ПОЛНОРАЗМЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДЫХАНИЯ
FULL-SIZE 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. Известные полноразмерные респираторы включают в себя обзорное стекло, лицевой уплотнитель для установки обзорного стекла вблизи лица пользователя, и один или несколько портов для обеспечения подачи воздуха к лицу пользователя. Многие из составных частей респиратора могут сократить пользователю поле обзора, что в процессе работы может создавать определенные трудности.
Сущность изобретения
Данное изложение не предназначено для описания каждого раскрытого варианта осуществления или каждого воплощения представленных здесь идей. Следующие ниже чертежи и подробное описание дают наглядные примеры вариантов осуществления.
Настоящее изобретение предлагает полноразмерное устройство для защиты дыхания, содержащее: лицевой уплотнитель, одну или несколько составных частей для подачи чистого воздуха во внутреннее воздушное пространство; привязные ремни для крепления маски к лицу пользователя; и обзорное стекло, которое скреплено с лицевым уплотнителем и которое способствует установлению поля непосредственного обзора более 95%, и поля периферийного обзора более 60%. В зависимых пунктах 2-10 формулы приведены другие признаки и предпочтительные усовершенствования изобретения.
Словарь
Приведенные ниже термины имеют значения, которые здесь определены:
«Чистый воздух» означает воздух, который отфильтрован или каким-либо другим образом сделан пригодным для дыхания или контакта с кожей.
«Загрязнения» означает частицы и (или) другие вещества, которые в общем случае могут не рассматриваться как частицы (к примеру, органические пары и т.п.), но могут быть взвешены в воздухе.
«Поле непосредственного обзора» (ПНО) (EFV) означает процентное значение количества света, достигающего сферической поверхности в условиях теста, как это описано в стандарте Европейской организации стандартов № I.S. EN 136 RESPIRATORY PROTECTIVE DEVICES - FULL-FACE MASKS - REQUIREMENTS, TESTING, MARKING; Version 1998, Part 7.21 Field of Vision.
«Выдыхаемый воздух» означает воздух, который выдыхает пользователь лицевой маски.
«Наружное воздушное пространство» означает окружающее атмосферное воздушное пространство, в которое выдыхаемый газ окончательно поступает после прохождения через и за полноразмерную респираторную маску.
«Полноразмерное устройство для защиты дыхания» означает устройство, защищающее нос, рот и глаза для подачи пользователю чистого воздуха.
«Фильтр вдоха» означает проницаемую для текучей среды конструкцию, через которую воздух проходит прежде, чем пользователь его вдыхает, при этом из него могут быть удалены загрязняющие вещества и(или) частицы.
«Клапан вдоха» означает клапан, который открывается, чтобы позволить текучей среде попасть во внутреннее воздушное пространство в лицевой маске.
«Внутреннее воздушное пространство» означает пространство между респираторной маской и лицом пользователя.
«Обзорное стекло» означает устройство, изготовленное из пропускающего свет материала.
«Корпус маски» означает конструкцию, которая может подходить по меньшей мере к носу, рту и глазам человека и которая помогает образовать внутреннее воздушное пространство, отделенное от наружного воздушного пространства.
«Поле периферийного обзора» (ППО) означает процентное значение количества света, достигающего сферической поверхности между линиями долготы 60 и 120 и линиями широты 90 и 110 на каждой стороне тестируемой головы в условиях теста, описанного в стандарте Европейской организации стандартов № I.S. EN 136 RESPIRA- TORY PROTECTIVE DEVICES - FULL-FACE MASKS - REQUIREMENTS, TESTING, MARKING; Version 1998, Part 7.21 Field of Vision.
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 10 для защиты дыхания, надетого на работающего в нем оператора.
На Фиг.2 дана в изометрии деталировка устройства 10 для защиты дыхания.
На Фиг.3 дан условный вид сбоку тестируемой головы 70 и сферической поверхности 72.
На Фиг.4 дан условный вид сзади тестируемой головы 70 и сферической поверхности 72.
На Фиг.5 дан условный вид сбоку тестируемой головы 70 и сферической поверхности 72, показывающий зону 80 периферического поля обзора.
На Фиг.6 дан условный вид сзади тестируемой головы 70 и сферической поверхности 72, показывающий две зоны 80 и 82 периферического поля обзора.
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 полноразмерного устройства 10 для защиты дыхания, которое включает в себя лицевой уплотнитель 14 и привязные ремни 16 для крепления устройства 10 к голове человека 12, носящего респиратор. Сборная несущая оболочка 18 образует сочленение с лицевым уплотнителем 14, препятствующим внешнему воздуху и загрязняющим веществам входить в контакт с лицом человека, 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, включающим в себя клапан вдоха, 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. Лицевой уплотнитель 14 вместе со сборной несущей оболочкой 18 образуют корпус маски, которая являет собой границу между внешним воздушным пространством и внутренним воздушным пространством пользователя. Сборная несущая оболочка 18 может поддерживать и нести различные функциональные компоненты для устройства 10. Например, пользователь может выбрать конкретную сборную несущую оболочку, которая может включать в себя переговорный порт и (или) соединение для подачи сжатого воздуха, в зависимости от ситуации, в которой используется устройство 10.
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.
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. В других вариантах осуществления может не требоваться, чтобы в сборной несущей оболочке 18 рама и обзорное стекло были отдельными, а вместо этого были одной и той же формы и могли быть одним целым.

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 одинаковых или 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. Альтернативно, обзорное стекло и рама могут изготавливаться одновременно. 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. Сборная несущая оболочка 18, как показано, включает в себя часть обзорного стекла и часть, которая содержит компоненты трубопроводного соединения или прикрепления.
Для различных применений обзорное стекло 32 может иметь разный вид, например, быть тонированным, бесцветным, поляризованным, самозатемняющимся и т.д. Поскольку рама 30 включает в себя функциональные компоненты устройства 10, обзорное стекло 32 от этого освобождается, что снижает количество материала, потребного для обзорного стекла 32, и снижает конструкционную сложность обзорного стекла 32. Таким образом, конструкция сборной несущей оболочки 18 и вся конфигурация устройства 10 может быть сконцентрирована на важных для обзора оптических характеристиках без ухудшения этих характеристик из-за усложнений, необходимых для поддержки других компонентов. Например, при этом можно уменьшить геометрию конструкции и(или) конструктивные элементы, которые могут стать помехой в поле обзора пользователя. Однако правильная посадка и герметизация лицевого уплотнителя 14 с лицом пользователя 12 должны сохраняться, чтобы в условиях опасности обеспечивать надлежащую защиту без привнесения в устройство 10 дополнительных изменений профиля и (или) веса. Обзорное стекло 32 может быть цилиндрическим в поперечном сечении, которое может заходить назад за глаза пользователя, если смотреть на пользователя такого устройства защиты дыхания сбоку. С этой целью лицевой уплотнитель 14 и окантовка 20 могут проходить назад за глаза, при этом ПНО и ППО приобретают те значения, которые приведены ниже. Далее, лицевой уплотнитель 14 может опускаться ниже подбородка соответствующего пользователя 12. «Соответствующий пользователь» - это такой человек, голова которого соответствует данной маске. В одном примере обзорное стекло 32 представляет собой цилиндр вокруг вертикальной оси относительно пользователя 12. В одном варианте осуществления эта ось может лежать в диапазоне ±30° от вертикали. В другом варианте осуществления эта ось лежит в диапазоне 0-30° от вертикали. В еще одном варианте осуществления эта ось может лежать в диапазоне 20-30° от вертикали. Кроме того, чтобы избежать попадания в поле зрения картриджей 34 и(или) других компонентов, нижняя часть рамы 30 должна быть ориентирована наклонно к обзорному стеклу 32.
Боковые картриджи 34 могут включать в себя подходящее вещество для очистки воздуха, в том числе фильтр вдоха, 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. Альтернативно, для подачи пользователю чистого воздуха патрубок снабжения воздухом может присоединяться к подводящему трубному компоненту. 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.
Устройство 10 для защиты дыхания сконфигурировано на ПНО более 95% и на ППО более 60%. Это достигнуто надлежащим выбором формы обзорного стекла, мест подводящих и отводящих трубопроводов, а также надлежащей подгонкой лицевого уплотнителя. Тестовые замеры устройства 10 для защиты дыхания производились без боковых картриджей 34. Итак, были использованы лицевой уплотнитель 14, привязные ремни 16, сборная несущая оболочка 18 и окантовка 20, что будет далее именоваться маской. Сборная несущая оболочка включала в себя прозрачную раму 30 и прозрачное обзорное стекло 32. Эта маска оценивалась способом, который описан в стандарте Европейской организации стандартов № I.S. EN 136 RESPIRATORY PROTECTIVE DEVICES - FULL-FACE MASKS - REQUIREMENTS, TESTING, MARKING; Version 1998, Part 7.21 Field of Vision. На Фиг.3-4 изображены модель головы 70 и сферическая поверхность 72. В ходе теста маска крепилась на модели головы с источниками света 74, установленными на место глаз. Для моделирования пространства обзора, который допускает маска, измерялись проекции светового потока на полупрозрачную сферическую поверхность 72, размеченную линиями долготы и широты. Стандарт устанавливает периметр проекции 76, внутренние границы которого по определению и есть ПНО. Считается, что маска со световой проекцией, покрывающей ПНО целиком, имеет ПНО 100%, а маска со световой проекцией, покрывающей ПНО только на 0,9, имеет ПНО 90%.
Наряду с измерением ПНО производилось также и измерение ППО. На Фиг.5-6 показаны зоны 80 и 82, составляющие поле периферийного обзора. ППО определялось как сферическая поверхность, ограниченная на одной стороне модели головы линиями долготы 60 и 120 и линиями широты 90 и 110 и на противоположной стороне модели головы линиями долготы 60 и 120 и линиями широты 90 и 110. Это пространство определяет проекции, представляющие боковой или периферический обзор человека в маске.
Данная маска тестировалась способами для тестирования на ПНО и ППО. Кроме того, тестировались и другие маски из числа представленных на рынке. Результаты тестов приведены ниже в Таблице. Маски тестировались при наличии носового купола, но без картриджей.
Пример 1 соответствует устройству 10 для защиты дыхания, которое описано выше. Пример коммерчески доступных полноразмерных респираторных масок также включают в себя модели Scott AV 2000 (Пример 2) и Sabre protector (Пример 3) - обе от Scott Health Safety of Monroe, North Carolina; модель ISI (Пример 4) от ISI of Lawrence-ville, Georgia; модель 3M 6800 (Пример 5) от 3M Corporation of St. Paul, Minnesota; и модель North 7600 (Пример 6) от North Safety Products of Cranston, Rhode Island.
Таблица 1
Пример
Наименование маски
Поле непосредственного обзора (ПНО)
Поле периферийного обзора (ППО)
1
Устройство 10
99%
81%
2
Scott AV 2000
85%
53%
3
Sabre protector
97%
57%
4
ISI
91%
31%
5
3M 6800
92%
59%
6
North 7600
91%
95%
Как с очевидностью следует из значений поля непосредственного обзора (ПНО), только маска, соответствующая устройству 10, имеет одновременно ПНО более 95% и ППО более 60%. Такое сочетание параметров обзора делает пространство обзора данной маски заметно лучше, чем у других образцов.
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. 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.