Автономная криогенная теплозащитная дыхательная система Советский патент 1993 года по МПК A62B17/00 A62B7/06 

щего жидкий азот, и термостата 23, установленного в теплозащитном контуре, при этом испаритель-теплообменник 12 выполнен двухсекционным, Емкость 3 через тракт хладагента -подключена к одной из секций испарителя теплоомбенника 1.2. Обратный клапан 16 и калиброванное сопло 17 подключены к легочному автомату 18. Выход тракта второй секции, связанной с криоген- ным резервуаром 1, подключен к легочному

автомату 18 через обратный клапан 20 и калиброванное со пло 21 и одновременно через тройник 26 к пневматическому приводу 28 побудителя циркуляции хладоносите- ля 29 и клапану термостата 23, Пневматический привод 28 и термостат 23 снабжены выхлопными патрубками, сообщенными с подкостюмным пространством, а клапан выдоха легочного автомата 18 сообщен с внешней средой. 2 ил.

Изобретение относится к средствам индивидуальной противотепловой защиты человека при работе в среде с высокой температурой. Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения, безопасности и удобства эксплуатации. Достигается это за счет эластичной емкости 3, заполненной жидким кислородом, помещенной внутрь криогенного резервуара 1, содержа

Изобретение относится к средствам индивидуальной противотепловой защиты человека при работе в среде с высокой температурой и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической, энергетической, в том числе атомной промышленности и в горноспасательном деле,

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения, безопасности и удобства эксплуатации.

Изобретение отличается наличием новых признаков: дополнительной эластичной емкости, заполненной жидким кислородом, помещенной внутрь криогенного резервуара, содержащего жидкий азот, и их связей с остальными элементами системы.

На фиг. 1 показана схема автономной криогенной противотепловой дыхательной системы; на фиг. 2 - общая ее компановка в противотепловом костюме.

Автономная криогенная противотепло- вая дыхательная система состоит из криогенного резервуара 1, покрытого слоем теплоизоляции 2, и содержит внутри эластичную емкость жидкого кислорода 3 с под- веденной к ней трубкой 4,. заканчивающейся горловиной с заглушкой 5 и отводной трубкой 6. В резервуаре имеется также сифонная трубка 7, заканчивающаяся горловиной 8 и отводящей трубкой 9. Резервуар снабжен дренажной трубкой 10 с вестовым вентилем 11. Трубки 6 и 9 подключены к испарителю-теплообменнику 12, имеющему кислородную секцию 13 и азотную секцию 14. При помощи гибкого шланга 15 через обратный клапан 16 и калиброванное сопло 17 кислородная секция 13 подключена к легочному автомату 18. Азотная секция 14 испарителя-теплообменника при помощи гибкого шланга 19 через обратный клапан 20 и калиброванное сопло 21 также подключена к легочному автомату 15, который снабжен выхлопным патрубком со шла нгом 22, выведенным во внешнюю среду. Кроме того, азотная секция подключена к термостату 23 с выхлопным патрубком 24 и имеющим маховичок настройки температуры 25. При помощи тройника 26 и трубки 27 азотная секция 13 подключена к распределителю пневматического привода 28 побудителя циркуляции хладоносителя 2§. с выхлопным патрубком 30. Клапанная ка 31 побудителя циркуляции хладоносителя 29 трубкой 32 соединена $ с теплоомбенником-испарителем 12, от которого отходит трубка 33 к термостату |l3. Трубка 34 соединяет термостат с входным коллектором 35 костюма жидкостного Охлаждения, от которого отходят трубки холо- дильной системы костюма 36 с выходным коллектором 37, который трубкой 38 подсоединен к клапанной коробке 31. Система работает следующим образом.

Для заправки системы криогенными газами необходимо отвернуть заглушки заливных горловин 5 и 8, открыть вестовой вентиль 11, подключить к горловине 8 шланг от емкости с жидким азотом, а к горловине 5 - шланг от емкости с жидким кислородом 3. Открыв вентиль емкости с жидким азотом, заправляем им резервуар 1 до прекращения бурного выделения через вестовой вентиль 11 газообразного азота и появления жидкости. Отсоединяется шланг азотной емкости, закрывается заглушка горловины 8. Открывая вентиль емкости с жидким кислородом, заполняем им эластичную емкость жидкого кислорода 3. При этом часть жидкого азота испаряется, принимая тепло от жидкого кислорода, который надо охладить на 13°С до температуры жидкого азота, а часть выдавливается через вестовой вентиль 11 в жидком виде. В конце заправки эластичной емкости 3 давление в ней повышается до давления, под которым подается жидкий кислород, что сигнализирует об окончании заправки. В этот момент в емкости 3 не может быть газообразного кислорода, так как его температура будет на 13 С ниже температуры кипения. После этого кислородный шланг отсоединяется, закрывается заглушка горловины 5 и закрывается вестовой вентиль 11.

Вследствие проникновения в резервуар 1 тепла извне этот испаряется и давление в нем повышается. Под этим давлением жидкий азот поступает в испаритель 12 (в его секцию 14) и в газообразном виде через тройник 26 и трубку 27 - к распределителю пневматического привода 28 побудителя циркуляции хладоносителя 29, который начинает работать, прокачивая жидкий хладо- носитель по трубке 32 в испаритель-теплообменник 12, по трубке 33 через термостат 23, трубке 34 в коллектор

При дыхании человека через легочный автомат 18 к его входному клапану азот и кислород поступает соответственно по гибкому шлангу 19, через обратный клапан 20, калиброванное сопло 21 и по шлангу 15, через обратный клапан 16, калиброванное сопло 17, где смешивается в заданной пропорции. Поскольку давление жидкого азота и жидкого кислорода вследствие эластично- сти сосуда 3 остается все время одинако- вым, эта пропорция может быть задана соотношением проходных сечений калиброванных сопел 17 и 21. Обратные клапаны 16 и 20 необходимы для предотвращения перетока азота в эластичную емкость 3 и кислорода из нее в резервуар 1 при заправке, когда давления в резервуаре 1 и емкости 3 не одинаковы.

Через выхлопные патрубки 24 и 30 азот поступает внутрь костюма. Выдыхаемый

воздух, содержащий азот, кислород, углекислый газ и пары воды, по шлангу 22 выбрасывается в окружающую атмосферу, В результате в подкостюмном пространстве поддерживается бескислородная атмосфера, что исключает возгорание или тление материала костюма.

Таким образом, в предлагаемой системе заправка производится из отдельных транспортных или стационарных емкостей жидкого азота и жидкого кислорода, При этом отпадает необходимость отмеривать или взвешивать эти компоненты. Жидкий кислород, заправляемый в систему, не испаряется пока резервуар жидкого азота зап.ол- нен больше, чем на половину. Для сколь угодно долгого сохранения жидкого кислорода необходимо постоянно или периодически (один раз в 2-3 ч) подпитывать резервуар 1 жидким азотом. Этим исключается манипуляция с жидким кислородом в шахте или на другом взрыво-пожароопас- ном объекте. Жидкий азот, особенно в не- больших количествах, практически безопасен.

При заполнении резервуара 1 жидким азотом обратный клапан 16 препятствует его проникновению в емкость 3, а при наполнении емкости 3 обратный клапан 20. препятствует поступлению кислорода в азотный резервуар 1, чем упрощается процесс заправки.

Установка побудителя циркуляции 29, с распределительным блоком 28 параллельно легочному автомату 18 позволяет иметь рабочее давление в резервуаре вдвое меньше, чем у прототипа, в результате чего калорический потенциал хладагента увеличивается на 2,5-3,5%.

Калиброванные сопла 17 и 21 при одинаковом давлении перед ними, которое обеспечивается применением эластичной емкости 3, выполненной в виде мешка, являются надежными дозаторами, обеспечивающими заданный состав дыхательной газовой смеси, например 25% кислорода и 75% азота.

В предлагаемой системе баланс расхода газа предполагается следующим:

кислород - полностью расходуется только дыхание;

азот - расходуется на:

приготовление дыхательной смеси (около 15% запаса);

привод побудителя циркуляции и на продувку костюма (около 10% запаса);

продувку костюма (около 75%).

При этом весь располагаемый калорический потенциал сжиженных газов используется для охлаждения.

Приведенные соотношения справедливы для условий:

- физическая нагрузка человека выше средней тяжести - теплопродукция 400 Вт;

мощность системы охлаждения 1000Вт;

время работы в костюме 60 мин;

запас кислорода 600 г;

запас азота 6000 г.

Помимо перечисленных преимуществ применение предлагаемой системы позволяет существенно уменьшить массу проти- вотеплового костюма по сравнению с известными, практически осуществленными моделями.

Фор мул а изобретения Автономная криогенная теплозащитная дыхательная система, содержащая дыхательный контур, включающий криогенный резервуар, подключенный через тракт хладагента теплообменника-испарителя к легочному автомату и пневмоприводу побудителя циркуляции хладоносителя, и теплозащитный контур, включающий костюм жидкостного охлаждения, побудитель циркуляции хладоносителя и тракт хладоносителя теплообменника-испарителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, безопасности и удобства эксплуатации системы, она снабжена эластичной емкостью, заполненной жидким кислородом, помещенной внутрь криогенного резервуара, содержащего жидкий азот, и термостатом, установленным в теплозащитном контуре, при этом испаритель-теплообменник выполнен двухсекционным, емкость с жидким кислородом подключена через тракт хладагента к одной из секций теплообменника-испарителя, обратный клапан и калиброванное сопло - к

легочному автомату, выход тракта второй секции, связанной с криогенным резервуаром, подключен к легочному автомату через обратный клапан и калиброванное сопло и одновременно через тройник к пневматическому приводу побудителя циркуляции хладоносителя и клапану термостата, причем пневматический привод и термостат снабжены выхлопными патрубками, сообщенными с падкостюмным пространством, а

клапан выдоха легочного автомата сообщен с внешней средой.