Самоспасатель с теплообменником Патент RU 2640273 Щегольков А.В.
№ RU 2640273 Щегольков Алексей Викторович (RU) "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ
Описание изобретения. Фиг. 1 - изолирующий дыхательный аппарат с теплообменным устройством; Фиг. 2 - теплообменное устройство изолирующего дыхательного аппарата, общий вид; Фиг. 3 - теплообменная кассета, вариант «гармошка», вид сверху; Фиг. 4 - то же, что на фиг. 2, боковой разрез; Фиг. 5 - схема закрепления теплопоглощающей ленты на обечайке, вид сбоку; Фиг. 6 - то же, что на фиг. 4, вид сверху; Фиг. 7 - теплообменная кассета, вариант «рулон», вид сверху; Фиг. 8 - то же, что на фиг. 6, боковой разрез; Фиг. 9 - поперечный разрез теплопоглощающей ленты; Фиг. 10 - устройство безузловой сетки, вид сверху; Фиг. 11 - то же, что на фиг. 9, поперечное сечение; Фиг. 12 - конструкция замка обечайки. Перечень позиций, указанных на чертежах: 1 - регенеративный патрон; 2 - дыхательный мешок; 3 - пусковое устройство; 4 - узел изоляции органов дыхания; 5 - гофрированная трубка; 6 - теплообменное устройство; 7 - корпус; 8 - входной патрубок; 9 - выходной патрубок; 10 - газопроницаемый теплоемкий материал; 11 – кассета; 12 – кассета; 13 - центральная трубка; 14 - клапан выдоха; 15 - подложка; 16 - хладагент; 17 - безузловая сетка; 18 - гофр наружный; 19 - лента (обечайка); 20 - гофр внутренний; 21 - скоба. Изолирующий аппарат с теплообменным устройством (фиг. 1) содержит регенеративный патрон 1, соединенный с дыхательным мешком 2 и снабженный пусковым устройством 3. Регенеративный патрон 1 соединен с узлом изоляции органов дыхания 4 гофрированной трубкой 5, которая соединена с теплообменным устройством 6. В качестве узла изоляции 4 может служить защитная маска, полумаска или загубник с носовым зажимом. Теплообменное устройство 6 (фиг. 2) включает корпус 7, состоящий из соединенных с помощью известных средств двух одинаковых половин с входным 8 и выходным 9 патрубками для присоединения к узлу изоляции органов дыхания 4 и регенеративному патрону 1 дыхательного аппарата, газопроницаемый теплоемкий материал 10, размещенный в полости корпуса 7 между патрубками 8 и 9. Газопроницаемый теплоемкий материал 10 может быть выполнен в виде кассеты 11, показанной на фиг. 3 (первый вариант), или кассеты 12, показанной на фиг. 7 (второй вариант), каждая из которых содержит центральную трубку 13, снабженную клапаном выдоха 14. В обоих вариантах используется волокнистая подложка 15 с нанесенным с одной либо с обеих сторон хладагентом 16, в качестве которого используется смесь твердых высокомолекулярных углеводородов предельного характера, модифицированная наноматериалом (фиг. 9). В кассете 12 (фиг. 7 и 8) подложка 15 намотана на центральную трубку 13 по спирали и между слоями подложки 15 помещена безузловая сетка 17. Подложка 15 в варианте, показанном на фиг 3 и 4, выполнена в виде гофрированной ленты, у которой наружные гофры 18 закреплены на дополнительной ленте 19 с помощью известных устройств, а внутренние гофры 20 после свертывания ленты 19 в обечайку примыкают к центральной трубке 13, как показано на фиг. 3. Лента 19 выполнена с отогнутыми концами, которые соединяются при сборке скобой 21, как показано на фиг. 12. В качестве наноматериала для хладагента 16 используется углеродный наноструктурный материал «Таунит», смесь углеродных нанотрубок типа «Таунит» либо «Таунит-М» в количестве от 0,5 до 10 мас. %, либо нанографит (полиграфен) в количестве от 0,2 до 6 мас. %, а в качестве хладагента используется смесь модифицированных парафинов с различной температурой фазового перехода. В качестве подложки 15 используется нетканый полипропиленовый материал «Спанбонд» плотностью от 17 до 20 г/м2. При применении дыхательного аппарата по назначению теплообменное устройство работает следующим образом. При возникновении аварийной ситуации изолирующий дыхательный аппарат приводится в рабочее состояние, для чего включается пусковое устройство 3, узел изоляции органов дыхания 4 надевается на голову пользователя. При работе пускового устройства выделяется нагретый кислород, который проходит через регенеративный патрон 1, нагревая регенеративный продукт (не показан) и поступает в дыхательный мешок 2. При вдохе ГВС вновь проходит из дыхательного мешка 2 и регенеративный патрон 1 и через гофрированную трубку 5 поступает в теплообменное устройство 6, где передает тепло хладагенту 16 на подложке 15, образующих газопроницаемый теплоемкий материал 10, и через узел изоляции органов дыхания 4 охлажденная ГВС поступает на вдох пользователя. При выдохе ГВС, имеющая относительную влажность до 100% и температуру 37°С, из узла изоляции органов дыхания 4 через гофрированную трубку 5 поступает в теплообменное устройство 6, в котором охлаждает хладагент 16 и поступает через регенеративный патрон 1 в дыхательный мешок 2. При прохождении ГВС через регенеративный патрон 1 происходит поглощение диоксида углерода и восполняется концентрация кислорода, поглощенного пользователем. Этот процесс сопровождается выделением тепла. Поэтому при движении ГВС из дыхательного мешка 2 через регенеративный патрон 1 происходит ее разогрев. При движении через теплообменное устройство 6 часть тепла поглощается хладагентом 16 и на вдох поступает ГВС с комфортной для дыхания температурой. При использовании в теплообменном устройстве 6 кассеты 12, показанной на фиг. 7 и 8, выдыхаемый пользователем ГВС через входной патрубок 8 поступает в полость корпуса 7, из которого часть потока через клапан выдоха 14 и центральную трубку 1 подается через выходной патрубок 9 и гофрированную трубку 5 в регенеративный патрон 1. Большая часть потока ГВС проходит между слоями подложки 15 с нанесенным на ее поверхность хладагентом 16 между продольными нитями безузловой сетки 17. При этом поток ГВС отнимает часть тепла у более нагретого хладагента 16 и также поступает в регенеративный патрон 1, при прохождении ГВС через который происходит поглощение диоксида углерода и восполняется концентрация кислорода, поглощенного пользователем. Эффективность теплообмена увеличивается за счет турбулизации потока на поверхности хладагента 16 при взаимодействия потока с поперечными нитями безузловой сетка 17. При вдохе нагретая до 70-90°С в регенеративном патроне 1 ГВС поступает в теплообменное устройство 6 и отдает часть тепла хладагенту 16 и через гофрированную трубку 5 поступает в узел изоляции органов дыхания 4 на вдох пользователя с комфортной для дыхания температурой. При использовании в теплообменном устройстве 6 кассеты 11, показанной на фиг. 3 и 4, выдыхаемый пользователем ГВС через входной патрубок 8 поступает в полость корпуса 7, из которого часть потока через клапан выдоха 14 и центральную трубку 1 подается через выходной патрубок 9 и гофрированную трубку 5 в регенеративный патрон 1. Большая часть потока ГВС проходит между гофрами подложки 15 с нанесенным на ее поверхность хладагентом 16 между продольными нитями безузловой сетки. Данный вариант рекомендуется для дыхательных аппаратов с относительно коротким временем защитного действия - от 15 до 30 мин. Для сборки кассеты требуется лента 19, к которой прикрепляются наружные гофры 18. Если для крепления используется нить, то на боковой поверхностях ленты 19 с заданным шагом выполняются боковые вырезы для фиксации нити, как показано на фиг. 5 и 6. Так как изолирующие дыхательные аппараты могут использоваться в широком диапазоне температур, необходимо было преодолеть опасность отказа регенеративного патрона на морозе, когда вся влага, без наличия которой не может работать регенеративный продукт, будет вымораживаться на теплообменных поверхностях. Применение центральной трубки 13 с клапаном выдоха 14 позволяет обеспечить достаточную влажность ГВС для запуска регенеративного патрона в работу при отрицательных температурах.
Вложения: |
Самоспасатель с теплообменником Патент RU 2640273 Щегольков А.В..jpg [ 55.49 KIB | Просмотров: 5425 ]
|
Самоспасатель с теплообменником Патент RU 2640273 Щегольков А.В....jpg [ 149.61 KIB | Просмотров: 5425 ]
|
Самоспасатель с теплообменником Патент RU 2640273 Щегольков А.В. 1.jpg [ 115.29 KIB | Просмотров: 5425 ]
|
Самоспасатель с теплообменником Патент RU 2640273 Щегольков А.В.....jpg [ 94.44 KIB | Просмотров: 5425 ]
|
Самоспасатель с теплообменником Патент RU 2640273 Щегольков А.В...jpg [ 104.51 KIB | Просмотров: 5425 ]
|
Самоспасатель с теплообменником Патент RU 2640273 Щегольков А.В. 2.jpg [ 108.2 KIB | Просмотров: 5425 ]
|
|