УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЗДУХА
AIR REGENERATION APPARATUS

Изобретение относится к устройствам для регенерации воздуха в герметично закрытых помещениях.
Известно устройство для регенерации воздуха в герметично закрытом помещении, содержащее корпус, внутри которого помещен патрон с регенеративным продуктом на основе супероксида калия. Корпус снабжен патрубками для ввода и вывода газа. Патрон снабжен центральной перфорированной трубкой. Боковые стенки патрона выполнены перфорированными. На боковых стенках помещен фильтр. Регенеративный продукт выполнен в виде таблеток, имеющих выпуклую и/или многогранную геометрическую форму. Регенерируемый воздух циркулирует радиально по всему слою регенеративного продукта. Подача воздуха в патрон осуществляется вентилятором, т.е. регенерация воздуха осуществляется за счет его принудительной циркуляции через патрон (патент Франции №2161482, A62B 11/00, 1979 г.).
Однако это устройство не обеспечивает возможность регенерации воздуха в аварийной ситуации, связанной с полным или временным отсутствием электроэнергии, путем организации конвективного потока за счет создания искусственной тяги при разогреве регенеративного продукта. Этому препятствует высокое сопротивление таблетированного регенеративного продукта, что осложняется также необходимостью радиальной циркуляции очищаемого воздуха и размещением перфорированных решеток и фильтра вдоль оси патрона.
Известно также устройство для регенерации воздуха в герметично закрытом помещении, содержащее размещенный в корпусе регенеративный продукт на основе супероксида калия и вентилятор. Регенеративный продукт выполнен в виде блоков со сквозными отверстиями, установленных в патроне с образованием сквозных каналов по всей высоте слоя продукта, причем патрон содержит от 4 до 10 блоков регенеративного продукта, а диаметр сквозных отверстий в блоке составляет 6-8 мм. В этом устройстве патрон закреплен на стойке и снабжен съемным ручным пневмонасосом и съемным патрубком. Устройство обеспечивает регенерацию воздуха как в режиме принудительной вентиляции, так и автономно - в режиме естественной конвекции (патент РФ №2147251, МПК A62B 11/00, 2000 г.).
Однако известное устройство не обеспечивает эффективную очистку воздуха от диоксида углерода, поскольку при работе в конвективном режиме конструкция патрона не позволяет создать равномерное распределение скоростей потока воздуха в центральной части патрона и на его периферии из-за различия в степени нагрева блокового продукта. Скорость потока в центральной части патрона выше из-за большего разогрева, чем в его периферической части, что обусловлено неизбежными тепловыми потерями в окружающую среду. В результате взаимодействие супероксида калия с диоксидом углерода происходит также неравномерно, что приводит к увеличению коэффициента проскока и, соответственно, к росту концентрации диоксида углерода в помещении. При этом устройство характеризуется достаточно большим периодом времени, необходимым для создания нарастающего конвективного потока с требуемым расходом. В результате снижается эффективность работы регенеративного продукта по выделению кислорода и, соответственно, не обеспечивается надежное снабжение кислородом обитаемого закрытого помещения.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении эффективной работы регенеративного продукта по поглощению диоксида углерода и выделению кислорода.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для регенерации воздуха в герметично закрытом помещении, содержащем размещенный в корпусе патрона регенеративный продукт на основе супероксида калия, вентилятор и стойку, на которой закреплен патрон, корпус патрона выполнен в виде гибкой оболочки, на верхнем торце которой закреплены гибкие элементы, связанные со стойкой, при этом вентилятор снабжен автономным источником питания и закреплен на нижнем торце оболочки.
Нижняя часть оболочки снабжена окнами.
Стойка может быть выполнена в виде параллелограмного рычажного механизма, снабженного кронштейнами.
Стойка может быть выполнена в виде закрепленной на опоре поворотной консоли, снабженной кронштейнами.
Устройство помещено в герметичную оболочку, взаимодействующую с концевым выключателем, соединяющим вентилятор с источником питания.
Гибкая оболочка соединена узлами крепления с теплозащитным кожухом.
Теплозащитный кожух снабжен оптически прозрачными вставками.
Такое конструктивное выполнение устройства позволяет улучшить эксплуатационные характеристики за счет обеспечения устойчивого функционирования устройства в аварийном режиме (при отсутствии электроэнергии) и эффективной работы регенеративного продукта по выделению кислорода и поглощению диоксида углерода.
Приведение устройства в рабочее состояние заключается во включении вентилятора и закреплении гибких элементов на стойке. Одновременно противоположные стенки верхней части оболочки расходятся относительно друг друга под действием силы тяжести, за счет чего в центре оболочки образуется свободный вертикальный канал, боковые стенки которого образованы регенеративным продуктом. Этот канал обладает минимальным сопротивлением потоку, в результате чего очищаемый воздух взаимодействует с максимальной поверхностью регенеративного продукта при равномерном распределении скоростей потока воздуха в канале. Тем самым обеспечивается эффективное поглощение диоксида углерода и выделение кислорода.
Снабжение нижней части оболочки окнами обеспечивает увеличение расхода воздуха, взаимодействующего с регенеративным продуктом, тем самым снижая температуру очищенного воздуха на выходе.
Вариант выполнения стойки в виде параллелограмного рычажного механизма, снабженного кронштейнами, обеспечивает удобство хранения стойки в сложенном состоянии, одновременно обеспечивая горизонтальность и параллельность кронштейнов. Это обеспечивает простоту конструкции и удобство использования стойки.
Вариант выполнения стойки в виде закрепленной на опоре поворотной консоли, снабженной кронштейнами, позволяет снизить габариты и материалоемкость самой стойки и повысить удобство ее применения на тех объектах, в которых имеется возможность закрепления опоры консоли на стене. В этом случае поворотная консоль разворачивается параллельно подошве опоры при длительном хранении, а при использовании разворачивается и на кронштейнах закрепляется устройство для регенерации воздуха.
Помещение устройства в герметичную оболочку, взаимодействующую с концевым выключателем, соединяющим вентилятор с источником питания, позволяет автоматизировать процесс включения вентиляторов при разрушении герметичной оболочки, что упрощает эксплуатацию устройства.
Соединение гибкой оболочки узлами крепления с теплозащитным кожухом обеспечивает удобство сборки устройства и его работу за счет исключения рассеивания тепла через боковые стенки, что обеспечивает более эффективную конвекцию в патроне, исключает ожоги при касании разогретой поверхности оболочки и дополнительно защищает ее от повреждения, тем самым обеспечивая улучшение условий эксплуатации.
Снабжение теплозащитного кожуха оптически прозрачными вставками обеспечивает контроль за отработкой регенеративного продукта. При работе регенеративный продукт изменяет окраску с интенсивно-желтой на белую. Пользователь через оптически прозрачную вставку может наблюдать, как работает продукт, и своевременно заменять отработавшее устройство на новое.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг.1 - устройство для регенерации воздуха в рабочем положении;
фиг.2 - устройство для регенерации воздуха в сложенном виде в герметичной упаковке, вид сверху;
фиг.3 - то же, вид сбоку;
фиг.4 - стойка в сложенном виде для закрепления устройства, вид сбоку;
фиг.5 - вид устройства для регенерации воздуха, вид сбоку, в разрезе;
фиг.6 - то же, что на фиг.5, вид спереди;
фиг.7 - вариант крепления устройства на консоли, вид сбоку;
фиг.8 - вариант крепления устройства на параллелограммом рычажном механизме, вид сбоку;
фиг.9 - сечение по А-А, фиг.6, повернуто;
фиг.10 - вид по стрелке Б фиг.6, повернуто.
Устройство содержит следующие элементы:
1) вентилятор;
2) патрон;
3) гибкая оболочка;
4) регенеративный продукт;
5) раструб;
6) источник электропитания;
7) гибкие элементы;
8) стойка;
9) кронштейн;
10) окна;
11) параллелограмный рычажный механизм;
12) опора;
13) консоль;
14) ось;
15) герметичная оболочка;
16) концевой выключатель;
17) узел крепления;
18) теплозащитный кожух;
19) оптически прозрачная вставка;
20) канал.
Устройство для регенерации воздуха в герметично закрытом помещении содержит вентилятор 1 и патрон 2, корпус которого выполнен в виде гибкой оболочки 3. В оболочке 3 размещен регенеративный продукт 4 на основе супероксида калия, выполненный в виде пластин. Оболочка 3 выполнена из эластичного материала, например из оптически прозрачной фторопластовой пленки Ф-4 МБ толщиной 50 мкм. Нижняя часть оболочки 3 выполнена в виде раструба 5, на торце которого установлен соединенный с источником электропитания 6 вентилятор 1. На верхнем торце оболочки 3 на ее противоположных стенках закреплены гибкие элементы 7, связанные со стойкой 8 и позволяющие раздвигать стенки оболочки 3 при работе устройства. При разведении стенок оболочки 3 между пластинами регенеративного продукта 4 образуется канал, обеспечивающий равномерное распределение скоростей потока воздуха по всей массе регенеративного продукта и одновременно устойчивый конвективный поток очищаемого воздуха. В качестве вентилятора 1 могут использоваться обычные низконапорные (10-15 Па) малогабаритные осевые вентиляторы, используемые, например, в персональных компьютерах. В качестве источника электропитания могут быть использованы малогабаритные источники электроэнергии с общей массой, не превышающей 20…40 г, например батарейки типа «Крона» напряжением 9 В, которые могут обеспечить непрерывную работу вентиляторов в течение 4-5 ч.
Гибкие элементы 7 выполнены в виде лент из негорючей ткани и снабжены замками в виде липучек или люверсами со шнуровкой. Гибкие элементы 7 закреплены одним концом на торце оболочки 3, а другим - на кронштейнах 9 стойки 8. В нижней части оболочки 3 выполнены окна 10, через которые полость оболочки сообщается с помещением. Стойка 8 может быть выполнена в виде параллелограмного рычажного механизма 11, снабженного кронштейнами 9 (см. фиг.8), либо в виде поворотной консоли 13, закрепленной на опоре 12 (например, на стенке помещения) посредством оси 14 (см. фиг.7). Консоль 13 также снабжена кронштейнами 9. Первый вариант предназначен для полевых условий, например палаток и других временных помещений. Вариант с консолью 13 предусмотрен для помещений, на стенах которых можно стационарно закрепить опору 12.
Устройство помещено в герметичную оболочку 15. Внутренняя стенка оболочки 15 взаимодействует с концевым выключателем 16, соединяющим вентилятор 1 с источником электропитания 6 (см. фиг.3). В качестве материала герметичной оболочки 15 используется материал «Терафол-Л», представляющий собой алюминиевую фольгу, дублированную с внутренней стороны полиэтиленовой пленкой, а с наружной - лавсановой пленкой. Оболочка 3 соединена узлами крепления 17 (например, лентами типа «Велкро») с теплозащитным кожухом 18, выполненным из негорючего материала типа «Номекс». Теплозащитный кожух 18 снабжен оптически прозрачными вставками 19 (см. фиг.6), изготовленными из фторопластовой либо полипропиленовой пленки.
Устройство работает следующим образом.
В герметично закрытом обитаемом помещении устройство (без стойки) хранится в герметичной оболочке 15, например, на стеллаже. Стойки 8 могут быть размещены в любом удобном месте. При необходимости регенерации воздуха в помещении стойку 8 устанавливают в рабочее положение, для чего раздвигают параллелограмный рычажный механизм 11 либо разворачивают консоль 13 в рабочее положение на оси 14 относительно опоры 12. Затем вскрывают герметичную оболочку 15. При вскрытии оболочки 15 высвобождается флажок концевого выключателя 16, и вентилятор 1 соединятся с источником электропитания 6. Т.е. устройство автоматически приводится в действие при вскрытии оболочки 15. Затем на кронштейнах 9 стойки 8 или на консоли 13 закрепляют гибкие элементы 7. При этом противоположные стенки верхней части оболочки 3 расходятся относительно друг друга под действием силы тяжести, в результате чего образуется свободный вертикальный канал 20, боковые стенки которого образованы пластинами из регенеративного продукта 4. Этот канал обладает минимальным сопротивлением потоку. При этом раструб 5 способствует организации потока воздуха через канал 20. Проходящий через канал 20 воздух взаимодействует с регенеративным продуктом 4, при этом продукт поглощает диоксид углерода и выделяет кислород. Очищенный воздух через верх устройства поступает в объем герметичного помещения. За счет образующегося при взаимодействии продукта с диоксидом углерода и парами воды тепла происходит разогрев очищаемого воздуха, в результате чего в канале возникает конвекция воздуха, увеличивающая эффективность работы вентилятора 1. Применение теплозащитного кожуха 18, соединенного узлами крепления 17 с оболочкой 3, исключает рассеивание тепла через боковые стенки оболочки 3 и обеспечивает более эффективную конвекцию в патроне 2. Кроме того, кожух 18 защищает оболочку 3 от повреждения и исключает ожоги при касании разогретой поверхности оболочки. При контактировании воздуха с регенеративным продуктом 4 происходит поглощение диоксида углерода и выделяется необходимый для дыхания кислород. В случае наличия в помещении газоанализаторов работоспособность регенеративного продукта 4 можно контролировать по газовому составу очищаемого воздуха, при отсутствии газоанализаторов - визуально - по изменению окраски пластин регенеративного продукта 4, наблюдаемой через оптически прозрачные вставки 19. При работе регенеративный продукт изменяет окраску с интенсивно-желтой на белую. Пользователь через оптически прозрачную вставку 19 может наблюдать, как работает продукт, и своевременно заменять отработавшее устройство на новое даже при отказе газоанализатора. При снижении содержания кислорода в помещении производят замену устройства на имеющиеся в запасе, при этом все операции по запуску производятся в описанной выше последовательности.
После окончания работы устройство отсоединяют от стойки 8. Стойки оставляют на хранение в самом помещении или выносят в любое удобное место. Гибкую оболочку 3 с отработанным регенеративным продуктом 4 сворачивают вместе с теплозащитным кожухом 17 или вместе с герметичной оболочкой 15 и пакет хранят в любом удобном месте до утилизации.