ДЫХАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
BREATHE-HELPING DEVICE

Изобретение относится к изолирующим дыхательным аппаратам, работающим на сжатом воздухе по открытой схеме дыхания с выдохом в окружающую среду, и предназначенным для защиты органов дыхания при работе в непригодной для дыхания атмосфере с низким содержанием кислорода.
Предлагаемый дыхательный аппарат может использоваться в различных отраслях промышленности и сферах деятельности, в том числе при проведении аварийно-спасательных работ спасателями и пожарными аварийно-спасательных служб, ремонтных работ персоналом промышленных предприятий и сферы ЖКХ.
Традиционно, в изолирующих автономных дыхательных аппаратах, работающих на сжатом воздухе, в качестве автономного источника воздуха используют сосуды (баллоны и сосуды различных типов и форм) или системы хранения на их основе, в которых воздух находится под высоким давлением.
Из уровня техники известен дыхательный комплект (патентный документ US 2015265859 A1, опуб. 24.09.2015) с кислородным ремнем, который включает в себя, по меньшей мере, один гибкий полимерный сосуд высокого давления, соединенный секциями гибкого трубопровода либо с герметизирующим фитингом, либо с входным фитингом, либо с другим участком гибкого трубопровода, прикрепленным к другому резервуару высокого давления или коллектору. Коллектор обеспечивает соединения для регулятора высокого давления и источника кислорода. Сосуд высокого давления и секции гибкого трубопровода заключены в высокопрочный волокнистый материал. Сосуд высокого давления обернут высокопрочным баллистическим ленточным материалом. Регулятор высокого давления подключается к шлангу низкого давления, подключенному к носовой канюле. Гибкий контейнер сформирован из упругого материала, и его размер и форма позволяют разместить по меньшей мере один сосуд высокого давления, секции гибкого канала, коллектор и обеспечить хранение носовой канюли. Контейнер выполнен в виде ремня или легкого рюкзака. Контроль потребления кислорода пациентом осуществляется с помощью манометра.
Известен автономный дыхательный аппарат (патентный документ WO 2008061021 А2, опуб. 22.05.2008), в котором один цилиндрический резервуар большого диаметра заменен, по меньшей мере, двумя цилиндрическими резервуарами меньшего размера. Резервуары объединены напорным коллектором, оснащенным двухпозиционным клапаном. Напорный коллектор соединен с регулятором первой ступени (регулятор высокого давления) через двухпозиционный клапан. К регулятору первой ступени подсоединены сигнальное устройство и регулятор второй ступени (регулятор среднего давления), к которому подсоединена лицевая маска.
Известен сочлененный дыхательный комплект пожарного (патентный документ WO 2011103199 A2, опуб. 25.09.2011), который включает в себя несколько полимерных сосудов под давлением, соединенных вместе и гибким коллектором с секциями гибкого трубопровода. Сосуды высокого давления и секции гибкого трубопровода заключены в высокопрочный волокнистый материал. Сосуды высокого давления обернуты высокопрочным баллистическим ленточным материалом. Коллектор обеспечивает соединение регулятора высокого давления и источника наполнения воздухом. Регулятор высокого давления соединен шлангом с регулятором низкого давления, который также соединен с лицевой частью.
Известно решение (патентный документ US 5127399 A, опуб. 07.07.1992), в котором контейнер образован гильзой, имеющей чередующиеся секции хранения и соединения с увеличенным и узким диаметром соответственно. Лейнер и соединения контейнера покрыты защитными волокном и покрытием. Контейнер имеет клапан на одном конце и может включать в себя клапан давления, регулятор расхода по требованию и коллектор или другое соединение на другом конце.
Известно решение (патентный документ WO 2001095966 A1, опуб. 20.12.2001) контейнерная система для текучих сред под давлением включает сосуд высокого давления, образованный из множества полых полимерных камер, имеющих либо эллипсоидальную, либо сферическую форму, и соединенных между собой множеством относительно узких каналов, расположенных последовательно между. Сосуд высокого давления включает в себя камеры, соединенные друг с другом секциями трубопроводов, обернутые армирующей нитью для ограничения радиального расширения при заполнении сжатым воздухом. Контейнерная система дополнительно включает в себя систему управления переносом газообразной среды, прикрепленную к сосуду высокого давления для управления потоком газообразной среды в сосуд высокого давления и из него. Система управления переносом газообразной среды соединена с механизмом подачи газа для контролируемой доставки газа, хранящегося в сосуде высокого давления, к потребителю. Сосуд под давлением и система управления переносом газообразной среды встроены в носимую одежду, чтобы обеспечить подачу газа потребителю в процессе движения.
Известна система подачи сжатого воздуха в изолирующий дыхательный аппарат (патентный документ RU 112049 U1, опуб. 10.01.2011), содержащая транспортируемую часть, включающую установленные на колесной тележке транспортные баллоны с запорными вентилями, коллектор, редуктор, катушку с воздушными шлангами, тройник, манометры, быстроразъемную муфту и переносную часть, включающую резервный баллон с вентилем и манометром, редуктор, шланг воздушный, переключатель, поясной ремень с замком, плечевой ремень, легочный автомат, лицевую маску, отличающаяся тем, что система подачи сжатого воздуха содержит мембранный компрессор, звуковые сигнальные устройства давления воздуха в транспортных и резервном баллонах, коллектор системы выполнен с возможностью замены одного из транспортных баллонов без отключения пользователя от подачи воздуха из второго баллона.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному дыхательному аппарату является двухступенчатый дыхательный аппарат (патентный документ EP 0761258 A1, опуб. 03.12.1996), содержащий баллон для подачи сжатого воздуха, снабженный вентилем, соединенный через канал высокого давления с коллектором, первая ветвь высокого давления которого сообщается с блоком предупреждения и индикации давления, а вторая ветвь высокого давления, содержащая гибкий шланг высокого давления, соединяет через обратный клапан коллектор с быстроразъемным соединением высокого давления. Коллектор также содержит редуктор, который питает регулирующий клапан дыхательной маски через дополнительный гибкий шланг. Обратный клапан обеспечивает поток в направлении от быстроразъемного соединителя высокого давления к баллону, но предотвращает поток в направлении от баллона к быстроразъемному соединению, предотвращая утечку сжатого воздуха в атмосферу в случае выхода из строя соединения. При этом обратный клапан установлен перед коллектором, таким образом, в случае разгерметизации или разрушения баллона, дыхательный аппарат утрачивает свою работоспособность.
Недостатками приведенных выше решений является то, что отдельные сосуды высокого давления, соединенные между собой гибкими или жесткими связями, представляют собой сообщающиеся сосуды и/или образуют единый сосуд большого объема, называемый системой хранения сжатого дыхательного газа дыхательного аппарата. Существенным недостатком такого подхода является то, что в случае нарушения целостности одного из сосудов высокого давления, вызванного механическим повреждением, естественным износом или в следствие других факторов, будет разгерметизирована вся система хранения, что в конечном итоге приведет к полной утечке сжатого газа. В условиях чрезвычайной ситуации (техногенной аварии, пожара и др.) разгерметизация подобных систем хранения сжатых газов в составе дыхательного аппарата при нахождении в атмосфере, непригодной для дыхания, может привести к сокращению времени защитного действия и/или гибели пользователя.
Изобретение решает задачу создания безопасного дыхательного аппарата, в котором сжатый дыхательный газ, в случае разгерметизации одного из сосудов (баллонов) системы хранения сжатого дыхательного газа, не выйдет из всех сосудов и аппарат не потеряет свою работоспособность.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении надежности работы дыхательного аппарата, в частности системы хранения сжатого дыхательного газа дыхательного аппарата, обеспечении течения сжатого дыхательного газа через модуль хранения сжатого дыхательного газа только в одном направлении и изоляцию поврежденного модуля в случае его разгерметизации или разрушения.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что дыхательный аппарат, включает систему хранения сжатого дыхательного газа, редуктор, легочный автомат, лицевую маску, индикаторное устройство и сигнальное устройство, размещенные на подвесной системе, причем система хранения сжатого дыхательного газа содержит по меньшей мере два модуля хранения сжатого дыхательного газа, соединенных параллельно между входной магистралью и выходной магистралью, разъемное соединение с обратным клапаном для подключения системы хранения сжатого дыхательного газа при заправке к источнику сжатого газа высокого давления, коллектор, соединенный через запорное устройство с выходной магистралью, при этом модуль хранения сжатого дыхательного газа представляет собой единичный сосуд или группу сосудов высокого давления, соединенных гибкими или жесткими связями последовательно или параллельно, причем на входе и выходе каждого модуля хранения сжатого дыхательного газа установлены обратные клапаны, обеспечивающие течение сжатого дыхательного газа через модуль хранения сжатого дыхательного газа только в одном направлении - от входа к выходу, при этом обратный клапан, установленный на входе модуля хранения сжатого дыхательного газа, обеспечивает течение сжатого дыхательного газа из входной магистрали в модуль хранения сжатого дыхательного газа и препятствует обратному течению из модуля хранения сжатого дыхательного газа во входную магистраль, а обратный клапан, установленный, соответственно, на выходе модуля хранения сжатого дыхательного газа, обеспечивает течение дыхательного газа из модуля хранения сжатого дыхательного газа в выходную магистраль и препятствует обратному течению из выходной магистрали в модуль хранения сжатого дыхательного газа.
Дыхательный аппарат, в частном его выполнении, содержит автоматический переключатель источника сжатого газа, снабженный сигнальным устройством.
Дыхательный аппарат, в частном его выполнении, содержит основной источник сжатого газа среднего давления.
Автоматический переключатель дыхательного аппарата выполнен с возможностью переключения на подачу сжатого газа от резервного источника с включением сигнального устройства при снижении давления сжатого газа в магистрали от основного источника ниже порога срабатывания.
Автоматический переключатель дыхательного аппарата выполнен с возможностью переключения на подачу сжатого газа к легочному автомату с резервного на основной источник, в случае восстановления подачи сжатого газа от источника.
Изобретение поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - Структурная схема дыхательного аппарата;
Фиг. 2а - Элемент системы хранения сжатого воздуха с одиночным сосудом высокого давления;
Фиг. 2б - Элемент системы хранения сжатого воздуха с двумя и более сосудами высокого давления, соединенными последовательно;
Фиг. 2в - Элемент системы хранения сжатого воздуха с двумя и более сосудами высокого давления, соединенными параллельно;
Фиг. 3 - Структурная схема дыхательного аппарата (вариант).
Предлагаемый дыхательный аппарат (фиг. 1) состоит из системы хранения сжатого дыхательного газа 1, редуктора 2, легочного автомата 3, лицевой маски 4, индикаторного устройства 5 и сигнального устройства 6, размещаемых на подвесной системе.
Система хранения сжатого дыхательного газа 1 содержит по меньшей мере два модуля хранения сжатого газа 7, соединенных параллельно, между входной магистралью 8 и выходной магистралью 9, разъемное соединение 10 с обратным клапаном и коллектор 11 с запорным устройством - вентилем 12.
Коллектор 11 предназначен для подсоединения к системе хранения сжатого дыхательного газа 1 индикаторного устройства 5 и через вентиль 12 редуктора 2 и сигнального устройства 6.
Индикаторное устройство 5 предназначено для визуального контроля остаточного давления сжатого газа в системе хранения 1.
Сигнальное устройство 6 предназначено для оповещения пользователя дыхательного аппарата о снижении давления сжатого газа в системе хранения 1 до минимального допустимого уровня при нахождении вентиля 12 в открытом состоянии.
Редуктор 2 предназначен для понижения давления сжатого газа, поступающего из системы хранения сжатого дыхательного газа 1, до диапазона рабочих давлений легочного автомата 3, который обеспечивает дозированную подачу газа в лицевую маску 4.
Разъемное соединение 10 с обратным клапаном предназначено для подключения источника сжатого газа высокого давления 13 с целью наполнения системы хранения сжатого дыхательного газа 1 сжатым газом. Обратный клапан разъемного соединения 10 обеспечивает герметичность входной магистрали 8, препятствует ее загрязнению и проникновению токсичных веществ и/или продуктов горения при нахождении пользователя в непригодной для дыхания атмосфере.
Модуль хранения сжатого дыхательного газа 7 представляет собой единичный сосуд 14 (фиг. 2а) или группу сосудов 14 высокого давления, соединенных гибкими или жесткими связями 17 последовательно (фиг. 2б) или параллельно (фиг. 2в).
При этом на входе и выходе каждого модуля хранения сжатого дыхательного газа 7 установлены обратные клапаны 15 и 16, обеспечивающие течение сжатого газа через модуль только в одном направлении от входа (вх.) к выходу (вых.) и изоляцию поврежденного модуля в случае его разгерметизации или разрушения. Обратный клапан 15, установленный на входе модуля хранения сжатого дыхательного газа 7, обеспечивает течение сжатого дыхательного газа из входной магистрали 8 в модуль хранения сжатого дыхательного газа 7 и препятствует обратному течению из модуля хранения сжатого дыхательного газа 7 во входную магистраль 8, а обратный клапан 16, установленный соответственно на выходе модуля хранения сжатого дыхательного газа 7, обеспечивает течение дыхательного газа из модуля хранения сжатого дыхательного газа 7 в выходную магистраль 9 и препятствует обратному течению из выходной магистрали 9 в модуль хранения сжатого дыхательного газа 7.
Дыхательный аппарат содержит автоматический переключатель источника сжатого газа 18, снабженный сигнальным устройством 20.
Автоматический переключатель 18 выполнен с возможностью переключения на подачу сжатого газа от резервного источника (системы хранения сжатого дыхательного газа 1) в легочный автомат 3 с включением сигнального устройства 20 при снижении давления сжатого газа в магистрали от основного источника 19 ниже порога срабатывания. Автоматический переключатель 18 также выполнен с возможностью переключения на подачу сжатого газа к легочному автомату 3 с резервного на основной источник 19, в случае восстановления подачи сжатого газа от источника 19.
Дыхательный аппарат работает следующим образом.
Сжатый газ высокого давления поступает из по меньшей мере двух модулей хранения сжатого дыхательного газа 7 по выходной магистрали 9 в коллектор 11 и, соединенное с ним, индикаторное устройство 5. При открытии вентиля 12 сжатый газ поступает в сигнальное устройство 6 и редуктор 2, из которого, после понижения давления, в легочный автомат 3. Легочный автомат 3 обеспечивает дозированную подачу газа в лицевую маску 4, пропорционально вдоху пользователя аппарата.
В случае нарушения целостности и/или нарушения герметичности одного или нескольких модулей хранения сжатого дыхательного газа 7, вызванного механическим повреждением, естественным износом или в следствие других факторов, входные обратные клапаны 15 и выходные обратные клапаны 16 обеспечивают изоляцию поврежденных модулей и препятствуют полной разгерметизации и утечки сжатого газа из дыхательного аппарата, сохраняя его работоспособность и защитные функции. При этом время защитного действия дыхательного аппарата сокращается, но работа в аппарате может быть продолжена, что обеспечивает пользователю возможность выхода из непригодной для дыхания среды до полного окончания запаса дыхательного газа в аппарате.
Дополнительно (Фиг. 3) дыхательный аппарат может содержать автоматический переключатель источника сжатого газа 18, снабженный сигнальным устройством 20.
В этом случае в качестве основного источника сжатого газа используют источник сжатого газа среднего давления 19 (стационарный или мобильный), который по магистральной линии соединен с автоматическим переключателем 18, через который газ поступает в легочный автомат 3 и лицевую маску 4. При этом автономная часть дыхательного аппарата, образуемая из системы хранения сжатого газа 1, редуктора 2, индикаторного устройства 5, выступает в качестве резервного источника сжатого газа. При снижении давления сжатого газа в магистрали от основного источника 19 ниже порога срабатывания, автоматический переключатель 18 переключается на подачу сжатого газа от резервного источника с включением сигнального устройства 20. В случае восстановления подачи сжатого газа от источника 19, автоматический переключатель 18 переключает подачу сжатого газа к легочному автомату 3 с резервного на основной источник 19.