RU2111027C1 - Breathing apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: cleaning air of working zone from vapors and aerosols of harmful substances. SUBSTANCE: flaps of inhalation valves are made in form of mushrooms and fixed in seats. Seats are made integral with plastic collars. Axis of valve seat is displaced with respect to collar symmetry axis. Valve flap diameter-collar outer diameter ratio is 1:(2.5-3). Distance from axis of inhalation valve to axis of collar symmetry is related to collar diameter as 1:(3.2-4.6). Filtering and sorbing cartridge is made of layers of filtering and sorbing materials. Filtering layer length-sorbing layer length ratio is 1: (1.5-25). EFFECT: higher quality of air cleaning and increased reliability and service life of breathing apparatus. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области производства средств для очистки воздуха, в частности к респираторной технике, и может быть использовано для очистки воздуха рабочей зоны от паров и аэрозолей вредных веществ. The invention relates to the field of production of means for air purification, in particular to respiratory equipment, and can be used to clean the air of the working area from vapors and aerosols of harmful substances.

Известен респиратор, содержащий лицевую часть в виде резиновой полумаски, фильтрующе-сорбирующие патроны; клапаны вдоха, клапан выдоха с предохранительным экраном, оголовье для крепления респиратора на голове [1], [2]. Known respirator containing the front part in the form of a rubber half mask, filtering and sorbing cartridges; inspiratory valves, exhalation valve with a safety screen, headband for attaching the respirator to the head [1], [2].

Недостатками известного респиратора является то, что клапаны вдоха выполнены в виде дисков, что приводит к увеличению содержания диоксида углерода в подмасочном пространстве (т.н. "маятниковое дыхание"), а при высоких физических нагрузках может привести к срыву лепестка клапана с оси седловины клапана, вместе с тем коаксиальное расположение горловины на корпусе фильтрующе-поглощающей системы ограничивает поле зрения работающего при пользовании респиратором, причем необходимость использования различных типов патронов или фильтрующе-сорбирующих, или только сорбирующих существенно снижает возможности использования респиратора в экстремальных условиях. The disadvantages of the known respirator is that the inspiration valves are made in the form of discs, which leads to an increase in the content of carbon dioxide in the under-mask space (the so-called "pendulum breathing"), and with high physical exertion can lead to the valve lobe breaking off the valve seat axis At the same time, the coaxial arrangement of the neck on the housing of the filter-absorbing system limits the field of view of the person working when using a respirator, and the need to use different types of cartridges or filter rbiruyuschih or only sorbent significantly reduces the possibility of using a respirator in extreme conditions.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является респиратор, содержащий лицевую часть в виде резиновой полумаски, фильтрующе-сорбирующие патроны, пластмассовые манжеты с клапанами вдоха, клапан выдоха с предохранительным экраном, оголовье для крепления респиратора на голове [3]. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a respirator containing the front part in the form of a rubber half mask, filtering and sorbing cartridges, plastic cuffs with inspiration valves, an exhalation valve with a safety screen, a headband for attaching the respirator to the head [3].

Недостатками данного устройства является то, что лепестки клапанов вдоха выполнены в виде дисков, что приводит к увеличению содержания диоксида углерода в подмасочном пространстве из-за свободного перемещения лепестка клапана по оси седловины клапана, а при высоких физических нагрузках возможен срыв лепестка клапана с оси седловины. The disadvantages of this device is that the petals of the inspiration valves are made in the form of discs, which leads to an increase in the carbon dioxide content in the under-mask space due to the free movement of the valve petal along the axis of the valve seat, and at high physical loads, the valve petal can be disrupted from the axis of the saddle.

Коаксиальное расположение седловины клапана на пластмассовой манжете приводит к уменьшению общего поля зрения в респираторе; необходимость использования различных типов патронов - или только сорбирующих, или фильтрующих сорбирующих, резко снижает возможность использования респираторов в экстремальных условиях. The coaxial arrangement of the valve seat on the plastic cuff reduces the total field of view in the respirator; the need to use different types of cartridges - either only sorbing, or filtering sorbing, dramatically reduces the possibility of using respirators in extreme conditions.

Целью изобретения является повышение качества очистки воздуха, повышение надежности в работе респиратора. The aim of the invention is to improve the quality of air purification, increasing the reliability of the respirator.

Поставленная цель достигается тем, что в респираторе, содержащем лицевую часть в виде резиновой полумаски, фильтрующе-сорбирующие патроны, пластмассовые манжеты с с клапанами вдоха, клапан выдоха с предохранительным экраном, оголовье для крепления респиратора на голове, лепестки клапанов вдоха выполнены в форме гриба и фиксируются в седловинах, выполненных за одно целое с пластмассовыми манжетами со смещением оси седловины клапана по отношению к оси симметрии манжеты, причем диаметр лепестка клапана относится к наружному диаметру манжеты как 1 : 2,5 - 3, расстояние от оси клапана вдоха до оси симметрии манжеты относится к диаметру манжеты как 1 : 3,2 - 4,6; а фильтрующе-сорбирующий патрон выполнен из фильтрующего и сорбирующего слоев материалов, причем длина фильтрующего слоя относится к длине сорбирующего как 1 : 1,5 - 25. This goal is achieved by the fact that in the respirator containing the front part in the form of a rubber half mask, filtering and sorbing cartridges, plastic cuffs with inhalation valves, the exhalation valve with a safety screen, the headband for attaching the respirator to the head, the petals of the inhalation valves are made in the form of a mushroom and are fixed in the saddles made in one piece with plastic cuffs with the offset of the axis of the valve seat relative to the axis of symmetry of the cuff, and the diameter of the valve petal refers to the outer diameter of the cuffs As 1: 2.5 - 3, the distance from the axis of the inspiratory valve to the axis of symmetry of the cuff refers to the diameter of the cuff as 1: 3.2 - 4.6; and the filtering and sorbing cartridge is made of a filtering and sorbing layers of materials, and the length of the filtering layer refers to the length of the sorbing as 1: 1.5 - 25.

Отличие предложенного устройства от известного заключается в том, что лепестки клапанов вдоха выполнены в форме гриба и фиксируются в седловинах, выполненных за одно целое с пластмассовыми манжетами со смещением оси седловины клапана по отношению к оси симметрии манжеты, причем диаметр лепестка клапана относится к наружному диаметру манжеты как 1 : 2,5 - 3, расстояние от оси клапана до оси симметрии манжеты относится к диаметру манжеты как 1 : 3,2 - 4,6; а фильтрующе-сорбирующий патрон выполнен из фильтрующего и сорбирующего слоев материалов, причем длина фильтрующего слоя относится к длине сорбирующего как 1 : 1,5 - 25. The difference between the proposed device and the known one is that the petals of the inspiration valves are made in the form of a mushroom and are fixed in saddles made integrally with plastic cuffs with an offset of the axis of the valve seat relative to the axis of symmetry of the cuff, and the diameter of the valve petal refers to the outer diameter of the cuff as 1: 2.5 - 3, the distance from the valve axis to the axis of symmetry of the cuff refers to the diameter of the cuff as 1: 3.2 - 4.6; and the filtering and sorbing cartridge is made of a filtering and sorbing layers of materials, and the length of the filtering layer refers to the length of the sorbing as 1: 1.5 - 25.

Использование лепестков клапана вдоха в форме гриба и размещение его на пластмассовой манжете в соответствии с заявленными соотношениями, а также выполнение фильтрующе-поглощающего патрона из слоев фильтрующего и сорбирующего материалов в указанных соотношениях из научно-технической литературы авторам неизвестно. The authors do not know the use of inhalation valve petals in the form of a mushroom and its placement on a plastic cuff in accordance with the stated ratios, as well as the performance of a filter-absorbing cartridge from layers of filtering and sorbing materials in the indicated ratios from the scientific and technical literature.

Использование указанных признаков в предложенном респираторе позволяет достичь высокого качества очистки воздуха, увеличения ресурса работы и повышения надежности в работе респиратора, что становится возможным за счет того, что лепестки клапанов вдоха выполнены в форме гриба и фиксируются в седловинах, выполненных за одно целое с пластмассовыми манжетами со смещением оси седловины клапана по отношению к оси симметрии манжеты, причем диаметр лепестка клапана относится к наружному диаметру манжеты как 1 : 2,5 - 3, расстояние от оси симметрии манжеты относится к диаметру манжеты как 1 : 3,2 - 4,6, а фильтрующе-сорбирующий патрон выполнен из фильтрующего и сорбирующего слоев материалов, причем длина фильтрующего слоя относится к длине сорбирующего как 1 : 1,5 - 25. The use of these signs in the proposed respirator allows to achieve high quality air purification, increase the service life and increase the reliability of the respirator, which is possible due to the fact that the petals of the inspiration valves are made in the form of a mushroom and are fixed in saddles made in one piece with plastic cuffs with the offset of the axis of the valve seat in relation to the axis of symmetry of the cuff, and the diameter of the valve petal refers to the outer diameter of the cuff as 1: 2.5 - 3, the distance from the axis of symmetry and the cuff refers to the diameter of the cuff as 1: 3.2 to 4.6, and the filtering and sorbing cartridge is made of filtering and sorbing layers of materials, and the length of the filtering layer refers to the length of the sorbing as 1: 1.5 to 25.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид респиратора. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the respirator.

Предложенный респиратор включает лицевую часть в виде резиновой полумаски 1, фильтрующе-сорбирующие патроны 2, пластмассовые манжеты 3 с клапанами вдоха 4, клапан выдоха с предохранительным экраном 5, оголовье для крепления респиратора на голове 6. The proposed respirator includes a front part in the form of a rubber half mask 1, filtering and sorbing cartridges 2, plastic cuffs 3 with inspiration valves 4, an exhalation valve with a safety screen 5, a headband for attaching the respirator to the head 6.

Лепестки клапанов вдоха 4, выполненные в форме гриба, фиксируются в седловинах, выполненных за одно целое с пластмассовыми манжетами 3 со смещением оси седловины клапана 4 по отношению к и симметрии манжеты 3. В манжету 3 крепятся фильтрующе-сорбирующие патроны 2, выполненные из слоев фильтрующего 7 и сорбирующего 8 материалов. Сорбирующий материал 8, например, активный уголь или химпоглотитель на его основе жестко фиксируется в корпусе патрона с помощью разделительных сеток 9. Торцевые стенки патрона выполнены перфорированными. The mushroom-shaped inhalation valve petals 4 are fixed in saddles made integrally with plastic cuffs 3 with the valve seat 4 axis offset relative to the cuff symmetry 3. Filter-sorbing cartridges 2 made of filter layers are attached to the cuff 3 7 and sorbing 8 materials. Sorbent material 8, for example, activated carbon or a chemical absorber based on it, is rigidly fixed in the cartridge housing by means of dividing nets 9. The end walls of the cartridge are perforated.

Респиратор работает следующим образом. The respirator operates as follows.

С помощью оголовья 6 респиратор закрепляется на лице работающего. With the help of headband 6, the respirator is fixed on the face of the worker.

При вдохе загрязненный воздух поступает в фильтрующе-сорбирующие патроны 2, закрепленные с помощью пластмассовых манжет 3 на лицевой части 1 респиратора. When inhaling, the contaminated air enters the filter-sorbing cartridges 2, fixed with plastic cuffs 3 on the front part 1 of the respirator.

Пройдя последовательно через слои фильтрующего 7 и сорбирующего 8 материалов, очищенный воздух через клапаны вдоха 4, зафиксированные в седловинах, выполненные заодно с пластмассовыми манжетами 3 со смещением оси седловины клапана 4 по отношению к оси симметрии манжеты 4, поступает в подмасочное пространство лицевой части 1 респиратора и используется для дыхания. After passing sequentially through the layers of filtering 7 and sorbing 8 materials, the purified air through the inspiration valves 4, fixed in the saddles, made integral with the plastic cuffs 3 with the offset of the axis of the saddle of the valve 4 relative to the axis of symmetry of the cuff 4, enters the masking space of the front part 1 of the respirator and used for breathing.

Для улучшения эксплуатационных и защитных характеристик респиратора лепестки клапанов вдоха выполнены в форме гриба и фиксируются в седловинах, выполненных за одно целое с пластмассовыми манжетами. To improve the operational and protective characteristics of the respirator, the petals of the inspiratory valves are made in the form of a mushroom and are fixed in the saddles, made in one piece with plastic cuffs.

Результаты экспериментов, обосновывающих целесообразность применения грибного клапана в сравнении с дисковым клапаном, приведены на фиг. 2а. The results of experiments substantiating the feasibility of using a mushroom valve in comparison with a disk valve are shown in FIG. 2a.

Как следует из результатов экспериментов, применение грибкового клапана (кривая 1) позволяет, во-первых, существенно снизить содержание CO₂ в подмасочном пространстве респиратора и, во-вторых, содержание CO₂ в течение всей рабочей смены стабильно поддерживается на одном уровне, практически независимо от степени физической нагрузки при выполнении работы.As follows from the experimental results, the use of a fungal valve (curve 1) allows, firstly, to significantly reduce the CO ₂ content in the mask space of the respirator and, secondly, the CO ₂ content is stably maintained at the same level throughout the entire shift, almost independently from the degree of physical activity when performing work.

Пунктирная линия показывает максимально допустимое содержание CO₂ в подмасочном пространстве.The dashed line shows the maximum allowable CO ₂ content in the submask space.

На кривой 2 приведены результаты сравнительных испытаний работы в респираторе, снабженном дисковыми клапанами вдоха. Как следует из приведенных данных, при возрастании физической нагрузки резко увеличивается содержание CO₂ в подмасочном пространстве за счет возникновения "маятникового дыхания".Curve 2 shows the results of comparative tests of work in a respirator equipped with inspiration disk valves. As follows from the above data, with an increase in physical activity, the content of CO ₂ in the submask space sharply increases due to the occurrence of “pendulum breathing”.

Содержание CO₂ в подмасочном пространстве возрастает и в конце рабочей смены, что также является следствием "маятникового дыхания", т.е. вследствие неполного закрытия клапана выдыхаемый воздух не полностью эвакуируется из подмасочного пространства лицевой части, а часть его попадает в фильтрующе-поглощающие патроны и при последующем вдохе воздух с повышенным содержанием CO₂ поступает для дыхания.The CO ₂ content in the submask space also increases at the end of the work shift, which is also a consequence of “pendulum breathing”, i.e. due to incomplete closure of the valve, exhaled air is not completely evacuated from the face space of the front part, and part of it enters the filter-absorbing cartridges, and with subsequent inhalation, air with a high content of CO ₂ enters for breathing.

Таким образом, применение грибкового клапана вдоха позволяет полностью исключить "маятниковое дыхание" и возможный срыв лепестка клапана при высоких физических нагрузках. Thus, the use of a fungal inspiratory valve allows you to completely eliminate the "pendulum breathing" and the possible stall of the valve petal during high physical exertion.

На фиг. 2 (б) приведены результаты экспериментов, показывающие зависимость содержания CO₂ в подмасочном пространстве (кривая % CO2) и сопротивления респиратора (кривая R) в зависимости от соотношения между диаметром клапана (d) и наружного диаметра манжеты (D).In FIG. 2 (b) shows the experimental results showing the dependence of the CO ₂ content in the submask space (curve% CO 2) and the resistance of the respirator (curve R) depending on the ratio between the diameter of the valve (d) and the outer diameter of the cuff (D).

Пунктирной линией обозначено предельно допустимое сопротивление респиратора и предельно допустимое содержание CO₂ в подмасочном пространстве.The dashed line indicates the maximum permissible resistance of the respirator and the maximum permissible CO ₂ content in the mask space.

Как следует из результатов экспериментов, при увеличении диаметра клапана вдоха содержание CO₂ в подмасочном пространстве увеличивается вследствие неполного захлопывания клапана, т.к. создаваемого при выдохе в подмасочном пространстве давления недостаточно для компенсации упругих свойств и собственного веса клапана вдоха, диаметр которого относится к наружному диаметру манжеты меньше чем 1 : 2,5.As follows from the results of the experiments, with an increase in the diameter of the inspiratory valve, the CO ₂ content in the submask space increases due to incomplete shutting of the valve, because the pressure created during exhalation in the mask space is not enough to compensate for the elastic properties and dead weight of the inspiratory valve, the diameter of which refers to the outer diameter of the cuff less than 1: 2.5.

При соотношении диаметра клапана и наружного диаметра манжеты D/d ≥ 3, сопротивление вдоху у респиратора возрастает и превышает предельно допустимые значения. When the ratio of the valve diameter and the outer diameter of the cuff is D / d ≥ 3, the inspiratory resistance of the respirator increases and exceeds the maximum permissible values.

На фиг. 2 (в) приведена зависимость ограничения поля зрения в респираторе при различных соотношениях расстояния от оси клапана вдоха до оси симметрии манжеты к диаметру манжеты. In FIG. Figure 2 (c) shows the dependence of the field of view in the respirator for various ratios of the distance from the axis of the inspiratory valve to the axis of symmetry of the cuff and the diameter of the cuff.

Пунктирной линией отмечена допустимая ГОСТом предельная величина ограничения поля зрения респиратора. The dashed line marks the limit allowed by the GOST of the respiratory field of view.

Как следует из приведенных на фиг. 2 (в) результатов экспериментов, при отношении расстояния от оси клапана вдоха до оси симметрии манжеты к диаметру манжеты как 1 : 3,2 - 4,6 достигается минимальное ограничение площади поля зрения при работе в респираторе. As follows from FIG. 2 (c) of the experimental results, with a ratio of the distance from the axis of the inspiratory valve to the axis of symmetry of the cuff to the diameter of the cuff as 1: 3.2 - 4.6, a minimum limitation of the area of the field of view when working in a respirator is achieved.

На фиг. 2 (г) приведена зависимость коэффициента защиты по парам вредных веществ (K_з) и коэффициента проскока аэрозолей (K_пр.) от соотношения между длинами слоев фильтрующего (h_ф) и сорбирующего (h_с) материалов.In FIG. 2 (g) shows the dependence of the coefficient of protection for pairs of harmful substances (K _s ) and the coefficient of slip aerosols (K _ave ) on the ratio between the lengths of the layers of filtering (h _f ) and sorbing (h _s ) materials.

Как следует из результатов экспериментов, при увеличении длины слоя фильтрующего материала, в том числе за счет его развертывания, при фиксированных размерах фильтрующе-поглощающего патрона, резко снижается коэффициент защиты по парам вредных веществ за свет уменьшения длины слоя сорбирующего материала и при соотношении h_е/h_ф≤ 1,5 становится ниже допустимой нормы (_Nk_з), причем обеспечивается эффективная защита от аэрозолей.As follows from the experimental results, with an increase in the length of the layer of filter material, including due to its deployment, with a fixed size of the filter-absorbing cartridge, the coefficient of protection for pairs of harmful substances for light decreases when the layer length of the sorbing material is reduced and with the ratio h _e / h _f ≤ 1.5 becomes below the permissible norm ( _N k _s ), and provides effective protection against aerosols.

При уменьшении длины слоя фильтрующего материала (h_с/h_ф≥25) проскок аэрозолей превышает предельно допустимый для этого класса респираторов.With a decrease in the length of the layer of filtering material (h _c / h _f ≥25), aerosol breakthrough exceeds the maximum permissible for this class of respirators.

Таким образом, оптимальные защитные характеристики фильтрующе-сорбирующего патрона достигаются, когда длина слоя фильтрующего материала относится к длине слоя сорбирующего материала как 1 : 1,5 - 25. Thus, the optimal protective characteristics of the filter-sorption cartridge are achieved when the length of the layer of filter material refers to the length of the layer of sorbent material as 1: 1.5 - 25.

Предложенный респиратор за счет того, что лепестки клапанов вдоха выполнены в форме гриба и фиксируются в седловинах, выполненных за одно целое с пластмассовыми манжетами со смещением оси седловины клапана по отношению к оси симметрии манжеты, и при этом диаметр лепестка клапана относится к наружному диаметру манжеты как 1 : 2,5 - 3, расстояние от оси клапана вдоха до оси симметрии манжеты относится к диаметру манжеты как 1 : 3,2 - 4,6, а фильтрующе-сорбирующий патрон выполнен из фильтрующего и сорбирующего слоев материала, причем длина фильтрующего слоя относится к длине сорбирующего как 1 : 1,5 - 25, что позволяет существенно повысить защитные и эксплуатационные характеристики респиратора, дает возможность применять его в экстремальных условиях. The proposed respirator due to the fact that the petals of the inspiratory valves are made in the form of a mushroom and are fixed in saddles made integrally with plastic cuffs with an offset of the axis of the valve seat relative to the axis of symmetry of the cuff, and the diameter of the valve petal refers to the outer diameter of the cuff as 1: 2.5 - 3, the distance from the axis of the inspiratory valve to the axis of symmetry of the cuff refers to the diameter of the cuff as 1: 3.2 - 4.6, and the filtering and sorbing cartridge is made of filtering and sorbing layers of material, the length being filtering the first layer refers to the length of the sorbent as 1: 1.5 - 25, which allows to significantly increase the protective and operational characteristics of the respirator, makes it possible to use it in extreme conditions.

Claims (1)

Респиратор, содержащий лицевую часть в виде резиновой полумаски, фильтрующе-сорбирующие патроны, пластмассовые манжеты с клапанами вдоха, клапан выдоха с предохранительным экраном, оголовье для крепления респиратора на голове, отличающийся тем, что лепестки клапанов вдоха выполнены в форме гриба и фиксируются в седловинах, выполненных за одно целое с пластмассовыми манжетами со смещением оси седловины клапана по отношению к оси симметрии манжеты, причем диаметр лепестка клапана относится к наружному диаметру манжеты как 1 : 2,5 - 3, расстояние от оси клапана вдоха до оси симметрии манжеты относится к диаметру манжеты как 1 : 3,2 - 4,6, а фильтрующий патрон выполнен из фильтрующего и сорбирующего слоев материалов, причем длина фильтрующего слоя относится к длине сорбирующего как 1 : 1,5 - 25. A respirator containing a front part in the form of a rubber half mask, filtering and sorbing cartridges, plastic cuffs with inhalation valves, an exhalation valve with a safety screen, a headband for attaching the respirator to the head, characterized in that the petals of the inhalation valves are made in the form of a mushroom and are fixed in the saddles, made in one piece with plastic cuffs with a displacement of the axis of the valve seat relative to the axis of symmetry of the cuff, and the diameter of the valve petal refers to the outer diameter of the cuff as 1: 2.5 - 3, the dimension from the axis of the inspiratory valve to the axis of symmetry of the cuff refers to the diameter of the cuff as 1: 3.2 - 4.6, and the filter cartridge is made of filtering and sorbing layers of materials, and the length of the filtering layer refers to the length of the sorbing as 1: 1.5 - 25.

Images