РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПАТРОН ИЗОЛИРУЮЩЕГО ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2007 года по МПК A62B19/00 A62B7/08 

Изобретение относится к регенеративным патронам изолирующих дыхательных аппаратов.

Известен регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата, содержащий корпус с размещенным в нем формованным регенеративным продуктом на основе супероксида калия (патент США №4019509 МПК А 62 В 7/08, 1971 г.). Продукт разделен на отдельные слои с помощью сдвоенных решеток, при этом решетки одна от другой отделены расположенными в шахматном порядке выпуклостями, обеспечивающими заданный промежуток между решетками. Корпус патрона снабжен расположенными горизонтально перегородками, образующими каналы, объединяющие слои регенеративного продукта по потоку газа. Патрон снабжен крышкой с патрубками.

Конструктивное выполнение патрона позволяет повысить эффективность работы за счет оптимизации распределения потока газа в объеме патрона.

Однако такая конструкция характеризуется сложностью, высокой трудоемкостью снаряжения. При этом значительна масса материала, не участвующего в процессе регенерации.

Известен принятый за прототип регенеративный патрон устройства для регенерации воздуха (патент США №3443906 НКИ 23-281, 1969 г.), содержащий цилиндрический корпус с размещенным в нем регенеративным продуктом на основе супероксида калия. В корпусе установлены распорки вдоль обечайки корпуса, обеспечивающие создание полости вдоль стенки обечайки. Продукт выполнен в виде брикетов с плотностью 1/2-2/3 от теоретической, снабженных ребрами для образования воздушных полостей между ними. По центру каждого брикета выполнено отверстие, образующее общий осевой канал при установке брикета в корпус патрона. Толщина брикета составляет примерно 4,7 мм, диаметр 10 см. Расстояние между брикетами около 1,6 мм.

Такое конструктивное выполнение регенеративного патрона позволяет исключить разделяющие перегородки и упростить конструкцию.

Однако такому устройству присущи следующие недостатки: брикет обладает неравномерной плотностью (ближе к центру плотность выше, а к периферии она уменьшается из-за пробочного эффекта распределения давления в пресс-форме при прессовании), что приводит к неравномерности отработки продукта, а это в свою очередь требует загрузки избыточного количества регенеративного продукта, что экономически не оправдано; радиальное расположение газораспределительного канала также приводит к неравномерности скоростей потока вдоль внешней поверхности брикета; кроме того, из-за отвода газа через продольные канавки продукт отрабатывает неравномерно по всей поверхности. Таким образом, такое устройство недостаточно эффективно из-за пропускания максимального расхода воздуха над центральным участком брикета, который имеет наибольшую плотность, обуславливающую худшую по сравнению с периферийной частью брикета отработку и по поглощению диоксида углерода и по выделению кислорода.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы регенеративного патрона.

Техническим результатом изобретения является повышение степени отработки регенеративного продукта.

Технический результат достигается тем, что в регенеративном патроне изолирующего дыхательного аппарата, содержащем корпус с размещенным в нем регенеративным продуктом на основе супероксида калия, выполненным в виде пластин, снабженных выступами для образования воздушных полостей между ними, корпус выполнен в виде оболочки из вспененного полимерного материала с газораспределительным устройством, оболочка снабжена ребрами жесткости, выполненными в виде продольных сварных швов и угловых проплавленных участков, а в нижней части оболочки установлена фиксирующая решетка.

Газораспределительное устройство выполнено в виде снабженной патрубком крышки со стойками на внутренней стороне, на которых установлены фильтр-теплообменник в виде пористой металлической пластины и опорная решетка.

Фиксирующая решетка снабжена выступами, соединяющими ее с оболочкой и перфорированным хомутом.

Оболочка может быть выполнена в виде обечайки, снабженной крышкой с центральным отверстием, выполненной из пленочного полимерного материала.

Оболочка патрона также может быть выполнена в виде обечайки, снабженной крышкой с центральным отверстием, выполненной из вспененного полимерного материала.

Оболочка патрона может быть выполнена также в виде обечайки, соединенной с крышкой газораспределительного устройства посредством эластичного кольца и хомута.

Выполнение корпуса в виде оболочки из вспененного полимерного материала с газораспределительным устройством, снабжение оболочки ребрами жесткости, выполненными в виде продольных сварных швов и угловых проплавленных участков, и установка в нижней части оболочки фиксирующей решетки обеспечивает равномерную отработку регенеративного продукта за счет выравнивания скоростей потока очищаемого воздуха по всему живому сечению патрона.

Кроме того, такое конструктивное выполнение исключает перемещение пластин регенеративного продукта относительно друг друга, которое может возникнуть в результате разницы давления воздуха внутри и вне патрона и обусловленной этим деформации оболочки. В итоге пластины регенеративного продукта практически одновременно взаимодействуют с очищаемым воздухом по всей поверхности, что приводит к повышению степени отработки регенеративного продукта по диоксиду углерода и кислороду.

Дополнительно достигается снижение гидравлического сопротивления и массы патрона до минимальной за счет его более полной отработки. Также обеспечивается защита продукта от механических повреждений за счет упругих свойств материала оболочки.

Выполнение газораспределительного устройства в виде снабженной патрубком крышки со стойками на внутренней стороне, на которых установлены фильтр-теплообменник в виде пористой металлической пластины, например, из вспененного металла и опорная решетка, способствует более полной отработке регенеративного продукта по диоксиду углерода и кислороду за счет равномерного распределения потока очищаемого газа по всему живому сечению патрона. Через патрубок в крышке выдыхаемый воздух поступает в полость между крышкой и фильтром-теплообменником и равномерно распределяется по всему живому сечению патрона за счет прохождения через поры фильтра-теплообменника. При этом при выдохе фильтр-теплообменник приобретает температуру выдыхаемого воздуха. При вдохе происходит охлаждение очищенного воздуха на фильтре-теплообменнике, а сам фильтр-теплообменник приобретает температуру выше температуры выдыхаемого воздуха. Таким образом, дополнительно обеспечивается снижение температуры воздуха до комфортной.

Снабжение фиксирующей решетки выступами, соединяющими ее с оболочкой и перфорированным хомутом, обеспечивает более полную отработку продукта за счет исключения проскока воздуха между внутренней поверхностью оболочки патрона и продуктом. Одновременно достигается упрощение сборки и сокращение ее продолжительности, что уменьшает обводнение регенеративного продукта при сборке, ухудшающее его отработку.

Выполнение оболочки в виде обечайки, снабженной крышкой с центральным отверстием, выполненной из пленочного материала, обеспечивает более эффективный отвод тепла при работе патрона за счет сброса части тепла в атмосферу из-за хорошей теплопроводности пленочного материала. Так как в процессе отработки продукта происходит его разогрев, то образование расплава регенеративного продукта при его перегреве может привести к ухудшению отработки продукта и по кислороду, и по диоксиду углерода. Таким образом, отвод части тепла снижает возможность перегрева и спекания продукта и тем самым позволяет повысить его отработку. Одновременно достигается большая комфортность при эксплуатации патрона за счет уменьшения температуры воздуха на выходе из патрона.

Выполнение оболочки патрона в виде обечайки, снабженной крышкой с центральным отверстием из вспененного материала, способствует более полной отработке продукта при работе патрона при отрицательных температурах и обеспечивает упрощение конструкции патрона.

Выполнение оболочки патрона в виде обечайки, соединенной с крышкой газораспределительного устройства посредством эластичного кольца и хомута, обеспечивает упрощение сборки в серийном производстве.

Соединение оболочки патрона с газораспределительным устройством посредством эластичного кольца и хомута дополнительно обеспечивает повышение надежности при работе патрона, так как при нагреве в процессе работы составные части патрона могут изменять свои размеры в различной степени, а упругое кольцо обеспечивает необходимую компенсацию этих деформаций, приводя к улучшению отработки продукта за счет исключения разгерметизации корпуса патрона.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-9, на которых:

фиг.1 - общий вид изолирующего дыхательного аппарата;

фиг.2 - общий вид регенеративного патрона;

фиг.3 - сечение патрона по А-А;

фиг.4 - сечение патрона по Б-Б;

фиг.5 - сечение патрона по В-В;

фиг.6 - вариант выполнения оболочки по п.4 формулы;

фиг.7 - вариант выполнения оболочки по п.5 формулы;

фиг.8 - вариант выполнения оболочки по п.6 формулы;

фиг.9 - конструктивное выполнение ребер жесткости в форме проплавленного материала на углах.

Изолирующий дыхательный аппарат (фиг.1) содержит патрон 1, размещенный в дыхательном мешке 2 и соединенный с маской 3, установленной в капюшоне 4 посредством дыхательной трубки 5. Дыхательный мешок снабжен клапаном избыточного давления 6. Патрон 1 содержит корпус, представляющий собой оболочку 7 (фиг.2), изготовленную из вспененного полимерного материала, например полипропилена толщиной 2-4 мм. В оболочке 7 установлен регенеративный продукт на основе супероксида калия, выполненный в виде пакета пластин 8, снабженных выступами 9 (фиг.3), с помощью которых между пластинами образуются промежутки для прохождения воздуха. Пакет пластин 8 заключен в фильтрующую оболочку 10, выполненную из стеклобумаги типа БМд-Ф. Над пакетом пластин регенеративного продукта размещено газораспределительное устройство 11, изготовленное из полимерного материала, с присоединительным патрубком 12 на внешней стороне устройства и стойками 13 на внутренней его поверхности, выполненными в виде приливов. На стойках 13 закреплены фильтр-теплообменник 14 и опорная решетка 15. Оболочка 7 выполнена с проплавленными участками 16 на углах и продольными сварными швами 17, расположенными в средней части плоских сторон оболочки и образующими герметичные швы, одновременно являющиеся ребрами жесткости. В нижней части оболочки 7 установлена фиксирующая решетка 18 с выступами 19, на которых установлен хомут 20 (фиг.5).

К верхней части оболочки 7 может быть приварена крышка 21, изготовленная из полимерной пленки, содержащая центральное отверстие для пропуска присоединительного патрубка 12 газораспределительного устройства 11.

Возможно другое конструктивное выполнение патрона, при котором газораспределительное устройство 11 расположено под крышкой 22, выполненной из того же материала, что и оболочка, например, заодно с оболочкой 7, а также вариант, при котором крышка газораспределительного устройства 11 снабжена канавкой, в которой установлено уплотнительное кольцо 23, к которому оболочка 7 прижимается хомутом 24.

Снаряжение патрона производится в следующей последовательности. При сборке оболочки 7 осуществляют сварку продольных швов 17 и проплавление боковых участков 16 и производят приварку крышки 21 из полимерной пленки либо крышки 22 из вспененного полимерного материала. В оболочку 7 устанавливают газораспределительное устройство 11, в котором на стойках 13 закрепляют фильтр-теплообменник 14 и опорную решетку 15. Пластины регенеративного продукта собирают в пакет 8 с заданной массой таким образом, чтобы выступы 9 образовывали зазор между ними. Пакет 8 заключается в фильтрующую оболочку 10. Пакет 8 устанавливают в оболочке 7 вплотную к опорной решетке 15 и поджимают с противоположной стороны фиксирующей решеткой 18, которая своими выступами 19 входит в отверстия на оболочке 7, и поджимают хомутом 20.

При выполнении оболочки 7 без крышки (фиг.8) производят установку уплотнительного кольца 23 на наружную поверхность газораспределительного устройства 7, затем на него устанавливают оболочку 7 и производят фиксацию оболочки хомутом 24.

При дыхании пользователя выдыхаемый воздух поступает из маски 3, расположенной в капюшоне 4, по дыхательной трубке 5 и патрубку 12 в регенеративный патрон 1 через газораспределительное устройство 11. В газораспределительном устройстве 11 происходит выравнивание скоростей потока по фронту. Далее воздух проходит через фильтр-теплообменник 14, который охлаждается до температуры выдыхаемого воздуха. Из газораспределительного устройства 11 воздух поступает через фильтрующую оболочку 10 в пакет пластин 8, в котором происходит поглощение диоксида углерода и выделяется необходимый для дыхания кислород. Очищенный воздух проходит через фильтрующую оболочку 10 и решетку 18 на выход из патрона 1 в дыхательный мешок 2. Избыток воздуха при этом сбрасывается через клапан избыточного давления 6. При вдохе воздух из дыхательного мешка 2 вновь проходит через решетку 18, фильтрующую оболочку 10 и пакет пластин 8, фильтрующую оболочку 10 и газораспределительное устройство 11, в котором происходит частичное охлаждение воздуха на более холодном фильтре-теплообменнике 14, и через патрубок 12 и дыхательную трубку 5 поступает на вдох.

Изобретение обеспечивает равномерную отработку регенеративного продукта, что позволяет снизить массу патрона, уменьшить сопротивление дыханию, снизить температуру воздуха на вдохе и уменьшить общий расход регенеративного продукта, а также упростить конструкцию и повысить удобство снаряжения.

Изобретение относится к регенеративным патронам изолирующих дыхательных аппаратов. Регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата содержит корпус с размещенным в нем регенеративным продуктом на основе супероксида калия, выполненным в виде пластин, снабженных выступами для образования воздушных полостей между ними. Корпус выполнен в виде оболочки из вспененного полимерного материала с газораспределительным устройством. Оболочка снабжена ребрами жесткости, выполненными в виде продольных сварных швов и угловых проплавленных участков. В нижней части оболочки установлена фиксирующая решетка. Газораспределительное устройство выполнено в виде снабженной патрубком крышки со стойками на внутренней стороне, на которых установлены фильтр-теплообменник в виде пористой металлической пластины и опорная решетка. Фиксирующая решетка снабжена выступами, соединяющими ее с обечайкой и перфорированным хомутом. Оболочка выполнена в виде обечайки, снабженной крышкой с центральным отверстием, выполненной из полимерного пленочного или вспененного материала. Обечайка соединена с крышкой газораспределительного устройства посредством эластичного кольца и хомута. Обеспечивается повышение степени отработки регенеративного продукта. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата, содержащий корпус с размещенным в нем регенеративным продуктом на основе супероксида калия, выполненным в виде пластин, снабженных выступами для образования воздушных полостей между ними, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде оболочки из вспененного полимерного материала с газораспределительным устройством, оболочка снабжена ребрами жесткости, выполненными в виде продольных сварных швов и угловых проплавленных участков, а в нижней части оболочки установлена фиксирующая решетка.2. Регенеративный патрон по п.1, отличающийся тем, что газораспределительное устройство выполнено в виде снабженной патрубком крышки со стойками на внутренней стороне, на которых установлены фильтр-теплообменник в виде пористой металлической пластины и опорная решетка.3. Регенеративный патрон по п.1, отличающийся тем, что фиксирующая решетка снабжена выступами, соединяющими ее с оболочкой и перфорированным хомутом.4. Регенеративный патрон по п.1, отличающийся тем, что оболочка выполнена в виде обечайки, снабженной крышкой с центральным отверстием, выполненной из пленочного материала.5. Регенеративный патрон по п.1, отличающийся тем, что оболочка патрона выполнена в виде обечайки, снабженной крышкой с центральным отверстием, выполненной из вспененного материала.6. Регенеративный патрон по п.1, отличающийся тем, что оболочка патрона выполнена в виде обечайки, соединенной с крышкой газораспределительного устройства посредством эластичного кольца и хомута.