[1]Полезная модель относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания, используемых в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности, в частности к изолирующим дыхательным аппаратам с химически связанном кислородом, предназначенным для защиты органов дыхания в аварийной ситуации и в непригодной для дыхания атмосфере.
[2]Изолирующие самоспасатели предназначены для экстренной кратковременной защиты органов дыхания в аварийных ситуациях, связанных с образованием непригодной для дыхания среды, характеризующейся недостатком кислорода или чрезвычайной загазованностью, а также при неизвестном составе и концентрациях загрязняющих воздух примесей. Как правило, самоспасатель включает лицевую часть (маску или капюшон с полумаской, или загубник), служащую для изоляции органов дыхания человека от окружающей среды и соединенную с теплообменником, а также гофрированную трубку (дыхательный шланг), соединяющую теплообменник с регенеративным патроном, заполненным регенеративным продуктом, причем регенеративный патрон соединен с дыхательным мешком.
[3]В общем виде принцип работы самоспасателя с «маятниковой» циркуляцией газовой дыхательной смеси (далее - ГДС) в замкнутом дыхательном контуре характеризуется тем, что ГДС дважды проходит через регенеративный патрон, при этом существенно повышается температура вдыхаемой ГДС, однако в последней существенно понижается концентрация углекислого газа. Напротив, принцип работы самоспасателя с «круговой» схемой дыхания предполагает однократное прохождение ГДС через регенеративный патрон, следствием чего являются низкая температура вдыхаемой ГДС, но более высокая концентрация в такой смеси углекислого газа по сравнению с «маятниковой» схемой. Источником кислорода для дыхания является размещенный в регенеративном патроне продукт на основе надпероксида калия - KO2 (далее - регенеративный продукт), обеспечивающий поглощение из выдыхаемого человеком воздуха воды и углекислого газа и выделение в ходе химической реакции кислорода, обогащающего дыхательную смесь. Самоспасатели с таким принципом работы, независимо от применяемой схемы циркуляции ГДС, являются изолирующими дыхательными аппаратами с химически связанным кислородом.
[4]Эффективность удаления из ГДС углекислого газа и температура вдыхаемой ГДС являются взаимосвязанными параметрами, ограничивающими время защитного действия дыхательного аппарата и определяемыми конструкцией дыхательного аппарата (реализованной схемой циркуляции ГДС).
[5]Известен изолирующий дыхательный аппарат с химически связанным кислородом (патент РФ №150432, МПК А62В 19/00, опубликовано: 20.02.2015), который содержит патрон с регенеративным продуктом, неподвижно закрепленный в корпусе футляра, дыхательную трубку с загубником, носовой зажим, дыхательный мешок, верхнюю и нижнюю крышки футляра, стяжную ленту. На верхней крышке патрона находится пусковое устройство и шарнирно закрепленная пробка. На верхний и нижний фланцы патрона надеты уплотнительные прокладки. При сборке дыхательного аппарата загубник надевается на пробку, образуя герметичное соединение. Верхняя крышка футляра, патрон с корпусом футляра и уплотнительными прокладками и нижняя крышка футляра герметично соединяются между собой при помощи стяжной ленты. Регенеративный продукт изолируется от окружающего воздуха двумя контурами герметизации: уплотнительными прокладками и герметичным соединением загубника с пробкой. Предложенная конструкция обеспечивает надежную изоляцию регенеративного продукта от окружающего воздуха и сохранение работоспособности дыхательного аппарата в течение гарантированного срока эксплуатации без необходимости проверок на герметичность. Указанная конструкция типична для самоспасателей с «маятниковой» схемой циркуляции ГДС.
[6]Недостатком известной полезной модели является конструкция узла изоляции органов дыхания, который выполнен в виде загубника, для использования которого требуется дополнительно носовой зажим. Такой узел не обеспечивает защиту лица и головы пользователя от воздействия тепла при пожаре и токсичных веществ при различных авариях, затрудняет ведение переговоров и требует специальной подготовки пользователя.
[7]Известен самоспасатель (патент РФ №196555, МПК А62В 7/00, опубликовано: 04.03.2020) с маятниковой схемой циркуляции ГДС, содержащий регенеративный патрон с регенеративным продуктом, соединенный через распределительное устройство с узлом изоляции органов дыхания через гофрированный шланг, дыхательный мешок с клапаном избыточного давления, соединенный с регенеративным патроном, отличающийся тем, что регенеративный патрон снабжен пусковым устройством в виде пускового брикета и ампулы с пусковой жидкостью, дыхательный шланг соединен с узлом изоляции органов дыхания в виде капюшона со смотровым окном и размещенной в нем полумаской, соединенной с дыхательным шлангом, закрепленным на полумаске патрубком с установленным в нем рекуперативным теплообменником, на патрубке установлена стяжка, снабженная пряжками, в которых установлены натяжные ленты, один из концов которых закреплен на капюшоне, дыхательный мешок в верхней части снабжен шлевкой, закрепленной на гофрированном шланге, а корпус регенеративного патрона соединен ремнями с капюшоном.
[8]Самоспасатель с капюшоном обеспечивает меньший коэффициент защиты по сравнению с лицевой частью, выполненной в виде полной лицевой маски.
[9]Следствием использования маятниковой схемы дыхания является существенный нагрев регенеративного патрона в результате химической реакции поглощения углекислого газа и воды и выделения кислорода, протекающей со значительным выделением тепла, в результате чего пользователь может получить ожог кожи при неосторожном касании открытых металлических частей регенеративного патрона.
[10]Известно устройство (патент РФ №156725, МПК А62В 7/08, опубликовано: 10.11.2015) для защиты органов дыхания, содержащее лицевую часть, регенеративный патрон с пусковым устройством, дыхательный мешок, крышки со стяжной лентой, отличающееся тем, что корпус выполнен из композитного теплоизолятора, имеющего на внешней поверхности ребра с формой, эквидистантной форме корпуса регенеративного патрона. Техническая сущность полезной модели заключается в том, что улучшены эксплуатационные характеристики за счет снижения носимой массы устройства при объединении теплоизолятора и корпуса устройства в одну деталь - композитный теплоизолятор, а долговременная жесткость устройства обеспечивается за счет жесткости композитного теплоизолятора, имеющего форму, эквидистантную форме регенеративного патрона с расположенными снаружи ребрами, обеспечивающими теплоизоляцию в сложных условиях ежедневной эксплуатации в шахтах. Полезная модель обеспечивает теплоизоляцию во время работы и долговременную жесткость устройства во время эксплантации.
[11]Недостатком данного устройства является конструкция узла изоляции органов дыхания, который выполнен в виде загубника с носовым зажимом, не обеспечивающих защиту лица и головы человека от воздействия токсичных веществ при различных авариях и тепла при пожаре.
[12]Время защитного действия рассмотренных выше аппаратов ограничено возможностями отработки регенеративного патрона. Данные аппараты являются аппаратами однократного применения.
[13]Известен изолирующий аппарат на химически связанном кислороде, работающий по маятниковой схеме дыхания (авторское свидетельство СССР №1677893, МПК А62В 7/08, опубликовано: 27.07.1997) с возможностью замены отработанного регенеративного патрона, состоящий из лицевой части с соединительной трубкой, заполненного регенеративным продуктом и пусковым брикетом патрона, пускового устройства в виде резиновой ампулы с ножом и экраном, смонтированного на патроне дыхательного мешка с клапаном избыточного давления, каркаса для размещения аппарата и сумки с крышкой. Каркас состоит из верхней и нижней скругленных рамок с выемкой, соединенных стойками, и ленты с замком для крепления патрона. Сумка имеет верхнюю крышку с теплоизоляционным экраном. Боковая стенка выполнена в виде шторок и снабжена защитным козырьком и фигурной пружиной. Лицевая часть сообщена с патроном соединительной трубкой. Патрон соединен с дыхательным мешком.
[14]Недостатком данного изобретения является размещение дыхательного мешка в жестком каркасе, для предотвращения обжатия дыхательного мешка в процессе эксплуатации. Каркас с размещенным внутри него дыхательном мешком ухудшает эргономические характеристики изделия, может создавать неудобства при ношении и эксплуатации, увеличивает массогабаритные характеристики изделия, так как рассчитан на определенный объем дыхательного мешка. Также эргономические характеристики аппарата снижает размещение регенеративного патрона сверху на жестком каркасе, такое расположение увеличивает объем изделия в целом. При эксплуатации регенеративный патрон нагревается, его поверхность может достигать более 180°С, что может повлечь за собой ожоги кожи рук пользователя при касании металлических частей регенеративного патрона, в том числе и при замене отработанного патрона на новый, что также является недостатком изолирующего аппарата на химически связанном кислороде по авторскому свидетельству СССР №1677893.
[15]В качестве ближайшего аналога принято техническое решение по патенту US 4461291 A, A62B 7/08, 24.07.1984, в котором описан респиратор регенеративного типа, состоящий из мундштука (загубника), прикреплённого к верхней части дыхательной трубки, соединенной с патроном с химическим продуктом для улавливания углекислого газа и влаги из выдыхаемого воздуха и выделения в процессе реакции кислорода. Патрон установлен в корпус, имеющий верхнюю крышку, нижнюю крышку и боковые стенки, с зазором относительно корпуса для обеспечения прохождения потока регенерированного воздуха, поступающего при выдохе из нижней части патрона в дыхательный мешок, соединенный с корпусом, и в обратном направлении при вдохе (по маятниковой схеме дыхания). Корпус удерживает и поддерживает патрон, прижатый к дыхательной трубке, расположенной над ним для постоянной подачи выдыхаемого воздуха из дыхательной трубки. Часть корпуса, которая прилегает к нижней поверхности патрона, крепится к боковым стенкам корпуса с помощью быстроразъёмных фиксаторов. Для доступа к патрону ее снимают, затем на патрон нажимают и извлекают его. Сменный патрон выдвигают вверх до тех пор, пока он не войдёт в зацепление с дыхательной трубкой. Затем нижняя крышка корпуса устанавливается обратно с помощью быстроразъёмных креплений.
[16]Недостатком данного устройства является то, что прохождение газовой смеси через зазор между патроном и корпусом ухудшает теплоизоляцию патрона от тела человека, так как химическая реакция поглощения диоксида углерода и воды с одновременным образованием кислорода идет с выделением тепла, и обогащенная кислородом вследствие химической реакции газовая смесь, выходящая из нижней части патрона, нагревает стенки корпуса. В процессе эксплуатации патрон нагревается, до температуры более 180°С, в результате чего пользователь может получить ожоги кожи рук при извлечении отработанного патрона из корпуса и установке сменного патрона.
[17]Предлагаемая полезная модель решает техническую проблему создания изолирующего дыхательного аппарата многократного применения с улучшенными эргономическими характеристиками и возможностью простой, быстрой и безопасной замены отработанного регенеративного патрона на новый.
[18]Технический результат при использовании полезной модели заключается в надежности теплоизоляции регенеративного патрона от тела человека и возможности «сброса» отсоединенного отработанного регенеративного патрона посредством быстрого раскрытия футляра без необходимости касания руками нагретой поверхности регенеративного патрона, что улучшает эксплуатационные характеристики дыхательного аппарата.
[19]Технический результат достигается тем, что изолирующий дыхательный аппарат с химически связанным кислородом, содержащий воздуховодную трубку, регенеративный патрон с пусковым устройством, размещенный в быстроразъемном футляре, состоящем из корпуса и крышки, и дыхательный мешок с клапаном избыточного давления, согласно полезной модели снабжен лицевой частью, выполненной в виде полной лицевой маски с панорамным смотровым окном и переговорным устройством, присоединенной через штуцер и воздуховодную трубку посредством быстроразъемного соединения к патрубку регенеративного патрона, при этом регенеративный патрон содержит пусковой брикет и регенеративный продукт на основе надпероксидов калия и натрия и соединен быстроразъемным соединением через другой патрубок с дыхательным мешком, выполненным воротниковой формы и закрепленным на корпусе быстроразъемного футляра, который выполнен теплоизолирующим и с ребрами жесткости на внутренней поверхности.
[20]Корпус футляра может быть выполнен с щелевыми отверстиями для монтажа грудного ремня.
[21]Воздуховодная трубка может быть снабжена чехлом из ткани, стойкой к агрессивным веществам.
[22]Дыхательный мешок может быть снабжен чехлом из ткани, стойкой к агрессивным веществам.
[23]Штуцер может быть снабжен теплообменным элементом.
[24]Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
[25]Размещение регенеративного патрона в быстроразъемном футляре, выполненном теплоизолирующим и с ребрами жесткости на внутренней поверхности, обеспечивает:
[26]надежность теплоизоляции регенеративного патрона, нагревающегося до температуры выше 180°С в процессе эксплуатации, от тела человека;
[27]фиксацию горячего отработанного регенеративного патрона внутри футляра при отсоединении воздуховодной трубки и дыхательного мешка без необходимости касания руками нагретой поверхности регенеративного патрона при его замене;
[28]«сброс» отсоединенного отработанного регенеративного патрона посредством быстрого раскрытия футляра без необходимости касания руками нагретой поверхности регенеративного патрона;
[29]быструю установку в футляр нового регенеративного патрона и надежную его фиксацию.
[30]Выполнение корпуса футляра с щелевыми отверстиями обеспечивает монтаж грудного ремня, что позволяет дополнительно закрепить изолирующий дыхательный аппарат на пользователе и облегчает установку в футляр нового регенеративного патрона после «сброса» отработанного вследствие фиксации футляра к телу человека.
[31]Оснащение воздуховодной трубки чехлом из ткани, стойкой к агрессивным веществам (ткань Имера ТУ 2566-101-00209600-2007), улучшает эксплуатационные характеристики аппарата и расширяет область применения.
[32]Оснащение дыхательного мешка чехлом из ткани, стойкой к агрессивным веществам (ткань Имера ТУ 2566-101-00209600-2007), улучшает эксплуатационные характеристики аппарата и расширяет область применения.
[33]Снабжение штуцера теплообменным элементом снижает температуру вдыхаемой газовой дыхательной смеси при включении в аппарат и работе регенеративного патрона и повышает комфортность дыхания.
[34]По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию «новизна».
[35]Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных модификаций изолирующего дыхательного аппарата с получением технического результата, заключающегося в расширении арсенала технических средств индивидуальной защиты органов дыхания человека, повышении надежности и улучшении эксплуатационных характеристик, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию «промышленная применимость».
[36]Сущность полезной модели поясняется фиг. 1-5, на которых
[37]фиг. 1 - изолирующий дыхательный аппарат, общий вид;
[38]фиг. 2 - регенеративный патрон, вид спереди;
[39]фиг. 3 - футляр, изометрия;
[40]фиг. 4 - дыхательный мешок, вид сзади;
[41]фиг. 5 - лицевая часть в сборе с воздуховодной трубкой, вид слева в разрезе.
[42]Перечень позиций, указанных на чертежах:
[44]2 - панорамное смотровое окно;
[45]3 - переговорное устройство;
[47]5 - воздуховодная трубка;
[50]8 - регенеративный патрон;
[51]9 - пусковое устройство;
[52]10 - патрубок для присоединения дыхательного мешка;
[53]11 - дыхательный мешок;
[54]12 - клапан избыточного давления (КИД);
[55]13 - ремень крепления;
[58]16 - ребро жесткости;
[64]22 - щелевые отверстия;
[65]23 - пусковой брикет;
[66]24 - регенеративный продукт;
[67]25 - быстроразъемное соединение дыхательного мешка;
[69]27 - быстроразъемное соединение воздуховодной трубки;
[70]28 - теплообменный элемент;
[75]33 - чехол дыхательного мешка.
[76]Изолирующий дыхательный аппарат состоит из лицевой части 1, выполненной в виде полной лицевой маски с панорамным смотровым окном 2, снабженной переговорным устройством 3, присоединенной через штуцер 4 и воздуховодную трубку 5 посредством быстроразъемного соединения 27 к патрубку 6 размещенного в быстроразъемном теплоизолирующем футляре 7 регенеративного патрона 8, сообщающегося через патрубок для присоединения дыхательного мешка 10 с дыхательным мешком 11, оснащенным клапаном избыточного давления 12. Лицевая часть 1 предназначена для защиты органов дыхания, глаз, кожных покровов лица от агрессивных химических веществ, открытого пламени, а также служит для направления ГДС к органам дыхания или от них при вдохе и выдохе пользователя, соответственно. Панорамное смотровое окно 2 оптически прозрачно. В средней части лицевой части 1 имеется отверстие, предназначенное для установки переговорного устройства 3, в нижней части лицевой части 1 имеется отверстие, предназначенное для установки штуцера 4, включающего теплообменный элемент 28, предназначенный для охлаждения ГДС, поступающей на вдох пользователя. Воздуховодная трубка 5 снабжена чехлом 32 из ткани, стойкой к агрессивным химическим веществам - Имера ТУ 2566-101-00209600-2007. На противоположный от штуцера 4 конец воздуховодной трубки 5 установлено быстроразъемное соединение воздуховодной трубки 27, предназначенное для закрепления воздуховодной трубки 5, соединенной с лицевой части 1 штуцером 4, через ответную часть в патрубке 6, к регенеративному патрону 8. Быстроразъемное соединение воздуховодной трубки 27 обеспечивает легкое отсоединение отработанного регенеративного патрона 8 от воздуховодной трубки 5 с целью его замены и присоединения нового. Регенеративный патрон 8 размещен в футляре 7, выполненном из соединенных между собой в нижней части петлями 29 корпуса 15 и крышки 14 и оснащенном быстро-разъемным механизмом, состоящем из ручки 17, штока 18, пружины 19 втулки 20, размещенном во внутренних боковых пазах корпуса 15. В верхней боковой части крышки 14 имеется отверстие 30 для фиксации зубца 31 ручки 17. Футляр 7 выполнен с ребрами жесткости 16 на внутренней поверхности, предназначенными для обеспечения дополнительного воздушного зазора между регенеративным патроном 8 и крышкой 14 и корпусом 15 футляра 7 для лучшей теплоизоляции от тела пользователя. Футляр 7 предназначен для предотвращения контакта работающего регенеративного патрона 8 с телом человека, а также фиксации горячего отработанного регенеративного патрона 8 при отсоединении воздуховодной трубки 5 и дыхательного мешка 11. Футляр 7 позволяет не прикасаться руками к нагретой поверхности регенеративного патрона 8 в процессе его замены на новый. Быстроразъемный механизм предназначен для легкого «сброса» отсоединенного отработанного регенеративного патрона 8 посредством быстрого раскрытия футляра 7, что позволяет не касаться руками нагретой поверхности патрона, и для быстрой установки и закрепления в футляре 7 нового регенеративного патрона. Корпус 15 футляра 7 имеет щелевидные отверстия 22, в которые продевается грудной ремень 21, обеспечивающий дополнительную фиксацию футляра 7 на корпусе человека, и облегчающий «сброс»/установку регенеративного патрона 8. Регенеративный патрон 8 оснащен пусковым устройством 9, инициирующим запуск в работу пускового брикета 23, облегчающего начальный период выделения кислорода размещенным в регенеративном патроне 8 регенеративным продуктом 24. На регенеративном патроне 8 размещен патрубок дыхательного мешка 10, в который через быстроразъемное соединение дыхательного мешка 25 смонтирован дыхательный мешок 11, снабженный чехлом дыхательного мешка 33 из ткани, стойкой к агрессивным химическим веществам - Имера ТУ 2566-101-00209600-2007, служащий емкостью для ГДС и оснащенный КИД 12 для стравливания избытка ГДС. Дыхательный мешок 11 оснащен ремнями крепления 13 к футляру 7, и размещается вокруг шеи пользователя по типу воротника, дополнительно выполняя функцию подвесной системы, и удерживая футляр 7 с установленным в нем регенеративным патроном 8, соединенном воздуховодной трубкой 5 через штуцер 4 с лицевой частью 1. Дыхательный мешок 11 выполнен со шлевкой 26, предназначенной для закрепления лицевой части 1 при ношении аппарата в положении «наготове». Быстроразъемное соединение дыхательного мешка 25 позволяет легко отсоединить от дыхательного мешка 11 отработанный регенеративный патрон 8 и присоединить новый.
[77]Изолирующий дыхательный аппарат работает следующим образом. При возникновении опасной ситуации пользователь надевает лицевую часть 1, тем самым изолируя свой контур дыхания от атмосферного воздуха, затем приводит в действие пусковое устройство 9, в результате чего из пускового брикета 23 в ходе химической реакции происходит выделение кислорода, необходимого для дыхания в первые минуты использования аппарата, а также выделение достаточного количества влаги и тепла, необходимых для запуска в работу регенеративного продукта 24, особенно при низких температурах окружающей среды. Движение потока ГДС при работе аппарата осуществляется по «маятниковой» схеме. При выдохе ГДС проходит из лицевой части 1 через штуцер 4 с теплообменным элементом 28 по воздуховодной трубке 5 через патрубок 6 в регенеративный патрон 8, в котором регенеративным продуктом 24 поглощаются диоксид углерода и влага, и выделяется кислород в объеме, пропорциональном объему поглощенных веществ. Из регенеративного патрона 8 через патрубок для присоединения дыхательного мешка 10 ГДС поступает в дыхательный мешок 11. При вдохе обогащенная кислородом ГДС из дыхательного мешка 11 вторично поступает в регенеративный патрон 8, где дополнительно очищается от диоксида углерода и, проходя в обратном направлении через воздуховодную трубку 5, штуцер 4 с теплообменным элементом 28, поступает в пространство под лицевую часть 1 на вдох пользователя. Избыток ГДС из дыхательного мешка 11 при выдохе стравливается через клапан избыточного давления 12 в окружающую атмосферу. Процесс поглощения диоксида углерода и влаги регенеративным продуктом 24 сопровождается выделением тепла, поэтому при работе происходит нагрев корпуса регенеративного патрона 8 и проходящей через него ГДС. Нагрев ГДС снижается с помощью теплообменного элемента 28, который при вдохе очищенной ГДС частично поглощает тепло, что снижает ее температуру, а при выдохе возвращает накопленное тепло ГДС, то есть работает в рекуперативном режиме. Нагретый регенеративный патрон 8 изолируется от возможного контакта с пользователем футляром 7.
[78]Замена регенеративного патрона 8 осуществляется следующим образом. При снижении поступления ГДС на вдох и «опадании» дыхательного мешка 11, служащих признаками отработки регенеративного патрона 8, или по окончании назначенного времени защитного действия, пользователь задерживает дыхание, отсоединяет регенеративный патрон 8 от дыхательного мешка 11 с помощью быстроразъемного соединения дыхательного мешка 25 и от воздуховодной трубки 5 с помощью быстроразъемного соединения воздуховодной трубки 27, приподнимает ручки 17, освобождая зубцы 31 и крышку 14, тем самым открывая футляр 7, и сбрасывает из последнего отработанный регенеративный патрон 8, не прикасаясь к нему. Устанавливает в корпус 15 новый регенеративный патрон 8, закрывает крышку 14, приподнимая и поворачивая ручки 17, вставляет зубцы 31 в отверстия 30, тем самым закрывая футляр 7. После этого пользователь присоединяет воздуховодную трубку 5 быстроразъемным соединением воздуховодной трубки 27 к патрубку 6, а дыхательный мешок 11 быстроразъемным соединением дыхательного мешка 25 к патрубку для присоединения дыхательного мешка 10, и приводит в действие пусковое устройство 9, после чего возобновляет дыхание.
[79]Полезная модель обладает высокими техническими и эксплуатационными характеристиками.
