УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДЫХАНИЯ
DEVICE FOR BREATH PROTECTION

Уровень техники
Для обеспечения пользователя пригодным для дыхания воздухом в различных областях применения используются устройства защиты дыхания (называемые также респираторами). Респираторы применяются во время пожаров, военных операций и в тех производственных процессах, где существует опасность загрязнения воздуха. Помимо этого, для обеспечения источника чистого воздуха к носу и рту для дыхания полнолицевые респираторы защищают также глаза и лицо от вредных или раздражающих газов и других веществ. Эти устройства могут далее включать в себя крепления для приема отделяемых и сменных фильтров или присоединительных патрубков для подачи воздуха.
В обычной практике используется большое количество различного типа респираторов. Эти респираторы включают в себя обзорное стекло, лицевой уплотнитель для установки стекла перед лицом человека, носящего респиратор, и один или несколько присоединительных портов для подачи воздуха к лицу. В лицевом уплотнителе предусмотрены присоединительные порты, которые либо крепятся к обзорному стеклу, либо встроены в его материал. Эти порты увеличивают сложность и стоимость процесса изготовления лицевого уплотнителя и (или) обзорного стекла. Респираторы, кроме того, в зависимости от особенностей ситуации применения могут быть укомплектованы для различных режимов работы. Комплектование респираторов для разных ситуаций, однако, может приводить к проектным компромиссам, которые делают характеристики респираторов неоптимальными.
Сущность изобретения
В одном объекте изобретение представляет собой устройство для дыхания, которое содержит лицевой уплотнитель и сборную несущую оболочку, которая образует сочленение с лицевым уплотнителем и включает в себя обзорное стекло и раму. Рама, которая не является составной частью обзорного стекла, включает в себя по меньшей мере один порт для трубопроводного соединения.
В другом объекте изобретение представляет собой комбинацию, которая содержит лицевой уплотнитель и первую сборную несущую оболочку, приспособленную для сочленения с лицевым уплотнителем. Первая сборная несущая оболочка включает в себя обзорное стекло и раму. Рама включает в себя по меньшей мере один порт для трубопроводного соединения. Эта комбинация включает в себя также вторую сборную несущую оболочку, приспособленную для сочленения с лицевым уплотнителем, и включает в себя обзорное стекло и раму. Рама, которая не является составной частью обзорного стекла, включает в себя по меньшей мере один порт для трубопроводного соединения.
В другом объекте изобретение представляет собой способ работы устройства для дыхания, содержащий этапы, на которых обеспечивают лицевой уплотнитель и обеспечивают сборную несущую оболочку, которая приспособлена для сочленения с лицевым уплотнителем. Сборная несущая оболочка включает в себя обзорное стекло и раму. Рама включает в себя по меньшей мере один порт для трубопроводного соединения.
Это краткое изложение сущности не предназначено для описания каждого раскрытого варианта осуществления или каждого воплощения представленных здесь понятий. Чертежи и описание, которые следуют ниже, дают примеры подробных иллюстративных вариантов осуществления.
Словарь
Приведенные ниже термины имеют значения, которые здесь определены:
«Окружающий воздух» означает воздух, присутствующий в данной окружающей среде независимо от любой аппаратуры, очищающей или перемещающий воздух в этой среде.
«Подача воздуха» означает подачу воздуха, осуществляемую воздуходувным устройством, источником сжатого воздуха, емкостью или другим устройством.
«Чистый воздух» означает воздух, который отфильтрован или каким-либо другим образом сделан пригодным для дыхания или контакта с кожей.
«Рама» означает опорную конструкцию иную, нежели лицевой уплотнитель, для составных частей респираторного устройства.
«Трубопроводное соединение» означает соединение, через которое может производиться обмен текучей средой.
«Сочленение» означает поверхность, образующую общую границу между смежными компонентами.
«Обзорное стекло» означает устройство, изготовленное из материала, который позволяет свету проходить через него.
«Раздельные» означает изготовленные отдельно один от другого.
«Светонепроницаемый» означает не пропускающий свет.
«Прозрачный» означает проницаемый для света настолько, что можно видеть предметы или изображения.
«Сборный» означает две или более частей, соединенных вместе.
Краткое описание чертежей
Представленные здесь понятия в дальнейшем будут пояснены со ссылкой на приложенные чертежи, причем на одни и те же детали или элементы системы на всех видах делаются ссылки одними и теми же ссылочными позициями.
На Фиг.1 представлен вид в изометрии устройства для защиты дыхания, надетого на работающего в нем оператора.
На Фиг.2 дана в изометрии деталировка устройства для защиты дыхания.
На Фиг.3 дан вид в изометрии сборной несущей оболочки.
На Фиг.4 дан вид в изометрии сборной несущей оболочки.
На Фиг.5 дан вид в изометрии сборной несущей оболочки.
На Фиг.6 дан вид в изометрии сборной несущей оболочки.
Хотя перечисленные выше чертежи и предлагают, как это здесь указывалось, несколько вариантов осуществления данного изобретения, подразумеваются и другие варианты осуществления. Во всех случаях представленные здесь концепции описывают изобретение посредством представления, а не ограничения. Следует понимать, что специалистами в этой области могут быть разработаны и многие другие модификации и варианты осуществления, попадающие в объем и в сущность принципов настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
На Фиг.1 дан вид в изометрии устройства 10 для защиты дыхания, надетого на работающего в нем оператора 12. Устройство 10 включает в себя лицевой уплотнитель 14, снабженный привязными ремнями 16 для крепления устройства 10 к голове человека 12, носящего респиратор. Сборная несущая оболочка 18 образует сочленение с лицевым уплотнителем 14, препятствующим воздуху и другим загрязняющим веществам входить в контакт с лицом человека 12, носящего респиратор. Купол 19 носа крепится на сборной несущей оболочке 18 и закрывает нос и рот человека 12, носящего респиратор. Окантовка 20 скрепляет сборную несущую оболочку 18 с лицевым уплотнителем 14. В процессе эксплуатации устройство 10 защищает человека, носящего респиратор, от вредных газов, испарений и твердых частиц. Сборная несущая оболочка 18 снабжена по меньшей мере одним портом для установки впускного и(или) выпускного воздушного клапана. В ряде случаев применяются отдельный канал для вдоха и отдельный канал для выдоха воздуха.
На Фиг.2 дана в изометрии деталировка устройства для защиты дыхания. Лицевой уплотнитель 14 спроектирован для обеспечения герметичного уплотнения лица пользователя, а также сочленение с различными конструкциями сборных несущих оболочек, такими как сборная несущая оболочка 18. Для обеспечения сочленения со сборной несущей оболочкой 18 лицевой уплотнитель 14 включает в себя кольцеобразную оправу 22. Кольцеобразная оправа 22 может изготавливаться из эластомерной резины, такой как кремнийорганическая резина, чтобы она окружала лицо, но поле обзора оставалось не сильно ограниченным. Сборная несущая оболочка 18 образует сочленение с внутренней поверхностью 24 кольцеобразной оправы 22. Окантовка 20 охватывает внешнюю поверхность 26 кольцеобразной оправы 22 для обеспечения захвата для уплотнения внутренней поверхности 24 с несущей оболочкой 18.
Поскольку лицевой уплотнитель 14 может работать с разными конструкциями сборной несущей оболочки, носящий респиратор человек 12 может выбрать устройство 10 со сборной несущей оболочкой, подходящей для конкретной ситуации. Как обсуждается ниже, сборная несущая оболочка может поддерживать и нести различные функциональные компоненты для устройства 10. Например, носящий респиратор человек может в зависимости от ситуации, в которой используется устройство 10, выбрать конкретную сборную несущую оболочку, которая включала бы в себя разговорный порт и(или) соединение для подачи воздуха под давлением. Таким образом, носящему респиратор человеку 12 не требуется отдельный лицевой уплотнитель для каждой ситуации, что может снизить стоимость устройств защиты дыхания, потребных для применения в различных ситуациях. Поскольку нужен лишь единственный универсальный лицевой уплотнитель, пользователь может найти для себя конкретный лицевой уплотнитель, который хорошо подходит к его или его голове. Когда такой лицевой уплотнитель найден, пользователь может использовать размер найденного лицевого уплотнителя и быть уверенным, что этот лицевой уплотнитель обеспечивает хорошую подгонку. Кроме того, снижаются сложность конструкции и количество материала, поскольку лицевой уплотнитель 14 не требует наличия таких функциональных компонентов, как порты для трубопроводного соединения.
Сборная несущая оболочка 18 может быть оптимизирована для конкретного режима работы. Различные режимы могут быть выбраны в зависимости от характера той опасной ситуации, в которой применяется устройство 10. Этот выбор зависит от вида и уровня концентрации загрязняющих веществ в конкретной ситуации. При высоком уровне концентрации загрязняющих веществ может потребоваться питаемый очищающий воздух респиратор (ПОВР) ((Powered Air Purifying Respirator (PAPR)) или респиратор с подачей воздуха. Количество, размер и место расположения компонент и (или) приспособлений на сборной несущей оболочке можно оптимизировать для конкретного режима работы. В результате каждая сборная несущая оболочка может включать в себя простую конструкцию, которая отвечает потребностям конкретного режима. Таким образом, устройство 10 обеспечивает простоту использования, обучения персонала и поддержку (поскольку отсутствуют несвязанные детали, что позволяет избежать противоречия между назначением и потребностью в несвязанных деталях). Более того, могут быть улучшены защита, удобство и навыки пользователя.
Сборная несущая оболочка 18 включает в себя раму 30 и обзорное стекло 32, встроенное в раму 30. Рама 30 образует несущую конструкцию для функциональных компонентов респираторного устройства 10. Эти функциональные компоненты могут включать в себя одно или несколько обзорных стекол, дыхательных приспособлений, разговорных устройств, датчиков и т.п. В показанном варианте осуществления рама 30 несет обзорное стекло 32, боковые картриджи 34, порт выдоха 36 и разговорный порт 38.

Рама 30 может быть изготовлена из термопластичного материала, устойчивого к высоким температурам и химически активным веществам. Например, рама 30 может изготавливаться из таких сортовых промышленных термопластиков, как нейлон, смола Xenoy и(или) их комбинаций. Смола Xenoy представляет собой смесь полукристаллического полиэфира (который, например, может быть в виде полибутилен терефталата (ПБТ) или полиэтилен терефталата (ПЭТ) или поликарбоната. Смолу Xenoy можно приобрести от GE Plastics of Pittsfield, Massachusetts. Если это желательно, рама 30 может быть непрозрачной для того, чтобы препятствовать прохождению через нее света. Рама по желанию может обладать рядом других физических свойств, таких, например, как устойчивость к абразивам, ударному воздействию и(или) искрам от сварки.
Обзорное стекло 32 изготавливается из такого прозрачного промышленного термопластика как поликарбонат и крепится на раме 30. Таким образом, рама 30 и обзорное стекло 32 могут изготавливаться из различных материалов. Обзорное стекло 32 прикреплено к раме 30 и вместе с ней образует единую конструкцию. Например, обзорное стекло 32 может быть химически, механически или термически скреплено с рамой 30. Обзорное стекло 32 отливается под давлением или формуется иным способом и затем крепится к раме 30 с использованием литья или, например, процесса сварки. В любом случае между рамой 30 и обзорным стеклом 32 создается герметичное уплотнение.
Кроме того, обзорное стекло 32 может быть прозрачным, причем на него может наноситься покрытие, повышающее сопротивляемость химическому воздействию и царапинам. Для различных применений обзорное стекло 32 может иметь разный вид - например быть тонированным, бесцветным, поляризованным, самозатемняющимся и т.д. Стоит также упомянуть, что поскольку рама 30 включает в себя функциональные компоненты устройства 10, обзорное стекло от этого освобождается, что снижает количество материала, потребного для обзорного стекла 32, и снижает конструкционную сложность обзорного стекла 32. Таким образом, конструкция обзорного стекла 32 может быть сконцентрирована на важных для обзора оптических характеристиках без ухудшения этих характеристик из-за усложнений, необходимых для поддержки других компонентов.
Боковые картриджи 34 могут включать в себя подходящее вещество для очистки воздуха, что позволяет пользователю дышать окружающим воздухом, который забирается снаружи устройства 10 и который затем фильтруется этим очищающим веществом или делается безопасным для дыхания и(или) контакта с кожей каким-либо другим способом. Картриджи 34 могут быть съемными, что позволяет навешивать на раму 30 другие картриджи. Когда пользователь 12 дышит чистым воздухом, воздух может удаляться через порт 36 выдоха. Клапанная крышка 37 устанавливается для закрывания порта 36, чтобы предотвратить проникновение загрязнений через порт 36. Переговорный порт 38 может усиливать или другим способом передавать звук от пользователя из устройства 10.
Чтобы пристегнуть сборную несущую оболочку 18 к лицевому уплотнителю 14, эта сборная несущая оболочка 18 вводится в контакт с внутренним краем 24 кольцеобразной оправы 22. Сборная несущая оболочка 18 может включать в себя желобок с краевым буртиком, обеспечивающим более надежное уплотнение для сочленения между лицевым уплотнителем и сборной несущей оболочкой 18. Окантовка 20, которая может быть стягивающим хомутом или манжетой, устанавливается вокруг внешнего края 26 кольцеобразной оправы 22. Окантовка 20 дает лишь пример механизма, который может использоваться для пристегивания лицевого уплотнителя 14 к сборной несущей оболочке 18. Могут также использоваться и другие пригодные для этого механизмы.
В показанном варианте осуществления для создания усилия прижатия к наружной поверхности 26 используется крепежная деталь 40, и таким образом создается герметичное сочленение между лицевым уплотнителем и сборной несущей оболочкой 18. В окантовке 20 имеются первое отверстие 42 и второе отверстие 44 для приема крепежной детали 40. Второе отверстие 44 снабжено резьбой для сопряжения с резьбой на крепежной детали 40. Чтобы использовать альтернативную сборную несущую оболочку, крепежная деталь(винт) 40 ослабляется, и сборную несущую оболочку можно отсоединить от лицевого уплотнителя 14. После этого альтернативная сборная несущая оболочка вводится в контакт с внутренней поверхностью 24 и защелкивается окантовкой 20.
На Фиг.3-6 показаны альтернативные сборные несущие оболочки, приспособленные для формирования сочленения с лицевым уплотнителем 14. Одна или несколько таких сборных несущих оболочек могут поставляться вместе с лицевым уплотнителем 14 и(или) вместе с окантовкой 20, так что потребную сборную несущую оболочку можно выбрать в зависимости от конкретного применения. Таким образом, пользователь может менять разные сборные несущие оболочки, потратившись лишь на один лицевой уплотнитель. Из приведенного выше обсуждения очевидны и другие преимущества.
На Фиг.3 дана в изометрии сборная несущая оболочка 50, имеющая раму 52 и обзорное стекло 54. Обзорное стекло 54 прикреплено к раме 52, как обсуждалось выше. Рама 52 снабжена электрическим разъемом 56 для шнура 58 электропитания. Шнур 58 электропитания подключается к аккумуляторному источнику питания (не показан) и подает электрический ток на встроенный в раму 52 вентилятор 60 с торцовым креплением. Может быть предусмотрен фильтр 62, так что вентилятор 60 прогоняет окружающий воздух через фильтр 62 и подает его в зону дыхания пользователя. Сборная несущая оболочка 50 предназначена для случаев, когда имеет место высокое содержание загрязняющих веществ. Порт 64 выдоха обеспечивает выход воздуха, выдыхаемый пользователем. Крышка клапана (не показана) может, как это обсуждено выше, использоваться для порта 64.
На Фиг.4 дана в изометрии сборная несущая оболочка 70, имеющая раму 72 и обзорное стекло 74. Обзорное стекло 74 крепится к раме 72. На раме 72 помимо того имеется порт 76, спаренный с гибким шлангом 78, через который подается сжатый или нагнетаемый воздух от вентилятора или источника сжатого воздуха. Для воздуха, который выдыхает пользователь, предназначен порт 80 выдоха, закрытый, как это было отмечено выше, крышкой клапана.
На Фиг.5 дана в изометрии сборная несущая оболочка 90, имеющая раму 92 и прикрепленное к ней обзорное стекло 94. Рама 92 включает в себя порт, соединенный с центральным фильтром 96. Дыханием пользователя воздух прогоняется через фильтр 96. Порт 98 выдоха позволяет удалять выдох пользователя. Для прикрытия порта 98 также используется клапанная крышка.
Помимо прочего, обзорные стекла 32, 54, 74 и 94 должны быть одинаковыми по форме и размеру. Поэтому, хотя соответствующие рамы для этих обзорных стекол включают в себя различные функциональные компоненты респираторного устройства, для различных рам с целью снижения производственных затрат могут использоваться одинаковые обзорные стекла.
На Фиг.6 дана в изометрии еще одна сборная несущая оболочка 100. Несущая оболочка 100 включает в себя раму 102 и прикрепленное к ней обзорное стекло 104. Подобно раме 30, рама 102 включает в себя боковые картриджи 106 и порт 108 выдоха. Порт 108 выдоха также может быть закрыт крышкой клапана. В этом варианте осуществления обзорное стекло 104 доходит до сборной несущей оболочки 100, так что и обзорное стекло 104 с рамой 102 образуют сочленение с лицевым уплотнителем 14.
При использовании такого общего лицевого уплотнителя 14 для устройств защиты дыхания возможны различные конструкции сборной несущей оболочки. Следовательно, комбинация одного лицевого уплотнителя с более чем одной сборной несущей оболочкой дает пользователю дополнительные возможности в тех случаях, когда он сталкивается с ситуациями, опасными для дыхания. Используя такую окантовку, как окантовка 20, пользователь может легко отделить одну сборную несущую оболочку от лицевого уплотнителя и прикрепить к нему другую сборную несущую оболочку.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на целый ряд альтернативных вариантов осуществления, специалисты в этой области смогут установить, какие изменения в форме и деталях могут быть сделаны без отхода от сущности и объема изобретения. Например, конструкция конкретной сборной несущей оболочки может быть использована в сочетании с лицевым уплотнителем. Далее, в сборной несущей оболочке могут быть использованы разнообразные компоненты и конфигурации портов и соединений. Кроме того, признаки, показанные и описанные в одном варианте осуществления, могут по желанию быть осуществлены в комбинации с признаками из других вариантов осуществления.