ГАЗОГЕНЕРАТОР КИСЛОРОДА Российский патент 1994 года по МПК B01J7/00 

Изобретение относится к области разработки газогенераторов кислорода, в частности портативных газогенераторов индивидуального пользования.

Существуют газогенераторы кислорода с твердыми источниками кислорода, выделяющими кислород в результате самоподдерживающегося горения. Они предназначены для применения в экстремальных условиях, например при аварийных ситуациях на самолетах, в подводных лодках и т. д. , и не подходят для обеспечения кислородом больных людей.

В медицинской практике в качестве единственного источника кислорода используется баллон высокого давления. Однако при пользовании баллоном возникает ряд сложностей, так как обращение с ним требует мер предосторожности и специальных знаний. Кроме того, кислород, выходя из баллона, охлаждается и дополнительно осушается, что существенно снижает его качество. Больному для увлажнения подаваемого кислорода на загубник накладывают мокрую ткань. Вследствие этого возникает потребность в безопасном, удобном источнике кислорода, который выделял бы кислород, пригодный для медицинских целей, с влажностью 80-100% и температурой, близкой к комнатной.

Известно, что кислород может быть получен при каталитическом разложении Н₂О₂ по реакции Н₂О₂ - Н₂О + О₂.

Способ является весьма эффективным, так как обеспечивает получение кислорода в любом количестве, а сама реакция протекает быстро и легко. Однако на практике сложно организовать процесс постоянного получения кислорода, так как вследствие большой разницы в объемах выделяемого газа и перекиси водорода на катализаторе создается обратное давление, которое препятствует непрерывной подаче перекиси водорода к катализатору.

Известно устройство для генерации кислорода путем каталитического разложения перекиси водорода, содержащее каталитическую камеру, резервуар для жидкого реагента, устройство обратной связи, соединяющее выход каталитической камеры с резервуаром, систему трубопроводов и клапанов [1] . Устройство позволяет решить проблему подачи перекиси водорода и генерирования требуемого количества кислорода, однако конструкция сложна и громоздка.

Известно устройство для разложения перекиси водорода [2] . Газогенератор кислорода представляет собой вертикально расположенный корпус с выходным штуцером. В верхней части корпуса расположена емкость для хранения жидкого реагента - перекиси водорода. Перекись подается на катализатор через ограничитель потока. В нижней части корпуса (каталитической камеры) закреплен каталитический пакет, содержащий ряд носителей, расположенных один над другим. В носителях предусмотрены отверстия. Штуцер, через который выходит кислород или пар, соединяет камеру с теплообменником. Камера снабжена клапаном избыточного давления. Устройство является наиболее близким к заявляемому по технической сути и принято авторами за прототип. Газогенератор кислорода сложен по конструкции, а кислород, вырабатываемый в результате каталитической реакции, не пригоден для медицинских целей, так как его температура очень высока, а чистота недостаточна.

Цель изобретения - упрощение конструкции газогенератора кислорода, улучшение качества вырабатываемого кислорода за счет повышения его чистоты и снижения температуры.

Поставленная цель достигается тем, что газогенератор кислорода состоит из вертикально расположенного герметичного корпуса, в верхней части которого имеется выходной штуцер и герметичная емкость с жидким реагентом (перекисью водорода). Герметичная емкость в своей нижней части содержит ограничитель потока. В нижней части корпуса закреплен каталитический пакет с многослойными перфорированными носителями катализатора. Между каталитическим пакетом и емкостью закреплена сепарирующая металлическая сетка, а полость для прохода кислорода, образованная корпусом и боковой поверхностью, заполнена металлической сеткой, выполненной, например, из меди. Каталитический пакет содержит металлический катализатор, закрепленный между перфорированными носителями катализатора.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый газогенератор отличается наличием сепарирующей металлической сетки, закрепленной между каталитическим пакетом и емкостью для жидкого реагента, а также тем, что полость между корпусом и емкостью заполнена металлической сеткой и выходной штуцер расположен в верхней части корпуса. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений в исследуемой области, т. е. газогенераторов кислорода и других газов, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом газогенераторе, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена схема устройства газогенератора кислорода.

Газогенератор кислорода состоит из вертикально расположенного герметичного корпуса 1, в верхней части которого имеется выходной штуцер 2 и герметичная емкость 3, содержащая жидкий реагент (перекись водорода). Емкость 3 в нижней части содержит ограничитель потока перекиси водорода 4. Емкость 3 закреплена в корпусе 1 таким образом, что между ее наружными поверхностями и внутренней поверхностью корпуса 1 имеются полости для прохода кислорода. Ограничитель потока 4 представляет собой пластину с калиброванными отверстиями, причем диаметр отверстий выбирается таким образом, чтобы обеспечить расход вытекающего реагента 35-40 мл/мин. В нижней части корпуса 1 закреплен каталитический пакет 5, содержащий 3 слоя. Каждый слой состоит из металлического катализатора в виде ряда свинцовых шариков 6 диаметром 1,5-2,0 мм, закрепленных между перфорированными носителями (решетками) 7 катализатора. Между емкостью 3 и каталитическим пакетом 5 расположена сепарирующая металлическая сетка 8, прикрепленная к стенкам корпуса 1. Полость для прохода кислорода между боковой поверхностью емкости 3 и корпусом 1 заполнена металлической сеткой 9, выполненной, например, из меди.

Устройство работает следующим образом. При нарушении герметичности емкости 3 (например, прокалывающим приспособлением, которое не нарушает герметичность корпуса 1 в целом и приводится в действие вручную) жидкий реагент (перекись водорода) под действием силы тяжести свободно поступает в пространство над ограничителем 4. Далее жидкий реагент равномерно по сечению и с постоянной скоростью истечения 35-40 мл/мин через калиброванные отверстия ограничителя 4 поступает в нижнюю часть корпуса 1. При этом жидкий реагент протекает через сепарирующую металлическую сетку 8 и поступает в каталитический пакет 5, где вступает в реакцию с металлическим катализатором (свинцовыми шариками), свободно протекая через перфорированные носители от верхних слове до нижних. Благодаря заданной площади поверхности свинцовых шариков во всех слоях каталитического пакета 5, и заданному количеству поступающей перекиси водорода, а также определенному объему нижней части корпуса 1 (размер нижней части корпуса выбран таким образом, что перекись водорода в процессе работы газогенератора всегда покрывает все слои каталитического пакета 5). В результате контакта перекиси водорода с катализатором происходит ее разложение и генерируемый кислород поднимается вверх против потока жидкости, которому передает часть тепла реакции. При проходе через сепарирующую металлическую сетку 8 кислород отделяется от крупных капель перекиси водорода, которые могут быть захвачены в процессе подъема газа от слоев каталитического пакета. Далее кислород проходит через металлическую (медную) сетку 9, где окончательно очищается от неразложившихся частиц (капель) перекиси водорода и выходит через выходной штуцер 2.

Таким образом, в результате работы вертикально расположенного газогенератора кислорода из выходного штуцера выходит кислород полностью очищенный от перекиси водорода, с температурой, незначительно отличающейся от температуры окружающей среды. Кислород такого качества может использоваться для дыхания человека в медицинских целях.

При разложении 400 мл 35% перекиси водорода можно получить 10 л кислорода.

Конструкция генератора достаточно проста и удобна, а незначительные размеры газогенератора и простота в обращении позволяют пользоваться им как карманным газогенератором кислорода.

Сущность изобретения: газогенератор кислорода содержит вертикально расположенный герметичный корпус с выходным штуцером. В верхней части корпуса закреплена герметичная емкость с жидким реагентом и ограничителем потока реагента, расположенным в нижней части емкости. В нижней части корпуса закреплен каталитический пакет с многослойными перфорированными носителями катализатора. Выходной штуцер расположен в верхней части корпуса. Между каталитическим пакетом и емкость закреплена сепарирующая металлическая сетка, а полость для прохода кислорода, образованная корпусом и боковой поверхностью емкости, заполнена металлической сеткой, например медной. Каталитический пакет содержит металлический катализатор, закрепленный между перфорированными носителями катализатора. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ГАЗОГЕНЕРАТОР КИСЛОРОДА, содержащий вертикально расположенный герметичный корпус с выходным штуцером, в верхней части корпуса закреплена герметичная емкость с жидким реагентом и ограничителем потока реагента, расположенным в нижней части емкости, а в нижней части корпуса закреплен каталитический пакет с многослойными перфорированными носителями катализатора, отличающийся тем, что, с целью улучщения качества вырабатываемого кислорода и упрощения конструкции, он снабжен размещенной между каталитическим пакетом и герметичной емкостью сепарирующей металлической сеткой, при этом герметичная емкость установлена в корпусе с образованием по периферии полостей для прохода кислорода, заполненных металлической сеткой из меди. 2. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что каталитический пакет содержит металлический катализатор, закрепленный между перфорированными носителями катализатора.