×
27.12.2014
216.013.1664

СИСТЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЗДУХА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002537156
Дата охранного документа
27.12.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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.
Реферат Свернуть Развернуть

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.


СИСТЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЗДУХА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 31-40 of 97 items.
27.07.2014
№216.012.e5c2

Способ получения адсорбирующего элемента

Изобретение относится к способам получения адсорбирующего элемента. Готовят исходную композицию из кристаллического адсорбента, выбранного из цеолита, силикагеля или их комбинации, смешивают с полимерным связующим, в качестве которого используются полимеры фторпроизводных этилена. К полученной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524608
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.08.2014
№216.012.e6e9

Устройство для испытания дыхательного аппарата

Устройство для испытаний дыхательного аппарата содержит побудитель расхода газовоздушная смеси системы дозирования диоксида углерода и воды, измерители содержания диоксида углерода и кислорода, температуры, сопротивления дыханию и влажности, блок поглощения диоксида углерода. Новым является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524906
Дата охранного документа: 10.08.2014
27.08.2014
№216.012.eea9

Изолирующий дыхательный аппарат

Изолирующий дыхательный аппарат на химически связанном кислороде предназначен для защиты органов дыхания в аварийной ситуации. Изолирующий дыхательный аппарат на химически связанном кислороде содержит установленный в дыхательном мешке и соединенный с узлом изоляции органов дыхания снаряженный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526916
Дата охранного документа: 27.08.2014
20.12.2014
№216.013.136f

Устройство для охлаждения дыхательной смеси изолирующего аппарата

Изобретение относится к области спасательной техники, а именно к средствам индивидуальной защиты органов дыхания, использующим химические продукты, конкретнее к холодильному устройству компрессионного типа для охлаждения дыхательной смеси изолирующего аппарата. В качестве источника холода для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536398
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.1cf0

Способ стабилизации щелочного раствора пероксида водорода

Изобретение относится к способам стабилизации щелочного раствора пероксида водорода, используемого для синтеза пероксидных соединений щелочных металлов или их композитных смесей. Способ стабилизации щелочного раствора пероксида водорода заключается в добавлении в исходный раствор пероксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538836
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1d2e

Способ получения продукта для регенерации воздуха

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых как в коллективных системах регенерации воздуха, так и в индивидуальных дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде. Способ получения продукта для регенерации воздуха заключается во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538898
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1d2f

Способ получения полимерного сорбента на волокнистой подложке для осушки воздуха

Изобретение относится к способам получения полимерных сорбентов, используемых для осушки воздуха. Способ включает импрегнирование подложки полимеризуемым раствором и полимеризацию раствора на подложке путем нагревания. В качестве подложки используют термостойкие микроволокнистые органические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538899
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1d32

Способ получения продукта для регенерации воздуха

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых как в коллективных системах регенерации воздуха, так и в индивидуальных дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде. Способ получения продукта для регенерации воздуха заключается во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538902
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.02.2015
№216.013.2203

Регенеративный продукт для изолирующих дыхательных аппаратов

Изобретение относится к составам химических веществ, используемых в изолирующих дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде, и может быть использовано в производстве продуктов для регенерации воздуха на основе надпероксида калия. Продукт для регенерации воздуха имеет следующий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540160
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.02.2015
№216.013.28fb

Изолирующий дыхательный аппарат

Изобретение относится к средствам защиты органов дыхания на химически связанном кислороде. Изолирующий дыхательный аппарат содержит корпус, выполненный в виде пакета из полимерной пленки, разделенный сварными швами на снабженные окнами карманы. В карманах установлены пластины регенеративного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541948
Дата охранного документа: 20.02.2015
Showing 31-40 of 99 items.
27.07.2014
№216.012.e5c2

Способ получения адсорбирующего элемента

Изобретение относится к способам получения адсорбирующего элемента. Готовят исходную композицию из кристаллического адсорбента, выбранного из цеолита, силикагеля или их комбинации, смешивают с полимерным связующим, в качестве которого используются полимеры фторпроизводных этилена. К полученной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524608
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.08.2014
№216.012.e6e9

Устройство для испытания дыхательного аппарата

Устройство для испытаний дыхательного аппарата содержит побудитель расхода газовоздушная смеси системы дозирования диоксида углерода и воды, измерители содержания диоксида углерода и кислорода, температуры, сопротивления дыханию и влажности, блок поглощения диоксида углерода. Новым является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524906
Дата охранного документа: 10.08.2014
27.08.2014
№216.012.eea9

Изолирующий дыхательный аппарат

Изолирующий дыхательный аппарат на химически связанном кислороде предназначен для защиты органов дыхания в аварийной ситуации. Изолирующий дыхательный аппарат на химически связанном кислороде содержит установленный в дыхательном мешке и соединенный с узлом изоляции органов дыхания снаряженный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526916
Дата охранного документа: 27.08.2014
20.12.2014
№216.013.136f

Устройство для охлаждения дыхательной смеси изолирующего аппарата

Изобретение относится к области спасательной техники, а именно к средствам индивидуальной защиты органов дыхания, использующим химические продукты, конкретнее к холодильному устройству компрессионного типа для охлаждения дыхательной смеси изолирующего аппарата. В качестве источника холода для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536398
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.1cf0

Способ стабилизации щелочного раствора пероксида водорода

Изобретение относится к способам стабилизации щелочного раствора пероксида водорода, используемого для синтеза пероксидных соединений щелочных металлов или их композитных смесей. Способ стабилизации щелочного раствора пероксида водорода заключается в добавлении в исходный раствор пероксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538836
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1d2e

Способ получения продукта для регенерации воздуха

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых как в коллективных системах регенерации воздуха, так и в индивидуальных дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде. Способ получения продукта для регенерации воздуха заключается во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538898
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1d2f

Способ получения полимерного сорбента на волокнистой подложке для осушки воздуха

Изобретение относится к способам получения полимерных сорбентов, используемых для осушки воздуха. Способ включает импрегнирование подложки полимеризуемым раствором и полимеризацию раствора на подложке путем нагревания. В качестве подложки используют термостойкие микроволокнистые органические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538899
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1d32

Способ получения продукта для регенерации воздуха

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых как в коллективных системах регенерации воздуха, так и в индивидуальных дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде. Способ получения продукта для регенерации воздуха заключается во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538902
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.02.2015
№216.013.2203

Регенеративный продукт для изолирующих дыхательных аппаратов

Изобретение относится к составам химических веществ, используемых в изолирующих дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде, и может быть использовано в производстве продуктов для регенерации воздуха на основе надпероксида калия. Продукт для регенерации воздуха имеет следующий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540160
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.02.2015
№216.013.28fb

Изолирующий дыхательный аппарат

Изобретение относится к средствам защиты органов дыхания на химически связанном кислороде. Изолирующий дыхательный аппарат содержит корпус, выполненный в виде пакета из полимерной пленки, разделенный сварными швами на снабженные окнами карманы. В карманах установлены пластины регенеративного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541948
Дата охранного документа: 20.02.2015
+ добавить свой РИД