Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата

Реферат: Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата та кожний із фігурних елементів теплогазорозподільника виконаний із суцільної металевої смуги, що вигнута уздовж подовжньої осі в вигляді зигзага та встановлена в обичайці з можливістю контактування вершинами кутів зигзага з обичайкою. UA 77588 U (12) UA 77588 U UA 77588 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв захисту органів дихання, зокрема до ізолюючих саморятувальників із хімічно зв'язаним киснем, які застосовуються у гірничодобувній, хімічній та інших галузях промисловості. Саморятівники призначені для екстреного короткочасного захисту органів дихання в аварійних ситуаціях, пов'язаних з утворенням непридатного для дихання середовища. Як правило, саморятівник включає герметичний корпус з засобами для носіння саморятівника (ремні, пряжки та інше), регенеративний патрон, що розміщений в корпусі і заповнений регенеративним продуктом, пусковий пристрій, з'єднаний з регенеративним патроном, засоби, що реалізують замкнутий цикл роботи само рятувальника та вибрану схему руху газової суміші (гофрована трубка, що з'єднує органи дихання людини з саморятівником, дихальний мішок, система газових каналів в регенеративному патроні). Для зниження температури регенеративного продукту та рівномірного її розподілення по об'єму регенеративного продукту, як правило, в порожнині регенеративного патрона в об'ємі регенеративного продукту встановлюють теплогазорозподільник. В процесі регенерації газоповітряної суміші в регенеративному продукті протікають екзотермічні реакції з виділенням значної кількості тепла. В результаті в об'ємі регенеративного продукту виникають локальні зони з високою температурою, в яких можливе плавлення компонентів регенеративного продукту. Виникнення таких зон погіршує газодинаміку проходження газів через об'єм регенеративного продукту, зменшує ступінь використання (відробітку) регенеративного продукту. Газоповітряна суміш, що надходить з регенеративного патрона до органів дихання людини має високу температуру. Гаряча газоповітряна суміш вносить додаткове стресове навантаження на користувача, що знаходиться в аварійній ситуації, і може привести до виключення користувача з апарата. Для рівномірного розподілу температур в об'ємі регенеративного продукту, зниження температури газоповітряної суміш, що надходить до органів дихання людини, в відомих регенеративних патронах використовують теплогазорозподільники, які попереджують виникнення локальних зон з високою температурою, забезпечують рівномірний розподіл температур та відвід надлишкової теплової енергії за межі патрона. Прикладом такого регенеративного патрона, який вибраний як аналог рішенню, що заявляється, є регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, що відомий за патентом ФРГ на винахід № 2852240, МПК А62В 19/00, дата подання заявки 02.12.1978. Регенеративний патрон включає корпус овальної форми з кришкою та днищем, коаксіальну встановлену в корпусі обичайку з перфорованими ділянками, які розташовані з протилежних сторін обичайки симетрично відносно малої осі поперечного перерізу обичайки. Між внутрішньою поверхнею корпусу і перфорованими ділянками обичайки утворені зазори серпоподібної форми. У корпусі розташована центральна перфорована трубка. У порожнині між трубкою і обичайкою розміщено регенеративний продукт, який розділений на шари металевими сітками, що виконують функцію теплогазорозподільника. На сітках додатково встановлені проміжні елементи П-подібного перерізу, наявність яких разом з сітками, сприяє рівномірному розподілу температур по об'єму регенеративного продукту і відведенню тепла екзотермічних реакцій, що протікають в об'ємі регенеративного продукту. Загальними ознаками аналога та, рішення, що заявляється, є: регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, що включає закриту обичайку, регенеративний продукт, що розміщений в порожнині обичайки, теплогазорозподільник, що розміщений в об'ємі регенеративного продукту, патрубок вдиху-видиху та патрубок дихального мішка, що сполучені із порожниною обичайки. Наявність в об'ємі регенеративного продукту множини горизонтальних сіток з проміжними елементами П-подібного перерізу ускладнює виріб, збільшує його масу. Необхідність пошарової засипки регенеративного продукту в патрон в процесі послідовної установки в ньому горизонтальних сіток істотно підвищує трудомісткість при збірці виробу. Як прототип вибрано регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, що відомий за патентом України на корисну модель № 8958, МПК А62В 19/02, А62В 7/08, дата подання заявки 23.05.2005, в якому відсутні недоліки описаного вище аналогу. Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата виконаний у вигляді циліндричної обичайки (корпусу) овальної форми в поперечному перерізі, торці якої перекриті верхньою та нижньою торцевими кришками. На верхній торцевій кришці розміщені патрубок вдиху-видиху для приєднання гофрованої трубки з лицьовою частиною, патрубок приєднання дихального мішка та пусковий пристрій. Під торцевими кришками встановлені верхня та нижня перфоровані діафрагми (перегородки), які з торцевими кришками утворюють верхню і нижню порожнини. Верхня 1 UA 77588 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 порожнина сполучена з патрубком вдиху-видиху, нижня порожнина - з патрубком дихального мішка через центральний канал, що виконаний в вигляді трубки, яка розташована уздовж подовжньої осі обичайки і з'єднана в верхній частині з патрубком вдиху-видиху, а в нижній частині сполучена з зазначеною нижньою порожниною. На верхній перфорованій діафрагмі (перегородці) закріплений фільтруючий елемент. В обичайку (корпус), між верхньою та нижньою діафрагмами (перегородками) засипано гранульований регенеративний продукт (кисневмісна речовина). В об'ємі регенеративного продукту розміщений теплогазорозподільник в вигляді комплекту однакових фігурних елементів (наприклад, комплект із чотирьох однакових елементів). Кожний із зазначених елементів теплогазорозподільника виконаний в вигляді металевої штаби з прикріпленими до неї різновеликими ребрами. Вільні кінці штаби та ребер відігнуті таким чином, що утворюють з обичайкою (корпусом) прямі кути. Деталі елементів теплогазорозподільника виконані із пружинистої сталі, що забезпечує щільний контакт відігнутих кінців штаби та ребер із обичайкою (корпусом). Відігнуті кінці ребер та штаби приєднані до обичайки (корпусу) контактним електрозварюванням. Поверхні деталей елементів теплогазорозподільника можуть мати мідне гальванічне покриття. Висота кожного елемента теплогазорозподільника вибирана в межах, що дозволяють розташувати в контакті з площинами ребер та штаби в вертикальному напрямку 2-3 гранули регенеративного продукту. Зазначені елементи теплогазорозподільника розміщені в об'ємі регенеративного продукту послідовно і взаємно протилежно, тобто парні елементи повернуті у один бік відносно обичайки, а непарні - у протилежний. Це виключає збігання контурів сусідніх елементів теплогазорозподільника та появу довгих каналів поміж гранулами речовини та стінками штаб і ребер, через які могла б протікати газоповітряна суміш в обхід регенеративного продукту. При включенні користувача до дихального апарата спрацьовує пусковий пристрій, відбувається виділенням брикетного газу, що містить кисень та пари води. Газ надходить у порожнину патрона, дихальний мішок та через гофровану трубку до органів дихання людини. Кількість газу, що виділяється брикетом, достатня для того, щоб користувач апаратом міг дихати у початковий період до активізації хімічних реакцій у регенеративному продукті, внаслідок яких виділяється кисень у кількості, достатній для дихання людини увесь час захисної дії апарата. Хімічні реакції у регенеративному продукті протікають із виділенням тепла. Елементи теплогазорозподільника сприяють рівномірному прогріву гранул регенеративного продукту і відводять частину тепла до обичайки і далі в навколишнє середовище. При видиху газоповітряна суміш надходить через патрубок вдиху-видиху в верхню порожнину, через фільтр та верхню перфоровану діафрагму (перегородку) надходить в об'єм регенеративного продукту, де очищається від діоксиду вуглецю та збагачується киснем. Далі, газоповітряна суміш через нижню перфоровану діаграму (перегородку) поступає в нижню порожнину патрона і через центральний канал - в порожнину дихального мішка. При вдиху газоповітряна суміш протікає в зворотному напрямку, тобто з дихального мішка через центральний канал поступає у нижню порожнину патрона, а потім через нижню перфоровану діафрагму в об'єм регенеративного продукту, де додатково очищається від діоксиду вуглецю та збагачується киснем, і, далі, через верхню перфоровану діафрагму, фільтруючий елемент, верхню порожнину патрона, патрубок вдиху видиху та гофровану трубку подається у дихальні шляхи людини. Загальними ознаками прототипу та рішення, що заявляється, є: регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, що включає циліндричну обичайку, торці якої перекриті верхньою та нижньою торцевими кришками, верхню та нижню перфоровані діафрагми, що розташовані під торцевими кришками з можливістю утворенням верхньої та нижньої порожнин патрона відповідно під верхньою та нижньою торцевими кришками, патрубок вдиху-видиху, патрубок дихального мішка, що закріплені на верхній торцевій кришці та сполучені з однією із зазначених порожнин патрона, регенеративний продукт, що розміщений в обичайці в просторі, обмеженому верхньою та нижньою перфорованими діафрагмами, теплогазорозподільник, що розміщений в об'ємі регенеративного продукту, та виконаний у вигляді комплекту однакових фігурних елементів, встановлених уздовж подовжньої осі обичайки взаємно протилежно без збігання контурів сусідніх елементів, пусковий пристрій, що закріплений на верхній торцевій кришці. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення регенеративного патрона ізолюючого дихального апарата, в якому за рахунок конструктивних особливостей, підвищується технологічність виробу без зниження його експлуатаційних характеристик. 2 UA 77588 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується тим, що в регенеративному патроні ізолюючого дихального апарата, що включає циліндричну обичайку, торці якої перекриті верхньою та нижньою торцевими кришками, верхню та нижню перфоровані діафрагми, що розташовані під торцевими кришками з можливістю утворенням верхньої та нижньої порожнин патрону відповідно під верхньою та нижньою торцевими кришками, патрубок вдиху-видиху, патрубок дихального мішка, що закріплені на верхній торцевій кришці та сполучені з однією із зазначених порожнин патрона, регенеративний продукт, що розміщений в обичайці в просторі, обмеженому верхньою та нижньою перфорованими діафрагмами, теплогазорозподільник, що розміщений в об'ємі регенеративного продукту, та виконаний у вигляді комплекту однакових фігурних елементів, встановлених уздовж подовжньої осі обичайки взаємно протилежно без збігання контурів сусідніх елементів, пусковий пристрій, що закріплений на верхній торцевій кришці, відповідно до корисної моделі, кожний із фігурних елементів теплогазорозподільника виконаний із суцільної металевої штаби, що вигнута уздовж подовжньої осі в вигляді зигзага та встановлена в обичайці з можливістю контактування вершинами кутів зигзага з обичайкою. Зазначені ознаки є суттєвими ознаками корисної моделі. Вершини кутів зигзага металевої штаби можуть бути контактним зварюванням. Ширину металевої штаби доцільно визначити по залежності: А=(3-6)В, де: А - ширина металевої штаби, мм, В - розмір гранул регенеративного продукту. Металеву штабу доцільно виконати із пружної сталі. Металеву штабу доцільно виконати з покриттям із теплопровідного металу. Для очистки газоповітряної суміші від аерозолів доцільно на верхній перфорованій діафрагмі встановити фільтруючий елемент. Суттєві ознаки корисної моделі знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з результатом, що досягається. Так відмітні ознаки корисної моделі (кожний із фігурних елементів теплогазорозподільника виконаний із суцільної металевої штаби, що вигнута уздовж подовжньої осі в вигляді зигзага та встановлена в обичайці з можливістю контактування вершинами кутів зигзага з обичайкою) в сукупності з суттєвими ознаками, спільними з прототипом, забезпечують підвищення технологічності виробу без зниження його експлуатаційних характеристик. Це пояснюється наступним. Виконання кожного із фігурних елементів теплогазорозподільника із суцільної металевої штаби, що вигнута уздовж подовжньої осі в вигляді зигзага, дозволяє виготовляти зазначені фігурні елементи за один технологічний переділ - штампуванням суцільної металевої штаби з отриманням готової деталі - фігурного елемента теплогазорозподільника. Відповідно з прототипом виготовлення фігурних елементів теплогазорозподільника вимагає штамповки окремих деталей штаби та ребер з наступним їх з'єднанням зварюванням в єдину конструкцію фігурний елемент теплогазорозподільника в вигляді штаби з різновеликими ребрами. Тобто, рішення, що заявляється, забезпечує підвищення технологічності виробу. При цьому експлуатаційні характеристики регенеративного патрона не погіршуються. Закруглені вершини кутів зигзага збільшують площу контакту металевої штаби, як елемента теплогазорозподільника, з обичайкою, що підвищує ефективність теплопередачі від теплогазорозподільника до обичайки. З'єднання контактним зварюванням металевої штаби з обичайкою в вершинах кутів зигзага забезпечує надійний тепловий контакт металевої штаби з обичайкою. Зазначена залежність ширини металевої штаби від розміру гранул регенеративного продукту запобігає утворенню довгих каналів поміж гранулами регенеративного продукту та площинами металевої штаби, що попереджує протікання газоповітряної суміші уздовж площин металевих штаб в обхід регенеративного продукту. Виконання металевої штаби із пружної сталі дозволяє при збірці патрона встановлювати фігурні елементи теплогазорозподільника в обичайку в стисненому стані, які при розправлянні внаслідок пружних властивостей притискуються вершинами кутів зигзага до внутрішньої поверхні обичайки. Це спрощує збірку регенеративного патрона. Виконання металевої штаби з покриттям із теплопровідного металу підвищує ефективність відведення тепла за межі патрона. Суть корисної моделі пояснюють креслення Фіг. 1 - Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, подовжній розріз. Фіг. 2 - Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, розріз А-А на фіг. 1, фігурний елемент теплогазорозподільника з гострими вершинами кутів зигзага. Фіг. 3 - Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, розріз А-А на фіг. 1, фігурний елемент теплогазорозподільника з закругленими вершинами кутів зигзага. 3 UA 77588 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фіг. 4 - Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, фігурний елемент теплогазорозподільника, вигляд збоку. Фіг. 5 - Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, переріз Б-Б на фіг. 4 для фігурного елемента теплогазорозподільника з гострими вершинами кутів зигзага. Фіг. 6 - Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, переріз Б-Б на фіг. 4 для фігурного елемента теплогазорозподільника з закругленими вершинами кутів зигзага. Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата включає циліндричну обичайку 1, що має овалоподібну форму в поперечному перерізі. Торці обичайки 1 перекриті верхньою 2 та нижньою 3 торцевими кришками. Під верхньою 2 та нижньою 3 торцевими кришками встановлені, відповідно, верхня 4 та нижня 5 перфоровані діафрагми з можливістю утворенням верхньої 6 та нижньої 7 порожнин патрона. На верхній торцевій кришці 2 закріплені патрубок вдиху-видиху 8, патрубок дихального мішка 9 та пусковий пристрій 10. Патрубок вдиху-видиху 8 сполучений безпосередньо з верхньою 6 порожниною патрону. Патрубок дихального мішка 9 сполучений з нижньою 7 порожниною патрона через центральний канал 11, виконаний в вигляді трубки 12, що встановлена уздовж подовжньої осі 13 обичайки 1. Патрубок вдиху-видиху 8 призначений для приєднання гофрованої трубки з лицьовою частиною у вигляді загубника з носовим затискачем (не показані). Патрубок дихального мішка 9 призначений для приєднання дихального мішка (не показаний). Пусковий пристрій 10 в своєму складі має пусковий брикет, ампулу з ініціюючою рідиною та механізмом руйнування ампули (не показані). На верхній перфорованій діафрагмі 4 закріплено фільтруючий елемент 14 для очистки газоповітряної суміші від аерозолів. В обичайці 1 в просторі, обмеженому верхньою 4 та нижньою 5 перфорованими діафрагмами, розміщений гранульований регенеративний продукт 15 із хімічно зв'язаним киснем. Нижня перфорована діафрагма 5 підпружинена з боку нижньої торцевої кришки 3 пружинами 16, що забезпечує постійне стиснення регенеративного продукту 15 та попереджує утворення раковин та порожнин в об'ємі регенеративного продукту 15 при його усадці в процесі експлуатації патрона, через які можливе протікання газоповітряної суміші в обхід регенеративного продукту 15 (фіг. 1-3). В об'ємі регенеративного продукту 15 розміщений теплогазорозподільник, що виконаний у вигляді комплекту однакових фігурних елементів 17, які послідовно встановлені уздовж подовжньої осі 13 обичайки 1 взаємно протилежно без збігання контурів сусідніх фігурних елементів 17. Тобто кожний фігурний елемент 17 повернутий уздовж його подовжньої осі на 180 градусів відносно сусідніх фігурних елементів 17, що виключає збігання контурів сусідніх фігурних елементів 17. Кожний із фігурних елементів 17 теплогазорозподільника виконаний із суцільної металевої штаби 18, що вигнута уздовж подовжньої осі в вигляді зигзага та встановлена в обичайці 1 з можливістю контактування вершинами 19 кутів зигзага з обичайкою 1. Вершини 19 кутів зигзага можуть бути гострими або закругленими (фіг. 4-6). Закруглені вершини 19 кутів зигзага збільшують площу контакту металевоїштаби 18, як елемента теплогазорозподільника, з обичайкою 1, що підвищує ефективність теплопередачі від теплогазорозподільника до обичайки 1 і далі за межі патрона. Металева смуга 18 з'єднана з обичайкою 1 контактним зварюванням 20 в вершинах 19 кутів зигзага, що забезпечує надійний тепловий контакт металевої штаби 18 з обичайкою 1. Ширина металевої штаби 18 визначена по залежності: А=(3-6)В, де: А - ширина металевої штаби 18, мм, В - розмір гранул регенеративного продукту, мм. Зазначена залежність забезпечує малу довжину каналів між гранулами регенеративного продукту 15 та площинами металевої штаби 18 і попереджує протікання газоповітряної суміші уздовж площин металевої штаби 18 в обхід регенеративного продукту 15. Металева штаба 18 виконана із пружної сталі, що дозволяє при збірці патрона встановлювати металеві смуги 18 в обичайку 1 в стисненому стані, які при розправлянні внаслідок пружних властивостей щільно притискуються вершинами 19 кутів зигзага до внутрішньої поверхні обичайки 1. Металева штаба 18 може мати покриття із теплопровідного металу, наприклад гальванічне покриття із міді. Регенеративний патрон в складі ізолюючого дихального апарата працює наступним чином. Під час видиху газоповітряна суміш з великим вмістом діоксиду вуглецю через патрубок вдиху-видиху 8 надходить у верхню порожнину 6, проходить через фільтр 14, верхню перфоровану діафрагму 4 і надходить в об'єм регенеративного продукту 15, в якому протікають реакції поглинання діоксиду вуглецю та виділення кисню. Фігурні елементи 17 теплогазорозподільника сприяють рівномірному розподілу тепла в об'ємі регенеративного продукту 15, попереджують виникнення локальних високотемпературних зон, відводять тепло до обичайки 1 і далі в навколишнє середовище. Далі газоповітряна суміш проходить через 4 UA 77588 U 5 10 15 20 25 нижню перфоровану діафрагму 5 і надходить в нижню порожнину 7. З нижньої порожнини 7 газоповітряна суміш через центральний канал 11 надходить до патрубка 9 дихального мішка. Під час вдиху газоповітряна суміш, в якій уже пройшли реакції регенерації, надходить із дихального мішка у зворотному напрямку, тобто в напрямку „патрубок дихального мішка 9 центральний канал 11 - нижня порожнина 7 - нижня перфорована діафрагма 5 - об'єм регенеративного продукту 15 - верхня перфорована діафрагма 4 - фільтр 14 - верхня порожнина 6 - патрубок вдиху-видиху 8". При цьому газоповітряна суміш додатково піддається регенерації в об'ємі регенеративного продукту 15. Таким чином в регенеративному патроні реалізована "маятникова" схема руху газоповітряної суміші, в якій за один цикл „вдих-видих" газоповітряна суміш два рази проходить через об'єм регенеративного продукту 15, що підвищує ступінь регенерації газоповітряної суміші при тих же характеристиках регенеративного патрона. Збірку регенеративного патрона виконують наступним чином. В верхню торцеву кришку 2 встановлюють верхню перфоровану діафрагму 4 та фільтр 14 з елементами їх кріплення. Закріплюють трубку 12, що утворює центральний канал 11. Кришку 2 з'єднують з обичайкою 1 контактним зварюванням. В обичайку 1 послідовно встановлюють фігурні елементи 17. Фігурні елементи 17 встановлюють взаємно протилежно без збігання контурів сусідніх фігурних елементів 17. Тобто кожний фігурний елемент 17 повертають уздовж його подовжньої осі на 180 градусів відносно сусіднього фігурного елемента 17, що виключає збігання контурів сусідніх фігурних елементів 17. Фігурні елементи 17 з'єднують з обичайкою 1 контактним зварюванням 20 в вершинах 19 кутів зигзага. Далі в порожнину обичайки 1 засипають регенеративний продукт 15 і ущільнюють його на вібраторі. В обичайці 1 розміщують нижню перфоровану діафрагму 5, встановлюють нижню торцеву кришку 3, стискуючи пружини 16, і з'єднують нижню торцеву кришку 3 з обичайкою 1 контактним зварюванням. Регенеративний патрон готовий до використання. Конструктивне виконання регенеративного патрона, що заявляється, підвищує технологічність виробу без зниження його експлуатаційних характеристик. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 1. Регенеративний патрон ізолюючого дихального апарата, що включає циліндричну обичайку, торці якої перекриті верхньою та нижньою торцевими кришками, верхню та нижню перфоровані діафрагми, що розташовані під торцевими кришками з можливістю утворення верхньої та нижньої порожнин патрона відповідно під верхньою та нижньою торцевими кришками, патрубок вдиху-видиху, патрубок дихального мішка, що закріплені на верхній торцевій кришці та сполучені з однією із зазначених порожнин патрона, регенеративний продукт, що розміщений в обичайці в просторі, обмеженому верхньою та нижньою перфорованими діафрагмами, теплогазорозподільник, що розміщений в об'ємі регенеративного продукту та виконаний у вигляді комплекту однакових фігурних елементів, встановлених уздовж подовжньої осі обичайки взаємно протилежно без збігання контурів сусідніх елементів, пусковий пристрій, що закріплений на верхній торцевій кришці, який відрізняється тим, що кожний із фігурних елементів теплогазорозподільника виконаний із суцільної металевої смуги, що вигнута уздовж подовжньої осі в вигляді зигзага та встановлена в обичайці з можливістю контактування вершинами кутів зигзага з обичайкою. 2. Регенеративний патрон за п. 1, який відрізняється тим, що вершини кутів зигзага виконані гострими або закругленими. 3. Регенеративний патрон за п. 1, який відрізняється тим, що металева штаба з'єднана з обичайкою контактним зварюванням в вершинах кутів зигзага. 4. Регенеративний патрон за п. 1, який відрізняється тим, що ширина металевої штаби визначена по залежності: А=(3-6)В, де: А - ширина металевої смуги, мм, В - розмір гранул регенеративного продукту. 5. Регенеративний патрон за п. 1, який відрізняється тим, що металева штаба виконана із пружної сталі. 6. Регенеративний патрон за п. 1, який відрізняється тим, що металева смуга має покриття із теплопровідного металу. 7. Регенеративний патрон за п. 1, який відрізняється тим, що на верхній перфорованій діафрагмі закріплено фільтруючий елемент. 5 UA 77588 U 6 UA 77588 U 7 UA 77588 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8