Автономная криогенная теплозащитная дыхательная система

 

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

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 62 В 17/00, 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Е

6 (21) 4852904/23 (22) 25.07.90 (46) 15.04.93. Бюл, ¹ 14 (71) Всесоюзн ый научно-исследовательский институт горноспасательного дела (72) И.Я. Землянский, Н.Д. Зрелый, Б,С. Любарский, И.И, Волохов и Р,М. Новикова (56) Соболев Г.Г, Горноспасательное дело.

М.; Изд. Недра, 1972, с. 88-91.

Авторское свидетельство СССР

¹ 698625, кл. А 62 В 17/00, 1978, 7

Х г

1 л7

l8

zf

БЦ. 1808341 А1 (54) АВТОНОМНАЯ КРИОГЕННАЯ ТЕПЛОЗАЩИТНАЯ ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (57) 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, содержа1808341 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 12. Обратный клапан 16 и калиброванное сопло 17 подключеныы к легочному автомату 18. Выход тракта второй секции, связанной с криоген ным резервуаром 1, подключен к легочному

Изобретение относится к средствам индивидуальной противотепловой защиты человека при работе в среде с высокой температурой и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической, 5 энергетической, в том числе атомной промышленности и в горноспасательном деле, Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения, безопасности и удобства эксплуатации, 10

Изобретение отличается наличием новых признаков: дополнительной эластичной емкости, заполненной жидким кислородом, помещенной внутрь криогенного резервуара, содержащего жидкий азот, и их связей с 15 остальными элементами системы.

На фиг. 1 показана схема автономной

-криогенной противотепловой дыхательной системы; на фиг. 2 — общая ее компановка в противотепловом костюме, 20

Автономная криогенная противотепловая дыхательная система состоит из криогенного резервуара 1, покрытого слоем теплоизоляции 2, и содержит внутри эластичную емкость жидкого кислорода 3 с под- 25 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. 30

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 35

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 40 клапан 20 и калиброванное сопло 21 также подключена к легочному автомату 1Ч, который снабжен выхлопным патрубком со шлангом 22, выведенным во внешнюю среду. Кроме того, азотная секция подключена 45 к термостату 23 с выхлопным патрубком 24 и имеющим маховичок настройки темпераавтомату 18 через обратный клапан 20 и калиброванное сопло 21 и одновременно через тройник 26 к пневматическому приводу 28 побудителя циркуляции хладоносителя 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. туры 25 При помощи тройника 26 и трубки

27 азотная секция 13 подключена к распределителю пневматического привода 28 побудителя циркуляции хладоносителя 29:с выхлопным патрубком 30. Клапанная короб-. ка 31 побудителя циркуляции хладоносителя 29 трубкой 32 соединена с теплоомбенником-испарителем 12, от которого отходит трубка 33 к термостату 23, Трубка 34 соединяет термостат с входным коллектором 35 костюма жидкостного охлаждения, от которого отходят трубки холодильной 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, 1808341

30

45

55

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 хладоноситель по трубке 32 в испаритель-теплообменник 12, по трубке 33 через термостат 23, трубке 34 в коллектор

35, трубке холодильной системы костюма

36, коллектор 37, по трубке 38 в клапанную коробку 31 побудителя циркуляции хладоносителя 29. При этом термостат 23, настроенный маховичком 25 на высокую температуру, не будет пропускать азот в выхлопной патрубок 24. До включения человека в легочный автомат 18 через него не расходуется ни азот, ни кислород, Азот расходуется только на работу побудителя 29 в малом количестве и замерзания теплоносителя в системе теплосьема не происходит, После надевания костюма и включения человека в легочный автомат 18 маховичком

25 регулируется настройка термостата 23 так, чтобы он открывал свой азотный клапан при температуре хладоносителя, при которой человек находится в комфортном состоянии. При открывании клапана термостата расход азота увеличивается, в испарителе-теплообменнике хладоноситель охлаждается до более низкой температуры, и, когда его температура понизится до температуры настройки термостата 23, клапан закроется и его истечение из выхлопного патрубка 24 прекратится. Таким образом, термостат удерживает заданную температуру хладоносителя.

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 эластичности сосуда 3 остается все время одинаковым, 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 заполнен 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-пожароопасном объекте. Жидкий азот, особенно в небольших 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: и риготовление 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.

1808341

2З

Фиг2

Составитель И.Землянский

Техред М,Моргентал Корректор С.Пекарь

Редактор

Заказ 1231 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Приведенные соотношения справедливы для условий: — физическая нагрузка человека выше средней тяжести - теплопродукция 400 Вт; мощность системы охлаждения10008т; 5 время работы в костюме 60 мин; запас кислорода 600 г; запас азота 6000 r.

Помимо перечисленных преимуществ применение предлагаемой системы позво- 10 ляет существенно уменьшить массу противотеплового костюма по сравнению с известными, практически осуществленными моделями, Формула изобретения

Автономная криогенная теплозащитная дыхательная система, содержащая дыхательный контур, включающий криогенный резервуар, подключенный через тракт хла- 20 дагента теплообменника-испарителя к легочному автомату и пневмоприводу побудителя циркуляции хладоносителя, и теплозащитный контур, включающий костюм жидкостного охлаждения, побудитель 25 циркуляции хладоносителя и тракт хладоносителя теплообменника-испарителя, о т л ич а ю щ а я с я 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 хла-. доносителя и клапану термостата, причем пневматический привод и термостат снабжены выхлопными патрубками, сообщенными .с падкостюмным пространством, а клапан выдоха легочного автомата сообщен с внешней средой,