Регенеративний патрон дихального апарату з хімічно зв’язаним киснем

Изобретение относится к регенеративным патронам с абсорбирующими, кислородсодержащими веществами для изолирующих ды хательных аппаратов, применяемых в угольной, химической и других отраслях промышленности для защиты органов дыхания от вредного воздействия отравляющих газов, дыма, пыли, высокой температуры, недостатка кислорода и тому подобных факторов окружающей атмосферы, возникающих при авариях на производстве. Известна регенерирующая коробка шахтного изолирующего дыхательного аппарата с химически связанным кислородом. Она содержит корпус с входным и выходным патрубками, пусковое устройство, фильтры, между которыми расположены слои кислородсодержащего вещества, разделенные перфорированными стенками и находящиеся на расстоянии один от другого [Авт.св. СССР 628802, кл. А 62 8 7/08, опублик. 01.09.78]. Существенными признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого изобретения, являются: корпус с патрубками вдоха и выдоха, фильтры и кислородсодержащее вещество. В данном аналоге экзотермическое тепло невозможно распределить по всему объему кислородсодержащего вещества, так как полости между его слоями обладают большим термосопротивлением. Это ужесточает тепловой режим коробки. Кроме того, расстояния между слоями существенно увеличивают объем коробки, а промежуточные каналы, связывающими полости, увеличивают проскок углекислого газа. Известен также регенеративный патрон дыхательного аппарата с химически связанным кислородом, содержащий корпус с патрубками вдоха и выдоха, центральную перфорированную трубку с противопылевым фильтром, установленную с зазором относительно корпуса перфорированную обечайку, образованную двумя усеченными конусами, пусковое устройство, расположенный в толще кислородсодержащего вещества теплораспределитель и установленный в корпусе противопылевой фильтр, конусная поверхность которого гофрирована [Авт св. СССР №1777566, кл. А 62 В 19/00, 7/08, опублик. 23.11.92]. Существенными признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого изобретения, являются: корпус с патрубками вдоха и выдоха, противопылевые фильтры, кислородсодержащее вещество, теплораспределитель. В приведенном аналоге невозможно избежать спекания слоев кислородсодержащего вещества под действием тепла, выделяющегося в ходе химической реакции регенерации воздуха. В качестве прототипа выбран регенеративный патрон дыхательного аппарата с химически связанным кислородом, содержащий корпус с патрубками вдоха и выдоха, противопылевые фильтры, камеру с кислородсодержащим веществом, образованную центральной перфорированной трубкой, перфорированной обечайкой и сплошными пластинами, а также теплораспределитель, установленный в толще кислородсодержащего вещества [Авт.св. СССР № 1489033, кл А 62 В 7/08, 1989]. Существенными признаками прототипа, совпадающими с признаками заявляемого изобретения, являются: корпус с патрубками вдоха и выдоха, в котором расположены противопылевые фильтры и рабочая камера с кислородсодержащим веществом, в толще которого находится теплораспределитель, С помощью описанного прототипа невозможно избежать резкого уменьшения объемной концентрации молекул СО2 в узком работающем слое кислородсодержащего вещества. Из-за этого в ходе химической реакции в нем выделяется большое количество экзотермического тепла, что приводит к последовательному спеканию слоев кислородсодержащего вещества задолго до исчерпания их ресурса реакции. Таким образом, уменьшается срок защитного действия регенеративного патрона, а значит, и дыхательного аппарата. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования регенеративного патрона дыхательного аппарата с химически связанным кислородом за счет конструктивных элементов и их расположения, чем обеспечивается технический результат - более плавное снижение объемной концентрации СО2, в воздухе при его протекании через кислородсодержащее вещество с целью предотвратить последовательное спекание сдоев вещества и увеличить срок защитного действия патрона. Поставленная задача решается тем, что в регенеративном патроне дыхательного аппарата с химически связанным кислородом, содержащем корпус с патрубками вдоха и выдоха, в котором расположены противопылевые фильтры и рабочая камера с кислородсодержащим веществом, в толще которого находится теплораспределитель, согласно предлагаемому изобретению, в канале выдоха установлен теплообменник, соединенный с теплораспределителем. Целесообразно выполнение теплообменника в виде ребер, ориентированных в направлении воздушного потока. Возможность достижения указанного в изобретении технического результата подтверждается следующими сведениями. В активных хемосорбентах вплоть до полного исчерпания ресурса реакции скорость сорбции пропорциональна объемной концентрации молекул СО2. Их процентное содержание в потоке регенерируемого воздуха уменьшается в направлении течения. Чтобы тем не менее молекулы СО2 "выпадали" в патроне ровным "слоем", нужно снизить плотность воздуха в лобовых слоях кислородсодержащего вещества и поднимать ее по ходу течения так, чтобы объемная концентрация углекислого газа поддерживалась постоянной, несмотря на снижение процентного содержания его молекул в воздушном потоке. Существенно при этом, что объемная концентрация СО2 в лобовом слое оказывается ниже, а в следующем слое - выше, чем прежде. Таким образом можно увеличить ширину работающего слоя кислородсодержащего веществе и рассредоточить внутренние источники тепла экзотермического происхождения. На чертеже представлен регенеративный патрон. Регенеративный патрон дыхательного аппарата с химически связанным кислородом содержит корпус 1 с патрубками выдоха 2 и вдоха 3, противопылевые фильтры 4, 5, рабочую камеру 6 с кислородсодержащим веществом и теплораспределитель 7, с которым соединен теплообменник 8. Предложенные изменения в устройстве патрона позволяют упомянутое снижение плотности воздуха обеспечить изобарическим нагреванием потока за счет экзотермического тепла, излишки которого как раз и вызывают спекание кислородсодержащего вещества. Предлагаемый регенеративный патрон дыхательного аппарата с химически связанным кислородом работает следующим образом. Выдыхаемый воздух через патрубок 2 и фильтр 4 по каналу выдоха попадает в рабочую камеру 6, где вступает в реакцию с кислородсодержащим веществом. Поглощение СО2 и восстановление кислорода сопровождается выделением большого количества тепла. Для предотвращения спекания работающего слоя тепло рассредоточивается распределителем 7 и частично, через теплообменник 8, передается выдыхаемому воздуху еще до того, как он попадает в камеру 6. Нагреваемый в теплообменнике и подпираемый новыми выдыхаемыми порциями воздух изобарически расширяется в направлении течения, увеличивая скорость и уменьшая время протекания через передние, наиболее интенсивно участвующие в реакции слои кислородсодержащего вещества. Это увеличивает проскок углекислого газа в следующие, слабо задействованные и потому более холодные слои вещества. В них воздух изобарически остывает и сжимается, увеличивая тем самым объемную концентрацию оставшихся молекул СО2. В результате реакция разгорается с новой силой, что расширяет работающий слой и способствует более равномерному распределению источников тепла. Регенерированный воздух, пройдя через фильтр 5, покидает корпус 1 по патрубку 3.