Система регенерации воздуха



Система регенерации воздуха
Система регенерации воздуха
Система регенерации воздуха

 


Владельцы патента RU 2537156:

Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") (RU)

Изобретение относится к устройствам регенерации воздуха в непригодной для дыхания атмосфере, закрытых помещениях и может быть использовано, например, в респираторах горноспасателей. Система регенерации воздуха содержит генератор кислорода с брикетом источника кислорода и абсорбер для поглощения углекислого газа, дополненный топливным элементом и генератором водорода с брикетом источника водорода. Генератор кислорода использует брикет надперекиси натрия как источника кислорода и выполнен в виде аппарата Кипа. Генератор водорода, использует в качестве источника водорода брикет гидрида лития или металлический литий. Линия отвода генератора водорода соединена с топливным элементом. Емкость с отработанным раствором соединена с абсорбером. Система регенерации воздуха обеспечивает снижение массы и габаритов расходуемых продуктов с одновременным производством электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам регенерации воздуха в непригодной для дыхания атмосфере, закрытых помещениях, и может быть использовано, например, в респираторах горноспасателей.

Известна установка для регенерации воздуха, предназначенная для защиты органов дыхания людей в загазованных помещениях (патент РФ 2028812, A62B 11/00, 1995). Установка включает регенеративный патрон с регенеративными продуктами на основе надперекиси натрия и надперекиси калия в соотношении 1:3, а также поглотительный патрон с гидроокисью лития. Регенеративные продукты поглощают углекислый газ и выделяют кислород, а поглотитель предназначен для дополнительного поглощения углекислого газа. Все продукты работают в твердофазном режиме и выполнены в форме зерна или блоков с отверстиями.

Однако такое устройство характеризуется большой массой и объемом расходуемых продуктов. Кроме того, такие установки не могут работать в аварийных условиях отсутствия электроэнергии.

Известна также энергоустановка, содержащая водородовоздушный электрохимический генератор со щелочными топливными элементами, соединенная с емкостью с жидкими продуктами гидролиза, работающая как абсорбер диоксида углерода (патент РФ 2291524, H01M 8/06, 2005).

Данное устройство требует значительного расхода воздуха и характеризуется сложностью устройства и эксплуатации. В случае применения данного устройства для регенерации воздуха не обеспечивается кислородное питание пользователя.

Задачей изобретения является снижение массы и объема расходуемых продуктов для всей системы регенерации воздуха за счет жидкофазной генерации кислорода и поглощения диоксида углерода в емкости с жидкими продуктами гидролиза.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении работы системы при отключении или отсутствии системы электропитания, что повышает надежность ее эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в системе регенерации воздуха генератор кислорода, использующий брикет надперекиси натрия, выполнен в виде аппарата Кипа, а емкость с отработанным раствором соединена с абсорбером, дополнительно система регенерации воздуха содержит снаряженный брикетом гидрида лития генератор водорода, линия отвода водорода которого соединена с топливным элементом, а емкость с отработанным раствором соединена с абсорбером.

Генераторы кислорода и водорода снабжены мешками конденсации.

Выполнение генератора кислорода, использующего брикет надперекиси натрия, в виде аппарата Кипа (Краткий политехнический словарь, М., 1956, стр. 409), обеспечивает:

- снижение массы расходуемых продуктов за счет полного выделения кислорода с единицы массы продукта и возможности использования только надперекиси натрия как наиболее емкого кислородоносителя;

- снижение объема расходуемых продуктов за счет возможности более высокой степени уплотнения и меньшей массы кислородоносителя.

Введение дополнительного снаряженного брикетом гидрида лития генератора водорода, выполненного в виде аппарата Кипа, линия отвода водорода которого соединена с топливным элементом, а емкость с отработанным раствором соединена с абсорбером обеспечивает:

- обеспечение работы системы регенерации при отсутствии внешнего электроснабжения за счет работы топливного элемента (Чирков Ю.Г. Любимое дитя электрохимии, М., Знание, 1985);

- улучшение стехиометрических характеристик установки за счет дополнительного поглощения диоксида углерода щелочным раствором, получаемым в генераторе водорода;

- упрощение конструкции за счет соединения емкости с отработанным раствором с абсорбером.

Перечисленные отличительные признаки обеспечивают снижение массы и объема расходуемых продуктов для всей системы регенерации воздуха за счет дополнительного поглощения диоксида углерода в емкости с жидкими продуктами гидролиза и обеспечивают работоспособность системы при отключении или отсутствии внешней системы электропитания, что повышает надежность ее эксплуатации.

Снабжение генераторов кислорода и водорода мешками конденсации служат для отвода тепла, обеспечивая комфортность дыхания.

На чертеже представлен общий вид заявляемого устройства.

Брикет 1 надперекиси натрия плотностью 1,65-1,91 кг/дм3 размещен в генераторе кислорода 2. Генератор кислорода 2 в нижней части соединен с абсорбером углекислого газа 3, в верхней части с легочным автоматом 4 и водопроводом 5 с дыхательным мешком 6. Абсорбер 3 соединен в верхней части воздуховодом 7 с дыхательным мешком 6 и подающим воздуховодом 8 в нижней части. Кроме того, абсорбер соединен трубопроводами с генератором кислорода 2 и генератором водорода 9. Дыхательный мешок 6 соединен с воздуховодом 7, воздуховодом 10 для подачи дыхательной смеси потребителю и с водопроводом 5 для слива конденсата. На линии циркуляции дыхательной смеси расположены холодильник 11, клапанная коробка с лицевой частью 12 и вентилятор 13. Генератор водорода 9 непосредственно соединен с топливным элементом 14. Генераторы кислорода и водорода имеют мешки конденсации 15 водяного пара для сброса тепла. Брикет 16 гидрида лития плотностью 0,50-0,6 кг/дм3 размещен в генераторе водорода 9. Водопровод 5 соединен с генераторами кислорода и водорода и имеет обратные клапаны.

Устройство регенерации воздуха работает следующим образом. При подготовке аппарата к работе система предварительно снаряжается соответственно брикетом 1 надперекиси натрия в генераторе кислорода 2 и брикетом 16 гидрида лития в генераторе водорода 9. Затем перед непосредственным использованием в объем генератора кислорода и водорода заливается фиксированное количество воды. Однако реакции между продуктами и водой в генераторах не происходит из-за отсутствия контакта. Потребление газов в этот момент отсутствует.

При включении потребителя через лицевую часть 12 (вдохе) потребность в кислороде через легочный автомат 4 включает в работу генератор кислорода 2. Образовавшийся раствор гидроокиси натрия с помощью специального клапана сброса автоматически сливается в абсорбер 3. Работа генератора водорода 9 и топливного элемента 14 автоматически начинается с момента подключения потребителя электроэнергии (для работы вентилятора 13, холодильника 11). Требуемый для работы топливного элемента 14 кислород поступает из относительно загрязненной внешней атмосферы. Степень доочистки внешнего воздуха (в частности от углекислого газа) для питания топливного элемента 14 должна определяться конкретной ситуацией и требуемым ресурсом работы элемента 14. Для аварийных ситуаций ресурс работы относительно мал (170-200 ч) и доочистка не требуется. В отдельных случаях возможно использование ресурсов абсорбера 3 и генератора кислорода 2.

В стационарный период работы системы тепло абсорбера 3 приводит к испарению части воды и вместе с воздухом по воздуховоду 7 переносит ее в дыхательный мешок 6. Теплоотдающая (во внешнюю среду) поверхность дыхательного мешка обеспечивает конденсацию паров воды. Основная часть сконденсированной воды по водопроводу 5 стекает в генератор кислорода, обеспечивая его подпитку, а образовавшийся щелочной раствор стекает в абсорбер 3. При этом количество жидкости в генераторе кислорода и водорода всегда постоянно. Естественный разогрев раствора до 60-90°C регулируется сбросом тепла с помощью мешка конденсации 15. Кругооборот воды в системе обеспечивает стабильность ее работы. Из дыхательного мешка на вдохе дыхательная смесь охлаждается в холодильнике 11, насыщается недостающим объемом кислорода и подается на дыхание потребителю 10.

В абсорбере образующиеся карбонаты натрия и лития в процессе работы выпадают в осадок в специальную емкость и могут быть удалены из системы непосредственно в процессе работы. При высокой температуре (80-95°C) в зоне реакции кинетика процесса достаточно высока.

Масса гидрида лития от общей массы расходуемых продуктов (надперекиси натрия и гидрида лития) составляет 4%. Объем гидрида лития от общего объема расходуемых продуктов составляет 11%.

Введение генератора водорода 9 с брикетом гидрида лития в систему регенерации обусловлено двумя причинами: во-первых, необходимостью добавления гидроокиси лития в абсорбер для оптимизации дыхательного коэффициента в воздухе (0,869 нл CO2/нл O2) и, во-вторых, необходимостью использования водорода для генерации электроэнергии, обеспечивающей внутренние потребности системы в электроэнергии составляют не более 18 Вт/чел. (работа вентилятора, управление, и т.д.). При коэффициенте полезного действия 60% топливный элемент генерирует 26 Вт/чел.

Стационарный процесс регенерации достаточно устойчив, так как, с одной стороны, его тепловыделение ограничено режимом дыхания, а, с другой стороны, его теплосброс определяется величиной теплоотдающей поверхности дыхательного мешка.

В таблице для сравнения приведены величины основных показателей для оценки качества систем регенерации воздуха.

При расчете принято выделение углекислого газа равным 600 дм3/чел. сутки и поглощение кислорода - 672 дм3/чел. сутки (дыхательный коэффициент составляет 0,869 нл CO2/нл O2). Поскольку общие масса и объем расходуемых продуктов, как правило, значительно превышают постоянную массу и объем самой установки, то именно они указаны в таблице как основные показатели оценки качества системы регенерации (объемом установки в сравнении с хранимым объемом продукта можно пренебречь).

Вывод. Предлагаемая система регенерации имеет меньшую массу расходуемых продуктов в 1,5 раза, а снижение объема расходуемых продуктов - в 2,6 раза. Такое снижение объема расходуемых продуктов следует признать существенным. Возможность производства электроэнергии - обеспечивает автономность и надежность системы регенерации.

1. Система регенерации воздуха, содержащая генератор кислорода с надперекисью натрия и абсорбер, отличающаяся тем, что генератор кислорода, использующий брикет надперекиси натрия, выполнен в виде аппарата Кипа, а емкость с отработанным раствором соединена с абсорбером, дополнительно содержит снаряженный брикетом гидрида лития генератор водорода, линия отвода водорода которого соединена с топливным элементом, а емкость с отработанным раствором соединена с абсорбером.

2. Система регенерации воздуха по п. 1, отличающаяся тем, что генераторы кислорода и водорода снабжены мешками конденсации.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых в системах жизнеобеспечения человека. Способ получения продукта для регенерации воздуха заключается во взаимодействии стабилизированного сульфатом магния раствора пероксида водорода и гидроксидов лития и калия с последующей дегидратацией полученного щелочного раствора пероксида водорода распылением его в токе сушильного агента.

Изобретение относится к устройствам регенерации воздуха в непригодной для дыхания атмосфере, закрытых помещениях, и может быть использовано, например, в респираторах горноспасателей.

Изобретение относится к созданию регенерационных физико-химических максимально замкнутых систем жизнеобеспечения экипажа космического аппарата (КА) длительного функционирования.

Изобретение относится к области систем регенерации воздуха в замкнутых помещениях, а именно к системам регенерации воздуха подводных лодок. Способ определения степени отработки K2СО3 по KОН в системах электрохимической регенерации воздуха совмещенного типа подводных лодок в условиях похода включает непрерывное или периодическое измерение удельной электропроводности и температуры оборотного электролита; преобразование полученных значений в величину концентрации KОН в растворе K2СО3 и сравнение полученной величины с предельным значением концентрации KОН в растворе.

Изобретение относится к системам регенерации воздуха в обитаемых герметичных объектах, например, таких, как космические корабли, орбитальные станции, подводные лодки, герметичные подводные и подземные объекты.

Изобретение относится к устройствам для регенерации воздуха в герметично закрытых помещениях. .

Изобретение относится к системам регенерации воздуха сооружений гражданской обороны при работе последних в третьем режиме (режим изоляции) с регенерацией воздуха.

Изобретение относится к устройствам для коллективной защиты органов дыхания изолирующего типа. .

Изобретение относится к области очистки и регенерации воздуха, загрязненного воздуха. .

Изобретение относится к устройствам для регенерации воздуха в герметично закрытых помещениях. .

Устройство относится к средствам для вентиляции газоубежищ. Устройство спасения людей в помещении при загрязнении внешнего воздуха содержит распределительное устройство, заряженный баллон высокого давления с зарядным краном. Зарядный кран сообщен с основной линией подачи. Линия подачи снабжена пусковым клапаном и расходным дросселем. Основная линия подачи сообщена с помещением дополнительной линией подачи, которая содержит пусковой клапан и расходный дроссель. Распределительное устройство выполнено с возможностью задействования пускового клапана основной линии подачи и пускового клапана очередной дополнительной линии подачи. Общий участок расхода воздуха по основной линии подачи снабжен последовательно установленными устройством контроля давления воздуха, сообщенным с распределительным устройством, и измерительным дросселем. Проходное сечение отверстия дросселя превышает сумму проходных сечений отверстий расходных дросселей основной и каждой дополнительной линий. Устройство может содержать дополнительные дроссели, установленные перед входом в отверстия и за выходом из отверстия расходных и измерительного дросселей. Второй вариант устройства отличается содержанием, по крайней мере, одного дополнительного заряженного баллона высокого давления с зарядным краном, сообщенного через пусковой клапан с основной линией подачи перед расходным дросселем. Варианты устройства обеспечивают поддержание расхода воздуха в допустимых пределах, с автоматическим подключением дополнительных баллонов и дополнительных линий подачи газа, 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил. .

Изобретение относится к водолазному оборудованию, в частности к оборудованию декомпрессионных камер. Автоматическое стабилизирующее устройство стравливающей системы декомпрессионных камер содержит клапан, регулирующий выпуск воздуха, соединённый трубопроводом с клапаном выпуска камеры. Клапан выполнен в виде подвижного поршня. Нагрузочный поршень поджат пружиной с нажимной втулкой и гайкой. За счёт давления пружины нажимной поршень и поршень клапана поднимаются вверх, увеличивая проходное сечение клапана. Достигается повышение точности и надежности автоматического поддержания необходимой скорости снижения давления при проведении декомпрессии водолазов после завершения погружения. 2 ил.

Устройство предназначено для защиты зон скопления людей от отравляющих веществ и токсинов. Устройство для поглощения токсинов содержит микропроцессорный комплект, блоки анализа окружающей среды, блок запуска и блок блокирования всего комплекса электронной системы управления устройством. Согласно изобретению в его комплектацию входит блок распределения команд подключения камер, блок камер, поглощающих токсины, блок устройств, втягивающих токсины, и блок в виде очистительного комплекта, при этом блок запуска устройства подсоединен к блоку микропроцессорного комплекта, также блок запуска устройства входом-выходом соединен с блоком распределения команд и блоком блокировки команд, подключенным входом к блоку микропроцессорного комплекта, блоку запуска устройства и блоку распределения команд подключения камер, при этом блок распределения команд подключения камер соединен с блоками камер, поглощающих токсины, которые связаны с блоками устройств, всасывающих облака токсинов, и с блоком очистительного комплекта, который по электрическим связям подсоединен к блоку запуска устройства и блоку блокирования устройства, при этом блок очистительного комплекта по прямой и обратной связи подключен к блокам анализа воздушной среды, входы и выходы которых подсоединены к микропроцессорному комплекту и снабжены видеосигнализацией и аудиосигнализацией. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области спасательной техники, а именно к средствам индивидуальной защиты органов дыхания, использующим химические продукты. Индивидуальный дыхательный аппарат содержит лицевую часть, клапаны вдоха и выдоха, патрон с регенеративным продуктом, дыхательный мешок, фильтрующий патрон, устройство для управления работой аппарата. Согласно изобретению фильтрующий патрон, соединенный с внешней средой через обратный клапан, содержит катализатор глубокого окисления вредных газовых примесей и соединен также с дыхательным мешком, с одной стороны, и клапаном сброса выдыхаемой смеси, с другой стороны, через устройство автоматического управления работой аппарата. В результате увеличивается время защитного действия аппарата и/или снижается общая масса расходуемого регенеративного продукта в дыхательном аппарате. 2 ил.

Изобретение относится к области защиты органов дыхания и может быть использовано в обитаемых герметичных объектах с регенерацией кислорода. Способ очистки газовой среды в герметичном объекте с регенерацией кислорода включает восполнение в герметичном объекте расходуемого на дыхание кислорода, поглощение диоксида углерода из газовой среды поглотителем. Отличие способа от известного заключается в том, что очистку газовой среды производят путем помещения в герметичный объем регенеративного продукта, который заключают в газопроницаемую оболочку, инертную к регенеративному поглотителю, выполненному в виде пластин регенеративного химического продукта на основе надперекиси щелочного металла, выделяющего при реакции взаимодействия с респираторной влагой и диоксидом углерода кислород. Способ обеспечивает повышение эффективности очистки газовой среды и характеризуется простотой и надежностью. 5 з.п. ф-лы, 15 ил.

Устройство для регенерации воздуха в герметично закрытом помещении содержит вентилятор (1) и патрон (3) с регенеративным продуктом (2) на основе супероксида калия, закрепленный на стойке (8). Патрон (3) выполнен в виде рукавов (5) из эластичного материала, соединенных на входе коллектором (6), снабженным стыковочным узлом (7). На выходе рукавов (5) установлены дистанционирующие элементы (9) в виде гибких связей (10) с попарно установленными фиксирующими элементами (11), между которыми закреплены силовые ленты (12) крепления пластин регенеративного продукта (2). Патрон (3) снабжен теплозащитным кожухом (4) и силовыми лентами (12). Промежуток между боковыми поверхностями рукавов выполнен в виде воздуховода (13), соединенного с всасывающим патрубком вентилятора (1) стыковочным узлом (14). В воздуховоде (13) установлены распорные элементы (15). В верхней части устройства установлен экран (22) с окном (23). Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает повышение безопасности применения устройства и упрощает приведение устройства в рабочее положение. 4 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх