РЕСПИРАТОР ИЗОЛИРУЮЩИЙ РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ

Полезная модель относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания людей от вредных веществ непригодной для дыхания атмосферы, в частности к изолирующим респираторам, используемым в горнодобывающей отрасли промышленности при проведении спасательных работ после техногенной аварии в шахтах. Она может быть использована в химической и других отраслях промышленности в чрезвычайных ситуациях, где необходима защита органов дыхания с помощью таких аппаратов в неблагоприятных условиях, то есть при наличии вредных веществ или отсутствия кислорода в атмосфере.
Известен изолирующий регенеративный респиратор Р12 и Р12М (МУП СССР, Центральная научно-исследовательская лаборатория по горноспасательному делу, «Изолирующий кислородный респиратор Р-12», инструкция по эксплуатации, 1966). Респиратор содержит корпус, в котором размещены дыхательный мешок, присоединенные к нему холодильник и регенеративный патрон с сорбентом углерода, кислородоподающую систему в виде баллона с вентилем, редуктора давления, клапана аварийной подачи кислорода (байпаса), легочного автомата и кислородного манометра, гофрированные дыхательные шланги, лицевую часть в виде панорамной маски или мундштучного приспособления, систему для ношения в виде двух плечевых ремней с эластичными подушками. Корпус аппарата содержит оболочку и крышку с амортизаторами, которые прилегают к спине пользователя респиратором.
Недостатком респиратора является большая масса, что усложняет использование их по назначению
Этот недостаток устранен в изолирующем регенеративном респираторе (авторское свидетельство СССР №660322, А62В 7/02, 1980). Респиратор содержат ранец (корпус), выполненный в виде единой жесткой оболочки с отсеками, в которых размещены дыхательный мешок с клапаном избыточного давления, кислородподающая система в виде баллона с вентилем, редуктора давления, легочного автомата, предохранительного клапана, клапана аварийной подачи кислорода (байпаса) и кислородного манометра с капилляром, которые указаны в указанном свидетельстве как кислородраспределительный узел, холодильник с гидрофосфатом, прямоточный регенеративный патрон с сорбентом диоксида углерода, гофрированные дыхательные шланги, присоединенные к клапанам вдоха и выдоха, лицевую часть в виде мундштучного приспособления в виде загубника, носового зажима и головного гарнитура, амортизаторы, размещенные на патроне и баллоне, которые прилегают к спине пользователя респиратором, систему для ношения в виде двух плечевых ремней с эластичными подушками. Внешняя сторона ранца представляет собой единую цельную оболочку с отсеками, а на стороне ранца, прилегающей к спине пользователя, каждый отсек имеет окно, через которое в полости оболочки монтируются составные части дыхательного аппарата. Это не только снижает его массу, что обеспечивает удобство пользователя аппаратом, но и улучшает вентиляцию полости ранца и обеспечивает отвод тепла от патрона при использовании аппарата.
Этот респиратор имеет следующие эксплуатационные недостатки:
- значительная по величине температура вдыхаемого воздуха вследствие неэффективного действия холодильника с гидрофосфатом;
- наличие лицевой части в виде загубника с носовым зажимом не обеспечивает надежную защиту глаз человека при наличии в атмосфере горной выработки дыма.
Эти недостатки устранены в изолирующем респираторе Р-12М, который вместо холодильника с гидрофосфатом оборудован воздушно-ледяным холодильником, лицевая часть может быть выполнена в виде панорамной маски, что обеспечивает защиту глаз пользователя от дыма, удовлетворительный передний обзор горной выработки и решает проблему разговоров респираторщиков между собой (МУП Украины. Научно-исследовательский институт горноспасательного дела и пожарной безопасности «Респиратор». Основные этапы развития отечественного респираторостроения», Донецк. 2008, стр.43).
Респиратор Р-12М так же как и респиратор Р-12 содержит ранец (корпус) в виде жесткой оболочки, в которой размещены дыхательный мешок, кислородоподающая система в виде баллона с вентилем, редуктора давления, легочного автомата, предохранительного клапана, клапана аварийной подачи кислорода (байпаса) и кислородного манометра с капилляром, холодильник с крышкой и клапаном вдоха и прямоточный регенеративный патрон с клапаном выдоха и сорбентом диоксида углерода, размещенным между неподвижной и подвижной перфорированной перегородкой, взаимодействующей с пружинами в полости патрона, которая сообщается с мешком, клапан избыточного давления, гофрированные дыхательные шланги, присоединенные к клапанам вдоха и выдоха, с лицевой частью в виде панорамной маски или мундштучного приспособления в виде загубника, носового зажима, головного гарнитура и противодымных очков; корпус снабжен амортизаторами и системой для ношения в виде двух плечевых ремней с эластичными подушками и поясным ремнем, а также звуковым сигналом.
Регенеративный респиратор Р-12М отличается улучшенной эксплуатационной характеристикой, так как обеспечивает комфортные условия дыхания и пользования аппаратом при использовании по назначению.
Эксплуатационные характеристики этого дыхательного аппарата могут быть значительно улучшены за счет доработки конструкции следующих решений:
- выполнение ранца (корпуса) и крышки в виде единых жестких деталей усложняет техническое обслуживание аппарата в процессе эксплуатации, например, замену блока замороженной воды в холодильнике. Ранец может содержать корпус и крышку (щиток), при этом щиток может быть выполнен из двух шарнирно соединенных деталей, форма которых облегчает доступ к холодильнику и облегчает крепление щитка на оболочке ранца;
размещение клапана избыточного давления на торце корпуса регенеративного патрона упрощает конструкцию дыхательного мешка и процесса технического обслуживания клапана при эксплуатации аппарата;
- исполнение ребра жесткости среднего отсека с отверстием под палец пользователя фронтально клапану аварийной подачи кислорода (байпасу) облегчает приведение его в действие при затруднении действия редуктора давления и легочного автомата, что ухудшает условий дыхания в аппарате.
Наиболее близкими к полезной модели являются регенеративные изолирующие респиратора Р-12М (Р-12), которые приняты как прототип.
Задачей, на решение которой направлена разработка полезной модели, является устранение указанных недостатков, т.е улучшение эксплуатационных характеристик дыхательного аппарата за счет снижения трудоемкости операций по техническому обслуживанию изделия при эксплуатации, сокращения времени выполнения этих операций, упрощения конструкции отдельных составных частей.
Решение этой задачи достигается тем, что в регенеративном изолирующем респираторе, содержащим ранец в виде единой жесткой оболочки с отсеками, имеющими монтажные окна, в которых расположены дыхательный мешок, кислородоподающая система в виде баллона с вентилем, редуктора давления, легочного автомата, предохранительного клапана, клапана аварийной подачи кислорода (байпаса) и кислородного манометра с капилляром, холодильник с крышкой и клапаном вдоха, прямоточный регенеративный патрон с клапаном выдоха и сорбентом диоксида углерода, размещенным между неподвижной и подвижной перфорированной перегородкой, взаимодействующей с пружинами в полости патрона, сообщающейся с мешком, мембранный клапан избыточного давления на торце патрона, гофрированные дыхательные шланги с соединительной коробкой, присоединенные к клапанам вдоха и выдох и лицевой частью в виде панорамной маски или мундштучного приспособления, содержащего загубник, носовой зажим, головной гарнитур и противодымные очки, щиток оболочки, имеющий амортизаторы и систему для ношения в виде двух плечевых ремней с эластичными подушками и поясной ремень, а также звуковой сигнал, который согласно полезной модели отличается тем, что щиток оболочки выполнен в виде двух перфорированных листов (верхнего и нижнего) шарнирно соединенных между собой, и прикреплен нижним листом с помощью двух крючков к нижней кромке оболочки и к С-подобному ребру жесткости среднего отсека и с помощью двух направляющих штырей и двух пружинных защелок, которые входят в пазы ребра жесткости, а верхний лист прикреплен П-подобной защелкой в зоне крепления проушин плечевых ремней, которая охватывает верхнюю кромку оболочки и взаимодействует тыльной стороной с продольным ребром проушины в собранном аппарате, при этом верхний лист выполнен с фигурным вырезом, который совпадает с контуром крышки холодильника, а нижний лист снабжен двумя кронштейнами с пазами под поясной ремень и пазами для крепления нижнего амортизатора, а поясной ремень на участке между кронштейнами имеет фиксатор в виде фигурной втулки с кольцевым пазом по толщине ремня, который ограничивает перемещение ремня в пределах кронштейнов, а концы плечевых ремней продеты в проушину оболочки и продольные пазы верхнего листа щитка и закреплены на нем с помощью винтов, которые удерживают также верхний овальный амортизатор; тем, что С-подобное ребро жесткости среднего отсека оболочки выполнено с отверстием под палец ладони пользователя аппаратом, которое размещено фронтально клапану аварийной подачи кислорода (байпасу); тем, что подклапанная полость на торце корпуса регенеративного патрона сообщена с полостью между корпусом патрона и подвижной перегородкой каналом, который отформован на торцевой стенке патрона как одно целое с гнездом под монтаж мембранного клапана избыточного давления, при этом противолежащая торцевая стенка патрона снабжена элементом байонетного соединения с холодильником, который имеет ответный элемент этого соединения, а корпус патрона выполнен с продольными гофрами, которые размещены с возможностью контакта с С-подобным ребром жесткости оболочки, которая имеет фиксатор для патрона в верхней зоне оболочки и взаимодействующей с гофром на патроне, при этом корпус патрона выполнен с поперечным пазом под палец ладони пользователя аппаратом, который размещен фронтально фиксатору; а также тем, что холодильник выполнен в виде двух стаканов, размещенных коаксиально с зазором, образующим полость, сообщающуюся с клапаном вдоха и мешком, при этом стаканы жестко соединены на торцах с образованием участка для эластичной легкосъемной крышки, которая удерживает в полости внутреннего стакана охлаждающий элемент, например, в виде блока замороженной заблаговременно воды, при этом на боку внешнего стакана прикреплен элемент байонетного соединения, который взаимодействует с элементом на торце патрона.
Такое выполнение регенеративного изолирующего респиратора отмечается простотой конструкции и улучшенной эксплуатационной характеристикой, что объясняется следующим образом:
- выполнение щитка вместо цельного листа в виде двух перфорированных листов (верхнего и нижнего), которые шарнирно соединены между собой и прикреплены с помощью указанных выше элементов к верхней и нижней кромке оболочки и к С-подобному ребру жесткости среднего отсека, а также выполнение верхнего листа с фигурным вырезом, совпадающим по контуру с крышкой холодильника значительно облегчает техническое обслуживание респиратора после использования по назначению, которое требует разборку аппарата на составные части для дезинфекции и замены материалов одноразового применения. Наличие фигурного выреза на верхнем листе щитка значительно облегчает размещение в холодильнике охлаждающего элемента (заблаговременно замороженной воды) даже тогда, когда респиратор находится в состоянии использования на спине человека;
- выполнение С-образного ребра жесткости оболочки ранца с отверстием под палец ладони пользователя аппаратом значительно облегчает приведение в действие клапана аварийной подачи кислорода (байпаса) при ухудшении условий дыхания вследствие возрастания энергозатрат на выполнение заданной операции;
- выполнение корпуса патрона таким образом, что подклапанная полость сообщения с полостью корпуса патрона и подвижной перегородкой канала, отформированным на торцевой стенке патрона как одно целое с гнездом клапана избыточного давления не только упрощает конструкцию и снижает трудоемкость изготовления изделия, но и снижает сопротивление потоку выдыхаемого воздуха ибо может быть легко выполнен с увеличенным поперечным сечением в сравнении с известным техническим решением (авторское свидетельство СССР №782205, А62В 9/00, 7/02 «Воздуховодная система респиратора». В патроне воздуховодной системы по указанному а.с. такой канал выполнен в виде трубки, изогнутой под прямым углом и размещенной в массе химического вещества);
- размещение на торце патрона и на боковой поверхности холодильника элементов байонетного соединения упрощает разъединение этих элементов при выполнении технического обслуживания аппарата, а также позволяет одним крепящим элементом (фиксатором в виде пружины) зафиксировать их взаимное расположение в ранце респиратора, что в свою очередь упрощает их извлечение из ранца за счет наличия на корпусе патрона поперечного паза под палец ладони пользователя;
- выполнение холодильника в виде двух стаканов, что размещены коаксиально с зазором, образующим полость, сообщенную с клапаном вдоха и мешком, а также жестко соединены между собой на торцах с образованием участка под эластичную (резиновую) крышку, во-первых, значительно повышает эффективность действия холодильника, что снижает температуру вдыхаемого воздуха на 10-12°С, а, во-вторых, значительно снижает трудоемкость операции по замене охлаждающего элемента. На боку внешнего стакана прикреплен элемент байонетного соединения, который взаимодействует с соответствующим элементом на торце патрона.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 показана принципиальная схема действия респиратора;
- на фиг.2 показан респиратор (вид со стороны прилегающей к спине пользователя);
- на фиг.3 показан вид респиратора фиг.2 со снятым щитком ранца;
- на фиг.4 показано сечение А-А фиг.2;
- на фиг.5 показан щиток ранца;
- на фиг.6 показано сечение Б=Б фиг.3;
- на фиг.7 показано сечение В-В фиг.2;
- на фиг.8 показано сечение Г-Г фиг.5.
Воздухоподающая система респиратора (фиог.1) содержит соединительную коробку 1, слюноудаляющий насос 2, гофрированный шланг выдоха 3, клапан выдоха 4, регенеративный патрон 5, клана избыточного давления 6, дыхательный мешок 7, холодильник 18 с охлаждающим элементом 17 (брикетом льда) и эластичной герметизирующей крышкой 16, клапан вдоха 19, гофрированный шланг вдоха 20. Соединительная коробка 1 обеспечивает возможность быстрого присоединения лицевой части в виде панорамной маски или мундштучного приспособления в виде загубника, носового зажима и головного гарнитура (не показаны).
Кислородоподающая система содержит баллон с вентилем 9, к которому присоединен кислородораспределительный блок, содержащий перекрывающий вентиль 10, манометр 15, клапан 12 аварийной (дополнительной) подачи кислорода (байпас), редуктор давления 13 с предохранительным клапаном 11 и легочный автомат 14. Манометр 15 присоединен к блоку с помощью капиллярной трубки 21.
Все составные части кислородоподающей системы и воздухоподающей системы (кроме гофрированных шлангов и лицевой части) респиратора размещены в жестком ранце. Монтаж составных частей этих систем выполнен со стороны ранца, повернутой к спине пользователя аппаратом.
Ранец 22 (фиг.2-8) содержит единую жесткую оболочку 23, которая с помощью С-образного ребра жесткости 24 разделена на три отсека. В верхнем из них размещены патрон 5 с клапаном избыточного давления 6 и холодильник 18 с охлаждающим элементом 17 и крышкой 16, клапаны выдох и вдоха 19, которые размещаются у кромки оболочки 23. Соединенные байонетом патрон 5 и холодильник 18 зафиксированы в оболочке 23 пружиной 25.
В среднем отсеке размещен мешок 7 и кислородраспределяющий блок, а в нижнем отсеке - баллон 8 с вентилем 9, к которому присоединен кислородораспределительный блок. В этой же зоне находится кнопка клапана 12 (байпаса) и перекрывающий вентиль 10 манометра 15. Вне ранца 22 находится манометр 15 с присоединенной к нему эластичной трубкой, в которой размещен капилляр 21, гофрированные шланги вдоха и выдоха 3 и присоединенная к ним соединительная коробка 1 с лицевой частью.
Все отсека ранца 23 закрыты щитком (фиг.5), который выполнен в виде двух фигурных перфорированных листов 27 и 28, соединенных между собой шарнирно. Нижний лист 27 снабжен двумя крючками, которые взаимодействуют с пазами на нижней кромке оболочки 23, а две пружинных защелки взаимодействуют с пазами С-пободного ребра 24 оболочки 23 после того, как лист будет отцентрирован штырями 29, которые размещены на ребре 24. Этот лист 27 имеет два кронштейна 30 с пазами под поясной ремень 31 и кольцами для присоединения плечевых ремней 32. Верхний лист 28 щитка 26 прикреплен П-подобной защелкой в зоне крепления проушины 33 под плечевые ремни 32, которая охватывает верхнюю кромку оболочки 23 и взаимодействует тыльной стороной с продольным ребром пружины 33 в собранном аппарате. На листе 28 размещен амортизатор 34 (подушка овальной формы). На кронштейнах 30 нижнего листа 27 щитка прикреплен поясной амортизатор 35 и поясной ремень 31.
Система для ношения содержит два плечевых ремня 32 с амортизационными подушками, два концевых ремня 36 с натяжными кольцами на концах и кольцами, которые самозатягиваются после регулирования длины ремней по росту человека. На правом концевой ремне прикреплена трубка с капилляром 21 и манометром 15, а на левом ремне - сигнальный свисток 37.
Размещение респиратора на спине человека регулируется концевыми ремнями 36 (путем их затягивания или отпускания). Положение ремней фиксируется кольцами, которые самозатягиваются.
Респиратор работает следующим образом. Выдыхаемый человеком воздух содержит до 4% (по объему) диоксида углерода и поступает через лицевую часть, соединительную коробку, шланг выдоха 3, клапан выдоха 4 в регенеративный патрон 5 и дыхательный мешок 7. При прохождении через патрон 5, снаряженный сорбентом диоксида углерода (химическим известковым поглотителем ХП-И), воздух очищается от диоксида углерода, нагревается и увлажняется. При вдохе воздух из мешка 7 через холодильник 18, клапан вдоха 19, шланг вдоха 20, соединительную коробку 1 и лицевую часть поступает в легкие человека.
Движение воздуха при дыхании человека благодаря дыхательным клапанам 4 и 19 происходит всегда в одном направлении - по замкнутому кругу. При выдохе открывается клапан выдоха 4, при вдохе - клапан вдоха 19. Направление движения воздуха и кислорода в системе респиратора показано стрелками на фиг.1.
Вдыхаемый из мешка 7 воздух при прохождении через холодильник 18, шланг вдоха 20 охлаждается за счет теплопередачи в окружающую атмосферу через стенки этих составных частей. При использовании респиратора в условиях повышенной температуры окружающей атмосферы используют охлаждающий элемент 17, который обеспечивает интенсивное охлаждение вдыхаемого воздуха.
3
Воздух в замкнутой системе респиратора, которая изолирована от воздуха окружающей среды, обогащается кислородом, который поступает в холодильник 18 и мешок 7 из баллона 8 через вентиль 9 и составляющие части кислородоподающей системы: редуктор давления 13, легочный автомат 14 и байпас 12. Для автоматического обеспечения дыхания человека кислородом при выполнении работы различной тяжести и предотвращения накопления азота в системе респиратора использована комбинированная подача кислорода: постоянная в количестве 1,3-1,5 дм/мин (через редуктор давления 13) и периодическая - через легочный автомат 14. Кроме того респиратор имеет третий канал для подачи кислорода в систему: в обход редуктора 13 через клапан 12, который срабатывает при нажатии на его кнопку (фиг.7).
Избыток воздуха, образовавшийся в системе респиратора вследствие превышения подачи кислорода над его потребностью для человека, выпускается в окружающую атмосферу через клапан избыточного давления.
Слюноудаляющий насос 2 используется при необходимости удаления из соединительной коробки 1 слюны, которая стекает из мундштучного приспособления, а также конденсата и пота, которые стекают из панорамной маски. Насос действует при нажатии пальцами ладони резиновой груши.
Давление кислорода в баллоне 8 во время использования респиратора контролируется по манометру 15. В случае повреждения трубки с капилляром 21, который соединяет манометр 15 с кислородораспределительным блоком, или при потере герметичности кислородоподающей системой манометр может быть отключен от блока с помощью перекрывного вентиля 10.
В сравнении с прототипом - изолирующим регенеративным респиратором Р-12М (Р-12) - предложенная полезная модель респиратора Р-30 отличается улучшенной эксплуатационной характеристикой. Изолирующий регенеративный респиратор Р-30 изготавливается ОАО «Донецкий завод горноспасательной аппаратуры»