УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
RESPIRATORY SYSTEM PROTECTION DEVICE

Изобретение относится к устройствам для защиты органов дыхания, содержащим систему регенерации воздуха с регенеративным продуктом и узел изоляции органов дыхания в виде колпака и/или маски и предназначенным для экстренного выхода из зданий при пожаре.
Известно устройство для защиты органов дыхания, содержащее колпак с шейным уплотнением, размещенный в колпаке узел изоляции органов дыхания в виде полумаски, соединенной с клапанной коробкой, которая присоединена гофрированными трубками к расположенному вне колпака патрону с регенеративным продуктом, обеспечивающим поглощение диоксида углерода и выделение необходимого для дыхания кислорода (патент Великобритании № 2353480, МПК А62В 7/00, 2001 г.).
Недостатком такого устройства является неудобство эксплуатации, возможность нарушения герметичности системы, поскольку масса системы регенерации воздуха, включающая патрон с регенеративным продуктом, воздействует непосредственно на шейное уплотнение, что приводит к ослаблению последнего и, соответственно, к нарушению герметичности последнего. При этом такое распределение веса системы регенерации неудобно для пользователя и приводит к его утомлению.
Известно также устройство для защиты органов дыхания в аварийной ситуации, содержащее защитный колпак из гибкого газонепроницаемого материала, снабженный шейным уплотнением, патрон с регенеративным продуктом, вентилятор и холодильник. Патрон, вентилятор и холодильник размещены в дыхательном мешке, причем холодильник установлен на выходе из патрона. Дыхательный мешок соединен каналами с полостью колпака и шейным уплотнителем (патент Великобритании № 2234440, МПК А62В 7/08, 1991 г.).
Вентилятор при использовании устройства создает непрерывную циркуляцию газа от дыхательного мешка через патрон с регенеративным продуктом и холодильник в полость колпака и из колпака через канал в дыхательный мешок. При этом пользователь получает на вдохе обогащенный кислородом и очищенный от диоксида углерода газ.
Однако такое устройство обладает, во-первых, недостаточной эксплуатационной надежностью из-за возможного подсоса воздуха из окружающего пространства, обусловленного присоединением двумя патрубками к шейному уплотнению одного или двух дыхательных мешков вместе с блоком электропитания, вентилятором и регенеративным продуктом. Во-вторых, объемная скорость подачи газа на дыхание, поступающего по первому каналу направленной струей, превышает фактическое потребление. В то же время объем отводимого по второму каналу газа, обогащенного продуктами выдоха пользователя, невелик, поскольку газ отводится по каналу, связывающему полость колпака с полостью дыхательного мешка, всасывающее действие которого при таком расположении не может обеспечить эффективный отвод газа из зоны дыхания из-за недостаточной интенсивности вентиляции в этой зоне. В результате в зоне дыхания, то есть в зоне, непосредственно примыкающей к носу и рту пользователя, из-за активного перемешивания газа возрастает концентрация диоксида углерода (образуется так называемая застойная зона), и на вдох поступает газ с повышенным содержанием диоксида углерода, что приводит к дискомфорту дыхания. Такое явление может быть в какой-то степени устранено увеличением подачи газа в полость колпака, однако такое решение, во-первых, приводит к неоправданному увеличению габаритов и массы устройства, во-вторых, способствует увеличению колебания объема дыхательного мешка, что требует введения в конструкцию устройства приспособлений, обеспечивающих сглаживание этих колебаний.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства для защиты органов дыхания.
Технический результат изобретения заключается в снижении концентрации диоксида углерода на вдохе за счет улучшения обмена газовой среды в полости колпака.
Технический результат достигается изобретением, согласно которому в устройстве для защиты органов дыхания, содержащем защитный колпак из гибкого газонепроницаемого материала, снабженный шейным уплотнением, патрон с регенеративным продуктом, вентилятор и холодильник, последний установлен в полости колпака с образованием зазора между задней стенкой колпака и стенкой холодильника и выполнен в виде экрана с перемычками, при этом вход вентилятора расположен со стороны органов дыхания пользователя.
Такое конструктивное выполнение устройства позволяет разделить потоки загрязненного воздуха, выдыхаемого пользователем, и очищенного и обогащенного кислородом воздуха. Выдыхаемый воздух отбирается вентилятором непосредственно из зоны дыхания в патрон для регенерации воздуха, откуда очищенный от диоксида углерода и обогащенный кислородом газ поступает в зазор между холодильником и стенкой колпака. В зону дыхания на вдох пользователя газ поступает направленным потоком через зазоры между холодильником и задней стенкой колпака в верхней части головы пользователя.
В результате в зоне дыхания происходит постоянный обмен газовой среды с интенсивным отводом газа с продуктами выдоха пользователя и адекватным подводом газа, пригодного для дыхания. Соответственно, исключается перемешивание газа в зоне дыхания и образование застойных зон. При этом происходит охлаждение поступающего на вдох воздуха за счет поглощения тепла холодильником, а также за счет частичного рассеивания тепла в окружающее пространство через стенку колпака.
Снабжение экрана перемычками, делящими его на изолированные секции, обеспечивает турбулизацию потока воздуха, что повышает эффективность его охлаждения.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
фиг.1 - общий вид устройства для защиты органов дыхания;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сбоку;
фиг.3 - то же, что на фиг.1, вид сзади;
фиг.4 - устройство для защиты органов дыхания, вид сверху (по стрелке А);
фиг.5 - холодильник;
фиг.6 - то же, что на фиг.5, вид сбоку;
фиг.7 - то же, что на фиг.5, вид сверху.
Устройство для защиты органов дыхания содержит колпак 1, выполненный из термостойкой прозрачной пленки, например фторопластовой пленки Ф-4 МБ толщиной 50 мкм. Колпак 1 снабжен прозрачным участком 2 из активированной с одной стороны пленки из фторопласта Ф-4 МБ толщиной 50 мкм и шейным уплотнителем 3. В колпаке 1 установлены патроны 4 с регенеративным продуктом 5. Регенеративный продукт 5 выполнен в виде пакета пластин супероксида калия. Пакет пластин помещен в пористую оболочку 6. Патроны 4 закреплены симметрично на противоположных стенках колпака 1. Патроны 4 соединены по торцам с вентиляторами 7, соединенными с блоком питания 8 в виде элементов типа «Крона» через выключатель 9. Вентиляторы установлены на патронах таким образом, чтобы вход вентиляторов был расположен со стороны лица пользователя. На одном из патронов 4 закреплено пусковое приспособление 10, которое также соединено с блоком питания 8. В полости колпака 1 установлен холодильник 11. Холодильник 11 (см. фиг.5-7) выполнен в виде экрана с перемычками 13, образуемыми сваркой противоположных стенок оболочки экрана. Перемычки 13 образуют секции 14, которые заполнены теплопоглощающим средством 12, например, из пропитанного солевым раствором стекломата либо в виде пропитанной расплавом полимера стеклобумаги. Эти приемы в технике известны. Экран закреплен в колпаке 1 с образованием зазора 15 между задней стенкой колпака 1 и стенкой оболочки экрана. Закрепление экрана осуществлено путем приваривания экрана к стенке колпака 1 в верхней части в одной точке 16 и в нижней части в 2-3 точках 17 (см. фиг.3).
Устройство для защиты органов дыхания работает следующим образом.
При хранении все элементы устройства помещены в герметичную упаковку из терафола в сложенном состоянии и футляр (не показаны).
В этой упаковке устройство имеет вид плоского пакета, который занимает минимальный объем. В аварийной ситуации, например при пожаре, задымлении, пользователь извлекает устройство для защиты органов дыхания из упаковки и расправляет сложенный колпак 1. При этом от находящегося в колпаке 1 источника тока 8 выключателем 9 включается вентилятор 7 и запускается пусковое приспособление 10.
Растягивая руками шейный уплотнитель 3, пользователь надевает колпак 1 на голову так, чтобы прозрачный участок 2 занял положение перед глазами пользователя, а между шейным уплотнителем 3 и шеей пользователя не находились посторонние включения (воротнички, детали прически и т.д.). Надетый на голову колпак 1 заполняется кислородом, вырабатываемым пусковым приспособлением 10.
При работе вентилятора 7 выдыхаемый воздух поступает в патроны 4 и проходит через регенеративный продукт 5. При этом происходит поглощение регенеративным продуктом 5 выдыхаемых паров воды и диоксида углерода и выделение кислорода. При работе регенеративного продукта 5 происходит увеличение объема газовоздушной смеси в колпаке 1 за счет некоторого избытка производимого кислорода, что полностью исключает подсос токсичных газов в полость колпака 1. Выдыхаемый пользователем воздух под действием вентилятора 7 поступает в регенеративный патрон 4 и затем в зазор 15 между экраном 11 и задней стенкой колпака 1. На вдох пользователя воздух поступает из зазора 15, проходя направленным потоком в верхней части головы пользователя (как показано стрелками на фиг.4). При этом не происходит смешения потоков выдыхаемого и вдыхаемого воздуха. Поступающий из патрона 4 в зазор 15 воздух за счет взаимодействия с секциями 14, образованными пересекающимися перемычками 13, турбулизуется и отдает избыток тепла теплопоглощающему средству 12. Большая часть выделяющегося при работе регенеративного продукта тепла рассеивается через пленочную оболочку колпака 1 в окружающее пространство. При этом достигается снижение температуры выдыхаемого воздуха до комфортного уровня.
Испытания устройства проведены на установке «искусственные легкие» при следующих условиях:
- величина легочной вентиляции 35 л/мин;
- температура окружающей среды 25°С.
Как показали результаты испытаний, концентрация диоксида углерода во вдыхаемом воздухе не превышала 3%, а температура вдыхаемого воздуха не превышала 50°С.