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 предназначенным для использования в аварийной ситуации (выбросы вредных веществ, взрывы, пожары и т.п.).
Известно устройство для защиты органов дыхания, содержащее колпак, в котором помещен 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.).
Однако известное устройство для защиты органов дыхания не обеспечивает необходимой комфортности дыхания из-за повышенного сопротивления дыханию - для вдоха и выдоха пользователю необходимо преодолевать сопротивление патрона с регенеративным продуктом, а также шлангов и клапанной коробки. Используемый в этом устройстве узел изоляции органов дыхания характеризуется недостаточной степенью защиты, так как коэффициент подсоса у него возрастает при пользовании людьми с растительностью на лице (усы, борода), а также при пользовании детьми, подростками, женщинами со сложными прическами и т.д., это может привести к отравлению токсичными газами. Из-за сложности применения известное устройство непригодно для неподготовленного населения. Другим недостатком такого устройства является весьма объемная конструкция, затрудняющая его постоянное ношение пользователем.
Частично эти недостатки устранены в устройстве для защиты органов дыхания (Патент Великобритании № 2234440, МГК А62В 7/08, 1991 г.). Устройство содержит колпак из оптически прозрачной негорючей пленки из каптона либо из поликарбоната, к которому снизу герметично примыкает шейное уплотнение, выполненное из эластичной пластмассы с центральным отверстием, плотно охватывающим шею пользователя при надевании колпака на голову. Шейное уплотнение двумя патрубками соединено с одним или двумя дыхательными мешками, расположенными вне колпака и образующими вместе с колпаком замкнутый контур. В одном из дыхательных мешков помещен соединенный с блоком электропитания вентилятор, который подает воздух в колпак через регенеративный патрон. Вентилятор при использовании устройства создает непрерывную циркуляцию газа от дыхательного мешка через патрон с регенеративным продуктом в полость колпака и из колпака через канал в дыхательный мешок. При этом пользователь получает при вдохе обогащенный кислородом и очищенный от диоксида углерода газ.
Однако такое устройство обладает недостаточной эксплуатационной надежностью из-за образования застойных зон в колпаке, при которых выдыхаемый воздух из-за отсутствия эффективной вентиляции внутри колпака вновь поступает на вдох пользователя. Из-за высокой производительности вентилятора по сравнению с легочной вентиляцией большая часть выходящего из патрона воздуха поступает через всасывающий патрубок на вход вентилятора и не участвует в обмене газовой среды внутри колпака. Это создает повышенную концентрацию диоксида углерода на вдохе, что приводит к ухудшению комфортности дыхания.
Известно также устройство для защиты органов дыхания, принятое за прототип, содержащее колпак с шейным уплотнением и систему регенерации воздуха, размещенную в колпаке. Колпак выполнен из газонепроницаемого термостойкого гибкого материала и снабжен прозрачным смотровым окном. Система регенерации воздуха представляет собой ряд газо- и водопроницаемых карманов, герметично прикрепленных к внутренней части колпака. Карманы заполнены регенеративным продуктом, выделяющим кислород при взаимодействии с влагой и диоксидом углерода, в частности супероксидом калия (Патент США № 7225806, МПК А62В 7/00, 2007 г.).
Однако такое устройство недостаточно эффективно, так как не обеспечивает достаточно полной отработки регенеративного продукта. Внутри колпака при такой конструкции выдыхаемый воздух контактируют только с внешней поверхностью регенеративного продукта, и требуется повышенная масса регенеративного продукта для обеспечения необходимой продолжительности работы. Это увеличивает массу и габариты устройства. Кроме того, в таком устройстве невозможно организовать потоки вдыхаемого и выдыхаемого воздуха так, чтобы большая часть выдыхаемого воздуха контактировала с регенеративным продуктом, что делает устройство непригодным для эксплуатации при повышенных нагрузках.
Задачей настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства.
Технический результат заключается в снижении массы и габаритов и обеспечении возможности эксплуатации при повышенных нагрузках.
Технический результат достигается изобретением, согласно которому в устройстве для защиты органов дыхания, содержащем изготовленный из газонепроницаемого, термостойкого гибкого материала и снабженный прозрачным участком в передней части колпак с шейным уплотнением, и размешенную во внутренней полости колпака систему регенерации воздуха, последняя выполнена в виде пакета пластин регенеративного продукта, заключенного в пористую оболочку, которая помещена в выполненную из гибкого материала обечайку, при этом на торце обечайки установлен побудитель расхода воздуха.
Система регенерации воздуха может быть дополнительно снабжена пакетом пластин регенеративного продукта, при этом оба пакета расположены симметрично относительно середины колпака, и каждый из пакетов помещен в обечайку с побудителем расхода воздуха.
В колпаке может быть закреплен выполненный из гибкого материала карман, в котором помещен пусковой состав, заключенный в пористую оболочку.
Колпак изготовлен из фторопластовой пленки, а на передней части колпака закреплен участок из активированного фторопласта, обращенного активированной стороной внутрь колпака.
Такое выполнение системы регенерации в виде пакета пластин регенеративного продукта, заключенного в пористую оболочку, которая помещена в выполненную из гибкого материала обечайку, на торце которой установлен узел принудительной вентиляции воздуха, обеспечивает пропускание через регенеративный продукт в несколько раз большего расхода воздуха, чем величина легочной вентиляции пользователя при повышенных нагрузках. Для сравнения величина легочной вентиляции при повышенных нагрузках составляет 70 л/мин, а производительность двух побудителей расхода воздуха составляет 300-350 л/мин, т.е. превосходит величину легочной вентиляции примерно в 4-5 раз. При таком расходе обеспечивается многократное пропускание выдыхаемого воздуха через регенеративный продукт, делая концентрацию диоксида углерода на вдохе минимальной. За счет увеличения скорости пропускания воздуха через регенеративный продукт достигается более полная отработка продукта по диоксиду углерода, это позволяет уменьшить потребное количество регенеративного продукта примерно на 30-40%. За счет уменьшения массы продукта достигается уменьшение весогабаритных характеристик устройства. Таким образом, достигается снижение массы и габаритов и обеспечивается возможность эксплуатации при повышенных нагрузках.
Выполнение системы регенерации воздуха в виде симметрично расположенных относительно середины колпака двух пакетов пластин регенеративного продукта, каждый из которых помещен в обечайку с побудителем расхода воздуха, дополнительно обеспечивает равномерное распределение весовых нагрузок при ношении колпака на голове. Одновременно достигается повышение надежности работы устройства за счет дублирования системы принудительной вентиляции.
Закрепление в колпаке выполненного из гибкого материала кармана, в котором помещен пусковой состав, заключенный в пористую оболочку, обеспечивает первоначальное заполнение полости колпака газовоздушной смесью после надевания колпака и компенсацию недостатка кислорода в начальный период после запуска.
Изготовление колпака из фторопластовой пленки и закрепление на передней части колпака прозрачного участка из активированного фторопласта, обращенного активированной стороной внутрь колпака, обеспечивает необходимую термостойкость колпака и нанесение защитного слоя на активированную сторону фторопластовой пленки. Это предотвращает запотевание и обмерзание прозрачного участка перед глазами пользователя при применении колпака при пониженных температурах, тем самым повышая удобство пользования.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг.1 - общий вид изолирующего дыхательного аппарата, вид сбоку;
фиг.2 - вариант с симметричным расположением пакетов регенеративного продукта, вид спереди;
фиг.3 - то же что на фиг.2, вид сбоку;
фиг.4 - то же что на фиг.2, вид сзади;
фиг.5 - пакет регенеративного продукта в оболочке;
фиг.6 - вид по стрелке А, фиг.5;
фиг.7 - вид по стрелке Б, фиг.5;
Перечень позиций
1 - колпак, выполненный из термостойкой прозрачной пленки, например фторопластовой пленки Ф-4 МБ, толщиной 50 мкм;
2 - прозрачный участок в виде прямоугольного листа из активированной с одной стороны пленки из фторопласта Ф-4 МБ толщиной 50 мкм, соединенный путем сварки кромок листа с внутренней поверхностью колпака на участке, находящемся перед глазами пользователя;
3 - шейный уплотнитель, выполненный в виде упругого элемента (т.е. обладающего свойством упругой деформации, преимущественно в радиальном направлении, и способного упруго восстанавливать свои размеры после растяжения). Шейный уплотнитель изготовлен из латекса, либо из вулканизованной пищевой резины с минимальной твердостью, соединен с колпаком приклеиванием с использованием промежуточного кольца из активированной фторопластовой пленки;
4 - регенеративный продукт в виде пакета пластин, предпочтительно из супероксида калия, полученного в процессе синтеза при взаимодействии гидроксида калия с пероксидом водорода на инертной матрице. Кроме супероксида калия могут использоваться кислородные соединения металлов первой и второй группы;
5 - пористая оболочка из стекломата, либо стеклобумаги марок БМД-Ф и БМД-К, изготовленная из стекломата с добавлением органического либо минерального связующего;
6 - обечайка, выполненная из термостойкой прозрачной пленки, например фторопластовой пленки Ф-4 МБ, толщиной 50 мкм;
7 - побудитель расхода воздуха в виде осевого вентилятора, мощность 1,4 Вт, напряжение 12 В, расход 175 л/мин при напоре 1, 2, 5 мм вод. ст.;
8 - источник тока в виде батарейки типа «Крона» напряжением 9-12 В, предпочтительно «Дюраселл»;
9 - выключатель, обеспечивающий размыкание системы «вентилятор - источник тока» при ношении либо хранении изолирующего дыхательного аппарата и замыкания при приведении его в рабочее положение, в виде концевого электрического выключателя, либо выключателя типа «геркон»;
10 - карман выполнен из фторопластовой пленки и установлен на внутренней поверхности колпака, либо внешней оболочке регенеративного продукта;
11 - пусковой состав в виде таблетки, изготовленной из кислородсодержащего материала на основе супероксида натрия или калия либо хлоратов этих металлов, и содержит известные инициирующие вещества;
12 - пусковое устройство в виде спирали, расположенной внутри таблетки 11, либо закрепленной на внешней поверхности таблетки пускового состава 11.
Устройство для защиты органов дыхания выполнено в виде колпака 1, на внутренней поверхности которого закреплен прозрачный участок 2, обращенный внутрь колпака активированной поверхностью, на которую при необходимости наносится смазка типа ШН-1 для предотвращения запотевания и обледенения. К нижней части колпака 1 герметично присоединен шейный уплотнитель 3. В колпаке 1 помещен пакет пластин регенеративного продукта 4, заключенный в пористую оболочку 5. Оболочка помещена в обечайку 6, прикрепленную к стенке колпака 1. К торцу обечайки 6 прикреплен побудитель расхода воздуха 7, привод которого соединен с источником питания 8 через выключатель 9. На верхней части обечайки 6 установлен карман 10, в котором помещен пусковой состав 11 с запрессованным в нем пусковым устройством 12 в виде электрической спирали, соединенной с источником тока 8 через выключатель 9. На фиг.2, 3, 4 показан вариант выполнения устройства с симметричным расположением пакетов регенеративного продукта относительно середины колпака.
Использование изолирующего дыхательного аппарата осуществляется следующим образом.
Устройство для защиты органов дыхания хранится в герметичной упаковке из терафола в сложенном состоянии и футляре (не показаны). В такой упаковке устройство имеет вид плоского пакета, который занимает минимальный объем. В случае возникновения ситуации, связанной с опасностью появления в воздухе повышенной концентрации токсичных веществ (например, при пожаре, задымлении, применении боевых отравляющих веществ и т.д.), 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 побудитель расхода воздуха 7 и запускается пусковой состав 11, помещенный в карман 10.
Растягивая руками шейный уплотнитель 3, пользователь надевает колпак 1 на голову так, чтобы прозрачный участок 2 занял положение перед глазами, 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 составом 11. Перегреву стенок кармана 10 и колпака 1 препятствует пористая оболочка 5, в которой помещены регенеративный продукт 4 и пусковой состав 11.
При работе побудителя расхода воздуха 7 выдыхаемый воздух поступает в обечайку 6 и проходит через регенеративный продукт 4. При этом происходит поглощение регенеративным продуктом 4 выдыхаемых паров воды и диоксида углерода и выделение кислорода. При работе регенеративного продукта 4 происходит увеличение объема газовоздушной смеси за счет некоторого избытка производимого кислорода, что полностью исключает подсос токсичных газов в полость колпака 1. Выделяющееся при работе регенеративного продукта тепло рассеивается через пленочные оболочки обечайки 6 и колпака 1 в окружающее пространство.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает эффективную защиту от различных токсичных газов, аэрозолей и пыли и позволяет улучшить эксплуатационные характеристики устройства.