Поглотительный патрон Советский патент 1992 года по МПК B01D53/02 

Изобретение относится к устройствам для разделения газов и может быть использовано при разработке средств очистки воздуха от двуокиси углерода, в частности, для систем жизнеобеспечения.

Наиболее близким к предлагаемому является поглотительный патрон, включающий корпус с входным и выходным штуцерами и сорбент, размещенный между проницаемыми жесткими перегородками. Особенностью патрона является наличие гибкого элемента, прикрепленного к корпусу и к одной из перегородок, что позволяет обеспечить надежное уплотнение сорбента и исключить проскок двуокиси углерода до исчерпания времени защитного действия патрона.

Однако, время окончания защитного действия патрона в известной конструкции не определено

Цель изобретения - обеспечение индикации окончания времени защитного действия поглотителя за счет изменения аэродинамического сопротивления патрона

Цель достигается тем, что поглотительный патрон, состоящий из корпуса с входным и выходным штуцерами и слоя поглотителя двуокиси углерода, размещенного внутри корпуса между газопроницаемыми перегородками, дополнительно содержит размещенный в хвостовой части патрона слой термореактивного материала В качестве термореактивного материала используются твердые источники кислорода на основе надперекисей, хлоратов и перхлоратов щелочных и щелочно-земельных металлов.

Такое конструктивное выполнение поглотительного патрона дает возможность увеличить аэродинамическое сопротивление патрона в период окончания проявления им своих защитных свойств за счет реализации химического превращения термореактивного материала, происходящего

05 00 О Os

под воздействием передаваемого ему от слоя поглотителя тепла и приводящего к изменению газопроницаемости слоя материала, обусловливающему увеличение аэродинамического сопротивления. Возросшее сопротивление поглотительного патрона производит на пользователя физиологическое воздействие, затрудняя его дыхание, что является, особенно в случае резкого возрастания сопротивления дыханию, необхо- димым сигналом о том, что защитные свойства поглотительного патрона близки к исчерпанию. Если предлагаемый патрон используется в газоочистительных системах, к которым пользователь непосредственно своими органами дыхания не подключен, а вентиляционную функцию легких выполняют механические вентиляторы, возросшее сопротивление патрона приведет либо к перераспределению очищаемого газового лфтока на другой (другие) еще не отработан- ныйфоглотительный патрон (при их наличии в газоочистительной системе), либо к увеличению нагрузки на работу вентилятора и к необходимости его отключения на период замены отработанного патрона на новый. Свидетельством возросшей нагрузки на работу вентилятора может служить падение объемной скорости прохождения газа через отработанный поглотительный патрон, ви- зуально наблюдаемое с помощью какого- либо газомерного устройства, например, ротаметра. Кроме того, работающий под возросшей нагрузкой вентилятор обычно создает соответствующий ненормальный рабочий шум.

На фиг. 1 представлен поглотительный патрон; на фиг. 2 и 3 - то же, варианты конструктивного выполнения.

Поглотительный патрон состоит из кор- пуса 1 с входным 2 и выходным 3 штуцерами. Внутри корпуса 1 размещен слой 4 поглотителя двуокиси углерода, который в лобовой части патрона ограничен проницаемой жесткой перегородкой 5. В хвостовой части патрона расположен слой 6 твердого источника кислорода, ограниченный с одной стороны проницаемой перегородкой 7, а с другой стороны - слоем 4 поглотителя. Слои 4 и 6 в зависимости от формы насадки химических продуктов и их фракционного состава могут находиться либо, в прямом контакте, либо разделены дополнительной проницаемой перегородкой 8, изготовленной из материала, отличающегося хорошей теплопроводностью.

Слой 6 полностью перекрывает поперечное сечение корпуса 1, а его толщина составляет 5 - 10% от толщины слоя 4. Выбор большей величины слоя б уже существенно сказывается как на величине защитной мощности поглотительного патрона, что нежелательно, так и может привести к чрезмерно высокому росту сопротивления патрона, что также нежелательно, так как пользователь практически никогда не имеет возможности сразу выключиться из дыхательного аппарата, а вынужден еще в течение некоторого времени пользоваться им. При меньшей толщине слоя 6 увеличение его аэродинамического сопротивления не обеспечивает достаточного физиологического эффекта, т.е. пользователь может и не ощущать возросшего сопротивления поглотительного патрона при дыхании, т.е. не будет достигнута поставленная цель.

В зависимости от конкретного использования предлагаемого поглотительного патрона (дыхательный аппарат, газоочистительная система) слой 6 твердого источника кислорода может быть либо замыкающим (фиг. 1), либо может располагаться между двумя частями слоя 4 и 41 поглотителя (фиг. 2). Последний вариант расположения слоя б особенно целесообразен при использовании поглотительного парона в конструкции дыхательных аппраратов, так как дает возможность сигнализировать пользователю о том, что защитный ресурс патрона еще не исчерпан, но близок к тому, и, тем самым, предоставить пользователю возможность в течение нескольких минут покинуть опасную зону или предпринять меры к замене средства защиты (или его составных частей). В этом случае, правда, пользователю необходимо будет в течение этих нескольких минут преодолевать при дыхании возросшее сопротивление поглотительного патрона, но это все же, с учетом ограниченного времени дыхания под повышенной нагрузкой, представляется более рациональным, нежели сигнализация об окончании времени защитного действия патрона во время нахождения пользователя в опасной зоне без предоставления ему возможности своевременно ее покинуть. С таким подходом к решению поглотительного патрона увязано и использование в качестве термореактивного материала твердого источника кислорода, который обеспечивает, наряду с увеличением аэродинамического сопротивления патрона, поступление в дыхательный контур дополнительного количества кислорода, которое будет использовано на дыхание при экстренной эвакуации из опасной зоны.

Сборка поглотительного патрона осуществляется посредством последовательного размещения в корпусе 1 перегородки 5, слоя 4, перегородки 8 (при необходимости), слоя 6, перегородки 7, после чего к корпусу герметично присоединяют торцевые крышки со штуцерами 2 и 3.

Патрон работает следующим образом.

При подаче на вход патрона через штуцер 2 газовой смеси, содержащей двуокись углерода, последняя за счет взаимодействия с химическим слоем поглотителя связывается в его массе, при этом выделяется тепло химической реакции и формируется тепловой фронт близкой к полусферической формы, который, по мере подачи на вход патрона новых объемов газовой смеси и взаимодействия слоя 4 с двуокисью углерода, постепенно перемещается вдоль патрона, достигая в некоторый момент, близким к моменту полной отработки слоя 4, лобовой поверхности слоя 6. Слой 6 начинает прогреваться, и при некоторой температуре в слое б, соответствующей температуре ини- цифрования в нем химических реакций, начинает выделять кислород. Химическое превращение твердого источника кислорода реализуется в режиме горения и приводит к термическому превращению исходного источника в остаток горения, характеризуемый существенно (в 2 - 10 раз) меньшей газопроницаемостью по сравнению с исходным твердым источником. Так как слой 6 полностью перекрывает попереч- ное сечение корпуса 1, то остаток горения твердого источника кислорода обусловливает увеличение аэродинамического сопротивления поглотительного патрона, что практически сразу ощущает на себе пользователь, вынужденный прилагать болшее легочное усилие для преодоления возросшего сопротивления, поглотительного патрона.

Одним из вариантов конструкции пред- латаемого поглотительного патрона может

быть размещение между слоями 4 и 6 слоя 9 (фиг. 3), представляющего собой вещество, способное экзотермически взаимодействовать с парами воды, которые практически всегда образуются при взаимодействии известных химических поглотителей двуокиси углерода с последней, и которое практически не изменяет (особенно при малой толщине слоя 9) при взаимодействии с парами воды своей газопроницаемости. Использование слоя 9 целесообразно в том случае, когда слой 6 является не только тепло-, но и влагочувст- вительным.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить своевременную, надежную и технически простую в исполнении индикацию окончания времени защитного действия поглотительного патрона, который может использоваться в различных системах очистки воздуха от двуокиси углерода.

Формула изобретения

1.Поглотительный патрон, состоящий из корпуса с входным и выходным штуцерами и слоя поглотителя двуокиси углерода, размещенного внутри корпуса между газопроницаемыми перегородками, отличающийся тем, что, с целью обеспечения индикации окончания времени защитного действия поглотителя за счет изменения аэродинамического сопротивления патрона, он снабжен дополнительным слоем термореактивного материала, размещенным в хвостовой части патрона.

2.Патрон по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термореактльного материала используется твердый источник кислорода.

Изобретение относится к конструкциям поглотительного патрона и может быть ис- пол ьзовано для очистки воздуха от двуокиси углерода Цель изобретения - обеспечение индикации окончания времени защитного действия поглотителя за счет изменения аэродинамического сопротивления патрона. Поглотительный патрон состоит из корпуса с входным и выходным штуцерами и слоя поглотителя двуокиси углерода, размещенного в корпусе между газопроницаемыми перегородками. Для обеспечения индикации окончания времени защитного действия патрона он снабжен дополнительным слоем термореактивного материала, в частности твердого источника кислорода который размещен в хвостовой части патрона. 1 з.п. ф-лы, 3 ил