АППАРАТ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЫХАНИЯ ЧЕЛОВЕКА В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ - "СИГМА" Российский патент 1997 года по МПК A61M16/00 

Изобретение относится к области кислородно-дыхательной аппаратуры, а именно, к устройствам обеспечения человека кислородом в аварийных ситуациях и защиты органов дыхания и глаз на период эвакуации из аварийного помещения.

Известны различные устройства обеспечения дыхания человека в аварийных ситуациях (задымленного помещения, шахты, кабины самолета и др.), разделяющиеся на устройства вентилирующие и устройства изолирующие (1).

Недостатком вентилирующих устройств является неэффективное использование кислорода, что не позволяет создать легкие компактные устройства.

Известны различные изолирующие устройства, работающие по замкнутому циклу с удалением влаги и CO₂ и с наиболее полным использованием кислорода, на основе запасов кислорода в баллонах в химически связанном виде (2).

Недостатком этих систем являются:
большой вес и сложность (газообразный или жидкий кислород, короткоцикловые цеолиты), пожароопасность и попадание в дыхательные пути щелочи (надперикисные соединения), взрывоопасность и сложность (перекись водорода).

Все эти системы характеризуются невозможностью многолетнего хранения без эксплуатационных затрат.

Известны аппараты для дыхания человека, включающие маску с дыхательным клапаном, соединенную с легочным мешком, связанным через регенерирующие клапаны с поглотителем углекислоты и с генератором кислорода, работающим на основе алкалоидов металлов (хлоратов, перхлоратов) (3).

Однако их использование имеет следующие недостатки: большая скорость горения (до 10 мм/мин.), что затрудняет создание устройств индивидуального пользования, трудности обеспечения теплового режима, потери азота при выравнивании давления.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы аппарата и возможность перехода от групповых к надежным индивидуальным устройствам длительного действия, удобным и безопасным при эксплуатации в условиях аварийных ситуаций, а также обеспечение многолетнего безопасного хранения без эксплуатационных затрат при постоянной готовности к работе.

Поставленная задача решается за счет того, что генератор кислорода содержит выделяющие кислород при запуске генератора в присутствии хлористого кобальта хлоратные стержни, связанные между собой реакционными перемычками и теплоизолированные друг от друга крупнозернистым прокаленным песком, а поглотитель углекислоты выполнен в виде коаксиального цилиндра, на периферии которого размещен известковый поглотитель с образованием в центре цилиндра внутренней трубки для прохода вдыхаемой смеси и выдыхаемого воздуха причем на внутренней трубке со стороны маски установлен обратный клапан, а со стороны легочного мешка противопыльный тканевый фильтр, при этом легочный мешок со стороны генератора кислорода снабжен соплом Лаваля, совмещенным с приводным клапаном выравнивания давления, а привод клапана давления выполнен в виде тросика, проходящего через критическое сечение сопла и полость легочного мешка и закрепленного одним концом на клапане, а другим на легочном мешке со стороны противоположной клапану, при этом генератор кислорода снабжен устройством для запуска хлоратных стержней, состоящим из вольфрамового нагревателя, погруженного в порошок из хлората натрия, магния и алюминия, и источника питания, причем аппарат снабжен фонарем, связанным с источником питания устройства для запуска генератора кислорода.

При решении поставленной задачи в процессе использования изобретения проявляется технический эффект, который состоит в том, что применение присадки хлористого кобальта и песка для теплоизоляции в генераторе кислорода уменьшает скорость и температуру горения хлоратных стержней, что позволяет создать индивидуальный аппарат длительного действия, а использование незасоряющегося сопла Лаваля, совмещенного с клапаном выравнивания давления, предотвращает потери азота, а установка одноклапанного патрона для удаления углекислоты существенно повышает надежность аппарата, вес которого значительно меньше веса известных устройств.

Принципиальная схема аппарата приведена на чертеже.

Аппарат состоит из полнолицевой маски 1 с отделением полости дыхания 2, хлоратного генератора кислорода 3, одноклапанного патрона 4 с химическим известковым поглотителем (ХПИ) углекислоты 5 и антипылевых фильтров 6, легочного мешка 7, дюзы клапана выравнивания давления 8, шланга подачи кислорода 9, тумблера запуска 10 с электрозапалом 11 и фонарем 12, носимого ранца 13, клапана выдоха 14.

Генератор кислорода 3 обеспечивает подачу кислорода для дыхания в течении 45 минут.

Кислород получают путем разложения хлората натрия в присутствии хлористого кобальта в генераторе 3, состоящем из трех хлоратных стержней 15, связанных между собой реакционными перемычками 16 и размещенных в трех секторальных камерах 17, заполненных теплоизолирующим материалом - крупнозернистым, сухим, прокаленным песком 18. Клапан 8 имеет привод в виде тросика 19, закрепленного на клапане и легочном мешке 7.

Уравнение реакции получения кислорода

Уравнение реакции поглощения углекислоты

Аппарат работает следующим образом. При возникновении аварийной ситуации аппарат берут из места длительного хранения, включают тумблер запуска 10, одевают через голову ранец 13, вытаскивают маску 1 и 2 3-мя выдохами в отделение полости дыхания 2 надувают легочный мешок 7, после чего надевают маску и приступают к эвакуации.

В процессе выдоха клапан 14 патрона 4 закрыт и выдыхаемый воздух проходит через поглотитель 5 и фильтр 6 в легочный мешок, освобождаясь от углекислоты и влаги.

Так как кислород подается с постоянным расходом, а его потребление зависит от энергозатрат, то для исключения чрезмерного повышения давления в легочном мешке при определенном натяжении тросика 19 открывается клапан выравнивания давления 8, одновременно этот тросик, протянутый через критическое сечение сопла, предохраняет его от засорения.

В процессе вдоха воздух, обогащенный кислородом и очищенный от углекислоты, через трубчатый пылеуловитель 6 и клапан 14 поступает в подмасочное пространство, при этом избыточная влага выпадает в виде конденсата в легочном мешке.

Запуск хлоратных стержней осуществляется устройством запуска, состоящим из вольфрамового нагревателя, погруженного в порошок из хлората натрия, магния и алюминия, и источника питания, электрическая емкость которого после запуска обеспечивает работу электрофонаря на все время эксплуатации.

Перезарядка осуществляется путем замены генератора кислорода, перезасыпки поглотителя углекислоты и замены источника питания для электрозапала. Процесс перезарядки не требует специальной подготовки персонала.

Проведенные медико-технические испытания аппарата показали его работоспособность, жалоб на дискомфортные условия дыхания не было. Аппарат пригоден для повторного многократного использования.

Использование изобретения позволит существенно увеличить надежность и безопасность покидания в аварийных ситуациях (взрыв, пожар, загазованность) рабочих и жилых отсеков рудников, подземных сооружений, мобильных объектов, отелей, офисов, жилых домов, различного вида производств при гарантированном резервном времени, равном 45 минутам для энергозатрат, соответствующих быстрой ходьбе.

При увеличении энергозатрат резервное время уменьшается.

Использование: в области кислородно-дыхательной аппаратуры, а именно в устройствах для обеспечения человека кислородом в аварийных ситуациях и защиты органов дыхания и глаз на период эвакуации из аварийного помещения. Сущность изобретения: маска аппарата, имеющая дыхательный клапан связана с легочным мешком через поглотитель углекислоты, а легочный мешок соединен с хлоратным генератором, снабженным хлоратными стержнями, выделяющими кислород при запуске генератора в присутствии кобальта. Стержни генератора связаны между собой реакционными перемычками и теплоизолированы крупнозернистым песком, а поглотитель углекислоты выполнен в виде коаксиального цилиндра с известковым поглотителем на периферии и с внутренней трубкой для прохода газовой смеси, в которой со стороны маски установлен обратный клапан, а со стороны легочного мешка - противопыльный тканевый фильтр, при этом легочный мешок со стороны генератора кислорода снабжен соплом Лаваля с приводом в виде тросика, проходящего через критическое сечение сопла и полость легочного мешка. Устройство для запуска хлоратных стержней может быть выполнено в виде вольфрамового нагревателя, погруженного в порошок из хлората натрия, магния и алюминия, и источником питания, связанного с фонарем. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Аппарат для обеспечения дыхания человека в аварийных ситуациях, включающий маску с дыхательным клапаном, соединенную с легочным мешком, связанным с генератором кислорода и поглотителем углекислоты через регулирующие клапаны, отличающийся тем, что генератор кислорода содержит выделяющие кислород при запуске генератора в присутствии хлористого кобальта хлоратные стержни, связанные между собой реакционными перемычками и теплоизолированные друг от друга крупнозернистым прокаленным песком, а поглотитель углекислоты выполнен в виде коаксиального цилиндра, на периферии которого размещен известковый поглотитель с образованием в центре цилиндра внутренней трубки для прохода вдыхаемого воздуха, причем на внутренней трубке со стороны маски установлен обратный клапан, а со стороны легочного мешка - противопыльный тканевый фильтр, при этом легочный мешок со стороны генератора кислорода снабжен соплом Лаваля, совмещенным с приводным клапаном выравнивания давления, а привод клапана давления выполнен в виде тросика, проходящего через критическое сечение сопла и полость легочного мешка и закрепленного одним концом на клапане, а другим, на легочном мешке со стороны противоположной клапану. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что генератор кислорода снабжен устройством для запуска хлоратных стержней, состоящим из вольфрамового нагревателя, погруженного в порошок из хлората натрия, магния и алюминия, и источника питания. 3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен фонарем, связанным с источником питания устройства для запуска генератора кислорода.