РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПАТРОН ИЗОЛИРУЮЩЕГО ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
REGENERATIVE CARTRIDGE OF SELF-CONTAINED BREATHING APPARATUS

Изобретение относится к регенеративным патронам изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде, предназначенных для защиты органов дыхания в аварийной ситуации.
Известен регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата на химически связанном кислороде (пат. РФ №1677893, МПК А62В 7/08, 1997), содержащий пусковой брикет и регенеративный продукт, причем патрон последовательно заполнен пусковым брикетом в виде многоканального термостойкого блока, слоем зерненого регенеративного продукта на основе супероксида натрия до 30% объема и остальной объем заполнен регенеративным продуктом в виде многоканальных блоков из супероксида калия.
Этот патрон характеризуется следующими недостатками:
- расположение слоя зерненого регенеративного продукта из супероксида натрия непосредственно на выдохе приводит к образованию плава продукта и, как следствие, неравномерному выделению кислорода;
- гранулированный продукт при контакте с парами воды выдыхаемого воздуха способен оплывать, т.е. покрываться пенистой пленкой, что приводит к увеличению сопротивления дыханию, создавая дискомфортные условия, и приводит к ухудшению работы продукта;
- заключение пускового брикета и зерненого регенеративного продукта в металлические сетчатые оболочки, предназначенные для исключения попадания зерненого продукта в каналы пускового брикета, обуславливают недостаточную эффективность передачи тепла от пускового брикета слою зерненого регенеративного продукта, что снижает эффективность работы патрона при низких температурах;
- как следует из описания изобретения, расположение на вдохе зерненого продукта потребовало установки перед и после него противопылевых фильтров, создающих дополнительное сопротивление дыханию;
- тепловыделение выбранного зерненого регенеративного продукта из супероксида натрия при взаимодействии с диоксидом углерода и парами воды превосходит тепловыделение того же весового количества супероксида калия, что требует дополнительного отвода тепла для обеспечения комфортности дыхания.
Известен также регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата на химически связанном кислороде (пат. РФ №2483767, МПК А62В 19/00, опубликовано 10.06.2013), содержащий на входе пусковой брикет в виде многоканального термостойкого блока и регенеративный продукт в виде слоя зерненого регенеративного продукта и в виде многоканальных блоков из супероксида калия. Патрон последовательно заполнен регенеративным продуктом из супероксида калия в виде многоканальных блоков, примыкающих к пусковому брикету, и зерненым регенеративным продуктом из супероксида калия, причем расположение каналов в пусковом брикете соответствует расположению каналов в многоканальных блоках. На входе в патрон установлена пластина из пенометалла с отверстием под пусковым устройством
Этот патрон характеризуется следующими недостатками:
- гранулированный продукт при контакте с парами воды выдыхаемого воздуха способен оплывать, т.е. покрываться пенистой пленкой, что приводит к увеличению сопротивления дыханию, создавая дискомфортные условия, и приводит к ухудшению работы продукта;
- как следует из описания изобретения, расположение в патроне зерненого продукта потребовало установки перед и после него противопыльных фильтров, создающих дополнительное сопротивление дыханию;
- процесс сборки усложнен из-за использования регенеративного продукта в виде канальных блоков и зерненого продукта, сборка патрона усложнена необходимостью обеспечения совпадения каналов продукта и пускового брикета.
Частично эти недостатки устранены в изолирующем дыхательном аппарате на химически связанном кислороде (Патент РФ №2335314, МПК А62В 7/08, 2008), принятом за прототип и содержащем помещенный в дыхательный мешок с клапаном избыточного давления регенеративный патрон с регенеративным продуктом и пусковым устройством, состоящим из пускового брикета и ампулы с инициирующей жидкостью, причем ампула с инициирующей жидкостью снабжена штуцером, герметично соединенным с дыхательным мешком посредством юбки из эластичного материала, при этом ампула и пусковой брикет заключены в перфорированный корпус, установленный на крышке регенеративного патрона с зазором. Ампула и пусковой брикет установлены в перфорированном корпусе эксцентрично, а между ампулой и пусковым брикетом установлена эксцентричная шайба. Пусковой брикет и эксцентричная шайба помещены в гидрофильную оболочку с отверстием под ампулой, на юбке установлен рукав из эластичного материала. На корпусе регенеративного патрона выполнен прилив с резьбовым гнездом для установки перфорированного корпуса пускового устройства.
Недостатки известного устройства заключаются в следующем:
- полость корпуса пускового брикета своей перфорацией сообщается с полостью дыхательного мешка. Так как эффективность поглощение диоксида углерода регенеративным продуктом зависит от температуры, то регенеративный патрон при отрицательных температурах будет работать хуже, так как отсутствует подогрев регенеративного продукта теплом пускового брикета;
- сборка изолирующего дыхательного аппарата усложнена необходимостью защиты пускового устройства от контакта с окружающим воздухом, так как влага приводит к разложению пускового брикета, т.е. снижению надежности работы.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик изолирующего дыхательного аппарата.
Технический результат при использовании изобретения заключается в повышении надежности запуска регенеративного патрона в работу.
Технический результат достигается тем, что в регенеративном патроне изолирующего дыхательного аппарата на химически связанном кислороде, содержащем регенеративный продукт, фильтр-холодильник и пусковое устройство, состоящее из корпуса, в котором установлены пусковой брикет и ампула с инициирующей жидкостью, корпус пускового устройства снабжен резьбовым гнездом и соединен с корпусом патрона резьбовым штуцером, соединяющим полость корпуса пускового устройства с полостью регенеративного патрона, в корпусе пускового устройства между ампулой с инициирующей жидкостью и пусковым брикетом установлена прокладка, снабженная газопропускными каналами на стороне, обращенной к пусковому брикету, а между пусковым брикетом и дном корпуса установлена прокладка, снабженная газопропускными каналами с обеих сторон.
Газопропускные каналы могут быть выполнены в виде радиальных канавок, выполненных на торцовой поверхности прокладки.
Пусковой брикет может быть помещен в газопроницаемую гидрофильную оболочку с отверстием под ампулой.
Выход из резьбового штуцера в патроне может примыкать к фильтру-холодильнику.
В корпусе может быть дополнительно установлен дистанцирующий элемент, взаимодействующий с боковой поверхностью пускового брикета.
Дистанцирующий элемент может быть выполнен в виде перфорированной обечайки, снабженной выступами на ее внешней и внутренней сторонах.
Снабжение корпуса пускового устройства резьбовым гнездом и соединение с корпусом патрона резьбовым штуцером, соединяющим полость корпуса пускового устройства с полостью регенеративного патрона, установка в корпусе пускового устройства между ампулой с инициирующей жидкостью и пусковым брикетом прокладки, снабженной газопропускными каналами на стороне, обращенной к пусковому брикету, и установка между пусковым брикетом и дном корпуса прокладки, снабженной газопропускными каналами с обеих сторон обеспечивает:
- повышение надежности запуска пускового брикета, поскольку жидкость из ампулы равномерно распределяется по всей поверхности брикета, при этом наличие гидрофильной оболочки и прокладок с газопропускными каналами полностью исключают пролив и разбрызгивание инициирующей жидкости;
- обеспечивается быстрый запуск в работу регенеративного продукта за счет использования для его начального разогрева тепла, выделяющегося при работе пускового брикета, что повышает надежность запуска его при отрицательных температурах;
- обеспечивается минимальное повышение давления в корпусе пускового устройства, что резко снижает вынос щелочных аэрозолей при работе пускового брикета и снижает риск разрушения пускового устройства при забивании газоотводящих путей;
- упрощается конструкция пускового устройства и технология сборки и изготовления.
Выполнение на корпусе резьбового гнезда для установки корпуса пускового устройства обеспечивает упрощение конструкции и повышает удобство сборки, так как предотвращается контакт пускового брикета с атмосферной влагой при сборке пускового устройства.
Выполнение газопропускных каналов в виде радиальных канавок, выполненных на торцовой поверхности прокладки, обеспечивает простоту их изготовления (можно строжкой, фрезерованием, прессованием, отливкой, попарным сверлением, с использованием абразивного инструмента и т.д.).
Помещение пускового брикета в газопроницаемую гидрофильную оболочку с отверстием под ампулой обеспечивает повышение надежности работы брикета за счет исключения пролива инициирующей жидкости, минуя пусковой брикет, а также за счет уменьшения потерь тепла при запуске брикета. При этом достигается увеличение продолжительности работы брикета за счет подвода влаги, которая впиталась гидрофильной оболочкой. При нагреве брикета пары влаги из гидрофильной оболочки поглощаются пусковым брикетом и регенеративным продуктом, что обеспечивает увеличение продолжительности интенсивного выделения кислорода. Это повышает удобство пользования устройством для защиты органов дыхания.
Примыкание выхода из резьбового штуцера в корпусе патрона к фильтру-холодильнику обеспечивает очистку генерируемого кислорода от щелочной пыли и его охлаждение.
Дополнительная установка в корпусе дистанцирующего элемента, взаимодействующего с боковой поверхностью пускового брикета, обеспечивает фиксацию пускового брикета при воздействии ударных и вибрационных нагрузок при транспортировании и эксплуатации, а также постоянство величины зазора между пусковым брикетом и корпусом пускового устройства.
Выполнение дистанцирующего элемента в виде перфорированной обечайки, снабженной выступами на ее внешней и внутренней сторонах, обеспечивает простоту изготовления элемента и удобство его монтажа.
Устройство регенеративного патрона изолирующего дыхательного аппарата показано на чертежах, где
на фиг. 1 - общий вид регенеративного патрона устройства для защиты органов дыхания, помещенного в дыхательный мешок;
на фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вид сверху;
на фиг. 3 - то же, что на фиг. 1, вид сбоку;
на фиг. 4 - решетчатое днище патрона;
на фиг. 5 - пусковое устройство в разрезе;
на фиг. 6 - то же, что на фиг. 5, вид сверху;
на фиг. 7 - прокладка верхняя, вид сбоку;
на фиг. 8 - то же, что на фиг. 7, вид сверху;
на фиг. 9 - сечение по А-А фиг. 7;
на фиг. 10 - прокладка нижняя, вид сбоку;
на фиг. 11 - то же, что на фиг. 10, вид сверху;
на фиг. 12 - вил по стрелке А фиг. 10, вид снизу;
на фиг. 13 - сечение по Б-Б фиг. 11;
на фиг. 14 - сечение по В-В фиг. 12;
на фиг. 15 показана выноска I фиг. 5 и схема потоков генерируемого кислорода при работе пускового устройства;
на фиг. 16 - показан дистанцирующий элемент, вид сбоку; на фиг. 17 - то же, что на фиг. 16, развертка.
Перечень позиций, указанных на чертежах:
1. корпус патрона;
2. патрубок вдоха - выдоха;
3. решетчатое днище;
4. регенеративный продукт;
5. фильтр-холодильник;
6. пусковое устройство;
7. корпус пускового устройства;
8. пусковой брикет;
9. ампула с инициирующей жидкостью;
10. дыхательный мешок;
11. резьбовое гнездо;
12. резьбовой штуцер;
13. прокладка верхняя;
14. газопропускной канал;
15. прокладка нижняя;
16. газопроницаемая гидрофильная оболочка;
17. дистанцирующий элемент;
18. перфорированная обечайка;
19. выступ;
20. клапан избыточного давления (КИД).
Регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата на химически связанном кислороде содержит корпус 1 с патрубком вдоха - выдоха 2 и решетчатым днищем 3. В корпусе 1 помещен регенеративный продукт 4 в виде пакета профилированных листов из супероксида калия на волокнистой подложке и фильтр-холодильник 5 в виде пластины из пеноникеля. С внешней стороны патрона на корпусе 1 закреплено пусковое устройство 6, состоящее из корпуса 7, в котором установлены пусковой брикет 8 и ампула с инициирующей жидкостью (солевым раствором) 9. Корпус 1 заключенный в дыхательный мешок 10. Корпус пускового устройства 7 снабжен резьбовым гнездом 11 и соединен с корпусом патрона 1 резьбовым штуцером 12, соединяющим полость корпуса пускового устройства 6 с полостью корпуса 1 регенеративного патрона. В корпусе пускового устройства 7 между ампулой с инициирующей жидкостью 9 и пусковым брикетом 8 установлена прокладка верхняя 13, снабженная газопропускными каналами 14 на стороне, обращенной к пусковому брикету 8, а между пусковым брикетом 8 и дном корпуса 7 установлена прокладка нижняя 15, снабженная газопропускными каналами 14 с обеих сторон. Газопропускные каналы 14 выполнены в виде радиальных канавок, расположенных на торцовой поверхности прокладки. Пусковой брикет 8 помещен в газопроницаемую гидрофильную оболочку 16 с отверстием под ампулой. Выход из резьбового штуцера 12 в корпусе 1 патрона примыкает к фильтру-холодильнику 5. В корпусе пускового устройства 7 дополнительно установлен дистанцирующий элемент 17, взаимодействующий с боковой поверхностью пускового брикета 8. Дистанцирующий элемент выполнен в виде перфорированной обечайки 18, снабженной выступами 19 на ее внешней и внутренней сторонах. Корпус патрона 1 установлен в дыхательном мешке 10, снабженном клапаном избыточного давления (КИД) 20.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Для приведения в действие пускового устройства 6, производится нажатие на ампулу с инициирующей жидкостью 9, при этом нижняя стенка ампулы 9 разрушается встроенным режущим устройством, показанном на фиг.5 и инициирующая жидкость (солевой раствор) из ампулы 9 через центральное отверстие верхней прокладки 13 и через отверстие в газопроницаемой гидрофильной оболочке 16 поступает на поверхность пускового брикета 8, запуская его. Запущенный пусковой брикет 8 выделяет кислород, который через газопропускные каналы 14 верхней прокладки 13, вдоль снабженной выступами 19 перфорированной обечайки 18 дистанцирующего элемента 17 и газопропускные каналы 14 нижней прокладки 15 из корпуса пускового устройства 7 поступает через резьбовое гнездо 11, резьбовой штуцер 12 и фильтр-холодильник в корпус патрона 1. В фильтре - холодильнике 5 кислород очищается от щелочной пыли и происходит его частичное охлаждение. При последующем прохождении кислорода в корпусе патрона 1 через зазоры между пластинами регенеративного продукта 4 часть тепла передается регенеративному продукту 4, активируя его. Из корпуса патрона 1 кислород поступает через патрубок вдоха - выдоха 2 непосредственно на вдох пользователя, а через решетчатое днище 3 частично заполняет дыхательный мешок 10, обеспечивая кислородом дыхание пользователя в начальный момент времени, когда регенеративный продукт еще не работает.
При выдохе выдыхаемый воздух через патрубок вдоха-выдоха 2 проходит через фильтр-холодильник 5, который обеспечивает выравнивание скоростей потока по всему живому сечению патрона и обеспечивает комфортность дыхания за счет работы в рекуперативном режиме- охлаждается выдыхаемым воздухом и охлаждает воздух после регенеративного патрона на вдохе. Одновременно пластина фильтра-холодильника 5 приобретает температуру, близкую к температуре выдыхаемого воздуха, изолирующего дыхательного аппарата. Проходя через зазоры между пластинами регенеративного продукта 4, очищаемый воздух частично отдает влагу и тепло регенеративному продукту и очищается от диоксида углерода. При этом происходит разогревание регенеративного продукта и, соответственно, очищаемого воздуха. Далее выдыхаемый воздух через решетчатое днище 3 поступает в дыхательный мешок 10.
При вдохе очищенный воздух проходит из дыхательного мешка 10 через решетчатое днище 3 в корпус патрона 1, повторно очищается, проходя через зазоры между пластинами регенеративного продукта 4 и фильтр-холодильник 5, отдавая последнему избыток тепла и через патрубок вдоха - выдоха 2 поступает на вдох пользователя.
В процессе регенерации воздуха в контуре изолирующего дыхательного аппарата происходит увеличение количества газовоздушной смеси, так как коэффициент регенерации у супероксида калия равен 1,2, т.е. кислорода регенеративный продукт выделяет по объему на 20% больше поглощенного диоксида углерода. Поэтому избыток газовоздушной смеси автоматически удаляется из дыхательного мешка 10 через клапан избыточного давления (КИД) 20.
Изобретение обеспечивает комфортность дыхания, повышение степени отработки регенеративного продукта и повышение надежности работы изолирующего дыхательного аппарата за счет более надежного запуска патрона.