у вигляді загубника 10 із ме) з5 носовим затискачем 11. У кришці 5 розміщений пусковий пристрій 12, який має пусковий брикет, ампулу з ю ініціюючою рідиною і механізм руйнування ампули (не показані). До корпусу 2 прикріплений плечовий ремінь 13.

Регенеративний патрон 1 (фіг.2) має корпус 14 із торцевими кришками 5 і 15, встановлену в корпусі 14 із зазором щодо його стінок обичайку 16 із торцевими зовнішніми горизонтальними перфорованими перегородками 17 і 18 і внутрішніми перфорованими горизонтальними перегородками 19 і 20. Дуже бажано, щоб « перфоровані перегородки 19 і 20 були виконані опуклими (фіг.2). Розміри отворів перфорації перегородок пл) с виконані в межах розмірів грануляції речовини А - 2 - 7мм (фіг.3). Внутрішні перегородки 19 і 20 утворюють в середній частині обичайки 16 розподільну камеру 21 поєднану за допомогою трубки 22 з патрубком видиху 7. ;» Поміж перегородками 17 і 19, а також 18 і 20 розміщені прошарки кисневмісною речовини 23 (надпероксід калію

КО»). Зазначені прошарки постачені теплорозподілювачами, які складаються з перфорованих внутрішніх перегородок із жорстко прикріпленими до них, наприклад, електрозваренням, перфорованими пластинами 24. с Площина пластин 24 теплорозподілювачів збігається з напрямком руху повітря у прошарках. Бажано, щоб отвори в пластинах були виконані у вигляді пазів, а довжина кожного паза була більше розміру Б, виконаним у о межах Б - (1,5 - З3)А. Бажано також, щоб осі отворів у сусідніх рядах були зміщені по кроку перфорації, як

Ге» показано на фіг.4.

При цьому висота пластин теплорозподілювачів, які встановлені в масі кисневмісної речовини, менша за

Ш- висоту прошарку на В - (1,5 - ЗА (див. фіг.1 місцевий розріз). Таким чином, утворюються менші прошарки

Ф речовини 25 висотою В, які розташовані між вільними торцями 26 пластин теплорозподілювачів і зовнішніми перегородками 17 і 18 і не мають в собі пластин теплорозподілювачів.

На пластинах 19 і 20 розміщені пиловловлювальні фільтри 27.

При розкриванні апарата від футляра 2 відокремлюють і викидають кришку (не показана), з'єднану гнучким зв'язком (капроновим шнуром) із механізмом пускового пристрою 12. При спрацьовуванні пускового пристрою 12 (Ф, відбувається розкладання брикету з виділенням нагрітого кисню, що містить водяні пари, який надходить у ка порожнину патрона 1 і в порожнину мішка 8. Кількість кисню, який виділяє пусковий брикет, достатня для того, щоб користувач апарата міг дихати в початковий період, тобто доти, поки тепло та волога, що виділяються бо внаслідок розкладання брикету, а також діоксид вуглецю видихуємого повітря, які потрапляють у розподільну камеру 21 через загубник 10, трубку 9 і трубку 7, активізують хімічні реакції в прошарках кисневмісної речовини 23.

Хімічні реакції відновлення в регенеративному патроні йдуть із виділенням тепла. Пластини теплорозподілювачів 24, жорстко скріплені з перегородками 18 і 20, сприяють рівномірному прогріву прошарків б5 речовини і відводять тепло до стінок обичайки 16 і корпуса 1 патрона, що випромінює його в навколишнє середовище.

Звичайно деталі регенеративного патрона виготовляють із тонколистової вуглецевої сталі, що забезпечує можливість їхнього штампування та зварювання між собою. Для забезпечення кращих умов теплообміну при хімічних реакціях у регенеративному патроні рекомендується виконати гальванічне покриття міддю тих поверхонь, які контактують із кисневмісною речовиною |Вольнов И. И. "Перекиснье соединения щелочньх металлов", Наука, М, 1980, стр. 85). У запропонованому винаході рекомендується деталі теплорозподілювачів і перфорованих перегородок виконати з біметалевих листів, наприклад, сталевомідних. Це не тільки полегшує виготовлення деталів патрона, але і створює оптимальні умови для перебігу хімічних реакцій.

Очищене від діоксида вуглецю повітря надходить у внутрішню порожнину патрона, а з неї по патрубку б у 7/0 порожнину мішка 8. У мішку 8 змонтований клапан 28 надлишкового тиску, що випускає повітря в навколишнє середовище при наповненні мішка.

При вдиху повітря йде в зворотньому напрямку, тобто з мішка 8 по патрубку 6 надходить у порожнину патрона 1, а потім через перфоровані перегородки 17 і 18 надходить у речовину 23 і через фільтр 27 у розподільну камеру 21, а потім по трубці 7, трубці 9 і загубнику 10 в органи дихання людини.

По мірі відпрацювання речовини наступає момент, коли межа працюючого прошарку речовини досягає прошарку речовини, що не має пластин теплорозподілювачів 24. До цього часу вміст діоксида вуглецю у вдихуємому повітрі, поступово збільшуючись, досягає величини 1,8 - 2,595 в об'ємних частках. Відсутність у меншому прошарку пластин теплорозподілювачів забезпечує умови, при яких температура у зоні перебігу хімічних реакцій досягає 350 - 400"С, у зв'язку з чим гранули надпероксида калію (КО 5) і бікарбонату калію «КНСО») і луг, які утворилися при реакціях з повітрям (Н. С. Диденко "Регенеративнье респираторь! для горноспасательньх работ", Недра, М., 1984, стр. 121) починають плавитися і розплав цих речовин удруге сорбує діоксид вуглецю (СО5) з утворенням карбонату калію (К».СО»3). Це призводить до уповільнення росту об'ємної частки СОз у вдихуємому повітрі, внаслідок чого збільшується час захисної дії дихального апарата, що відліковується з моменту вмикання в нього користувача до досягнення граничної за розмірами норми діоксида с ов Вуглецю, що установлена стандартами на дихальні апараті з хімічно зв'язаним киснем (ДСТУ 2294-93,

ЕМ401:1993), яка дорівнює З 95 в об'ємних частках. о

Висота В меншого прошарку обрана такою, щоб збільшення опору дихання внаслідок утворення розплаву речовин не перевищувало (5 - 10)мм вод. ст. (0,05 - 0,10)кПа, а наприкінці часу захисної дії дихального апарата не було вище граничної за величиною норми, що установлена зазначеними стандартами і дорівнює («од зо 75мм вод. ст. (0,75КкПа).

При вдиху і видиху швидкість потоку повітря в циліндричних ділянках патрона (трубці 22, обичайці 16, - патрубках 6 і 7) до входу в прошарки кисневмісної речовини 23 (фіг.2) змінюється за законом параболи. Якщо Ге перфоровані перегородки 19 і 20, які утворюють розподільну камеру 21, виконані опуклими (переважно у вигляді еліптичного параболоїда з відношенням найбільшої висоти до діаметра в межах 0,2 - 0,3), апплікати отворів і) зв ЯКИХ пропорційні лінійним швидкостям струй, кожна молекула газу незалежно від місця розташування в потоці ю проходить прошарок речовини за один і той же час, що покращує умови сорбції діоксида вуглецю речовиною.

Ефективна робота регенеративного патрона обумовлена також тим, що маса кисневмісної речовини на одиницю об'єму повітря однакова для будь-якої зони прошарку речовини, чим забезпечується рівномірне теплорозподілювання при хімічних реакціях та повне відпрацювання маси речовини із забезпеченням « найбільшого часу захисної дії дихального апарата та сприятливих умов дихання у ньому. з с з»

Claims (3)

Формула винаходу

1. Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, який містить патрубки вдиху та видиху, с установлену в корпусі з зазором відносно його стінок внутрішню обичайку, яка заповнена гранульованою кисневмісною речовиною, що розділена зовнішніми та внутрішніми горизонтальними перфорованими о перегородками на прошарки, при цьому внутрішні перегородки утворюють у центральній частині обичайки б розподільну камеру, яка зв'язана за допомогою трубки через прошарок речовини з патрубком видиху, теплорозподільники, що складаються з пластин, площина яких збігається з напрямком руху повітря у прошарку - речовини, пусковий пристрій, який установлений в кришці корпуса і з'єднаний з порожниною патрубка вдиху, та Ф пиловловлювальні фільтри, який відрізняється тим, що кожний теплорозподільник прилягає до розподільної камери і складається з однієї з вказаних внутрішніх перегородок і жорстко зв'язаних з нею пластин, розміщених вертикально таким чином, що між їх вільними торцями і зовнішніми перегородками з протилежних боків обичайки вв утворюються менші прошарки речовини з висотою В, що знаходиться в межах В - (1,5-3)А, вказані пластини теплорозподільника перфоровані рядами з розміром отворів Б, що лежить у межах Б - (1,5-3)А, осі отворів у (Ф) сусідніх рядах зміщені по кроку перфорації, при цьому зовнішні і внутрішні перегородки виконані з розміром ГІ отворів перфорації, що лежить в межах розміру грануляції речовини А - 2-7 мм, а пиловловлювальні фільтри розміщені біля внутрішніх перегородок. во

2. Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішні перегородки, що утворюють розподільну камеру, виконані опуклими в її порожнину.

3. Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата за пп. 1,2, який відрізняється тим, що пластини теплорозподільників і/або перфоровані перегородки виконані з біметаличних листів, наприклад, сталемідних. 65 Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2003, М 2, 15.02.2003. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і