ПОРТАТИВНАЯ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ФИЛЬТРЫ, ЗАКРЫТЫЕ КОЖУХОМ
PORTABLE AIR PURIFIER WITH FILTERS, COVERED BY CASING

Область Техники
Настоящее изобретение относится, в целом, к респираторным аппаратам и, в частности, к портативным электроприводным воздухоочистительным респираторам, использующим один или более фильтров в закрытом исполнении.
Уровень Техники
Хорошо известны разнообразные аппараты, предназначенные для обеспечения воздухом для дыхания в условиях опасной окружающей среды. Двумя наиболее распространенными типами этих аппаратов являются: аппарат с фильтрацией воздуха, в котором воздух окружающей среды фильтруется для удаления вредных загрязнителей, чтобы пользователь мог безопасно дышать этим воздухом; и автономный дыхательный аппарат (АР), включающий в себя баллон с запасом пригодного для дыхания воздуха, который пользователь носит на себе и использует при необходимости. Каждый из этих типов респираторов используется десятилетиями.
В недавнее время эти два типа аппаратов были скомбинированы для обеспечения большей гибкости пользователю. Комбинация АР/фильтрующего воздух респиратора может быть использована подразделениями гражданской обороны, службами быстрого реагирования, командами ликвидации опасных веществ, и также вооруженными силами, и обеспечивает пользователям возможность увеличить время их нахождения в среде, которая загрязнена или может быть загрязнена материалами или химикатами, вредными для дыхательных путей. АР защищает органы дыхания, обеспечивая пользователю воздух из баллона. В респираторе с фильтрацией воздуха применяются фильтрующие коробки, которые отфильтровывают материалы или химикаты из воздуха, подаваемого пользователю. Респиратор, применяющий фильтрацию воздуха, может иметь две разновидности: либо являться исключительно устройством, обеспечивающим отрицательное давление, либо устройством с нагнетателем. В фильтрующем воздух респираторе с отрицательным давлением пользователю приходится втягивать воздух через фильтрующие коробки при помощи собственных легких. В респираторе с нагнетателем: пользователю, втягивающему воздух через фильтрующие коробки, помощь оказывается управляемым электронными средствами нагнетателем, установленным на пути потока воздуха. Устройство, использующее нагнетатель, в промышленности обычно называется «электроприводным воздухоочистительным респиратором» (ЭПВОР).
Применяемые в настоящее время виды исполнения респираторов обычно ограничиваются либо респиратором, используемым для фильтрации воздуха, либо респиратором, обеспечивающим подачу воздуха с положительным давлением из баллона. Будучи обеспеченным обоими типами защиты органов дыхания, пользователь может находиться в зоне потенциального загрязнения, либо в загрязненной зоне, не оцениваемой как непосредственно опасная для жизни и здоровью (НОЖЗ), используя режим воздушной фильтрации для защиты органов дыхания. В этом случае, если пользователю необходимо поступить в НОЗЖ-среду или когда данная среда становится НОЗЖ-средой, то он сможет переключиться на режим работы АР и дышать воздухом из баллона. Причем пользователь сможет переключиться обратно в режим фильтрации воздуха после выхода из НОЗЖ-среды, и сохранять эту защиту органов дыхания для выхода из данной среды или в течение процесса обеззараживания. Важным фактором является обеспечение пользователя возможностью переключения между режимами дыхания, не подвергая пользователя воздействию окружающей среды.
Примером использования такого исполнения будет ситуация, когда аварийная команда ликвидации опасных веществ, ликвидирует разлитие опасного химиката внутри крупного здания. Находясь на месте разлития, пользователям потребуется защита органов дыхания с помощью АР. Однако они должны пройти значительное расстояние по территории здания к самому месту разлития. Во время этого прохождения пользователю также будет нужна защита органов дыхания, хотя уровень опасности для органов дыхания потребует только защиту путем фильтрации воздуха. Если бы эта ситуация имела место с пользователем, оснащенным только АР-аппаратом, то было бы сразу ясно, что фактическое время нахождения на месте разлива сократится, поскольку некоторое количество сжатого воздуха, используемого в АР, израсходуется на время входа в здание и выхода из него. Если бы пользователь в этой ситуации был оснащен комбинированным АР/фильтрующим воздух респиратором, то вход и выход из здания можно было бы осуществить с использованием респиратора с фильтрацией воздуха, а АР использовался бы только тогда, когда он был необходим на месте разлития. Таким образом, пользователь сможет увеличить время для выполнения своего задания.
Еще одним примером ситуации для использования упомянутого исполнения будет пример военного пожарного:
Весь состав военной пожарной команды оснащен комбинированным АР/ ЭПВОР-респиратором. АР используется без ЭПВОР во время обычного пожаротушения.
В случае нападения с применением химического или биологического оружия вся команда наденет противогаз и ЭПВОР, и будет находиться в них в течение всего времени состояния готовности, и таким образом, будет защищена от химически или биологически загрязненной окружающей среды.
Если во время нападения с применением химического или биологического оружия, и при этом, находясь в ЭПВОР, команда должна будет тушить пожар, то ЭПВОР можно будет прикрепить к АР и надеть это комбинированное средство. Затем пользователь сможет переключаться на АР, когда это будет нужно для пожаротушения.
При выходе из зоны пожара, если пользователь был заражен в ходе нападения с применением химического или биологического оружия, он переключится на ЭПВОР, затем снимет АР, и отсоединит ЭПВОР от автономного АР. В течение всей этой ситуации пользователь будет обеспечивать себе защиту органов дыхания, и теперь он будет готов к выполнению процедуры обеззараживания.
Комбинация этих двух типов респираторов может и не быть обладающей новизной идеей, однако способ комбинирования этих двух аппаратов, а также их излагаемые ниже исполнения являются своеобразными и обладающими новизной.
Еще один аспект известных конструкций ЭПВОР заключается в том, что они лишь помогают пользователю дышать, и при их использовании внутри маски возникает отрицательное давление во время интенсивного дыхания. К сожалению, это зачастую приводит к разгерметизации маски пользователя, таким образом подвергая его воздействию окружающей среды. Это может быть предотвращено путем создания положительного давления внутри маски пользователя. Однако для того, чтобы ЭПВОР обеспечивал пользователю достаточный воздушный поток для сохранения положительного давления даже при интенсивном дыхании, для этого должен вырабатываться постоянный значительный воздушный поток. Испытания показали, что интенсивность дыхания во время тяжелой работы может быть порядка 100 литров в минуту (л/м). Если дыхание человека представить в виде синусоиды, то эта интенсивность будет соответствовать пиковым значениям расхода воздуха свыше 300 литров воздуха в секунду. Это означает, что для обеспечения положительного давления в ЭПВОР расход воздуха в маску должен составлять, по меньшей мере, 300 литров в минуту Проблема в этой ситуации относится к выдоху пользователя. Во-первых, пользователь в действительности нуждается в расходе воздуха в 300 литров в минуту или более в течение небольшой части каждого дыхательного цикла; и при этом остальной воздух, подаваемый в маску, сбрасывается через ее выдыхательный клапан. Этим воздухом является тот, который был фильтрован и не использован пользователем. Во-вторых, с этим потоком в 300 литров в минуту, или более, входящим в маску, те же пиковые потоки имеют место, когда пользователь находится на этапе выдыхания своего дыхательного цикла, и это означает, что выдыхательный клапан должен обладать способностью пропускать в пиковом режиме воздух с расходом 600 или более литров минуту (поток воздуха, подаваемый ЭПВОР + поток выдыхаемого пользователем воздуха). Для того чтобы принять поток такой величины и чтобы при этом выдоху пользователя не препятствовало высокое давление, потребуются слишком крупные выдыхательные клапаны. Отсюда возникает необходимость в усовершенствованном решении этой проблемы.
Еще один аспект конструкций ЭПВОР известного уровня техники заключается в том, что они не предназначены для использования в условиях пожара или в других условиях высоких температур. Конструкции фильтрующих коробок, используемых в типичных ЭПВОР, не выдерживают пламени, высоких температур или т.п., поскольку до сих пор соответствие этим требованиям было редкой необходимостью. Согласно одному из недавних технических решений по защите фильтрующих коробок каждую коробку закрывают разновидностью многослойной утепленной «одежды» для защиты коробки до того момента, когда она будет использована. Но для этой конструкции требуется дополнительное действие по снятию «одежды», на что затрачивается много времени и что вызывает неудобства. Помимо этого, снятую «одежду» нужно носить с собой или где-то ее хранить, что тоже неудобно для пользователя. Более того, ни «одежды», ни какие бы то ни было другие известные средства не обеспечивают перекрытие доступа воздуха в фильтрующие коробки, для уравновешивания потока воздуха между фильтрующими коробками, когда используются несколько фильтрующих коробок, и поэтому не обеспечивают равномерный износ фильтрующих коробок; и для иного обеспечения функционирования, возможного только при использовании закрытого исполнения для регулирования потока воздуха в фильтрующие коробки и из них.
Сущность изобретения
Согласно изобретению используется электроприводной воздухоочистительный респиратор (ЭПВОР) с рядом отличительных признаков. Поскольку возможно, что ЭПВОР будет находиться в условиях пожаротушения, поэтому он должен быть защищен от всех связанных с этими условиями рисков. Важно то, что фильтрующие коробки, которые используются в ЭПВОР для фильтрации воздуха, уязвимы при воздействии на них тепла, пламени, воды и влажности. Поскольку все эти риски могут иметь место при пожаротушении, поэтому защита фильтрующих коробок является наиважнейшей задачей. В ЭПВОР респиратора согласно изобретению применяется кожух закрытого исполнения, который полностью заключает в себе фильтрующие коробки. Впускное отверстие в кожух закрытого исполнения имеет извилистый канал для поступающего в него воздуха, за счет чего фильтрующие коробки не подвергаются упомянутым рискам. В некоторых осуществлениях изобретения входной воздуховод может быть выполнен с возможностью его открытия и закрытия, для дополнительной защиты. Если этот канал предусмотрен, то он может также содержать используемую вручную входную крышку, или действующую от пневматических или электронных управляющих средств крышку. Как при наличии, так и при отсутствии этого канала упомянутый кожух дает дополнительное преимущество придания ЭПВОР'у обтекаемой формы за счет того, что будут закрыты различные выступающие части коробки, которые могут помешать работе пожарных, если будут за что-нибудь зацепляться.
Настоящее изобретение включает в себя портативную воздухоочистительную систему, использующую один, или фильтров в закрытом исполнении. В более широком определении настоящее изобретение в одном своем аспекте представляет собой электроприводной воздухоочистительный респиратор, включающий в себя кожух, образующий единое непрерывное замкнутое внутреннее пространство; по меньшей мере один впуск, который направляет воздух окружающей среды внутрь кожуха, множество фильтрующих коробок, расположенных внутри кожуха; нагнетатель, который нагнетает воздух, по меньшей мере, через один впуск внутрь кожуха, и через множество фильтрующих коробок - для получения фильтрованного воздуха, пригодного для дыхания.
Согласно отличительным признакам этого аспекта изобретения по меньшей мере, один впуск распределяет воздух окружающей среды в каждую коробку из числа упомянутого множества фильтрующих коробок, расположенных внутри кожуха; при этом кожух упрочнен, чтобы предотвратить повреждение фильтрующих коробок со стороны факторов наружного физического воздействия; электроприводной воздухоочистительный респиратор также содержит опорную конструкцию, выполненную с возможностью вмещения и фиксирования каждой коробки из числа множества фильтрующих коробок; причем кожух в основном смонтирован на опорной конструкции, а не на фильтрующих коробках, чтобы факторы наружного физического воздействия от кожуха не передавались фильтрующим коробкам; при этом электроприводной воздухоочистительный респиратор также содержит затвор для текучей среды, расположенный в воздушном канале между, по меньшей мере, одним впуском, и, по меньшей мере, одной коробкой из числа множества фильтрующих коробок, и предотвращающий поступление жидкостей, по меньшей мере, в одну фильтрующую коробку; причем упомянутый кожух образует единый отсек, в котором расположено множество фильтрующих коробок; и кожух образует множество отдельных отсеков; при этом каждая фильтрующая коробка расположена в своем отсеке из числа множества отдельных отсеков.
Настоящее изобретение согласно еще одному своему аспекту является очищающим воздух респиратором, включающим в себя: кожух, ограничивающий единое примыкающее закрытое внутреннее пространство; входной воздуховод, который направляет воздух окружающей среды внутрь кожуха; клапан, который регулирует поток воздуха окружающей среды через входной воздуховод; по меньшей мере, одну фильтрующую коробку, расположенную внутри кожуха; и осуществляющее сообщение посредством текучей среды устройство, направляющее фильтрованный воздух из выпуска фильтрующей коробки для дыхания пользователя.
Согласно отличительным признакам этого аспекта изобретения воздухоочистительный респиратор также включает в себя нагнетатель, который нагнетает воздух через входной воздуховод внутрь кожуха закрытого исполнения и через фильтрующие коробки для того, чтобы получить фильтрованный, пригодный для дыхания воздух; при этом клапан выполнен с возможностью его регулирования между, по меньшей в мере, первым положением, когда воздух внешней среды поступает через входной воздуховод, и вторым положением, в котором предотвращено поступление воздуха внешней среды через входной воздуховод; и входной воздуховод имеет один впуск; и клапан состоит из крышки впуска, которая может быть снята и заменена во впуске для следующего регулирования: пропускания / перекрытия воздуха окружающей среды через входной воздуховод.
Настоящее изобретение согласно еще одному своему аспекту является очищающим воздух респиратором, включающим в себя кожух, образующий единое непрерывное замкнутое внутреннее пространство; по меньшей мере, две фильтрующие коробки, расположенные внутри кожуха; входной воздуховод, который направляет воздух окружающей среды внутрь кожуха и включает в себя впуск, через который воздух окружающей среды поступает во входной воздуховод; и распределительную часть, которая направляет приблизительно равные порции воздуха окружающей среды во впуск каждой коробки из числа, по меньшей мере, двух фильтрующих коробок; и осуществляющее сообщение посредством текучей среды устройство, направляющее фильтрованный воздух из выпуска фильтрующей коробки для дыхания пользователя.
Согласно отличительным признакам этого аспекта изобретения воздухоочистительный респиратор также имеет нагнетатель, который нагнетает воздух через входной воздуховод внутрь кожуха, через, по меньшей мере, две фильтрующие коробки - для получения фильтрованного воздуха, пригодного для дыхания; причем распределительная часть представляет собой по существу симметричную камеру, имеющую, по меньшей мере, две группы воздушных выпусков, при этом каждая группа включает в себя один или более воздушных выпусков, направляющих воздух в определенную одну коробку из числа, по меньшей мере, двух фильтрующих коробок; причем кожух образует отдельный отсек для каждой коробки из числа, по меньшей мере, двух фильтрующих коробок; и каждая группа воздушных выпусков направляет воздух из камеры определенно в один из отсеков; при этом распределительная часть имеет, по меньшей мере, два отверстия воздуховода разных размеров, при этом каждое отверстие воздуховода направляет воздух в определенную одну коробку из числа, по меньшей мере, двух фильтрующих коробок; при этом размер каждого отверстия воздуховода непосредственно соотносится с расстоянием до него от впуска, при этом самое маленькое отверстие воздуховода расположено ближе всех к впуску, за счет чего осуществляется уравновешивание величины воздушного потока, входящего, по меньшей мере, в две фильтрующие коробки; и фильтрующие коробки установлены по существу линейно, и при этом распределительная часть проходит по существу линейно смежно с фильтрующими коробками; и отверстия воздуховода расположены по существу линейно в распределительной части, в результате чего воздух поступает в более крупные отверстия воздуховода, минуя наименьшее отверстие воздуховода.
Настоящее изобретение согласно еще одному своему аспекту является очищающим воздух респиратором, включающим в себя кожух, образующий единое примыкающее закрытое пространство; по меньшей мере, один впуск, который направляет воздух окружающей среды внутрь кожуха; фильтрующую коробку, расположенную внутри кожуха; осуществляющее сообщение посредством текучей среды устройство, которое направляет фильтрованный воздух из выпуска фильтрующей коробки для дыхания пользователя; и затвор для текучей среды, расположенный в воздушном канале, по меньшей мере, между одним впуском и фильтрующей коробкой, и предотвращающий поступление жидкостей в фильтрующую коробку.
Согласно отличительным признакам этого аспекта изобретения: воздухоочистительный респиратор также включает в себя нагнетатель, который нагнетает воздух, по меньшей мере, через один впуск внутрь кожуха, и через фильтрующую коробку, чтобы получить фильтрованный воздух, пригодный для дыхания; причем камера расположена в воздушном канале, по меньшей мере, между одним впуском и фильтрующей коробкой, и камера имеет воздушный выпуск на своем днище; и затвор для текучей среды выполнен периферийно вокруг воздушного выпуска в камере; причем затвор для текучей среды имеет приподнятый выступ, проходящий вокруг воздушного выпуска; днище камеры ограничивает первую сторону камеры, и затвор для текучей среды образует первый затвор для текучей среды; камера имеет, по меньшей мере, второй воздушный выпуск на ее второй стороне; второй затвор для текучей среды расположен периферийно вокруг второго воздушного выпуска; и вторая сторона камеры ориентирована по существу в направлении, не являющимся направлением ориентации первой стороны, тем самым предотвращая поступление жидкостей в фильтрующую коробку независимо от ориентации воздухоочистительного респиратора; и вторая сторона камеры является ее верхней частью; и второй затвор для текучей проходит вниз от верхней части камеры; и первая фильтрующая коробка расположена ниже камеры; и первый воздушный выпуск направляет воздух в первую фильтрующую коробку; и вторая фильтрующая коробка расположена над камерой; и второй воздушный выпуск направляет воздух во вторую фильтрующую коробку.
Настоящее изобретение согласно еще одному своему аспекту является портативным электроприводным воздухоочистительным респиратором, включающим в себя: корпус, который пользователь может носить с собой; фильтрующую коробку, смонтированную на корпусе и выполненную с возможностью фильтрования воздуха окружающей среды, делая его, таким образом, пригодным для дыхания потребителя; упрочненный кожух, имеющий, по меньшей мере, один впуск, по которому воздух окружающей среды направляется в фильтрующую коробку; монтируемый на корпусе кожух окружает фильтрующую коробку и обеспечивает защиту для фильтрующей коробки от пламени и тепла, когда та используется для фильтрования воздуха окружающей среды для потребления пользователем; и нагнетатель, который нагнетает воздух, по меньшей мере, через один впуск в кожухе, и через фильтрующую коробку, камеру - для получения фильтрованного воздуха, пригодного для дыхания.
Согласно отличительным признакам этого аспекта изобретения фильтрующая коробка имеет впуск на первом конце и выпуск на втором конце; и, по меньшей мере, один впуск упрочненного кожуха расположен вблизи второго конца фильтра и направляет воздух, проходящий через кожух, и через фильтрующую коробку, по обходному пути перед его поступлением в фильтрующую коробку; причем фильтрующая коробка выполнена с возможностью ее замены без замены упрочненного кожуха; при этом упрочненный кожух выполнен с возможностью его временного снятия для того, чтобы позволить замену фильтрующей коробки; причем упрочненный кожух крепится защелкой во время его использования, и защелка временно высвобождается при замене фильтрующей коробки; при этом фильтрующая коробка включает в себя, по меньшей мере, вторую фильтрующую коробку; и упрочненный кожух включает в себя, по меньшей мере, второй упрочненный кожух; электроприводной воздухоочистительный респиратор также имеет клапан, который регулирует поток воздуха окружающей среды, по меньшей мере, через один впуск кожуха; и корпус содержит опорную конструкцию, выполненную с возможностью вмещения и фиксирования фильтрующей коробки; и кожух, в основном, смонтирован на опорной конструкции, а не на фильтрующей коробке, чтобы факторы наружного физического воздействия не передавались от кожуха в фильтрующую коробку.
Настоящее изобретение согласно еще одному своему аспекту является очищающим воздух респиратором, включающим в себя кожух, ограничивающий единое примыкающее закрытое внутреннее пространство, фильтрующую коробку, расположенную внутри кожуха; впуск воздуха окружающей среды, который направляет воздух окружающей среды внутрь кожуха; осуществляющее сообщение посредством текучей среды устройство, которое направляет фильтрованный воздух из выпуска фильтрующей коробки для дыхания пользователя; и рециркуляционный клапан, расположенный в осуществляющем сообщение посредством текучей среды устройстве, который открывается для того, чтобы позволить воздуху, находящемуся в этом устройстве, вернуться внутрь кожуха.
2
Согласно отличительным признакам этого аспекта изобретения воздухоочистительный респиратор также включает в себя нагнетатель, который нагнетает воздух через впуск воздуха окружающей среды внутрь кожуха, и через фильтрующие коробки - для получения фильтрованного воздуха, пригодного для дыхания; рециркуляционный клапан является смещаемым редукционным клапаном, расположенным в воздушном канале между нагнетателем и маской пользователя; причем рециркуляционный клапан выполнен с возможностью его смещения в положение, в котором он остается открытым, только когда давление в воздушном канале между нагнетателем и маской превысит заданное значение давления; причем заданное значение давления составляет 1,5 дюйма HO; рециркуляционный клапан выполнен с возможностью его смещения в закрытое положение, когда пользователь делает вдох, и открывается, когда пользователь делает выдох, для того, чтобы сбросить излишний поток воздуха во внутреннее пространство кожуха; и рециркуляционный клапан сбрасывает излишний поток воздуха во внутреннее пространство кожуха, таким образом, осуществляя рециркуляцию излишнего воздуха, уже фильтрованного фильтрующей коробкой.
Прочие области применения настоящего изобретения станут очевидными из приводимого ниже подробного описания. Нужно отметить, что подробное описание и определенные примеры, с указанием предпочтительного осуществления изобретения, изложены только для пояснения и не ограничивают объем изобретения.
Краткое описание чертежей
Прочие признаки, осуществления и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг.1 - общий вид спереди, комбинированной системы воздухоснабжения/воздухоочистки в защитной оболочке в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - принципиальная схема автономного респиратора, показываемого на Фиг.1.
Фиг.3 - вид спереди несущей рамы, показываемой на Фиг.1.
Фиг.4 - вид справа несущей рамы, показываемой на Фиг.3.
Фиг.5 и 5А общий вид сверху спереди и общий вид снизу спереди системы, показанной на Фиг.1; ЭПВОР показан, отсоединенным от АР.
Фиг.6 и Фиг.6A увеличенный общий вид сверху и спереди и увеличенный общий вид снизу и спереди и соответственно ЭПВОР, показываемого на Фиг.5 и Фиг.5A.
Фиг.7 - изображение в перспективе, с пространственным разделением деталей, ЭПВОР, показываемого на Фиг.6.
Фиг.8 - общий вид, альтернативного исполнения ЭПВОР, показываемого на Фиг.6; показан вместе с соединенной с ним маской, показываемой на Фиг.1.
Фиг.9 - частичное верхнее поперечное сечение ЭПВОР, показываемого на Фиг.6; сечение выполнено по линии 9А-9А.
Фиг.9A - поперечное сечение горизонтальной проекции ЭПВОР, показываемого на Фиг.9; сечение выполнено по линии 9A-9A.
Фиг.10 - общий вид спереди, маски, показываемой на  Фиг.1; показана с присоединенным к ней шлангом АР;
Фиг.11 - общий вид спереди маски, показываемой на Фиг.10, с присоединенными к ней шлангами обоими респираторами: АР и ЭПВОР;
Фиг.12 - общий вид, с пространственным разделением деталей, переходника шланга, показываемого на Фиг.11.
Фиг.13 - переднее поперечное сечение ЭПВОР, показываемого на Фиг.6; сечение выполнено по линии 9-9; показан поток воздуха через него.
Фиг.14 - общий вид альтернативной комбинированной системы воздухоснабжения/воздухоочистки в защитной оболочке в соответствии со вторым предпочтительным осуществлением настоящего изобретения.
Фиг.15 - общий вид комбинированной системы, показываемой на Фиг.14; ЭПВОР показан, отделенным от АР.
Фиг.16 - общий вид спереди ЭПВОР согласно Фиг.15; в состоянии со снятой крышкой.
Фиг.17 - общий вид сзади ЭПВОР, показываемого на Фиг.16; в состоянии со снятой крышкой и с удаленным входным воздуховодом.
Фиг.18 - схематический вид сбоку ЭПВОР, показываемого на Фиг.15; показан проходящий через него поток воздуха.
Подробное описание предпочтительных осуществлений
Обращаясь к чертежам, на которых аналогичные ссылочные обозначения представляют одни и те же компоненты на разных чертежах: далее описываются предпочтительные осуществления настоящего изобретения. Приводимое ниже описание предпочтительного(ых) осуществления(ий) изложено лишь в качестве примера и никоим образом не огранивает изобретение, его применение или виды его использования.
Фиг.1 показывает в перспективе комбинированную систему 10 воздухоснабжения/воздухоочистки в защитной оболочке в соответствии с первым предпочтительным осуществлением настоящего изобретения. Эта комбинированная система 10 содержит АР 20 и упрочненный ЭПВОР 40, при этом они оба установлены на несущей раме 21, и имеет маску 18. Каждый из этих компонентов будет подробнее описан ниже.
2
Фиг.2 показывает принципиальную схему АР 20, показываемого на Фиг.1. АР 20 включает в себя один, или более баллонов 22, узел 24 клапана, редуктор 26 давления, узел 30 шланга высокого давления для обеспечения сообщения посредством текучей среды выпуском редуктора 26 давления и маской 18; редукторный узел 28 второй ступени или регулятор; и, по меньшей мере, один электронный модуль 34, показываемый на Фиг.1 и Фиг.5. Баллон 22, узел 24 клапана, редуктор 26 и один конец узла 30 шланга совместно установлены на раме 21, которая также включает в себя узел прикрепления для соединения с ней ЭПВОР 40. Баллон 22 является герметическим капсулой или емкостью высокого давления, которые обеспечивают подачу газа для дыхания пользователю. Согласно одному из предпочтительных осуществлений изобретения емкость 22 может содержать воздух под первоначальным давлением около 316,4 кг/см (4500 фунтов-силы на квадратный дюйм), или давлением другой стандартной величины.
Редуктор 26 первой ступени посредством текучей среды сообщается с узлом 24 клапана, который расположен на выпуске емкости 22. В поясняемом осуществлении редуктор 26 первой ступени посредством текучей среды сообщается с узлом 24 клапана через дополнительный узел 31 шланга высокого давления. Но специалисту в данной области техники будет очевидно, что редуктор 26 первой ступени можно, как вариант, соединить непосредственно с узлом 24 клапана. В одном альтернативном осуществлении изобретения редуктор 26 первой ступени и узел 24 клапана могут быть объединены в комбинацию клапана и редуктора «быстрого соединения», например - в комбинацию, раскрываемую в совместно переуступленной патентной заявке США № 10/884,784, содержание которой полностью входит в данный документ в качестве ссылки на нее. Эта комбинация клапана и редуктора показана на Фиг.14 и 15, и описывается ниже.
Электронный модуль 34, который также может быть установлен на раме 21, может включать в себя встроенный источник питания, и разные средства управления и соединения для осуществления межсоединения с редуктором 26, ЭПВОР 40, электрическими устройствами в, или на маске 18 и т.п.В частности, электронный модуль 34 включает в себя контроллер, который определяет, работает ли в данный момент АР 20 или ЭПВОР 40. Например, электронный модуль 34 может иметь пользовательский интерфейс для включения вручную одного или обоих респираторов: АР 20 и ЭПВОР 40, и/или средство для автоматического включения, при определенных условиях, одного или обоих АР 20 и ЭПВОР 40. Модуль 34 можно также подключить к ЭПВОР 40 посредством электрического, механического и бесконтактного интерфейса.
Фиг.3 и Фиг.4 представляют собой вид спереди и вид сзади, соответственно несущей рамы 21, изображенной на Фиг.1. Хотя могут быть использованы очень разнообразные конструкции рам для установки на них обоих аппаратов - АР 20 и ЭПВОР 40, но рама 21 согласно Фиг.3 и Фиг.4 наиболее целесообразна для использования с предпочтительными осуществлениями настоящего изобретения, поскольку, помимо прочих причин, рама 21 позволяет отсоединять от, и снимать с нее ЭПВОР 40, согласно приводимому ниже описанию. Помимо других обычных элементов, рама 21 включает в себя проволочную корзину 23, в которой помещается емкость 22. В углублении 25 за проволочной корзиной 23 помещен ЭПВОР 40 согласно приводимому ниже описанию.
Фиг.5 и Фиг.5А показывают общий вид, изображаемой на Фиг.1 системы 10; показано, что ЭПВОР 40 отсоединен от АР 20; Фиг.6 и 6А показывают увеличенные изображения, в перспективе, ЭПВОР 40, показываемого на Фиг.5 и Фиг.5А; и Фиг.7 показывает изображение в перспективе, с пространственным разделением деталей, ЭПВОР 40, показываемого на Фиг.6. ЭПВОР 40 включает в себя корпус 42, один или более трубопроводов 55, множество имеющих защитную оболочку фильтров 45, двигатель (не показан), аккумуляторную батарею 64, нагнетатель 52 (схематически показан на Фиг.13), узел 70 шланга низкого давления, который обеспечивает сообщение посредством текучей среды между выпуском ЭПВОР 40 и маской 18, и также контроллер (не показан). Каждый из этих компонентов описан более подробно ниже.
Основная часть ЭПВОР 40 представляет собой корпус ЭПВОР 42, который заключает в себе двигатель (не показан), нагнетатель 52 и, по меньшей мере, часть контроллера; и обеспечивает опору для различных других компонентов. Корпус 42 ЭПВОР является основной конструкцией ЭПВОР 40 и включает в себя один или более отверстий 49, 51 фильтрующих коробок 46, и также узел крепления для соединения ЭПВОР 40 с рамой 21, на которой установлен АР 20. В данном описании термин «фильтрующая коробка» обозначает отдельное устройство, используемое для абсорбирования, фильтрования или нейтрализации находящихся в воздухе ядовитых веществ, раздражающих веществ, частиц или т.п., независимо от физической формы этого устройства. Конкретный тип используемых фильтрующих коробок 46 будет зависеть от окружающей среды, в которой они должны будут использоваться, а также от разнообразных других факторов, очевидных специалисту, однако фильтрующей коробкой, целесообразной, по меньшей мере, для некоторых осуществлений ЭПВОР 40 настоящего изобретения, является фильтрующая коробка “Enforcement filter”, которую изготавливает компания “Scott Health & Safety”, г. Монро, штат Северная Каролина. Как показано на чертежах, корпус 42 представляет собой Т-образную конструкцию, обеспечивающую достаточную площадь, позволяющую установить в нем несколько фильтрующих коробок 46, но очевидно, что возможны и другие формы и конфигурации. Форму также можно видоизменить, предусмотрев наличие углубления 47, или наличие других признаков, обеспечивающих возможность плотной подгонки корпуса 42 к емкости 22 АР, или других компонентов АР 20, либо несущей рамы 21.
В конкретном варианте осуществления корпуса 42 ЭПВОР согласно Фиг.5 и другим чертежам, предусмотрены четыре отверстия 49, 51, включая два верхних отверстия 49 и два нижних отверстия 51, каждое из которых ориентировано в обращенном вперед направлении с целью, поясняемой ниже в описании. Однако очевидно, что и другие количества, местоположения, комбинации и ориентации отверстий 49, 51 тоже можно использовать рамках объема настоящего изобретения. Каждое отверстие 49, 51 предпочтительно имеет стандартный размер и включает в себя соединительный механизм для прикрепления различных вспомогательных приспособлений. Одна из конфигураций отверстия, целесообразная для использования в предпочтительных осуществлениях настоящего изобретения - стандартное соединение DIN 40 мм, имеющее крепление с охватывающей резьбой для прикрепления различных фильтрующих коробок, крышек, впускных устройств или т.п.
Каждое отверстие 49, 51 можно использовать разнообразно. Например, Фиг.5 показывает изображение в перспективе альтернативной конфигурации ЭПВОР 40 согласно Фиг.6; показанного вместе с соединенной с ним маской 18, показываемой на Фиг.1. В этой конфигурации фильтрующие коробки 46 можно прикрепить непосредственно к обоим верхним и нижним отверстиям 49, 51 корпуса 42 ЭПВОР. Все четыре отверстия 49, 51, таким образом, используются. Каждая фильтрующая коробка 46 имеет охватываемое резьбовое крепления для соединения с охватывающим креплением соответствующего отверстия 49, 51. В данном исполнении воздух окружающей среды может втягиваться прямо через различные фильтрующие коробки 46 и в сам ЭПВОР 40.
С другой стороны, в основном предпочтительном осуществлении, показанном на Фиг.5-7, трубопровод 55 соединен с каждым из верхних отверстий 49 через втягивающую трубку 56; и два нижних отверстия 51 закрыты съемной крышкой 54. Каждая втягивающая трубка 56 имеет один заглушенный конец, один открытый конец и ее стороны перфорированы крупными отверстиями. Внешние поверхности открытого конца имеют резьбу для соединения трубки 56 с одним из верхних отверстий 49 корпуса 42. Путем установки трубки 56 через по существу цилиндрические отверстия в трубопроводе 55 и привинчивания резьбового конца трубки 56 к отверстию 49 можно прикрепить трубопровод 55 к корпусу 42 ЭПВОР. Согласно излагаемому ниже более подробному описанию на каждый трубопровод опираются несколько фильтрующих коробок 46. Эта компоновка эффективно позволяет соединить с каждым верхним отверстием 49 более чем одну фильтрующую коробку 46, таким образом, обеспечивая преимущества, излагаемые ниже. Также очевидно, что согласно еще одной альтернативной компоновке некоторые из этих же преимуществ можно реализовать заменой каждого трубопровода простыми Т- или У-образными, или др. переходниками (не показаны) с одиночным резьбовым охватываемым креплением, и с двумя или более резьбовыми охватывающими креплениями; причем охватываемое крепление можно соединить с любым отверстием 49, 51; и фильтрующую коробку 46 можно соединить с каждым из охватывающих креплений.
В дополнение к функциональной гибкости, обеспечиваемой отверстиями 49, 51 корпуса 42 ЭПВОР функциональные возможности корпуса 42 ЭПВОР, используемые в разных исполнениях, обеспечивают преимущество технологичности. Так, можно изготовить отдельную деталь (корпус 42 ЭПВОР), которую пользователи смогут использовать многими способами. Корпус 42 ЭПВОР может быть даже снабжен заглушками 54, постоянно закрепленными на отверстиях 49, 51, создавая, таким образом, многие варианты исполнения, без необходимости отдельного изготовления и складирования еще одной детали.
Как это описано ниже, весь узел 40 может быть отсоединен от АР 20, и пользователь может его носить на поясном ремне 1 - Фиг.8, или за спиной, или через плечо с использованием обычного плечевого ремня или портупеи (не показано), или при помощи любого другого целесообразного средства. Корпус 42 ЭПВОР, который предпочтительно изготавливается литьем под давлением из армированного стекловолокном нейлонового материала, можно установить, с возможностью его съема, на несущей раме 21 путем совмещения их соответствующих крепящих узлов.
Для этих целей может использоваться любое соответствующее соединительное средство, но особо целесообразные средства показаны на Фиг.5 и Фиг.6. Крепящий узел 32 на несущей раме 21 включает в себя: два наружных стержня 27, помещенных на ее крае, кромке, верхний кронштейн (не показан) и нижний кронштейн 29; при этом крепящий узел корпуса 42 ЭПВОР включает в себя верхнюю петлю (не показана) и нижнюю защелку 48. Стержни 47 действуют как направляющие для центрирования корпуса 42 ЭПВОР, и также помогают удерживать корпус ЭПВОР после того, как он будет установлен. Нижний кронштейн 29 рамы 21 может содержать имеющую выемку закраину для разъемного соединения с нижней защелкой 48 корпуса 42 ЭПВОР. Верхний кронштейн рамы 21 захватывает верхнюю петлю на корпусе 42 ЭПВОР, чтобы предотвращать перемещение корпуса 42 ЭПВОР с рамы 21, а также действует в качестве упора-ограничителя для того, чтобы предотвращать перемещение корпуса 42 ЭПВОР вверх, и от защелки 29 на нижней части рамы 21.
Установка ЭПВОР производится перемещением со скольжением верхней части ЭПВОР под капсулой 22 и вдоль стержней 27 до тех пор, пока верхняя петля не войдет в контакт с верхним кронштейном рамы 21. Днище корпуса 42 ЭПВОР можно затем подвинуть в сторону рамы 21. Когда нижняя задвижка 48 войдет в контакт с, и захватит нижний кронштейн 29, она автоматически зафиксируется. Тогда ЭПВОР 40 можно будет снять, открыв защелку 48 и повторив процесс установки в обратном порядке. Всю процедуру установки и снятия можно выполнить без отсоединения емкости 22 или иных компонентов АР 20 от рамы 21, и без использования специальных инструментов.
,
Фиг.9 показывает боковое поперечное сечение ЭПВОР 40, показываемого на Фиг.6; сечение сделано по линии 9-9и Фиг.9А показывает верхнее поперечное сечение в ЭПВОР, показываемого на Фиг.9; сечение сделано по линии 9A-9A. Ссылаясь в основном на Фиг.6, 7, 9 и 9А: видно, что ЭПВОР 40 включает в себя два трубопровода 55 и четыре имеющих защитную оболочку фильтра 45; при этом два имеющих защитную оболочку фильтра 45 прикреплены к каждому трубопроводу 55. Каждый имеющий защитную оболочку фильтр 45 включает в себя фильтрующую коробку 46 и крышку 53 фильтра. Крышки 53 фильтра и трубопроводы 55 вместе образуют кожухи 43 (наглядно показано на Фиг.9), которые защищают фильтрующие коробки 46 от тепла, пламени, высокой влажности или влажной окружающей среды, в дополнение к защите коробок 46 от самих физических ударов. В данном описании термин «кожух» означает любую конструкцию или комбинацию конструкций, ограничивающую единое примыкающее закрытое внутреннее пространство, независимо от того, разделено ли это пространство или нет на отдельные отсеки внутри этого кожуха, и это пространство по существу отделено от внешней окружающей среды кожухными конструкциями, но доступ к нему обеспечен одним или несколькими общими впусками. Каждая крышка 53 фильтра может быть прикреплена при помощи защелок 59, шарнирами или иными средствами для надежного ее прикрепления к корпусу 42 ЭПВОР. Каждая крышка 53 фильтра также имеет уплотнение для сочленения между крышкой 53 и трубопроводом 55, обеспечивающее изолирование ЭПВОР 40 от окружающей среды. Предпочтительное осуществление каждой крышки 53 фильтра представляет собой конструкцию, изготовленную литьем под давлением из нейлонового материала, армированного стекловолокном.
Каждый трубопровод 55 включает в себя один, или более впусков 57, верхние и нижние пластины 61, и два резьбовых охватывающих соединения 65 для прикрепления в них фильтрующих коробок 46. Предпочтительное осуществление каждого трубопровода 55 представляет собой конструкцию, изготовленную методом литья под давлением из армированного стекловолокном нейлонового материала. Каждый впуск 57 обеспечивает путь для воздуха окружающей среды для его прохождения в трубопровод 55. Эти впуски 57, использование которых стало возможным за счет того, что кожухи окружают фильтрующие коробки 46 в соответствии с данным описанием, позволяют применение дающих преимущество характерных признаков, некоторые из которых описаны ниже. Например, хотя это и не показано, каждый впуск 57 может, как вариант, иметь клапан или т.п., чтобы впуск 57 можно было закрывать, когда ЭПВОР 40 не используется. Прочие преимущества изобретения поясняются ниже.
Наглядно показано на Фиг.9A: воздух проходит из впусков 57 к перфорациям 63 в верхней и нижней пластинах 61. На следующем этапе, как показано на Фиг.9, воздух проходит через перфорации 63 в пространство между поверхностями внешней стенки фильтрующих коробок 46 и поверхностями внутренних стенок крышек 53 фильтра. Дойдя воздухозаборных участков соответствующих фильтров 12, воздух проходит через фильтры 46, и выходит в центральную сборную камеру трубопровода 55. Наконец, воздух проходит через отверстия в воздухозаборной трубке 56, и протекает через верхние отверстия 49 самого корпуса 42 ЭПВОР.
Дополнительная дающая преимущество характеристика проиллюстрирована на Фиг.9. Хорошо известно, что если ЭПВОР 40 вносится в типичную окружающую среду, в которой используются вода или другие жидкости для пожаротушения или т.п., то на ЭПВОР 40 и другие детали системы 10, вероятно, может попадать разбрызгиваемая вода, либо они иным образом могут контактировать с этими жидкостями. Подобным же образом во влажной окружающей среде часто присутствует водяной пар, и в этих условиях могут оказаться обычные пользователи ЭПВОР и АР. В результате этого воздушные фильтры, используемые в такой окружающей среде, засоряются, повреждаются, либо их рабочие показатели ухудшаются под воздействием воды и других жидкостей, взаимодействующих с фильтрами, в виде жидкости или пара.
Для того чтобы минимизировать или предотвратить такое вредное воздействие, по краям каждой перфорации 63 в верхней и нижней пластинах 61 располагают выступающие закраины 69, далее именуемые «затвором для текучей среды». Каждый затвор 69 для текучей среды проходит вертикально внутрь трубопровода 55. Назначение затворов 69 для текучей среды заключается в том, чтобы вода и другие жидкости, которые могут скапливаться вблизи впусков 57 трубопроводов 55, не стекали по перфорациям 63 на верхней и нижней пластинах 61. Когда трубопровод 55 ориентирован так, как показано на  Фиг.9, то один затвор 69 для текучей среды проходит вверх от нижней пластины из числа двух пластин 61. Аналогично, водяной пар, поступающий через впуски, начинает конденсироваться в этой же камере. Вместе с тем, эта текучая среда самотеком собирается на дне камеры. Однако затвор 69 для текучей среды значительно поднимает вход в перфорации 63 над поверхностью дна камеры, которое в показанном положении образовано нижней пластиной 61. Поскольку вход в перфорации 63 за счет этого значительно выше уровня, достигаемого текучей средой в камере, скопившаяся текучая среда задерживается, и таким образом предотвращается ее попадание в фильтрующие коробки 46, которые она может повредить.
Второй затвор 69 для текучей среды, который проходит вниз от верхней пластины из числа двух пластин 61, предусмотрен по меньшей мере, по двум причинам. Хотя в положении, показанном на Фиг.9, этот верхний затвор 69 для текучей среды не имеет непосредственного назначения, но очевидно, что пожарные и другой персонал, использующий ЭПВОРы, включая ЭПВОР 40 настоящего изобретения, будут, вероятно, перемещать свои ЭПВОР в разные положения, когда будут ползти, взбираться вверх и другим образом маневрировать вместе со своим оборудованием на месте чрезвычайной ситуации. По меньшей мере, в некоторых из этих положений ЭПВОР 40 может, вероятно, изменить свою ориентацию, и при этом затвор 69 для текучей среды, показанный в верхнем положении на Фиг.9, окажется ниже другого затвора 69 для текучей среды, и в этом случае затвор 69 для текучей среды должен будет иметь такие же функциональные возможности, которые изложены выше. Помимо этого, в результате изготовления трубопровода 55 симметричным, трубопровод 55 может быть установлен безотносительно функции положения, занимаемого затвором 69 для текучей среды: верхнего или нижнего.
Также нужно отметить, что по причине позиционирования перфораций 63 на некотором расстоянии от стенок трубопровода 55 текучая среда, которая собирается на дне камеры, вряд ли будет разбрызгиваться на перфорации 63 на верхней пластине 61, если корпус 42 ЭПВОР и, следовательно, трубопровод 55, будут резко перевернуты. Вместо этого собравшаяся текучая среда скорее потечет к одной из стенок, и затем - вдоль стенки, прежде чем соберется на противоположной пластине 61, которая в этом месте станет поверхностью дна камеры. В этой ситуации также противоположным затвором 69 для текучей среды будет предотвращено протекание текучей среды в перфорации 61.
За счет того, что две фильтрующие коробки 46 в этом закрытом исполнении заключены в одном отсеке или в кожухе 43 с ограниченным количеством впусков 57, достигается большее единообразие процесса фильтрации и улучшается регулирование распределения воздуха окружающей среды в фильтры 46. Трубопровод 55 действует как накопитель, а симметричное расположение фильтрующих коробок 46 и воздушный канал, используемый для распределения воздуха в них, гарантируют, что каждая из фильтрующих коробок 46 получает одинаковое количество воздушного потока. Эта конструкция создает возможность наличия затворов 69 для текучей среды, чтобы предотвращать просачивание воды и других жидкостей в сами фильтрующие коробки 46, как это было описано выше.
Нагнетатель 52 расположен на пути сообщения посредством текучей среды между кожухами 43 фильтров закрытого исполнения и маской 18, и предпочтительно расположен между выпуском трубопроводов 55 и впускным концом узла 70 шланга ЭПВОР. Нагнетатель 52 втягивает воздух из кожухов 43 фильтра закрытого исполнения через фильтрующие коробки 12, затем - через трубопроводы 55 в корпус 42 ЭПВОР и впуск 52 и, наконец, направляет его через узел 70 шланга внутрь маски 18. Нагнетатель 52 может представлять собой центробежный насос, работающий от электродвигателя и управляемый электронными средствами.
Фиг.10 показывает общий вид спереди маски 18, показываемой на Фиг.1, с присоединенным к ней узлом 30 шланга АР. Маска 18 герметично закрывает нос и рот пользователя и, предпочтительно, глаза пользователя прозрачным щитком 19 для внешнего наблюдения. Узел 30 шланга АР установлен между редуктором 26 и маской 18 - через регулятор второй ступени 28 АР 20. Этот регулятор 28 дыхания, который предпочтительно расположен на маске 18, включает в себя камеру регулятора (не показана), посредством текучей среды, сообщающуюся с узлом 30 шланга. Регулятор 28 второй ступени может быть любым регулятором из числа обычных, либо обладающих новизной типов, включая регуляторы с редукционным клапаном или регуляторы положительного давления. В одном предпочтительном осуществлении, помимо прочих причин, для его приспособления к выпускаемой в настоящее время продукции, регулятор 28 остается на своем месте на маске 18, независимо от того, используется ли АР 20 или нет. Если АР 20 не используется, то одностороннее отверстие выдоха на этом регуляторе 28 продолжает служить в качестве места истечения выдыхаемого воздуха, когда пользователь дышит воздухом, поступающим от ЭПВОР 40. При этом боковая сторона маски 18 оборудована наполнителем 72, служащим местом соединения витого шланга 70 ЭПВОР, который прикрепляет ЭПВОР к маске 18. Предпочтительно, чтобы крепление 72 было четвертьоборотным - для удобного соединения, но для специалиста будет очевидной возможность использования и других типов креплений, таких как стандартное ввинчивающееся 40-миллиметровое соединение.
Фиг.11 показывает общий вид спереди маски 18, показываемой на Фиг.10; с маской соединены узлы 30, 70 шланга обоих респираторов: АР и ЭПВОР. Узел 70 шланга ЭПВОР включает в себя витой шланг 74 низкого давления и шланговый переходник 80. В предпочтительном осуществлении витой шланг 74 сделан из бутилполимерного каучука, выбранного за его стойкость к химическим веществам, и также за тепло- и огнестойкость.
Фиг.12 показывает общий вид, с пространственным разделением деталей, переходника 80 шланга, показываемого на Фиг.11. Переходник 80 включает в себя однопутевой распределитель 82 и датчик 84 давления. Когда клапан 82 открыт, датчик 84 давления измеряет давление в маске. Когда пользователь делает выдох, то давление в маске поднимается. Датчик 84 определяет это повышение и перекрывает клапан 82 для того, чтобы предотвратить обратное поступление выдыхаемого воздуха в шланг 74 ЭПВОР. При помощи работающего на постоянной скорости электродвигателя входящий воздух, профильтрованный в ЭПВОР 40, затем задерживается в нагнетателе 52. Когда пользователь снова делает вдох, то давление в маске падает, и клапан 82 открывается, позволяя пользователю снова вдохнуть воздух из ЭПВОР 40. Этот процесс повторяется с каждым вдохом пользователя.
В другом варианте осуществления (не показан) датчик 84 может альтернативно использоваться для управления рабочими параметрами двигателя, нагнетателя 52, или и того и другого, для этой функции. Например, при повышении давления крыльчатка нагнетателя может быть остановлена, и при снижении давления крыльчатка вентилятора может быть пущена вновь.
Переходник 80 шланга также предпочтительно имеет, по меньшей мере, два визуальных индикатора 86 статуса, которыми могут быть светодиоды или т.п. Первый светодиод 86 обеспечивает визуальную индикацию работы или бездействия ЭПВОР 40 (например, если светодиод 86 горит, то ЭПВОР 40 в настоящее время включен). Второй светодиод 86 обеспечивает визуальную индикацию сигнализирующего состояния ЭПВОР 40. Например, второй светодиод 86 может гореть, если батарея 64 ЭПВОР разряжена, если поток воздуха, выходящий из нагнетателя 52, меньше заданного порогового значения, или при наличии некоторых других сигнализирующих состояний или при возникновении ошибки. Для выполнения каждой из этих функций можно выполнить надлежащие схемные решения, и будет очевидным, что данное сигнализирующее состояние можно также определить визуально при помощи дополнительных светодиодов, визуальных индикаторов нескольких состояний и др.
Работой ЭПВОР 40 управляет контроллер, который включает в себя пользовательский интерфейс и электрический узел для двигателя. Пользовательский интерфейс предпочтительно расположен в отдельном блоке, который может быть вынесен в удобное для пользователя местоположение, где он будет виден и доступен для пользования, например - будет подвешен через плечо пользователя и находится на его груди. Пользовательский интерфейс пользователя имеет простой выключатель «вкл./выкл.» 71 для ручного включения и выключения ЭПВОР 40, и также индикатор состояния батареи. Для удобного пользования ею и ее подключения батарея 64 двигателя предпочтительно должна находиться в примыкании к пользовательскому интерфейсу; и ее также можно носить на груди через плечо.
Фиг.13 показывает схематический вид ЭПВОР 40, показываемого на Фиг.5; показан поток воздуха, проходящий через него. Как упомянуто выше, воздух окружающей среды поступает в ЭПВОР 40 через впуски 57, и идет вокруг и внутри имеющих защитную оболочку фильтров 45 к воздухозаборникам соответствующих фильтрующих коробок 46. Воздух из каждой пары фильтрующих коробок 46 собирается в центральной сборной камере для каждого трубопровода 55, и направляется в сам корпус 42 ЭПВОР. В корпусе 42 ЭПВОР воздух из соответствующих трубопроводов направляется через нагнетатель 52, и оттуда - через выпуск 67, соединенный с витым шлангом 70.
Поскольку АР 20 и ЭПВОР 40 могут легко соединяться или отсоединяться с помощью средств, показываемых на Фиг.5 (или иных любых целесообразных средств), поэтому пользователь может выбирать нужный тип защиты органов дыхания, и поэтому ЭПВОР 40 можно использовать без АР 20; АР 20 может использовать без ЭПВОР 40, или два аппарата 20, 40 могут использоваться совместно друг с другом, - просто путем соединения или отсоединения по желанию ЭПВОР 40 от АР 20. По усмотрению пользователя он может начать использование ЭПВОР 40, и затем, если потребуется, присоединить ЭПВОР 40 к АР 20, и затем избирательно переключаться между АР 20 и ЭПВОР 40, в зависимости от ситуации. Поскольку маска 18 используется каждым аппаратом 20, 40 для обеспечения пользователя воздухом, пользователь может не снимать маску 18 с лица, и никогда напрямую не подвергаться воздействию воздуха окружающей среды, даже при переключении между ЭПВОР 40 и АР 20. Возможность соединять вместе и разделять две дыхательные системы 20, 40, с одновременной непрерывной защитой органов дыхания, предоставляет пользователю более широкий выбор во время работы в загрязненной среде.
В одном примере типичной рабочей ситуации пользователь несет на себе только ЭПВОР 40 на плечевой лямке или поясном ремне 1, как упомянуто выше. Корпус 42 ЭПВОР, фильтрующие коробки 46 и нагнетатель 52 при этом располагаются на спине пользователя, сбоку или т.п., причем эти компоненты физически отделены от маски 18, но соединены с нею при помощи узла 70 шланга. Пользователь может использовать или не использовать ЭПВОР 40 для дыхания, в зависимости от данной, или ожидаемой, окружающей среды. Например, солдат, ввиду возможного нападения с применением находящегося в воздухе ОВ или т.п., может иметь при себе ЭВП 40, не пользуясь им до того момента, пока это не будет необходимо, или, если такое нападение вероятно, то он может надеть ЭПВОР 40 заранее. Соответствующие ситуации можно предусмотреть и для пожарных, а также другого персонала. ЭПВОР 40 предоставляет пользователю возможность дышать фильтрованным воздухом в окружающей среде, в которой воздух не пригоден для дыхания; при этом используемый в ЭПВОР 40 тип фильтрующих коробок 46 будет зависеть от ожидаемого или наличествующего типа отравляющего вещества, раздражителя, частиц или т.п.
В некоторых ситуациях фильтрованный с помощью ЭПВОР 40 воздух может стать непригодным для безопасного дыхания по разным причинам. В таких случаях может возникнуть необходимость в переключении с использования ЭПВОР на АР. Предположим описанную выше ситуацию, в которой пользователь носит на себе только ЭПВОР 40. Пользователь в первую очередь определяет местонахождение соответствующего АР 20 этого описываемого здесь типа. Не прерывая поток воздуха, пригодного для дыхания, пользователь может снять ЭПВОР 40 со своей спины, плеча или пояса, установить и закрепить ЭПВОР 40 на несущей раме 21, и затем надеть полную систему 10 и носить ее на спине. В любое время при этом пользователь может переключиться с использования ЭПВОР на использование АР, при этом не прерывая поток воздуха для дыхания. Подобным образом, когда можно безопасно дышать фильтрованным воздухом, и снабжение воздухом АР 20 больше не требуется, либо воздух в нем закончился, пользователь может снять систему 10 со спины, снять ЭПВОР 40 с несущей рамы 21, оставить АР 20, и опять надеть ЭПВОР 40, опять же не прерывая поток воздуха для дыхания.
При отсоединении друг от друга и соединении АР 20 и ЭПВОР 40 друг с другом часто нередко важно, чтобы пользователь имел в данное время один работающий респиратор. Это предотвращает ненужный расход воздуха из емкости 22 АР, если требуется только ЭПВОР 40, а также предотвращает случайное использование ЭПВОР 40, когда требуются функциональные возможности АР 20. Чтобы гарантировать работу только одного респиратора в данное время, система 10 предпочтительно использует средства для координации работы ЭПВОР 40 с работой АР 20. Когда ЭПВОР 40 не соединен с АР 20, то его работа представляет собой работу, аналогичную работе типичного ЭПВОР.
С другой стороны, когда ЭПВОР 40 соединен с АР 20, то работой 40 ЭПВОР управляет электронный модуль 34 АР 20. Если пользователь выбрал для дыхания ЭПВОР 40, то АР 20 не ограничивает работу ЭПВОР. Однако если пользователь выбрал использование ЭПВОР 40 для дыхания, то АР 20 не ограничивает работу ЭПВОР 40. Но если пользователь решает включить АР 20 для защиты органов дыхания, тогда обеспечиваются характеристики, гарантирующие безопасную, эффективную и интегрированную работу ЭПВОР 40 совместно с АР 20. Во-первых, предпочтительно обеспечен защитный выключатель для того, чтобы гарантировать успешное подключение ЭПВОР 40 к АР 20. Для этого, как один из вариантов, используют механический выключатель (не показан), показывающий, что корпус 42 ЭПВОР был успешно состыкован (смонтирован или закреплен в механически стабильном состоянии) на месте на несущей раме 21 для АР 20. Одним типом выключателей, целесообразным для использования в предпочтительных осуществлениях настоящего изобретения, является геркон. Предпочтительно чтобы пользователь не смог переключать источники воздуха с ЭПВОР 40 на АР 20, если выходной сигнал данного выключателя указывает, что ЭПВОР 40 не соединен с АР 20.
Если ЭПВОР 40 успешно соединен с АР 20, то дополнительный управляющий механизм, который предпочтительно является автоматическим механическим или электрическим датчиком, можно использовать для выключения нагнетателя 52 ЭПВОР. Один из целесообразных для этого датчиков предусматривает использование бесконтактного магнитного поршня (не показан) в электронном модуле 34 АР. При помощи этого датчика узел 24 клапана, открывающий баллон для работы АР 20, обусловливает перемещение поршня под давлением, действующим из баллона. Поршень установлен таким образом, что его перемещение взаимодействует с магнитным выключателем в ЭПВОР 40, при этом выключая нагнетатель 52 ЭПВОР. В альтернативном датчике датчик давления (не показан) может воспринимать повышенное давление в системе воздухоснабжения АР 20, когда открыта полная или частично полная емкость 22 АР. Выходной сигнал датчика давления принимается электронным модулем 34 АР 20 и затем передается в нагнетатель 52 ЭПВОР, таким образом, выключая этот нагнетатель. Разумеется, если ЭПВОР 40 не был правильно соединен с АР 20, то упомянутый защитный выключатель предотвращает выключение ЭПВОР 40 в пользу 20.
Если пользователь затем решит переключиться обратно на ЭПВОР 40 для защиты органов дыхания, то электронный модуль 34 автоматически включит нагнетатель 52 ЭПВОР. Если предусмотрен датчик давления, упоминаемый в предыдущем абзаце, то электронный модуль 34 может также инициировать эту функцию автоматически, когда емкость 22 АР полностью, или почти полностью, исчерпана. Такая функция может быть приведена в действие, когда датчик давления определит, что давление в системе воздухоснабжения 20 снизилось ниже заданного порогового значения, таким образом, указывая, что либо пользователь закрыл узел 24 клапана баллона, тем самым перекрыв АР 20, либо емкость 22 пустая.
Наконец, отсоединение ЭПВОР 40 от АР 20 возвращает работу ЭПВОР 40 обратно в режим обычной работы ЭПВОР 40. В частности, отсоединение ЭПВОР 40 от АР 20 прекращает действие упомянутого защитного выключателя, тем самым сигнализируя для ЭПВОР 40 о том, что АР 20 отсутствует, и автоматически включает ЭПВОР 40, пока тот не будет выключен пользователем вручную.
Фиг.14 показывает общий вид альтернативной комбинированной имеющей защитную оболочку системы воздухоснабжения / воздухоочистки 110 в соответствии со вторым предпочтительным осуществлением настоящего изобретения. Как и в первом предпочтительном описываемом выше осуществлении, альтернативная комбинированная система 110 включает в себя АР 120 и один имеющий защитную оболочку ЭПВОР 140, которые оба установлены на несущей раме 121; и маску 18. Как и в случае с АР 20, описываемым выше, АР 120 согласно Фиг.14, включает в себя один или более емкостей 22, узел 24 клапана, редуктор 126, узел 30 шланга высокого давления для создания сообщения посредством текучей среды между выпуском редуктора 126 и маской 18; узел редуктора второй ступени, или регулятор, 28 второй ступени; источник электропитания 116, и, по меньшей мере, один электронный модуль 134.
Маска 18 и большинство компонентов АР 120 аналогичны соответствующим компонентам, описанным выше в связи с рассмотрением первого предпочтительного осуществления. Однако, как упомянуто выше, АР 120 может использовать альтернативный редуктор 126, такой как комбинация клапана и редуктора быстрого соединения, раскрываемая в совместно переуступленной патентной заявке США № 10/884,784. Помимо этого, эффективное использование такой комбинации редуктора 126 предпочтительно включает в себя использование усовершенствованного электронного модуля 134, например модуля согласно также патентной заявке США № 10/884,784. Этот электронный модуль 134 может содержать разные управляющие элементы и соединения для связи с редуктором 26, ЭПВОР 140, электрическими устройствами в или на маске 18, и т.п.; и предпочтительно, также включает в себя контроллер, который определяет, какой именно из аппаратов работает в любое данное время: АР 20 или ЭПВОР 140. Но очевидно, что использование такового альтернативного редуктора 126 и электронного модуля 134 является необязательным вариантом.
Помимо альтернативного редуктора 126 и электронного модуля 134, имеющий защитную оболочку ЭПВОР 140 и несущая рама 121 альтернативной комбинированной имеющей защитную оболочку системы воздухоснабжения/воздухоочистки 110, включает в себя альтернативные признаки, по меньшей мере, некоторые из которых излагаются подробнее ниже. Фиг.15 показывает изображение, в перспективе, комбинированной системы 110, показываемой на Фиг.14; где ЭПВОР 140 отсоединен от АР 120; и Фиг.16 показывает вертикальную проекцию, в перспективе, ЭПВОР 140, показываемого на Фиг.15; показано, что крышка 154 снята. ЭПВОР 140 содержит корпус 142, корпус 150 двигателя, крышку 154, входной воздуховод 156, множество фильтрующих коробок 12, нагнетатель 152 и витой шланг 70, который соединяет выпуск ЭПВОР 140 с маской 18. Каждый из этих компонентов описан более подробно ниже. Согласно излагаемому ниже описанию: весь узел 140 может быть отсоединен от АР 20, и переноситься пользователем на спине с использованием простой обычной плечевой лямки (не показана), либо любого другого целесообразного средства.
Основой ЭПВОР 140 является корпус 142 ЭПВОР, который служит опорой для других различных компонентов, и также включает в себя батарейную трубку 164 и батарейный колпачок 168 для вмещения батарей (не показаны), запитывающих нагнетатель 152. Корпус 142 ЭПВОР имеет установочные гнезда (не показаны) для фильтрующих коробок 12, крепление 148 для соединения ЭПВОР 140 с АР 120, и образует основную конструкцию ЭПВОР 140.
Корпус 142 ЭПВОР, который предпочтительно изготавливается литьем под давлением из нейлонового материала, армированного стекловолокном, может быть съемной конструкцией и устанавливаться на несущей раме 121 путем совмещения его крепления 148 с соответствующим креплением 132 на несущей раме 121. Крепление 132 на несущей раме 121 специально выполнено с возможностью этого соединения. Для этих целей может использоваться любое целесообразное средство соединения, и определенное целесообразное средство наиболее наглядно показано на Фиг.15. Крепление 132 на несущей раме 121 включает в себя: вертикальный стержень с узкой оконечностью, проходящей от более широкой части на его верхнем конце, и полку на его нижнем конце. Крепление 148 на ЭПВОР 140 включает в себя прорезь, располагаемую над верхней оконечностью стержня на несущей раме 121, и лепесток, выполненный возможностью его посадки в полку на несущей раме 121. Когда прорезь расположена на верхней оконечности, корпус 142 ЭПВОР опирается на более широкую часть вертикального стержня и на полку, но ЭПВОР 140 можно легко снять, подняв корпус 142, чтобы прорезь высвободилась от верхней оконечности крепления 132 несущей рамы.
Корпус двигателя 150 может быть отдельной частью ЭПВОР 140, либо может входить в состав корпуса 142 ЭПВОР. В корпусе 150 двигателя установлен нагнетатель 152; корпус создает фильтрованному воздуху путь прохождения из корпуса 142 ЭПВОР во впуск нагнетателя 152. Если корпус 150 двигателя выполнен отдельно от корпуса 142 ЭПВОР, то корпус 150 двигателя может также предусматривать возможность прикрепления его к корпусу 142 ЭПВОР. Предпочтительное выполнение корпуса 150 двигателя представляет собой конструкцию, изготовленную литьем под давлением из армированного стекловолокном нейлонового материала.
Крышка 154 ЭПВОР прикреплена к корпусу 142 ЭПВОР. Вместе крышка 154 и корпус 142 ЭПВОР образуют кожух 143 закрытого исполнения, который предохраняет фильтрующие коробки 46 от тепла, открытого пламени, высокой влажности или влажной окружающей среды, в дополнение к защите фильтрующих коробок 46 от непосредственных физических ударов. Крышка 154 ЭПВОР 154 может быть прикреплена при помощи защелок 59, шарнирами или иными средствами для надежного ее закрепления в корпусе 142 ЭПВОР. Крышка ЭПВОР 154 также включает в себя уплотнение для соединения между крышкой 154 ЭПВОР и корпусом 142 ЭПВОР, гарантирующее изолирование ЭПВОР 140 от окружающей среды. Предпочтительное выполнение крышки 142 ЭПВОР представляет собой конструкцию, изготовленную литьем под давлением из нейлонового материала, армированного стекловолокном.
Фиг.17 показывает общий вид сзади ЭПВОР 140, показываемого на Фиг.16; на этом изображении сняты крышка 154 и входной воздуховод 156. Входной воздуховод 156 обеспечивает путь для воздуха окружающей среды, проходящего от впуска 157 в кожух 143 ЭПВОР. Входной воздуховод 156 включает в себя клапан 158, который перекрывает впуск 157, когда ЭПВОР 140 не используется. Клапан 158 может представлять собой простую впускную крышку, такую, которая показана на чертеже и выполнена в виде пробки, либо можно предусмотреть более сложную пневматическую или электронную конструкцию, управляемую электронным блоком ЭПВОР или АР. Наряду с этим, этот ЭПВОР 140 может, как вариант, быть дополнительно оборудован предварительным фильтром 162 на входном воздуховоде 156 ЭПВОР 140, предотвращая преждевременное засорение фильтрующих коробок 46 частицами, которые могут содержаться в воздухе. Предпочтительное осуществление входного воздуховода 156 представляет собой конструкцию, изготовленную литьем под давлением из армированного стекловолокном нейлонового материла. Предпочтительное осуществление клапана 158 представляет собой конструкцию из формованного бутилкаучука.
Входной воздуховод 156 посредством текучей среды сообщается с кожухом 143 через одно или несколько отверстий 166 воздуховода. Все фильтрующие коробки 46 предпочтительно расположены в одном отсеке в кожухе для большего единообразия фильтрации и улучшения регулирования распределения, идущих в них потоков воздуха окружающей среды. Воздух окружающей среды втягивается во входной воздуховод 156 через впуск 157, и проходит в кожух 143 через отверстия 166 воздуховода. Предпочтительно имеется множество отверстий 166 воздуховода различных размеров для того, чтобы уравновешивать количество воздуха, втекающего через фильтрующие коробки 46. Это можно осуществить использованием относительно небольшого отверстия 166 воздуховода рядом с впуском 157, и использованием последовательно более крупных, по мере увеличения расстояния от впуска 157, отверстий 166 воздуховода. Как частично показано на Фиг.17, множество отверстий 166 воздуховода предпочтительно включают в себя два полукруглых отверстия, относительные размеры которых изменяются с изменением их соответствующих радиусов. Входной воздуховод 156 можно удлинить, или его размеры подобрать иным образом, чтобы направлять воздух, поступающий в каждое отверстие 166 воздуховода. Таким образом, кожух 143 служит в качестве накопителя, и размер и размещение отверстий 166 воздуховода обеспечивают поступление одинакового объема воздушного потока в каждую фильтрующую коробку 46.
Нагнетатель 152 расположен на пути сообщения посредством текучей среды между кожухом 143 ЭПВОР и маской 18, и предпочтительно - между выпуском кожуха 143 ЭПВОР и впускным концом шланга 70 ЭПВОР. Нагнетатель 152 втягивает воздух из кожуха 143 ЭПВОР через фильтрующие коробки 12, и прокачивает воздух по шлангу 70 внутрь маски 18. Нагнетатель152 может представлять собой центробежный воздушный вентилятор, управляемый электронными средствами.
Фиг.18 схематически показывает боковую проекцию ЭПВОР 140, показываемого на Фиг.15; показан проходящий через него поток воздуха. Как упомянуто выше, целесообразно, чтобы ЭПВОР 140 согласно изобретению имел конструкцию, обеспечивающую пользователя достаточным расходом воздуха для постоянного поддержания положительного давления в его маске 18. ЭПВОР 140 согласно изобретению применяет обладающий новизной признак, решающий обе эти проблемы. ЭПВОР 140 согласно изобретению, как упомянуто выше, подает 300 литров воздуха в минуту или более, и использует рециркуляционный клапан 160, находящийся в корпусе 142 ЭПВОР, который предназначен для решения проблемы высокого давления выдоха. Рециркуляционный клапан 160 представляет собой смещаемый предохранительный клапан, установленный в воздушном канале между нагнетателем 152 ЭПВОР и маской 18. Клапан 160 смещается для открытия только когда давление в воздушном канале между нагнетателем 152 и маской 18 превысит 1,5 дюйма водяного столба; и он установлен в корпусе 142 ЭПВОР с возможностью выполнения функции сброса излишнего потока воздуха в кожух 143 ЭПВОР.
В этом выполнении и исходя из синусоиды дыхания пользователь обеспечивается 300 литрами воздуха в минуту, или более, в периоде вдоха синусоиды дыхания обеспечивая положительное давление в маске 18. В течение периода выдоха синусоиды дыхания давление в маске противогаза 18 будет расти, обеспечивая противодавление на нагнетатель 152 и рециркуляционный клапан 160. Когда это давление превысит 1,5 дюйма водяного столба, то рециркуляционный клапан 160 откроется, снижая давление в маске 18, и предотвращая излишнее для пользователя повышение давления выдоха (значительно ниже 3,5 дюйма водяного столба). Дополнительное преимущество рециркуляционного клапана 160 заключается в сбросе избыточного потока воздуха ЭПВОР 140 в кожух 143 ЭПВОР. Благодаря сбросу этого фильтрованного воздуха в кожух 143 ЭПВОР воздух окружающей среды, входящий в кожух, разбавляется, и относительная концентрация загрязнения снижается. Эта сниженная концентрация воздуха в значительной степени продлевает срок службы фильтрующих коробок 12, и позволяет пользователю продлить свое нахождение в загрязненной окружающей среде.
Как и в случае с первой комбинированной системой 10, маска 18 в альтернативной комбинированной системе 110 герметично закрывает нос и рот пользователя, и предпочтительно закрывает глаза пользователя прозрачным щитком 19 для обеспечения обзора. Узел 30 шланга АР расположен между редуктором 26 и маской 18 - через регулятор 28 второй ступени АР 120. Как упомянуто выше, конструкция и работа этого регулятора дыхания 28 аналогичны тем, которые были использованы в комбинированной системе 10 согласно Фиг.1. Причем боковая сторона маски 18 предпочтительно имеет 40-миллиметровое ввинчиваемое соединение. Это обеспечивает место соединения для витого шланга 70, который прикрепляет ЭПВОР 140 к маске 18.
Как и в первом предпочтительном осуществлении, АР 120 и ЭПВОР 140 можно удобным образом соединить или разъединить с помощью средства в соответствии Фиг.15, или с помощью целесообразных альтернативных средств. Поэтому пользователь также имеет возможность выбора нужного типа защиты органов дыхания, и вследствие этого ЭПВОР 140 можно использовать без АР 120; АР 120 можно использоваться без ЭПВОР 140, или оба респиратора 120, 140 можно использовать вместе простым прикреплением к, или снятием ЭПВОР 140 с АР 120, когда это будет желательно. Взаимодействие АР 120 с ЭПВОР 140 аналогично взаимодействию АР 120 с ЭПВОР 40 согласно первому предпочтительному осуществлению.
Исходя из вышеизложенного, специалистам данной области техники будет ясно, что настоящее изобретение допускает его широкое использование и применение. Многие осуществления и адаптирования настоящего изобретения, помимо описываемых в данном документе, и также многие варианты, модификации и эквивалентные компоновки будут очевидными из данного изобретения и приводимого выше его описания, или логически будут из них следовать в рамках идеи и объема данного изобретения. Соответственно, несмотря на то, что настоящее изобретение здесь подробно описано по отношению к его предпочтительному осуществлению, подразумевается, что это раскрытие настоящего изобретения является только пояснительным и приводится в качестве примера, и изложено лишь в целях предоставления полного и позволяющего его реализовать раскрытия. Приводимое выше раскрытие изобретения не должно истолковываться как описание, ограничивающее настоящее изобретение или каким бы то ни было образом исключающее прочие его осуществления, адаптации, варианты, модификации или эквивалентные компоновки; и настоящее изобретение ограничено только прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами. Используемые здесь определенные термины используются только как общеродовые и описательные термины, а не в целях ограничения.