УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЫСТРОГО НАДУВАНИЯ И СДУТИЯ ЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ ЗАЩИТНАЯ ОДЕЖДА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО
DEVICE FOR FAST INFLATING AND BLOWING OF PROTECTIVE CLOTHES AND INTELLIGENT UNIVERSAL PROTECTIVE CLOTHING CONTAINING SUCH DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для быстрого надувания/сдутия, используемому в защитной одежде, и к умной защитной одежде, содержащей такое устройство, которое способно быстро регулировать давление воздуха, сохраняя характеристики теплоизоляции, морозостойкости, вентиляции и потери тепла обычной одежды.
Уровень техники
Катание на лыжах, вождение мотоциклов, автогонки, авиационные работы и т.д. являются опасными в своей основе из-за высоких скоростей и большой высоты. Во избежание или, по меньшей мере, уменьшения травм, вызываемых столкновениями на большой скорости или падениями с большой высоты, предлагается защитная одежда, которая может быстро регулировать давление воздуха.
Защитная одежда способна регулировать давление воздуха внутри такой одежды с учетом необходимости сохранения морозостойкости и удобства в работе, а также четко и быстро надуваться и поддерживать повышенное давление в опасных условиях, тем самым обеспечивая защиту пользователя от ударного воздействия. Однако в отношении существующей защитной одежды имеются несколько проблем. Например, используемое в ней надувное устройство обычно состоит из устройства на основе взрывчатого вещества или устройства, работающего на сжатом газе. Таким образом, в случае возникновения опасности быстро высвобождается большое количество газа, обусловливая заполнение защитой одежды газом и ее расширение, тем самым создавая барьер ударному воздействию. Однако надувное устройство обычно можно использовать только один раз, т.е. оно является надувным устройством однократного применения, в том смысле, что такие устройства не восстанавливаются после надувания и расширения, поэтому защитная одежда не может восстанавливать исходную форму и должна быть отбракована. Это ведет к значительным расходам пользователя, которому требуется частое использование защитной одежды.
Кроме того, также предлагалась защитная одежда, оснащенная воздушным насосом, используемым для надувания. Однако этот вид защитной одежды обычно основан на использовании клапана отбора для высвобождения заряженного газа. Следовательно, процесс сдутия является медленным, и отведение всего заряженного газа представляется сложным. Это создает проблему для хранения защитной одежды.
Кроме того, поскольку в конструкции существующей защитной одежды воздушные подушки безопасности беспорядочно расположены внутри защитной одежды, защитная одежда является относительно вздутой, так что даже когда воздушные подушки безопасности не надуты, пользователь защитной одежды выглядит «ожиревшим» и, фактически, неуклюжим.
Раскрытие изобретения
Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить надувное/сдувное устройство, используемое для защитной одежды. С помощью надувного/сдувного устройства по настоящему изобретению защитная одежда способна быстро надуваться и сдуваться и может использоваться многократно. Кроме того, воздух из защитной одежды может быть полностью выпущен, так что защитную одежду можно использовать множество раз, и ее удобно хранить и носить.
Кроме того, предлагается защитная одежда, содержащая вышеупомянутое устройство надувания/сдутия. В заряженном воздухом состоянии защитная одежда может обеспечить безопасность пользователя; в состоянии с выпущенным воздухом или сброса давления защитную одежду можно носить как обычную надежду, которая не препятствует движению пользователя; и в вакуумном состоянии защитную одежду можно легко хранить.
Кроме того, можно свободно заполнять каждую воздушную полость защитной одежды мягкими теплоизоляционными материалами, например, перьями, с помощью функции вакуумного выпуска. Кроме того, можно обеспечить, чтобы пользователь не выглядел слишком «ожиревшим» или неуклюжим, и чтобы защитная одежда имела минимальный объем с регулированием давления воздуха.
Одним объектом настоящего изобретения является устройство надувания/сдутия, которое содержит: наружный цилиндр, имеющий первое отверстие; внутренний цилиндр, расположенный в наружном цилиндре и имеющий второе отверстие и способный перемещаться со скольжением между первым положением, в котором второе отверстие выровнено с первым отверстием, и вторым положением, в котором второе отверстие смещено от первого отверстия и закрыто внутренней стенкой наружного цилиндра; крыльчатку, установленную во внутреннем цилиндре, и двигатель, приводящий в движение крыльчатку; поджимающее устройство для поджимания внутреннего цилиндра в первое положение; причем внутренний цилиндр дополнительно содержит третье отверстие, на котором расположен одноходовой клапан, позволяющий сжатому воздуху протекать только из внутреннего цилиндра через третье отверстие наружу и в то же время препятствующий протеканию сжатого газа в противоположном направлении.
Другим объектом изобретения является защитная одежда, содержащая вышеупомянутое устройство надувания/сдутия.
Защитную одежду настоящего изобретения можно быстро накачивать в целях защиты и можно быстро сдувать после использования, так чтобы она восстанавливала плоское состояние для легкого хранения. Такое защитная одежда многократного использования уменьшает расходы пользователя.
По второму варианту осуществления настоящего изобретения благодаря способности к быстрому надуванию и сдутию, высокому расходу воздуха и небольшому размеру устройств надувания/сдутия по настоящему изобретению защитная одежда может быть заблаговременно оснащена множеством устройств надувания/сдутия в важных местах, в результате чего достигается высокое давление воздуха. Кроме того, посредством увеличения числа ступеней нагнетания может быть достигнуто еще более высокое давление.
Предпочтительно, настоящее изобретение дополнительно содержит датчик, например, датчик изображения или датчик расстояния, для определения расстояния пользователя защитной одежды от препятствия, так чтобы реализовать активную защиту пользователя посредством комбинирования датчика с вышеупомянутым устройством надувания/сдутия. Датчик изображения или датчик расстояния, например, сходен с датчиками, используемыми при вождении автомобиля и способными выдавать своевременное предупреждение в случае быстрого приближения к препятствию, в результате чего приводится в действие устройство надувания/сдутия, и достигается защита высокого уровня от возможных рисков с возможностью быстрого надувания воздухом высокого давления с помощью многоступенчатой крыльчатки.
Краткое описание чертежей
Вышеупомянутые и другие признаки, преимущества и технические превосходства настоящего изобретения станут понятными из приведенного ниже подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
на фиг. 1 – вид в перспективе в разобранном состоянии, показывающий устройство надувания/сдутия по предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 – вид, показывающий устройство надувания/сдутия, представленное на фиг. 1, в исходном состоянии нагнетания воздуха;
на фиг. 3 – вид, показывающий устройство надувания/сдутия, представленное на фиг. 1, в состоянии нагнетания;
на фиг. 4 – вид, показывающий устройство надувания/сдутия, представленное на фиг. 1, в состоянии завершения нагнетания воздуха;
на фиг. 5 – вид, показывающий устройство надувания/сдутия, представленное на фиг. 1, в состоянии выпуска воздуха; и
на фиг. 6A и 6B – схематические виды, показывающие защитную одежду, оснащенную устройством надувания/сдутия, представленное на фиг. 1.
Осуществление изобретения
Ниже приведено подробное описание устройства для надувания/сдутия по предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения и защитной одежды, содержащей такое устройство. Следует отметить, что описание приведено только в пояснительных целях без ограничения, и специалистам в рассматриваемой области должно быть понятно, что настоящее изобретение может быть внедрено рядом способов и не должно ограничиваться до предпочтительных вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящем документе.
Также следует отметить, что в нижеприведенном описании и в приложенной формуле изобретения «передний или направление вверх по потоку» относится к направлению к тому месту, откуда исходит воздух, когда устройство для надувания/сдутия воздуха находится в рабочем состоянии нагнетания воздуха, и «задний или направление вниз по потоку» относится к направлению, в котором течет воздух, когда устройство для надувания/сдутия находится в рабочем состоянии нагнетания воздуха.
На фиг. 1 показан вид в перспективе в разобранном состоянии устройства для надувания/сдутия по предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, устройство 100 для надувания/сдутия содержит наружный цилиндр 1 и внутренний цилиндр 2, установленный в наружном цилиндре 1 с возможностью скольжения. Внутренний цилиндр 2 разделен на две секции, т.е. секцию 21 для установки крыльчатки и секцию 22 для установки двигателя. На заднем конце секции 21 для установки крыльчатки внутреннего цилиндра установлен клапан 23. В секции 21 для установки крыльчатки внутреннего цилиндра установлена крыльчатка 3, которая предпочтительно является многоступенчатой крыльчаткой для нагнетания входящего воздуха для повышения давления, и в секции 22 для установки двигателя установлен двигатель 4, предпочтительно являющейся реверсивным двигателем, который может вращаться в обоих направлениях. На переднем конце наружного цилиндра 1 дополнительно установлена торцевая крышка 6, например, привернутая к наружному цилиндру 1, и в торцевой крышке предусмотрены отверстия, позволяющие проходить через нее электрическим проводам двигателя 4 и позволяющие захватывать воздух, задерживая в то же время посторонние вещества большого размера. Между внутренним цилиндром 2, в частности, между передним концом секции 22 для установки двигателя внутреннего цилиндра 2 и торцевой крышкой 6, установлена поджимающая пружина, которая подживает внутренний цилиндр в направлении вниз по потоку.
Наружный цилиндр 1 открыт у его заднего конца, и внутренний цилиндр 2 может иметь множество отверстий 24 в торцевой поверхности на переднем конце для обеспечения прохождения воздуха. Наружный цилиндр 1 имеет множество отверстий 11 на периферийной стенке, которые, например, являются квадратными отверстиями, Внутренний цилиндр 2 дополнительно имеет множество отверстий 25 на периферийной стенке, которые соответствуют отверстиям 11 в наружном цилиндре и, например, имеют такую же форму, как и отверстия 11. Отверстия 11 и 25 расположены с одним и тем же интервалом и предпочтительно расположены с равными интервалами вокруг периферийного направления.
Как показано на фиг. 1, на заднем конце внутреннего цилиндра 2 установлен клапан 23, например, диафрагменного типа. Клапан 23 содержит корпус 232 клапана и выступ 231, продолжающийся от периферии корпуса 232 клапана, и с помощью которого клапан 23 прикреплен к торцевой поверхности заднего конца внутреннего цилиндра 2. Предпочтительно, в окружном направлении расположено множество выступов (три выступа, как показано на фигуре).
Как показано на фиг. 1, по существу, в промежуточном месте наружного цилиндра 1 выполнен направляющий паз 12. Предпочтительно, предусмотрено больше одного направляющего паза 12, например, два, три или больше направляющих пазов 12, которые равномерно расположены в окружном направлении. В соответствующем месте внутреннего цилиндра 2 выполнено соответствующее отверстие 26 под направляющий штифт для размещения направляющего штифта (не показан).
Во время сборки внутренний цилиндр 2 вставляют в наружный цилиндр 1, и направляющий штифт вставляют в отверстие 26 под штифт через направляющий паз 12 и прикрепляют к внутреннему цилиндру 2. Таким образом, внутренний цилиндр 2 может перемещаться со скольжением внутри наружного цилиндра 1 с помощью направляющего паза 12.
Как показано на фиг. 1, направляющий паз 12 предпочтительно расположен таким образом, что он наклонен относительно продольной оси наружного цилиндра 1 и может иметь определенную кривизну. Следовательно, во время процесса скольжения внутреннего цилиндра вдоль направляющего паза 12 внутренний цилиндр 2 выполняет не только поступательные перемещения вдоль продольной оси наружного цилиндра, но также вращательные движения вокруг продольной оси.
Каждый конец направляющего паза 12 соответственно образует место останова внутреннего цилиндра 2. В частности, когда направляющий штифт находится у заднего конца направляющего паза 12, внутренний цилиндр 2 находится в заднем положении, и отверстие 25 в его окружном направлении и отверстие 11 в окружном направлении наружного цилиндра 1 выровнены друг с другом, и когда направляющий штифт находится у переднего конца направляющего паза12, внутренний цилиндр 2 находится в переднем положении, и отверстие 25 внутреннего цилиндра 2 не выровнено с отверстием 11 наружного цилиндра 1 и закрыто цилиндрической стенкой последнего.
Между передним концом внутреннего цилиндра 2 и торцевой крышкой 6 у переднего конца наружного цилиндра 1 установлена пружина 5, поджимающая внутренний цилиндр 2 в направлении вниз по потоку, т.е. в заднее положение.
Как показано на фиг. 1 – 5, крыльчатка 3 является трехступенчатой крыльчаткой и содержит крыльчатку 31 первого диаметра, крыльчатку 32 второго диаметра и крыльчатку 33 третьего диаметра в направлении от переднего конца к заднему концу, причем крыльчатка 31 первого диаметра имеет диаметр больше диаметра крыльчатки 32 второго диаметра, и диаметр крыльчатки 32 второго диаметра больше диаметра крыльчатки 33 третьего диаметра, обеспечивая поэтапное нагнетание воздуха. Кроме того, вышеупомянутая трехступенчатая крыльчатка показана только в качестве примера, и может быть предусмотрено большее или меньшее количество ступеней в зависимости от различных потребностей в более высоком давлении воздуха.
Как показано на фиг. 2 – 5, секция 21 для установки крыльчатки внутреннего цилиндра 2 содержит внутреннюю полость с разными диаметрами, в которую помещены крыльчатка 32 второго диаметра и крыльчатка 33 третьего диаметра крыльчатки 3. Размеры внутренней полости, по существу, соответствуют размерам крыльчатки второго диаметра и крыльчатки третьего диаметра, так что внутренняя полость окружает две указанные ступени крыльчатки. Это облегает нагнетание воздуха до более высоких давлений.
В секции 22 для установки двигателя внутреннего цилиндра 2 установлен двигатель 4 для приведения в движение крыльчатки 3, причем двигатель является реверсивным двигателем, и провода двигателя выходят из торцевой крышки 6 и соединяются с контуром управления (не показан). Отверстия 25, образованные на периферийной стенке секции 22 для установки двигателя, по существу, соответствуют в продольном положении крыльчатке 31 первого диаметра.
Ниже со ссылкой на фиг. 2 – 5 приведено краткое описание режимов работы устройства для надувания/сдутия по предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Приведенное ниже описание относится к случаю размещения устройства для надувания/сдутия в защитной одежде, но следует принять во внимание, что оно также может использоваться в различных целевых объектах, которые требуют нагнетания или выпуска воздуха, и настоящее изобретение не ограничивается до защитной одежды.
Как показано на фиг. 2 – 5, под действием пружины 5 внутренний цилиндр 2 смещается в заднее положение, и отверстия 25 внутреннего цилиндра 2 выравниваются с отверстиями 11 наружного цилиндра 1, двигатель 4 запитывается, и, таким образом, воздух захватывается у торцевой крышки 6 и нагнетается трехступенчатой крыльчаткой 3 для подачи в целевой объект. В частности, часть воздуха, нагнетаемого крыльчаткой 31 первого диаметра, нагнетается в целевой объект, такой как внутренняя полость защитной одежды, через выровненные отверстия 25 и 11, а другая часть нагнетаемого воздуха по- прежнему нагнетается с помощью крыльчатки 32 второго диаметра и крыльчатки 33 третьего диаметра для принудительного открывания клапана 23 и нагнетания в защитную одежду с заднего конца внутреннего цилиндра 2. Действующая сила воздуха в защитной одежде увеличивается с увеличением давления, тем самым толкая корпус 232 клапана 23 к торцевой поверхности заднего конца внутреннего цилиндра 2 и одновременно перемещая внутренний цилиндр 2 в направлении вверх по потоку против поджимающего усилия пружины 5. В результате внутренний цилиндр 2 перемещается и вращается с помощью направляющего паза 12 до тех пор, пока направляющий штифт не упрется в передний конец направляющего паза 12, после чего отверстие 25 внутреннего цилиндра 2 закрывается цилиндрической стенкой наружного цилиндра 1, что ведет к прекращению подачи воздуха в целевой объект через отверстия 25 и 11. В этот момент воздух продолжает нагнетаться крыльчаткой 32 второго диаметра и крыльчаткой 33 третьего диаметра, и когда давление воздуха становится выше давления в защитной одежде, он вынуждает клапан 23 открываться и затем продолжает поступать в защитную одежду через задний конец внутреннего цилиндра 2, как показано на фиг. 3.
С увеличением давления воздуха в защитной одежде давление воздуха в защитной одежде и давление воздуха, нагнетаемого крыльчаткой 3, уравновешиваются, и в этот момент корпус 232 клапана 23 прижимается к торцевой поверхности заднего конца внутреннего цилиндра 2, в результате чего достигается состояние поддержания давления. Предпочтительно, предусмотрен датчик (не показан), такой как датчик давления, для выключения подачи питания на двигатель 4 по достижении указанного состояния.
Предпочтительно, на переднем конце направляющего паза 12 предусмотрена упорная секция 121, продолжающаяся в окружном направлении. Когда внутренний цилиндр 2 толкается в переднее положение в направлении вверх по потоку под действием давления воздуха в защитной одежде, направляющий штифт оказывается в упорной секции 121 в результате момента инерции вращения внутреннего цилиндра 2 вдоль наклонного направляющего паза 12.
В случае, когда требуется выпустить воздух, двигатель и, таким образом, крыльчатка 3 вращаются в направлении, противоположном направлению во время нагнетания воздуха. Под действием одновременного момента крыльчатки 3, начинающей вращаться, внутренний цилиндр 2 также вращается с крыльчаткой 3, тем самым, вынуждая направляющий штифт выходить из упорной секции 121, и под действием втягивающего эффекта крыльчатки 3 и упругого действия пружины 5 внутренний цилиндр 2 перемещается в направлении вниз по потоку, и в то же время направляющий штифт скользит по направляющему пазу 12, что ведет к постепенному перекрыванию отверстий 11 и 25 и достижению положения выпуска воздуха, в котором отверстия 11 и 25 полностью выравниваются, как показано на фиг. 5, в результате чего весь воздух быстро выпускается из защитной одежды.
Предпочтительно, дополнительно предусмотрен другой датчик для автоматического останова работы двигателя 4 после выпуска воздуха. Как вариант, двигатель 4 может быть выключен вручную.
Благодаря использованию трехступенчатой крыльчатки 3 воздух может нагнетаться до достижения высокого давления и быстро выпускаться при необходимости.
Из вышеприведенного описания можно видеть, что в настоящем изобретении благодаря простой конструкции можно выполнять операции нагнетания и выпуска воздуха, причем операции нагнетания и выпуска воздуха можно выполнять автоматически с незначительным ручным вмешательством.
Ниже со ссылкой на фиг. 6A и 6B приведено описание защитной одежды 200, в которой используется устройство для надувания/сдутия из вышеприведенного варианта осуществления.
Как показано на фиг. 6A, защитная одежда 200 изготовлена из газонепроницаемого материала и состоит из наружного слоя и внутреннего слоя с замкнутой полостью между ними, причем в эту полость можно нагнетать воздух, приводя защитную одежду в надутое состояние. Воздушная камера 230, в которой может быть расположено устройство 100 для надувания/сдутия, к примеру, образована на плече защитной одежды 200 и герметично отделена от полости. Несмотря на то, фигура показывает только две воздушные камеры 200, в каждую из которых помещено одно устройство 100 для надувания/сдутия, выполненные на левом и правом плечах защитной одежды, настоящее изобретение до этого не ограничивается, и могут быть предусмотрены только одна воздушная камера 230 и одно устройство 100 для надувания/сдутия или могут быть предусмотрены множество воздушных камер и устройств для надувания/сдутия.
Воздушная камера 230 соединена с множеством воздушных трубок 210, которые продолжаются в полость защитной одежды, и в стенке воздушных трубок образовано множество воздушных отверстий 240. Когда устройство 100 для надувания/сдутия выполняет нагнетание воздуха, наружный воздух может забираться в воздушную камеру 230 и нагнетаться устройством 100 для надувания/сдутия. Нагнетаемый воздух может принудительно протекать по воздушным трубкам 210 и в полость защитной одежды, в результате чего полость надувается; в частности, в случае операции выпуска воздуха воздух сходным образом плавно выпускается из полости защитной одежды через воздушные отверстия 240 воздушных трубок 210.
В нескольких местах защитной одежды предусмотрены вентиляционные элементы, например, полые заклепки 220 установлены с возможностью проникания в наружный и внутренний слой защитной одежды, что позволяет выполнять вентиляцию защитной одежды без утечки воздуха, исключая дискомфорт пользователей защитной одежды.
Полость защитной одежды может быть дополнительно заполнена теплым материалом, так чтобы пользователь мог быстро нагибаться. В этом случае наличие полой заклепки 220 обеспечивает преимущество, состоящее в возможности защиты теплого материала от смещения в полости. Кроме того, может быть предусмотрен контроллер и/или переключатель для управления устройством 100 для надувания/сдутия, например, на манжете и т.п., для облегчения ручных манипуляций.
Несмотря на то, что защитная одежда показана выше в виде верхней одежды, также может быть предусмотрена защитная одежда брючного типа. В последнем случае устройство 100 для надувания/сдутия может быть расположено, например, на штанине.
Защитная одежда по настоящему изобретению может быть снабжена сенсорным устройством, которое может быть, например, датчиком ускорения, датчиком приближения, гироскопическим датчиком, датчиком изображения и т.д., для определения скорости пользователя, ускорения и расстояния от пользователя до ближайшего препятствия или обнаружения внешнего объекта или лица, быстро приближающегося к пользователю защитной одежды, и приведения в действие устройства для надувания/сдутия с целью быстрого надувания одежды и защиты для личной безопасности пользователя, когда скорость, ускорение или расстояние достигает заданного порогового значения, которое может быть задано на основании вероятности столкновения пользователя с препятствием. После того, как опасность миновала, защитная одежда может быть вручную сдута, так чтобы пользователь мог носить защитную одежду как обычную одежду, так чтобы она не мешала перемещению пользователя.
Кроме того, прежде чем приступить к работам с повышенной опасностью, пользователь защитной одежды может заблаговременно надувать или частично надувать защитную одежду для защиты от опасностей.
После снятия защитной одежды, поскольку защитную одежду можно легко надувать и сдувать, ее можно складывать и хранить подобно обычной одежде, что повышает удобство хранения. Кроме того, защитную одежду по настоящему изобретению можно использовать многократно, снижая стоимость использования.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано со ссылкой на варианты осуществления, приведенные в качестве примера, специалистам в этой области должно быть понятно, что могут быть выполнены различные изменения и модификации без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Следовательно, следует принять во внимание, что вышеописанные варианты осуществления являются не ограничительными, а пояснительными.