Изолирующая дыхательная система

 

Изобретение относится к изолирующим дыхательным системам гермообъектов и может быть использовано в качестве средства защиты органов дыхания людей в загазованных герметичных помещениях при нормальном и повышенном давлении, а также при декомпрессии водолазов в аварийных случаях после спуска на глубины до 60 м. Система состоит из источника кислорода, баллона-хранителя газовой смеси, рециркуляционного контура, содержащего эластичный дыхательный мешок с клапаном избыточного давления, трубопровод, побудитель расхода, фильтр-кассету для удаления вредных веществ, газораспределитель и из модулей индивидуального дыхания, содержащих полумаски, клапанные коробки, трубки вдоха и выхода, поглотительные патроны, бактериальные фильтры. Дыхательный мешок разделен на две неравные части эластичной перегородкой с невозвратным клапаном, внутри большей части имеется проницаемый каркас и к ней подсоединен рециркуляционный контур и баллон-хранитель газовой смеси с легочным автоматом, редуктором и запорным вентилем, а к меньшей части присоединен через коллектор с запорными вентилями источник кислорода, в качестве которого используются сменные генераторы кислорода. Выполнение устройства позволяет увеличить продолжительность работы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к изолирующим дыхательным системам гермообъектов и может быть использовано в качестве средства защиты органов дыхания подводников в аварийных отсеках подводной лодки и людей в загазованных герметичных помещениях при нормальном и повышенном давлении, а также при декомпрессии водолазов в аварийных случаях после спуска на глубины до 60 м.

Известна изолирующая дыхательная система, состоящая из дыхательного мешка с клапаном избыточного давления и легочным автоматом, трубопровода, баллонов-хранителей кислорода и газовой смеси, модуля индивидуального дыхания, состоящего из полумаски, клапанной коробки, трубок вдоха и выдоха, поглотительного патрона /Комплекты аппаратов изолирующих дыхательных для декомпрессии ИДА-72Д1 и ИДА-72Д2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 9БО. 293.029ТО, 1988г. /. При вдохе газовая среда из дыхательного мешка через клапан вдоха поступает спасаемому, а при выдохе через клапан выдоха и поглотительный патрон возвращается в дыхательный мешок. Кроме того, газовая смесь в систему дыхания аппарата подается непрерывно от стационарной системы баллонов-хранителей, обеспечивая тем самым поддержание в дыхательном мешке заданного состава кислорода. Избыток газовой смеси из дыхательного мешка вытравливается клапаном избыточного давления в окружающую среду.

Недостатками такой системы является ее низкая эффективность вследствие большого расхода дыхательной газовой среды из-за непрерывной ее подачи и малая продолжительность работы - не более 6 часов, а также громоздкость системы. Кроме того, эта система не обеспечивает очистку дыхательной газовой смеси от вредных веществ метаболического характера.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой системе по технической сущности и достигаемому результату является изолирующая дыхательная система, состоящая из источника кислорода, баллона-хранителя газовой смеси, рециркуляционного контура, содержащего эластичный дыхательный мешок с клапанном избыточного давления, трубопровод, побудитель расхода, фильтр-кассету для удаления вредных веществ, газораспределитель, и из модулей индивидуального дыхания, содержащих полумаски, клапанные коробки, трубки вдоха и выдоха, поглотительные патроны, бактериальные фильтры /Патент РФ N2045226 "Изолирующая дыхательная система", 1992, прототип/. Каждый спасаемый, используя модуль индивидуального дыхания, подключается к системе, где происходит поглощение диоксида углерода и очистка от бактерий газовой среды. В момент подключения спасаемых на дыхание из системы включается побудитель расхода и вводится в работу рециркуляционный контур. Парциальное давление кислорода в системе контролируется автоматическим газоанализатором, а подача кислорода осуществляется из баллона-хранителя кислорода.

Недостатком такой системы является ее небольшая продолжительность работы - около 14 часов.

Технической задачей изобретения является увеличение продолжительности работы системы за счет применения сменных генераторов кислорода.

Это достигается тем, что в изолирующей дыхательной системе, состоящей из источника кислорода, баллона-хранителя газовой смеси, рециркуляционного контура, содержащего эластичный дыхательный мешок с клапаном избыточного давления, трубопровод, побудитель расхода, фильтр-кассету для удаления вредных веществ, газораспределитель, и из модулей индивидуального дыхания, содержащих полумаски, клапанные коробки, трубки вдоха и выдоха, поглотительные патроны, бактериальные фильтры, согласно изобретению дыхательный мешок разделен на две неравные части эластичной перегородкой с невозвратный клапаном, причем внутри большей части имеется проницаемый каркас и к ней подсоединены рециркуляционный контур и баллон-хранитель газовой смеси с легочным автоматом, редуктором и запорным вентилем, а к меньшей части присоединен через коллектор с запорными вентилями источник кислорода, в качестве которого используются сменные генераторы кислорода. Кроме того, объем большей части дыхательного мешка превышает объем жесткого каркаса на величину ΔV=n•V; где n - число модулей индивидуального дыхания, V - расчетный объем вдоха 1 человека (3-4 литра).

Техническим результатом, который получается при осуществлении предлагаемого изобретения является увеличение продолжительности работы системы.

Изолирующая дыхательная система схематично показана на чертеже.

Система состоит из дыхательного мешка, разделенного на две части: большую 1 с клапанном избыточного давления 2 и меньшую 3 эластичной перегородкой 4 с невозвратным клапаном 5. Внутри большей части 1 имеется проницаемый жесткий каркас 6 и к ней подсоединены рециркуляционный контур, состоящий из трубопровода 7, побудителя расхода 8, фильтр-кассеты 9 для удаления вредных веществ, газораспределителя 10, и модули индивидуального дыхания, состоящие из гофрированной трубки вдоха 11, клапанной коробки 12, полумаски 13, гофрированной трубки выдоха 14, поглотительного патрона 15 и бактериального фильтра 16. Большая часть 1 дыхательного мешка связана с баллоном-хранителем газовой смеси 17 через легочный автомат 18, редуктор 19 и запорный вентиль 20. К меньшей части 3 дыхательного мешка подсоединены через коллектор 21 с запорными вентилями сменные генераторы кислорода 22.

Газораспределитель 10 представляет собой металлокерамическую мембрану в виде полого цилиндра, один конец которого подсоединен к выходному патрубку фильтр-кассеты 9.

Проницаемый жесткий каркас 6 представляет собой прочную сетку цилиндрической формы.

Большая часть 1 дыхательного мешка служит резервуаром газовой среды для дыхания спасаемых, a его объем превышает объем жесткого каркаса на величину ΔV= n•V: где n - число модулей индивидуального дыхания, V - расчетный объем вдоха 1 человека (3-4 литра).

Меньшая часть 3 дыхательного мешка служит резервуаром кислорода.

Работа изолирующей дыхательной системы осуществляется следующим образом.

Большая часть 1 дыхательного мешка заполняется газовой смесью из баллона-хранителя 17. Каждый спасаемый, используя модуль индивидуального дыхания, подключается к системе. При этом дыхание осуществляется через полумаску 13 и клапанную коробку 12. При выдохе газовая смесь по гофрированной трубке выдоха 14 поступает в поглотительный патрон 15 с химическим поглотителем, где происходит поглощение диоксида углерода, и далее через бактериальный фильтр 16 направляется в большую часть 1 дыхательного мешка. При вдохе газовая смесь из большей части 1 по гофрированной трубке вдоха 11 поступает к клапанной коробке 12 и на вдох спасаемому.

Заполнение большей части 1 дыхательного мешка газовой средой осуществляется при нормальном или повышенном давлении (до 0,6 МПа) вручную из баллона-хранителя 17 через легочный автомат 18, редуктор 19 и запорный вентиль 20.

В момент подключения спасаемых на дыхание из системы включается побудитель расхода 8 и вводится в работу рециркуляционный контур вентиляции и очистки дыхательной газовой среды. При этом газовая среда из большей части 1 дыхательного мешка по трубопроводу 7 поступает на входной патрубок побудителя расхода 8 и далее после очистки от вредных веществ в фильтр-кассете 9 через металлокерамический газораспределитель 10 возвращается в большую часть 1 дыхательного мешка.

Кроме того, в момент подключения спасаемых на дыхание из системы к коллектору 21 с запорными вентилями подключаются сменные генераторы кислорода 22. По мере выделения кислорода генераторами 22 меньшая часть 3 дыхательного мешка начинает заполняться. Во время дыхания спасаемых идет поглощение диоксида углерода в поглотительном патроне 15 из газовой смеси и ее объем в системе уменьшается, пои этом происходит обжим большей части 1 дыхательного мешка до проницаемого каркаса 6, а в дальнейшем в нем наступает разряжение. В этот момент из меньшей части 3 дыхательного мешка через невозвратный клапан 5 начинает поступать кислород в большую часть 1, компенсируя разряжение. При выдохе газовая смесь заполняет объем большей части 1 дыхательного мешка, который превышает объем жесткого каркаса 6, при этом содержание азота в газовой смеси сохраняется.

После окончания работы генераторов кислорода 22 они снимаются и заменяются новыми.

В случае декомпрессии избыточное давление из большей части 1 дыхательного мешка сбрасывается через клапан избыточного давления 2.

В качестве химического поглотителя в патроне 15 может использоваться химический поглотитель известковый ХП-И или ХП-ИК, масса которого в каждом патроне 1,8-2,0 кг.

В качестве бактериального фильтра 16 может использоваться фильтр с тканью Петрянова.

В качестве побудителя расхода 8 - электровентилятор (27 В, 10 м³/ч) с электродвигателем постоянного тока марки ДБ 60-60-4.

В качестве фильтр-кассеты 9 для удаления вредных веществ - фильтр-кассета ФКБ-25.

В качестве сменных генераторов кислорода 22 - брикет твердого источника кислорода ТИК-2М.

В качестве баллона-хранителя газовой смеси 17 использовался стандартный баллон (V=40 л, Р=150-200 атм), а в качестве газовой смеси - воздух.

Объем большей части 1 дыхательного мешка для 10 человек превышает объем жесткого каркаса 6 на ΔV=n•V=10•3=30 (л), где n=10 модулей индивидуального дыхания; V=3 литра.

При этом система обеспечивает жизнедеятельность 10 человек в течение 24-36 часов.

Таким образом, предлагаемая система по своим техническим параметрам обладает высокой надежностью и безопасностью при эксплуатации и обеспечивает пребывание группы людей в загазованном герметичном помещении как при нормальном, так и при повышенном (до 0,6 МПа) давлении.

За базовый объект принимается изолирующая дыхательная система (прототип). По сравнению с базовым объектом предлагаемое изобретение увеличивает продолжительность работы системы в 1,5-2 раза.

Система по состоянию на 1997 год находится на стадии макетного образца.

Формула изобретения

1. Изолирующая дыхательная система, содержащая эластичный дыхательный мешок с клапаном избыточного давления, соединенный с рециркуляционным контуром, состоящим из трубопровода, побудителя расхода, фильтра-кассеты для удаления вредных веществ и газораспределителя, модуль индивидуального дыхания, состоящий из гофрированной трубки вдоха, клапанной коробки, полумаски, гофрированной трубки выдоха, поглотительного патрона и бактерицидного фильтра, баллон-хранитель газовой смеси, легочный автомат, редуктор и запирающий вентиль, подключенный к дыхательному мешку, и источник кислорода, отличающаяся тем, что источник кислорода выполнен в виде сменных генераторов кислорода, подсоединенных через коллектор с запорными вентилями к меньшей части дыхательного мешка, разделенного на две части эластичной перегородкой с клапаном, обеспечивающим поступление кислорода из меньшей в большую часть дыхательного мешка, при этом внутри большей части дыхательного мешка установлен проницаемый жесткий каркас в виде сетки, к большей части подсоединены рециркуляционный контур, модули индивидуального дыхания и баллон-хранитель газовой смеси.

2. Изолирующая дыхательная система, отличающаяся тем, что объем большей части дыхательного мешка превышает объем жесткого каркаса на величину ΔV= n•V, где n - число модулей индивидуального дыхания; V - расчетный объем вдоха 1 человека.

РИСУНКИ

Рисунок 1