РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПАТРОН ИЗОЛИРУЮЩЕГО ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к регенеративным патронам изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Конструктивное выполнение патрона с комбинированным фильтром-теплообменником обеспечивает снижение сопротивления, снижение температуры вдыхаемого воздуха и простоту сборки.
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.
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.
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.
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.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы регенеративного патрона и технологичности его изготовления.
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.
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.
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.
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.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором фиг.1 - вертикальный разрез патрона, фиг.2 - порядок снаряжения патрона, фиг.3 - фильтрующий элемент.
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.
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.
Снаряжение патрона производят следующим образом.
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.
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.
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.