Дыхательный аппарат

Изобретение относится к средствам обеспечения жизнедеятельности, а именно к устройствам для защиты органов дыхания и зрения человека от вредного воздействия непригодной для дыхания, токсичной и задымленной газовой среды. Дыхательный аппарат содержит источник сжатого газа, маску, легочный автомат, включающий корпус с седлом, клапан подачи, герметично установленный в корпусе, управляющий клапан, установленный в клапане подачи, крышку, мембрану, герметично закрепленную между корпусом и крышкой, тягу, связывающую мембрану и управляющий клапан. Согласно изобретению управляющий клапан и тяга установлены с возможностью осевого перемещения с клапаном подачи, при этом тяга с одной стороны жестко связана с мембраной, а с другой контактирует с управляющим клапаном. Технический результат заключается в снижении сопротивления дыханию за счет уменьшения времени отклика легочного автомата на изменение потребностей пользователя в расходе газа при различных режимах дыхания, а также в повышении удобства использования за счет обеспечения автоматического включения/отключения легочного автомата при стыковке/расстыковке с маской либо автоматического отключения легочного автомата при расстыковке с маской и включения легочного автомата первым вдохом после стыковки с маской. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к средствам обеспечения жизнедеятельности, а именно к устройствам для защиты органов дыхания и зрения человека от вредного воздействия непригодной для дыхания, токсичной и задымленной газовой среды, и может быть использовано, в частности, при изготовлении дыхательных аппаратов, работающих на сжатом воздухе с пневматически управляемым впускным клапаном и избыточным давлением под маской.

Предшествующий уровень техники

Из уровня техники известны различные конструкции дыхательных аппаратов.

В частности, патенте US 5,464,009, опубликованном 07.11.1995, и в патенте US 6,394,091, опубликованном 28.05.2002, раскрыты дыхательные аппараты, каждый из которых содержит источник сжатого газа, легочный автомат с пневматически управляемым клапаном подачи и маску с клапанной коробкой.

Недостатком данных устройств является большое время отклика легочного автомата на изменение режимов дыхания пользователя и, как следствие, повышенное сопротивление дыханию во всем диапазоне легочных вентиляций.

Наиболее близким к заявленному изобретению является дыхательный аппарат с клапаном, управляемым легкими, раскрытый в патенте US 5,016,627, опубликованном 21.05.1991, содержащий источник сжатого газа, легочный автомат, включающий корпус с впускным штуцером, крышку, герметично закрепленную между корпусом и крышкой мембрану, впускной клапан, установленный в корпусе с образованием управляющей камеры, выход которой выполнен в виде седла клапана подачи, взаимодействующий с седлом клапана подачи управляющий клапан, маску с клапанной коробкой.

Недостатками данного дыхательного аппарата являются низкое быстродействие легочного автомата, обусловленное значительным временем реакции пневматически управляемого клапана подачи на изменение потребностей пользователя в расходе газа при различных режимах дыхания, что затрудняет управление подачей газа пользователю и приводит к повышению сопротивления дыханию; необходимость создания пользователем отрицательного давления под маской для включения легочного автомата.

Раскрытие изобретения

Заявленное изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в снижении сопротивления дыханию за счет уменьшения времени отклика легочного автомата на изменение потребностей пользователя в расходе газа при различных режимах дыхания, а также в повышении удобства использования за счет обеспечения автоматического включения/отключения легочного автомата при стыковке/расстыковке с маской либо автоматического отключения легочного автомата при расстыковке с маской и включения легочного автомата первым вдохом после стыковки с маской.

Указанный технический результат достигается за счет того, что дыхательный аппарат содержит источник сжатого газа, маску, легочный автомат, включающий корпус с седлом, клапан подачи, герметично установленный в корпусе, управляющий клапан, установленный в клапане подачи, крышку, мембрану, герметично закрепленную между корпусом и крышкой, тягу, связывающую мембрану и управляющий клапан, при этом управляющий клапан и тяга установлены с возможностью осевого перемещения с клапаном подачи, при этом тяга с одной стороны жестко связана с мембраной, а с другой - контактирует с управляющим клапаном.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что легочный автомат снабжен дополнительно штоком с пружиной и рычагом, установленным в корпусе, при этом рычаг контактирует с тягой, а шток контактирует с упором на маске. Данная конструкция позволяет обеспечить механизм включения/выключения, который при расстыковке с маской через связанные между собой мембрану и тягу с помощью рычага и подпружиненного штока выключает легочный автомат, закрывая клапаны (прекращая подачу воздуха от впускного штуцера), а при стыковке с маской с помощью специального упора в клапанной коробке позволяет начать работу легочного автомата без дополнительных механических манипуляций. Также легочный автомат может быть снабжен кольцевой пружиной фиксации мембраны в выключенном положении с закрытыми клапанами. В исполнении с кольцевой пружиной фиксации для начала работы (подачи воздуха от впускного щтуцера) необходимо создать разрежение в подмембранной полости, сделав первый вдох.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен общий вид дыхательного аппарата с легочным автоматом;

на фиг.2 - продольный разрез маски с легочным автоматом в состоянии «включено» на стадии выдоха;

на фиг.3 изображен продольный разрез маски с легочным автоматом с тягой, связывающей мембрану и управляющий клапан, в состоянии «включено» на стадии выдоха;

на фиг.4 изображена маска с легочным автоматом в состоянии «включено» на стадии вдоха (продольный разрез);

на фиг.5 изображен легочный автомат с дополнительным штоком с пружиной и рычагом, установленным в корпусе, в состоянии «выключено» (продольный разрез);

на фиг.6 изображен продольный разрез маски с дополнительным штоком с пружиной и рычагом, установленным в корпусе, в состоянии «включено» на стадии выдоха;

на фиг.7 изображено расположение тяги и механизма включения/выключения (мембрана и крышка условно не показаны);

на фиг.8 - легочный автомат с кольцевой пружиной фиксации мембраны в состоянии «выключено» (продольный разрез);

на фиг.9 изображен продольный разрез маски с легочным автоматом с кольцевой пружиной фиксации мембраны в состоянии «выключено».

Осуществление изобретения

Дыхательный аппарат включает источник сжатого газа, например баллон с редуктором (на чертежах не показан), маску 1 с клапанной коробкой 2, в которой установлен подпружиненный клапан выдоха 3, легочный автомат 4, соединяющийся с одной стороны с клапанной коробкой 2, а с другой стороны через впускной штуцер 5 с источником сжатого газа. Легочный автомат состоит из корпуса 6 с выполненным в нем седлом 9, крышки 7 и герметично закрепленной между ними мембраны 8. Клапан подачи 10 имеет с одной стороны уплотнение 12, контактирующее с седлом 9, а с другой стороны соединен с поршнем 18. В то же время в клапане подачи выполнено седло 11, контактирующее с уплотнением 15 управляющего клапана 14. Клапан подачи 10 установлен в корпусе 6 с образованием управляющей камеры 17, которая посредством канала 13 соединена с одной стороны через дюзу 16 с полостью подачи сжатого газа, а с другой стороны через седло 11 с подмембранной полостью, связанной с легкими пользователя. При этом диаметр седла 9 меньше диаметра поршня 18. Управляющий клапан 14 соосно установлен непосредственно в клапане подачи 10 с возможностью совместного перемещения с мембраной 8 за счет тяги 20, установленной в корпусе 6, с одной стороны контактирующей с управляющим клапаном 14, а с другой - жестко соединенной с мембраной 8 через планку 19.

Механизм включения/выключения легочного автомата содержит шток 21, установленный в корпусе 6, в котором установлена ось 25 для перемещения рычага 22, установленного в корпусе 6 на оси 24, пружину 23. В крышке 5 легочного автомата 4 может быть установлена кольцевая пружина фиксации 26, позволяющая фиксировать мембрану в выключенном положении с закрытыми клапанами при соединении легочного автомата 4 с маской 1.

Дыхательный аппарат работает следующим образом.

При осуществлении вдоха давление в подмембранной полости уменьшается, мембрана 8 под действием давления окружающей среды и за счет усилия, создаваемого сжатым газом со стороны управляющей камеры 17 на управляющий клапан 14, начинает перемещаться вдоль оси легочного автомата и управляющий клапан 14 выходит из контакта с седлом 11 клапана подачи 10. В связи с тем, что проходное сечение дюзы 16 намного меньше проходного сечения седла 11, давление в управляющей камере 17 уменьшается и клапан подачи 10 начинает перемещаться вдоль оси легочного автомата, выходя из контакта с седлом 9 и открывая доступ газа к пользователю. При этом за счет возможности перемещения мембраны в одном направлении с клапаном подачи 10 перемещение управляющего клапана 14 относительно седла 11 происходит до момента начала перемещения клапана подачи 10 и поршня 18, а величина этого перемещения поддерживается минимально необходимой независимо от величины перемещения поршня 18 и клапана подачи 10 во всем диапазоне легочных вентиляций. Это позволяет существенно сократить время реакции клапана подачи 10 на изменение потребного расхода газа в различных режимах дыхания, создаваемых пользователем в процессе работы.

При отсутствии потребления газа со стороны пользователя или при осуществлении выдоха сжатый газ через седло 9 корпуса 6 и седло 11 попадает в подмембранную полость. Давление в подмембранной полости повышается, и за счет перепада давлений между подмембранной полостью и окружающей средой мембрана 8 перемещает с помощью тяги 20 управляющий клапан 14 до контакта подушки клапана 15 с седлом 11 клапана подачи 10. Величина избыточного давления в подмембранной полости определяется усилием, необходимым для удержания в закрытом положении управляющего клапана 15 при рабочем давлении газа в управляющей камере 17. Давление в управляющей камере 17 через дюзу 16 выравнивается до значения рабочего давления на входе в легочный автомат. При этом за счет того, что диаметр седла 9 меньше диаметра поршня 18 со стороны управляющей камеры 17, создается усилие, перемещающее поршень 18 с клапаном подачи 10 до момента контакта уплотнения 12 с седлом 9. Одновременно с перемещением поршня 18 и клапана подачи 10 перемещается и находящийся в контакте с седлом 11 управляющий клапан 14. Выдох пользователя осуществляется в окружающую среду за счет открытия подпружиненного клапана выдоха 3.

При не состыкованном с маской 1 легочном автомате 4 рычаг 22, поворачиваясь на оси 24 под действием пружины 23 штока 21, через планку 19 и тягу 20 закрывает управляющий клапан 14 и клапан подачи 10. При включении источника сжатого газа газ через впускной штуцер 5, дюзу 16 и канал 13 попадает в управляющую камеру 17. Для стыковки легочного автомата 4 с маской 1 поступательным движением вставляют выходной штуцер корпуса 6 в приемную часть клапанной коробки 2 до момента фиксации корпуса 6 в клапанной коробке 2. В этом положении легочный автомат 4 состыкован с маской, шток 21 перемещается вверх, соприкасаясь с упором в клапанной коробке 2, шток 21 освобождает рычаг 22 и мембрану 8, переводя легочный автомат в рабочий режим, сжатый газ поступает на клапан подачи 10, легочный автомат переведен в положение «включено». В исполнении с установленной кольцевой пружиной фиксации 26 при соединении легочного автомата 4 с маской 1 шток 21 перемещается вверх, соприкасаясь с упором в клапанной коробке 2, шток 21 освобождает рычаг 22, но мембрана 8 удерживается кольцевой пружиной 26, не открывая клапана для подачи воздуха. При первом вдохе в подмембранной полости создается разрежение и мембрана 8 срывается с пружины 26, переводя легочный автомат в рабочий режим.

При отсоединении легочного автомата 4 от маски 1 шток 21 под действием пружины 23 перемещается вниз, поворачивая рычаг 22 вокруг оси 24. Рычаг 22 через планку 19 и тягу 20 выключает легочный автомат 4, закрывая клапаны (прекращая подачу газа).

1. Дыхательный аппарат, содержащий источник сжатого газа, маску, легочный автомат, включающий корпус с седлом, клапан подачи, герметично установленный в корпусе, управляющий клапан, установленный в клапане подачи, крышку, мембрану, герметично закрепленную между корпусом и крышкой, тягу, связывающую мембрану и управляющий клапан, отличающийся тем, что управляющий клапан и тяга установлены с возможностью осевого перемещения с клапаном подачи, при этом тяга с одной стороны жестко связана с мембраной, а с другой контактирует с управляющим клапаном.

2. Дыхательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что легочный автомат снабжен дополнительно штоком с пружиной и рычагом, установленным в корпусе, при этом рычаг контактирует с тягой, а шток контактирует с упором на маске.

3. Дыхательный аппарат по п.2, отличающийся тем, что легочный автомат снабжен кольцевой пружиной фиксации мембраны в выключенном положении.