Многофункциональный клапан

Многофункциональный клапан предназначен для использования в защитных масках, масках противогазов и полумасках-респираторах, применяемых для защиты человека от воздействия внешней среды при обеспечении возможности контакта с окружающими лицами, приема-передачи информации, а также решения задач по улучшению обеспечения жизнедеятельности человека.
Используемые понятия и определения:
Адаптер (англ. adapter, от лат. adapto — «приспособляю») — приспособление, устройство или деталь, предназначенное для соединения устройств, не имеющих непосредственного способа соединения.
Блютус – (Bluetooth -от слов англ. blue — синий и tooth — зуб) — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами, как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, интернет-планшеты, принтеры, цифровые фотоаппараты, мыши, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры и акустические системы, на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся друг от друга в радиусе около 100 м в старых версиях протокола и до 1500 м.
Втулка – деталь машины, какого-либо устройства в виде полого цилиндра.
Зубья (также зубцы́) — серия выступов-«зубов», обычно заострённых, на каком-либо предмете (детали машины или инструменте). Термин используется для описания схожих по внешнему виду деталей разнообразных предметов: пил, граблей, расчёсок, зубчатых колёс.
Коммутация — процесс соединения как различных устройств, так и их пользователей.
Люверс – вид фурнитуры для изделий галантерейной, обувной, швейной и полиграфической промышленности. Люверс предназначен для укрепления краёв отверстий.
Обечайка - открытый цилиндрический или конический элемент конструкции (типа обода или барабана, кольца, короткой трубы).
Присоединять - соединять, объединять с чем-либо, добавляя к чему-либо.
Резьбовое соединение - разъёмное соединение деталей при помощи винтовой или спиральной поверхности (резьбы).
Респираторы обычно носятся человеком поверх дыхательных путей по меньшей мере для двух наиболее типичных целей: 1) для предотвращения проникновения загрязняющих веществ или частиц в дыхательные пути пользователя; 2) для защиты других людей или вещей от воздействия патогенов или других типов загрязнений, выдыхаемых пользователем. В первом случае респираторную маску носят в среде, где воздух содержит частицы, вредные для пользователя, например в автомастерской кузовных работ. Во втором случае респираторную маску носят в среде, где есть риск передачи загрязнения к другим лицам или вещам, например в операционной или в чистой комнате.
Из уровня техники известны серийно выпускаемые отечественные маски (лицевые части противогазов) МГП, МГП-В (ТУ Г-10-1105-82), МБ-2 (3688.00.00 ТУ) с узлом выдоха, содержащим два одинаковых клапана выдоха, расположенных последовательно друг за другом на коаксиально скрепленных резьбовым соединением цилиндрических седловинах.
Недостатком конструкции известного узла выдоха указанных масок является значительное удаление клапанов выдоха друг от друга из-за наличия и невозможности реализации функций связи и получения дополнительный опций, необходимых для обеспечения жизнедеятельности человека.
Известен респиратор, в котором для улучшения вывода выдыхаемого воздуха из внутреннего воздушного пространства респиратора к основе маски может быть прикреплен выдыхательный клапан. Использование выдыхательного клапана создает также более комфортные условия для пользователя за счет более быстрого удаления теплого и влажного выдыхаемого воздуха из внутреннего пространства респиратора (патент РФ 2434658, МПК A62B 7/10 (2006.01); опубл. 27.11.2011). Однако наличие двух самостоятельных клапанов утяжеляет конструкцию, кроме того респиратор не обладает функцией коммутации пользователя с другими субъектами.
Известно клапанно-переговорное устройство с клапаном выдоха, включающее мембранный элемент в виде жесткого корпуса дискообразной формы и выполненный из упругого материала клапан выдоха, представляющий собой деталь фигурной формы в виде тела вращения с кольцевой нишей, центральным отверстием и упругим элементом в виде оболочки вращения. Мембранный элемент расположен напротив центрального отверстия и установлен в кольцевой нише тела вращения, на наружной поверхности которого с натягом установлена разрезная пластиковая обойма. Обеспечивается улучшение эксплуатационных качеств устройства: снижение массы, уменьшение габаритов (патент РФ № 2340374, МПК A62B 18/00 (2006.01), A62B 9/00 (2006.01); опубл. 10.12.2008). Однако данное устройство не обеспечивает возможности передачи звука на значительное расстояние при обеспечении пользователя дополнительными услугами, повышающими качество пользования защитными средствами.
Наиболее близким к заявляемому решению является изобретение «Respiratory protection device» / «Устройство защиты органов дыхания» (патент США № US9901758, опубл. 27.02.2018). Устройство защиты органов дыхания содержит лицевую маску, выполненную с возможностью закрывать по меньшей мере рот и ноздри пользователя и позволять воздуху для вдыхания поступать на внутреннюю сторону лицевой маски в надетом состоянии; усилитель голоса, включающий по меньшей мере микрофон и динамик; блок обнаружения, сконфигурированный для обнаружения прямым или косвенным способом изменения внутреннего давления на внутренней стороне лицевой маски в надетом состоянии из-за вдоха и выдоха носителя; блок источника питания; а также блок управления, электрически соединенный с усилителем голоса и блоком обнаружения. Блок управления управляет так, чтобы переводить усилитель речи в рабочее или нерабочее состояние на основе результата сравнения информации от блока обнаружения с эталоном определения в блоке управления.
Недостатком данного устройства является невозможность его использования на других защитных средствах. В частности, клапан не может быт отделен от устройства защиты органов дыхания с сохранением полезных свойств устройства для использования на иных средствах защиты органов дыхания.
Технической задачей является создание многофункционального клапана многократного использования на различных защитных средствах, позволяющего повышать коммуникацию пользователей и используемых ими приспособлений в процессе их деятельности при повышенной комфортабельности.
Для решения поставленной технической задачи клапан, размещаемый на средстве защиты лица, содержит корпус, выполненный в виде обечайки, представляющий собой полый цилиндр, с одной стороны которого размещена опорная площадка. В верхней части боковой стороны корпуса выполнена резьбовая нарезка. В опорной площадке клапана выполнены мембраны вдоха и выдоха, при этом мембрана вдоха соединена с обечайкой, содержащей на внутренней стороне резьбовую нарезку, при этом кромка наружного конца обечайки выполнена заостренной. На опорной площадке клапана - его лицевой стороне - размещены узел связи, включающий микрофон, динамик, блютус, соединенные с источником питания. Обечайка, соединенная с мембраной вдоха, соединена с втулкой с наружной резьбой, содержащей фланец, закрывающий заостренную часть обечайки. Для возможности навинчивать на клапан какие-либо функциональные элементы, например переходник для связи с другими устройствами, на боковой стенке клапана выполнена резьба и продольные ребра, препятствующие скольжению рук при навинчивании на клапан других устройств. Заостренная часть кромки наружного конца обечайки может быть выполнена в форме зубьев, усиливающих режущую способность кромки.
Сущность заявленного технического решения пояснена чертежами:
Фиг. 1 – вид клапана спереди.
Фиг. 2 – вид клапана 3/4 спереди.
Фиг. 3 – вид клапана 3/4 сзади.
Фиг. 4 – вид сбоку.
Фиг. 5 – электронная схема беспроводного звукопередающего усиливающего устройства,
где 1 – корпус клапана;
2 – опорная площадка корпуса;
3 – боковая стенка корпуса;
4 – винтовая резьба на боковой стенке корпуса;
5 – продольные ребра на боковой стенке корпуса;
6 – мембрана вдоха;
7 – мембрана выдоха;
8 – микрофон;
9 – динамик;
10 – узел крепления;
11 – винтовая резьба;
12 – заостренная кромка;
13 – блютус.
Клапан включает корпус 1, содержащий опорную площадку 2. В верхней части боковой стороны 3 корпуса 1 выполнена резьбовая нарезка 4 и продольные ребра 5. В опорной площадке 2 размещены мембраны вдоха 6 и выдоха 7, а также узел связи, включающий микрофон 8, динамик 9, блютус 13, соединенные с источником питания или средством соединения с источником питания (на рисунках не показаны). Мембрана вдоха 6 связана с узлом крепления 10, выполненным в виде отрезка полой трубы - обечайки, на внутренней части которой нанесена резьба 11, а кромка 12 выполнена заостренной.
Корпус 1 клапана выполнен в форме отрезка полой трубы - обечайки, с наружной, внешней стороны закрыт опорной площадкой 2, выполненной в форме диска, служащей для закрепления рабочих элементов клапана, в частности мембраны вдоха 6 / выдоха 7, микрофона 8, динамика 9, блютуса 13. Устройства связи могут быть объединены в единый стандартный узел связи в зависимости от использования комплектующих элементов.
В верхней части боковой стороны 3 корпуса клапана 1 выполнена резьбовая нарезка 4, служащая для присоединения различных внешних устройств (непосредственно к нему или через адаптер – переходник), например фильтра, очистителя воздуха, кислородного баллона, вентилятора. Кроме того, на внешней стороне боковой стенки 3 корпуса 1 выполнены продольные ребра 5, предназначенные для уменьшения скольжения и прокручивания клапана при присоединении внешних устройств. При этом продольные ребра 5 могут быть выполнены под углом или заменены насечкой.
Узел крепления предназначен для крепления многофункционального клапана на поверхности изделия (маски, респиратора, шарфа, воротника балаклавы и др.). Нижний острый край 12, возможно выполненный с зубчиками, предназначен для прорезания ткани, на которую крепится клапан с помощью прижимного элемента, выполненного, например, в форме втулки, содержащей наружную резьбу для присоединения к обечайке с навинчиванием на винтовую резьбу 11 или гайку, что позволяет закрепить прорезанные части ткани на клапане, как это делается с помощью люверса, обеспечивая надежное присоединение клапана. Фланец втулки позволяет закрыть острый край заостренной кромки 12 и исключить нежелательные контакты с прилегающими к узлу поверхностями: одеждой, телом пользователя. Данная втулка выполняет прижимную функцию, обеспечивая закрепления клапана на объекте крепления. При этом резьбовая нарезка может быть нанесена на наружную поверхность обечайки узла крепления 10, а резьбовая втулка или гайка будет содержать внутреннюю нарезку, обуславливая надежную фиксацию клапана на поверхности защитного элемента (маски, респиратора, балаклавы, шарфа и др.). В качестве фиксирующего элемента может быть использована система нажимных кнопок-застежек, в основу которых положен принцип действия скрытой пружины. Однако упругие свойства такого соединения со временем ослабевают, и фиксация клапана теряет свою надежность.
Узел связи выполнен многофункциональным, позволяющим обеспечить надежную связь с внешним миром благодаря наличию микрофона, направленного вовнутрь клапана, и динамику, направленному наружу, устройствам связи, например модулю WF, Bluetooth. Стандартная электронная схема беспроводного звукопередающего усиливающего устройства к клапану с функцией блютус, представленная на Фиг.5, позволяет реализовать функцию передачи звука. Для реализации клапана может быть использован минидинамик HIPER Protey Mini, 5 Вт, Cyan. Устройство может содержать разъем для зарядки: USB Type-C.
Возможность присоединения к многофункциональному клапану дополнительных внешних устройств усиливает его многофункциональность, позволяя реализовать дополнительные функции, такие как снабжение пользователя кислородом через присоединенный к клапану концентратор кислорода Armed 7F-5L, ингалятор и др.
Данное устройство может быть реализовано в условиях массового производства с использованием современного оборудования и стандартных комплектующих элементов.