УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЗДУХА В ГЕРМЕТИЧНО ЗАКРЫТОМ ПОМЕЩЕНИИ Российский патент 2000 года по МПК A62B11/00 

Изобретение относится к устройствам для регенерации воздуха в герметично закрытых помещениях.

Известно устройство для регенерации воздуха в герметично закрытых помещениях, содержащее корпус, внутри которого размещен патрон с регенеративным продуктом на основе супероксида натрия. Корпус снабжен патрубками для ввода и вывода газа. Патрон снабжен центральной перфорированной трубкой. Боковые стенки патрона выполнены перфорированными. На боковых стенках размещен 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 (FR 2161482 A, 10.08.1979).

Недостаток этого устройства заключается в том, что в аварийной ситуации, связанной с полным или временным отсутствием электроэнергии, возможность создания циркуляции воздуха исключается. В этом случае движение воздуха в патроне может происходит только за счет естественной тяги (конвективного потока), обусловленной разностью температур в хемосорбционном продукте патрона и в объеме помещения. Разогрев продукта и накопление тела происходит за счет естественной диффузии диоксида углерода и паров воды в объеме помещения и реакции диоксида углерода и паров воды с регенеративным продуктом, характеризующейся выделением тепла. Конвективный поток может быть организован при аэродинамическом сопротивлении патрона 0,001 - 0,01 мм вод.ст.

Однако конструктивное выполнение регенеративного патрона в этом устройстве не позволяет обеспечить организацию конвективного потока из-за высокого сопротивления (5-15 мм вод.ст.), обусловленного формой регенеративного продукта и размещением перфорированных решеток и фильтра вдоль оси патрона, что практически исключает образование конвективного потока, тем более в радиальном направлении.

Известно также устройство для регенерации воздуха в герметично закрытом помещении, содержание вентилятор и патрон с регенеративным продуктом на основе супероксида калия (US 3443906 A, 13.05.1969).

Недостатком такого устройства является малая производительность патрона по поглощению диоксида углерода - паров воды и выделению кислорода, а следовательно, невозможность поддержания требуемых параметров воздуха в помещении.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения заключается в повышении производительности устройства для регенерации воздуха в герметично закрытом помещении по поглощению диоксида углерода и паров воды и выделению кислорода в аварийном режиме при полном или временном отсутствии электроэнергии.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для регенерации воздуха в герметично закрытом помещении, содержащем вентилятор и патрон с регенеративным продуктом на основе супероксида калия, согласно изобретению, 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.

Такое конструктивное выполнение патрона позволяет уменьшить его аэродинамическое сопротивление и увеличить поверхность контакта продукта и регенерируемого воздуха, в результате чего ускоряется процесс развития конвективного потока и, соответственно, повышается производительность устройства в аварийном режиме, что позволяет поддерживать в помещении требуемые параметры по диоксиду углерода и кислороду.

Для условий эксплуатации при повышенном давлении устройство снабжено схемным ручным пневмонасосом, выполненным в виде подпружиненного гибкого рукава. Пневмонасос создает необходимый гравитационный подпор, достаточный для преодоления потерь давления и для образования устойчивого конвективного потока.

Для стабильного поддержания производительность устройства по выделению кислорода и поглощению диоксида углерода при работе в конвективном режиме оно снабжено съемным патрубком, устанавливаемым на патроне. Патрубок при работе устройства в аварийном режиме способствует улучшению тяги через патрон.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 - регенеративный патрон; на фиг. 3 - блок регенеративного продукта; на фиг. 4 - размещение устройства в помещении; на фиг. 5 - устройство при эксплуатации в аварийном режиме; на фиг. 6 - устройство при эксплуатации в аварийном режиме при повышенном давлении; на фиг. 7 - устройство при эксплуатации в аварийном режиме с патрубком.

Устройство для регенерации воздуха (фиг. 1) содержит регенеративный патрон 1 и вентилятор 2. Вентилятор 2 размещен в корпусе 3, к которому патрон 1 присоединяется с помощью соединительных элементов 4.

Патрон 1 содержит корпус 5, крышки 6 и регенеративный продукт 7 (фиг. 2). Крышки 6 снабжены горловинами 8, в которых установлены съемные фильтры 9. Фильтры состоят из слоя стеклобумаги, завальцованного в металлическую обойму. Обойма размещена в проточке горловины 8.

Регенеративный продукт 7 (фиг. 3) выполнен в виде блока 10 со сквозными отверстиями 11. Блоки 10 установлены в патроне 1 таким образом, что их отверстия 11 совпадают, тем самым в слое регенеративного продукта 7 образуются сквозные каналы 12 по всей высоте слоя. Блоки изготавливаются путем формования шихты регенеративного вещества на штырьевой прессформе. Плотность блока 10 составляет 1,0 г/см³. Площадь сквозных отверстий 11 составляет 20 - 50% от площади сечения блока 10, диаметр отверстий 11 6 - 8 мм, шаг отверстий 10 - 14 мм. Уменьшение диаметра отверстий 11 приводит к увеличению сопротивления слоя регенеративного продукта 7 и, соответственно, к замедлению развития конвективного потока. Увеличение диаметра отверстий 11 более 8 мм снижает коэффициент заполнения продуктом 7 единицы объема патрона 1, что приводит к увеличению габаритов патрона. Количество блоков 10 в патроне 1 составляет от 4 до 10 штук в зависимости от условий эксплуатации устройства. Количество патронов 1, устанавливаемых в помещении, также определяется условиями эксплуатации.

Для удобства эксплуатации в аварийном режиме патроны закреплены на стойках 13, обеспечивающих компенсацию кренов и дифферентов и поддержание патрона в вертикальном положении.

Стойка 13 представляет собой ось с шарнирно закрепленной на ней П-образной скобой, внутри которой на осях установлен стяжной хомут с закрепленным в нем патроном. Шарнирное крепление на осях обеспечивает вертикальное положение патрона в двух взаимно перпендикулярных полостях, что является необходимым условием эффективной работы при конвекции. С помощью стоек 13 патроны могут быть размещены на полу, на стене или не потолке.

Устройство работает следующим образом. При наличии энергии в помещении воздух вентилятором 2 подается в регенеративный патрон 1. При взаимодействии с регенеративным продуктом 7 воздух очищается от диоксида углерода и обогащается кислородом. Очищенный и обогащенный кислородом воздух поступает в помещение. Эксплуатация устройства осуществляется по заданному алгоритму путем включения, отключения и замены патронов 1 по достижении определенных значений парциального давления кислорода и диоксида углерода в помещении.

При работе в аварийном режиме (при отсутствии электроэнергии) воздух из помещения поступает в патрон 1 естественным потоком. Конвективная тяга возникает за счет разности плотности воздуха в каналах 12 слоя регенеративного продукта 7, что приводит к образованию неоднородного температурного поля в объеме патрона 1. Поскольку сопротивление патрона 1 невелико, конвективный поток развивается уже при небольшой разнице температур.

Начавшийся конвективный поток и большая поверхность каналов 12 увеличивают скорость реакции и подвод диоксида углерода и паров воды к регенеративному продукту 7 и интенсифицируют процесс разогрева. По мере разогрева создается нарастающий конвективный поток, объемный расход которого составляет 8 - 12 м³/ч.

При эксплуатации устройства в аварийном режиме из патрона 1 удаляют фильтры 9. Два патрона 1 устанавливают друг над другом (фиг. 5). Сначала вводится в работу нижний патрон, затем по мере его отработки вводится в работу верхний патрон. При замене патронов новый патрон устанавливается сверху, а внизу остается наименее отработанный патрон из предыдущей пары. Такой прием позволяет ускорить разогрев нового патрона за счет конвективного потока от нижнего патрона.

Для интенсификации развития конвективного потока (в случае значительного увеличения парциального давления диоксида углерода) к горловине 8 патрона 1 подсоединяют ручной пневмонасос 14 (фиг. 6), с помощью которого осуществляют нагнетание воздуха в патрон 1 в течение 10 - 20 минут. Такое кратковременное принудительное пропускание воздуха способствует сокращению времени разогрева продукта 7 и ускорению развития конвективного потока.

В случае изменения условий эксплуатации (например, температурно-влажностных параметров воздуха в помещении, количества находящихся в помещении людей и т.п.) для поддержания устойчивой конвективной тяги на горловине патрона 1 устанавливают патрубок 15 (фиг. 7). Использование патрубка 15, кроме того, способствует интенсификации конвективного потока и сокращению времени разогрева продукта 7, особенно в случае эксплуатации патронов 1 с количеством блоков 10 более 4.

Таким образом, регулирование производительности устройства в аварийном режиме и поддержание требуемой защитной мощности осуществляют путем установки определенного количества патронов 1, их замены и использования пневмонасоса 14 и/или патрубка 15.

Испытания устройства проведены в реальных условиях эксплуатации в помещении объемом 100 м³ при 19 - 24^oC и относительной влажности (60 ± 10)%.

Результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2.

Как видно из представленных данных, устройство обеспечивает поддержание требуемых параметров воздуха в помещении по диоксиду углерода на уровне 0,5 - 1,3%, по кислороду - 19 - 21%, и обеспечивает защиту 1 - 4 человек в течение 24 ч в объеме 4 м³ на человека как при наличии энергии, так и при ее отсутствии.

Устройство относится к области регенерации воздуха в герметично закрытом помещении. Устройство для регенерации воздуха в герметично закрытом помещении содержит вентилятор и патрон с регенеративным продуктом на основе супероксида калия. Регенеративный продукт выполнен в виде блоков со сквозными отверстиями, установленных в патроне с образованием сквозных каналов по всей высоте слоя продукта. Патрон содержит от 4 до 10 блоков регенеративного продукта, а диаметр сквозных отверстий в блоке составляет 6-8 мм. Для регулирования производительности устройства и поддержания требуемой защитной мощности регенеративный патрон в устройстве закреплен на стойке и снабжен съемным ручным пневмонасосом и/или съемным патрубком. Устройство обеспечивает поддержание требуемых параметров воздуха в помещении по диоксиду углерода и кислороду и защиту 1 - 4 человек в течение 24 ч в объеме 4 м³ на человека. 3 з.п.ф-лы, 7 ил., 2 табл.

1. Устройство для регенерации воздуха в герметично закрытом помещении, содержащее вентилятор и патрон с регенеративным продуктом на основе супероксида калия, отличающееся тем, что 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. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регенеративный патрон закреплен на стойке. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регенеративный патрон снабжен съемным ручным пневмонасосом. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что патрон снабжен съемным патрубком.