Влаготеплообменное устройство дыхательного аппарата на химически связанном кислороде

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Ме4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3812151/40-23 (22) 26.11.84 (46) 07.10.87. Бюл. Ф 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела (72) А.И.Артеменко,. Л.А.Зборщик, В.К.Кочерга, В.Н.Лучко, А.E.Ìàðãîëèñ, В.К.Овчаров, Ю.А.Шевченко и Б.И.Баскаков (53) 622.867.3:614.894.324(088.8) (56) Патент CIIIA 9 3747598,кл.128-142, 1973.

Патент Японии Ф 56-53381, кл. А 61 М 16/00, 1981. (54) (57) 1 . ВЛАГОТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЫХАТЕЛЪНОГО АППАРАТА НА ХИМИЧЕСКИ СВЯЗАННОМ КИСЛОРОДЕ, содержащее корпус с патрубками и размещенный в нем многослойный пакет иэ чередующихся гидрофобных и гидрофильных

„„Я0„„1342514 А 1 (50 4 А 62 В 9 00 7 08 шайб,отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, оно снабжено двумя поджимающими воздухораспределительными решетками, установленными по торцам многослойного пакета, гидрофильные шайбы которого выполнены в виде плетеных сеток из волокнистого материала, импрегнированного гиг.роскопическим веществом, а гидрофобные шайбы выполнены из нетканого объемного волокна с меньшей линейной плотностью, чем материал гидрофобных шайб, пои этом к поджимающим воздухораспределительным решеткам прилегают гидрофобные шайбы.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что поджимающие воздухораспределительные решетки выполнены с увеличивающимися в направлении к периферии сечениями отверстий.

1342514

Для шахтного самоспасателя со временем защитного действия 90 мин, регенеративный патрон которого снаряжен кислородосодержащим веществом

КО массой 2,1 кг,влаготеплообменное устройство содержит девять шайб диаметром 58 мм, из них четыре гидрофильные шайбы 5, каждая массой 0,4 r, 1р и пять гидрофобных шайб 6, каждая массой 0,2 г. Высота пакета равна

13 мм. Аэродинамическое сопротивление пакета потоку воздуха 60 л/мин не превышает 4 мм вод.ст.

15 Поджимающие воздухораспределительные решетки 7 закреплены в корпусе 1 на расстоянии одна от другой меньшем, чем высота пакета 4 в свободном состоянии. Они выполнены с перфорацией, 20 сечение отверстий которой увеличивается к периферии решетки. Следовательно, аэродинамическое сопротивление отверстий к периферии уменьшается. Желательно, чтобы закон изменения аэродинамического сопротивления от центра к периферии решетки был тем же, что и закон изменения скоростей воздушного потока в поперечном сечении круглой трубы, т.е. парабо30 лическим. Это позволяет равномерно распределить поток воздуха по всем зонам пакета 4, т.е. улучшить условия обтекания воздушным потоком волокна шайб и повысить эффективность теплообмена и сорбции десарбции влаги. Исходные данные для выполнения такой решетки могут быть рассчитаны по формуле Стокса, исходя из конкретного диаметра корпуса устройства, 40 заданных расхода и напора воздуха.

Расположение воздухораспределяющих поджимающих решеток. 7, на определенном расстоянии одна от другой позволяет обеспечить за счет предва45 рительного сжатия шайб пакета тесный контакт волокон шайб 5 и 6. В связи

Влаготеплообменное устройство дыхательного аппарата на химически связанном кислороде содержит цилиндрический корпус 1, патрубок 2 для подачи влажного выдыхаемого воздуха, патрубок 3 для подачи сухого нагретого регенерированного воздуха и пакет 4, который состоит из гидрофильных 5 и гидрофобных 6 шайб и установлен в корпусе 1 между поджимающими воздухораспределительными решетками 7.

Гидрофобные и гидрофильные шайбы изготовлены из волокнистых полимерных материалов, отличающихся весьма низкой течлопроводностью (0,02

0,8 ккал/м.ч.град).

Гидрофильные шайбы 5 выполнены в виде плетеных сеток из волокнистого материала, импрегнированного гигроскопическим веществом (осушителем).

В качестве гигроскопического вещества использованы гигроскопические соли (СаС1, ZnBr>, ZnC1<, LiC1 и др.), образующие при поглощении водяных паров кристаллогидраты.

111айбы 5 могут быть выполнены из волокна хлопка (марля) и импрегниронаны осушителем, например хлористым кальцием. качестве материала для этих шайб может быть использована бытовая хлопчатобумажная марля, имеющая линейную плотность 25-29 текс.

1Чайбы 6 выполнены иэ нетканого объемного полотна, например изготавливаемого из лавсановых и т.п. волокон.. Такое полотно имеет линейную плотность 0,7-2 текс.

Изобретение относится к деталям дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде, а именно шахтных изолирующих самоспасателей, применяемых в горноруцной промышленности для защиты органов дыхания в не- благоприятных условиях,и может быть использовано также в химической и других отраслях промьппленности, где требуется кратковременная защита органов дыхания человека с помощью указанных аппаратов.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства.

На фиг.I изображен общий вид влаготеплообменного устройства,продольный разрез; на фиг.2 — узел I на фиг.1; на фиг.3 — решетка, общий вид. с тем, что импрегнированные гигроскопическим веществом волокна шайб из плетеных сеток непосредственно при50 легают к волокнам шайб из нетканого объемного материала большей пористости (т.е. меньшей линейной плотности), образующийся на них при поглощении влаги слой раствора имеет возмож55 ность легко перетекать на волокна гидрофобных шайб и не перекрывает поры. между волокнами. Аэродинамическое сопротивление пакета шайб не увеличивается, что позволяет струям воэ1342514 душного потока свободно проникать по порам между волокнами материала, взаимодействуя со всей импрегнированной осушителем поверхностью шайб.

Размещение на торцах пакета гидрофобных шайб 6, прилегающих к поджимающим воздухораспределительным решеткам 7, обеспечивает возможность перетекания раствора кристаллогидрата на 10 волокна соседней шайбы независимо от положения (горизонтального, вертикального, наклонного) влаготеплообменного устройства при использовании дыхательного аппарата. Это исключает 15 закупорку пор раствором, в связи с чем условия взаимодействия струй проходящего воздуха с осушителем не ухудшаются.

Выполнение шайб 6 из объемного 20 нетканого полотна, изготовленного иэ волокнистого полимерного материала, характеризующегося низкой теплопроводностью (теплоемкостью), обеспечивает хороший теплообмен между проходя-25 щим в течение долей секунды воздухом и волокнами шайб, имеющих развитую поверхность. Так как теплопроводность материала шайб низкая, нагревание (охлаждение) их волокон не отли- 30 чается инерционностью. То обстоятельство, что волокна нигде не нагреваются до температуры, при которой прекращается физическая сорбция влаги, способствует охлаждению воздуха за счет использования тепла на испарение сорбированной влаги.

В дыхательном аппарате влагообменное устройство размещается между лицевой частью, например загубником, 40 и регенеративным патроном, заполненным кислородсодержащим веществом. С патроном и загубником влаготеплообменное устройство сообщается с помощью дыхательных шлангов. Патрон сое-45 динен с дыхательным мешком.

Работа влаготеплообменного устройства в дыхательном аппарате на химически связанном кислороде заключается в следующем. 50

Выдыхаемый воздух содержит углекислый газ, имеет относительную влажность 94-98Х и температуру 36,0

37,0 С. Проходя при выдохе через пакет 4, воздух подсушивается эа счет сорбции влаги гигроскопическим ве— ществом шайб 5. Часть влаги конденсируется на волокнах шайб 6.

В регенеративном патроне под воздействием углекислого газа, влаги и тепла выдыхаемого воздуха проходят экзотермические реакции восстановления, протекающие с поглощением углекислого газа и выделением нагретого водорода. Из патрона во влаготеплообменное устройство по патрубку 3 воздух поступает сухим и нагретым до

70-90 С. Проходя через пакет 4 в обратном направлении, выдыхаемый воздух увлажняется за счет затрат некоторого количества тепла на испарение влаги с волокна шайб 6 и 5. Часть тепла из патрона воздуха расходуется на нагревание пакета 4 и корпуса 1, излучающего тепло в окружающее простран— ство. На поверхности шайб 5 по мере поглощения водяных паров образуется слой раствора, перетекающий на волокна соседних гидрофобных шайб 6. Это предотвращает закупорку пор в шайбах

5 и повышение аэродинамического сопротивления пакета 4. В связи с этим элементарные струи выдьгхаемого воздуха свободно проходят по порам шайб.

6 и 5, и эффективность действия (осушки) воздуха не ухудшается.

Показателем эффективности работы влаготеплообменного устройства дыхательного аппарата является низкая температура вдыхаемого воздуха и отсутствие сухости в дыхательных путях.

Температура вдыхаемого воздуха в устройстве изменяется от 30 С в начале времени защитного действия аппарата до 45 С в конце времени защитного действия, т.е. включившийся в аппарат человек сначала вдыхает более холодный воздух, чем выдыхает, а к моменту использования защитной мощности дыхательного аппарата вдыхает слегка нагретый воздух.

Влаготеплообменное устройство обеспечивает дыхательному аппарату следующие эксплуатационные характеристики: температуру вдыхаемого воздуха не более 45 С, относительную влажность не менее 607, сопротивление вдоху не более 4 мм вод.ст.

1342514

7 b 5 6 5 б

Puz. 1

Составитель Н.Улыпина

Редактор В.Данко Техред Л.Сердюкова Корректор И.Зрдейи

Заказ 4541/4 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4