Пінний охолоджуючий пристрій теплозахисного костюма
Номер патенту: 114109
Опубліковано: 27.02.2017
Автори: Майборода Артем Олександрович, Нестеренко Артем Анатолійович, Нуянзін Олександр Михайлович, Костенко Віктор Климентович, Покалюк Віктор Миколайович, Костенко Тетяна Вікторівна
Формула / Реферат
Пінний охолоджуючий пристрій теплозахисного костюма, що містить комбінезон, виконаний із оболонкою з вогнетривкого матеріалу, систему трубок з холодоагентом, приєднаних до гнучкого шланга, підключеного за допомогою швидкорознімного з'єднання до вставки, встановленої між рукавною лінією і пожежним стволом, при тому що як холодоагент використовується пінотворний склад для пожежогасіння з температурою 10…25 °C, який відрізняється тим, що костюм оснащений підключеними до трубок з охолоджувачем розташованими на рівні не нижче плечей рятувальника піногенераторами, при цьому витрата пінотворного розчину (, m3/c) складає не менше:
,
де: - відстань від підлоги до плечей рятувальника, м;
- ширина плечей рятувальника, м;
- кратність піни;
- стійкість піни, с.
Текст
Реферат: Пінний охолоджуючий пристрій теплозахисного костюма містить комбінезон, виконаний із оболонкою з вогнетривкого матеріалу, систему трубок з холодоагентом, приєднаних до гнучкого шланга, підключеного за допомогою швидкорознімного з'єднання до вставки, встановленої між рукавною лінією і пожежним стволом. Як холодоагент використовують пінотворний склад для пожежогасіння з температурою 10…25 °C. Костюм оснащений підключеними до трубок з охолоджувачем розташованими на рівні не нижче плечей рятувальника піногенераторами. UA 114109 U (12) UA 114109 U UA 114109 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі захисного спорядження рятувальників і може бути використана для захисту від дії інтенсивного теплового випромінювання та високих температур повітря в ході гасіння пожеж і ліквідації аварійних ситуацій. Може бути використана в гарячих цехах при виконанні технологічних операцій в умовах дії інтенсивного теплового випромінювання та високих температур повітря та оточуючих предметів. Відомий теплозахисний костюм [патент № 1793582, МПК А62В17/00, надрук. 10.11.1996], що містить комбінезон, виконаний із зовнішньою оболонкою з вогнетривкого тепловідбивного матеріалу, внутрішньою оболонкою з гігієнічного повітропроникного матеріалу і проміжною теплоізолюючою оболонкою, яка встановлена з проміжком з боку зовнішньої оболонки і утворена декількома шарами термостійкого нетканого матеріалу, між якими знаходяться наповнені повітрям прокладення у вигляді плоских шайб з еластичного пористого матеріалу. При дії теплового випромінювання в умовах високих температур зовнішня відзеркалювальна поверхня забезпечує часткове зниження зовнішнього прямого теплового навантаження на костюм, подальше зниження температури в підкостюмному просторі здійснюється за рахунок низької теплопровідності шарів захисного одягу. Аналог, при дії інтенсивних теплових променевих потоків, недостатньо запобігає нагріву зовнішнього шару оболонки костюму до температури, близької до термодеструкції матеріалу, з якого виготовлена оболонка, що призводить до скорочення строку служби костюма. А при нагріві оболонки вище температури термодеструкції матеріалу вона може бути зруйнована та костюм виходить з ладу. Особливо небезпечною є дія іскор, головешок або крапель палаючого пального, які попадають на верхню оболонку костюма. Крім того, наявність двох оболонок визначає значну масу костюму та жорсткість шаруватої системи, це визначає додаткове навантаження та обмеження руху рятувальника. Крім того, внаслідок нагріву та теплопроникності зовнішнього шару костюма, аналог не дозволяє при тривалій дії високих температур реалізувати захисні функції костюма, а саме тривалість забезпечення комфортної для людського організму температури у підкостюмному просторі, оскільки використовувані наповненого повітрям прокладення у вигляді плоских шайб з еластичного пористого матеріалу, виконує тільки теплоізолюючі функції, мають вельми обмежений ресурс поглинання теплоти, і не відводять зайве тепло з підкостюмного простору. Найбільш близьким аналогом є теплозахисний костюм [патент на корисну модель №109668 від 25.08.2016], що містить комбінезон, виконаний із зовнішньою оболонкою з вогнетривкого тепловідбивного матеріалу, внутрішньою оболонкою з гігієнічного повітропроникного матеріалу і проміжною оболонкою, в ньому розташована система відведення тепла, яка виконана у вигляді трубок з холодоагентом, приєднаних до гнучкого шланга, підключеного за допомогою швидкорознімного з'єднання до вставки, встановленої між рукавною лінією і пожежним стволом, при тому що як холодоагент використовується вода або пінотворний склад для пожежогасіння з температурою 10…25 °C. Найбільш близький аналог, недостатньо запобігає нагріву зовнішнього шару оболонки костюма тому, що охолоджуючий потік спрямовано зсередини костюма від трубок з холодоагентом до тіла рятувальника та до поверхневого шару зовнішньої оболонки. При дії інтенсивних зовнішніх теплових променевих потоків, такий напрямок не ефективно охолоджує зовнішній шар оболонки костюма, що призводить до інтенсивних теплових деформацій поверхневого шару оболонки, втраті його міцності та скороченню строку служби костюма. Особливо небезпечною є дія іскор, головешок або крапель палаючого пального які потрапляють на зовнішню оболонку костюма. При нагріві оболонки вище температури термодеструкції матеріалу з якого виготовлена вона може бути зруйнована та костюм виходить з ладу. При порушенні цілісності оболонки костюм не здатен виконувати теплозахисні функції працювати в ньому неможливо. Крім того, наявність щільної мережі трубок з холодоагентом визначає значну масу костюма, це визначає додаткове навантаження на рятувальника. В основу корисної моделі поставлена задача, що полягає у запобіганні інтенсивному, такому, що близький або перевищує температуру термодеструкції матеріалу, з якого виготовлена оболонка, нагріву зовнішнього шару костюму при дії інтенсивних зовнішніх теплових променевих потоків, а також зниження маси костюма, що досягається за рахунок того, що трубки з холодоагентом розташовані у області голови та шиї рятувальника, до трубок з охолоджувачем додатково підключено піногенератори. Поставлена задача вирішується тим, що пінний охолоджуючий пристрій теплозахисного костюма, що містить комбінезон виконаний із оболонкою з вогнетривкого матеріалу, систему трубок з холодоагентом, приєднаних до гнучкого шланга, підключеного за допомогою швидкорознімного з'єднання до вставки, встановленої між рукавною лінією і пожежним стволом, 1 UA 114109 U при тому що як холодоагент використовується пінотворний склад для пожежогасіння з температурою 10…25 °C, згідно з корисною моделлю, костюм оснащений підключеними до трубок з охолоджувачем розташованими на рівні не нижче плечей рятувальника 3 піногенераторами, при цьому витрата пінотворного розчину ( Q , m /c) складає не менше: 5 10 (1,75 h b 2 0,9 ) , k c де: h - відстань від підлоги до плечей рятувальника, м; b - ширина плечей рятувальника, м; k - кратність піні; c - стійкість піни, с. 3 при цьому витрата пінотворного розчину (Q, м /с) складає не менше: Q (h b 2 0,9 ) , k c де: h - відстань від підлоги до плечей рятувальника, м; b - ширина плечей рятувальника, м; k - кратність піни; c - стійкість піни, с. Вказані ознаки складають суть винаходу, тому що вони є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату - збереження цілісності зовнішнього шару костюма рятувальника при дії інтенсивного теплового випромінювання, попаданні іскор, головешок, крапель палаючих рідин або тривалій дії високих температур, а також з одночасним зменшенням маси костюма. При роботі піногенераторів утворюється непроникний для інфрачервоних променів бар'єр у вигляді пінного шару, укриваючого тіло рятувальника від плечей до підлоги. Зовнішня теплова енергія витрачається на нагрів піни, руйнування бульбашок, стікання (ефект синерезису) і випаровування води. Втрачена піна постійно поповнюється завдяки вибору режиму витрата 3 піноутворюючого розчину (Q, м /с) що складає не менше: Q 15 20 25 (h b 2 0,9 ) , k c де: h - відстань від підлоги до плечей рятувальника, м; b - ширина плечей рятувальника, м; k - кратність піни; c - стійкість піни, с. Наявність пінного бар'єру запобігає суттєвому нагріву зовнішньої оболонки костюму віще від температури піноутворювача тобто 10…25 C. Піна також поглинає внутрішню, що продукується організмом рятувальника, енергію з оболонки протитеплового костюма. Перетворена енергія у вигляді нагрітої води та пари постійно видаляється з поверхонь пінного бар'єру і оболонки костюму у зовнішній простір, не даючи підійматись температурі усередині костюма. Це дозволяє зменшити в конструкції костюму товщину теплоізолюючих шарів та кількість трубок з холодоагентом. В свою чергу це дає змогу скоротити щільність мережі трубок всередині костюма та за рахунок цього зменшити вагу і жорсткість шаруватої системи, знизити навантаження та обмеження рухів рятувальника. При наявності іскор, головешок або крапель палаючого пального пінний бар'єр забезпечує їх охолодження та гасіння, зберігаючи в цілісності зовнішню оболонку костюма. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому показаний рятувальник в теплозахисному костюмі 1 оснащеним теплозахисним пристроєм. Пінний охолоджуючий пристрій теплозахисного костюма складається з розташованих не нижче шиї рятувальника піногенераторів 2, які підключені до трубок 3 з пінотворним розчином, 3 при цьому витрата пінотворного розчину (Q, м /с) складає не менше: Q 30 35 40 45 (h b 2 0,9 ) , k c де: h - відстань від підлоги до плечей рятувальника, м; b - ширина плечей рятувальника, м; k - кратність піни; c - стійкість піни, с. Q 50 2 UA 114109 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Трубки з охолоджувачем 3 підключені до вставки 4, яка встановлена на пожежному рукаві 5 перед пожежним стволом 6. Струмені піни з піногенераторів спрямовані на зовнішню поверхню протитеплового костюма 1 і при роботі утворюють навкруги неї захисну пінний бар'єр 7. 3 Подавання пінотворного розчину з витратою (Q, м /с) дозволяє створити на рівні плечей рятувальника h та нижче суцільний захисний бар'єр у вигляді пінного шару, що забезпечує охолодження протитеплового костюма. Теплозахисний пристрій експлуатується таким чином. Рятівник одягає теплозахисний костюм 1 безпосередньо перед проведенням рятувальної роботи. Перед заходом в зону підвищеного теплового випромінювання і температури повітря, він підключає гнучкий шланг за допомогою швидкорознімного з'єднання до вставки 4, віддає команду на подання води в рукавну лінію 6 і з виходом на бойову позицію відкриває кранрегулятор, заповнює трубки 3 пінотворним розчином з рукавної лінії 6. Потім залежно від виконуваних робіт подає піну за допомогою пожежного ствола 5 на гасіння пожежі, захист технологічного устаткування або виконує його відключення. Холодоагент надходить у піногенератори 2 по трубках 3 забезпечуючи охолодження проти теплового костюма рятувальника. Після проходження по трубках 3, холодоагент надходить до піногенераторів 2, де холодоагент, а саме пінотворний розчин перетворюється у піну кратності k , яка стікає до підлоги по оболонці костюма 1 у вигляді пінного потоку, накопичується, створюючи конусоподібний захищаючий від тепла бар'єр. Потік зовнішнього тепла нейтралізується захисним бар'єром, частина води внаслідок синерезису стікає з поверхні конуса на землю уносячи теплоту, інша частина випаровується та виноситься повітряними потоками. Таким чином, наявність захисного бар'єру не дає можливості зовнішньої оболонці 1 нагріватись до температури вищої, ніж температура холодоагенту (пінотворного розчину) в трубках 3 тобто не вище 10…25 °C, що значно нижче від температури термодеструкції існуючих матеріалів для виготовлення оболонок протитеплових костюмів. Бар'єр захищає оболонку костюма від іскор, головешок та крапель палаючих рідких речовин охолоджуючи їх та утворюючи навколо їх не підтримуюче горіння флегматизоване водяною парою середовище. Враховуючи те, що температура холодоагенту складає 10…25 °C, бар'єр захищає тіло нижче рівня плечей h , при цьому він поглинає значну частину внутрішньої теплоти, що генерує організм рятувальника. Інтенсивно охолоджувати за допомогою трубок 3 з холодоносієм слід не захищені бар'єром голову та руки рятувальника. Отже, приймаючи це до уваги можна зменшити кількість трубок 3 з холодоагентом в області тулуба та ніг, і суттєво зменшити вагу протитеплового костюма. Проведені полігонні випробування зразка теплозахисного костюма з пінним охолоджуючим пристроєм, що запропонований. Теплове випромінювання від факела горіння висотою 3 м і 2 шириною 1,5 м становило 18 кВт/м , що відповідає температурі нагріву оболонки костюму до 400 °C на відстані коло 3ти. Відстань від високотемпературного джерела до випробувача дорівнювала 4,5 м. Час впливу теплового навантаження обмежувалося 30 хв. Витрату 3 пінотворного розчину на вході в систему охолодження варіювали у межах 0.005…0.01 м /мін. Температура пінотворного розчину становила 10, 15, 20, 25 °C. Кратність піни складала k=15, стійкість піни до с=240…270 с. Як критерій захисної здатності пристрою була вибрана температура поверхні оболонки костюма. Температура термодеструкції матеріалу з якого виконано оболонку складає 370 °C, якщо температура поверхні оболонки досягає цієї відмітки наступає руйнування тканини. Температуру поверхні костюма вимірювали безконтактним способом пірометром відразу після тимчасового припинення подавання води до піногенераторів, цілісність зовнішньої оболонки визначалася візуально. Крім того, фіксували температуру підкостюмного простору. Якщо ця температура не перевищує 50 °C, то костюм виконує свої функції. Температуру підкостюмного простору вимірювали за допомогою електротермометра медичного ТПЕМ-1 (з датчиками). Результати експерименту зведені в таблицю, у які відображено залежність температури підкостюмного простору від витрати пінотворного розчину і температури холодоагенту. 3 UA 114109 U Таблиця № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 5 10 Витрата пінотворного 3 розчину, м /мін 0,005 0,007 0,009 0,1 0,005 0,007 0,009 0,1 0,005 0,007 0,009 0,1 0,005 0,007 0,009 0,1 Температура холодоагенту, Температура у °С підкостюмному просторі, °C 10 40 10 36 10 30 10 28 15 42 15 38 15 33 15 31 20 43 20 40 20 33 20 32 25 44 25 35 25 35 25 35 Результати експерименту показали, що цілісність зовнішньої оболонки протитеплового костюма при таких параметрах надійно забезпечувалась. Ефект охолодження підкостюмного простору, зберігається при подаванні з піногенераторів пінотворного розчину температурою 3 10…25 °C витратою не менше 0.005…0.01 м /м. Використання запропонованого пінного охолоджуючого пристрою теплозахисного костюма забезпечує збереження цілісності зовнішнього шару костюма рятувальника при тривалій дії високих температур, наявності іскор, головешок, бризок такого, що горить рідкого пального, з одночасним забезпеченням у підкостюмному просторі комфортних умов роботи рятувальника. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Пінний охолоджуючий пристрій теплозахисного костюма, що містить комбінезон, виконаний із оболонкою з вогнетривкого матеріалу, систему трубок з холодоагентом, приєднаних до гнучкого шланга, підключеного за допомогою швидкорознімного з'єднання до вставки, встановленої між рукавною лінією і пожежним стволом, при тому що як холодоагент використовується пінотворний склад для пожежогасіння з температурою 10…25 °C, який відрізняється тим, що костюм оснащений підключеними до трубок з охолоджувачем розташованими на рівні не нижче 3 плечей рятувальника піногенераторами, при цьому витрата пінотворного розчину (Q, m /c) складає не менше: (1,75 h b 2 0,9 ) , Q k c де: h - відстань від підлоги до плечей рятувальника, м; b - ширина плечей рятувальника, м; k - кратність піни; c - стійкість піни, с. 4 UA 114109 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: A62B 17/00
Мітки: пінний, теплозахисного, костюма, охолоджуючий, пристрій
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-114109-pinnijj-okholodzhuyuchijj-pristrijj-teplozakhisnogo-kostyuma.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пінний охолоджуючий пристрій теплозахисного костюма</a>
Попередній патент: Спосіб прогнозування розвитку післяопераційного панкреатиту
Наступний патент: Установка для абразивної обробки фігурних деталей
Випадковий патент: Установка для вимірювання розподілу осьового зусилля між штангами верстата з мпс