Дыхательный аппарат

 

Изобретение относится к средствам защиты органов дыхания в виде дыхательного аппарата, обеспечивающего эту защиту в различных режимах и безопасный переход с одного режима защиты на другой в условиях непригодной для дыхания атмосферы. Дыхательный аппарат содержит основной 1 и дополнительный 2 блоки регенерации воздуха , связанные патрубками, и дыхательный мешок 3. С основным блоком 1 регенерации совмещен коллектор 6, снабженный фильтрующим слоем 9 и нормально закрытым клапаном 10 и соединенный с патрубками через клапаны. Между коллектором 6 и дополнительным блоком 2 регенерации установлено нагнетательное устройство 7. При подсоединении или замене дополнительного блока 2 регенерации воздуха конструктивное выполнение дыхательного аппарата позволяет осуществить многократную циркуляцию попадающего при этих операциях а разгерметизованную часть дыхательного контура загрязненного воздуха через фильтрующий слой коллектора и тем самым обеспечить его очистку. 5 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (I Ц (я)з А 62 S 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21)4829501/23 (22) 28;05.90 (46) 30.05.92. Бюл. й. 20 (71) Тамбовский научно-исследовательский химический институт

{72) S.Ä.Ñàìàðèí (53) 614.894(088.8) (56) Патент США 1Ф 2913317, «л. 23-281, 1957.

Патент США Ю 3980081, кл. 128-147.

1975. (54) ДЫХАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к средствам защиты органов дыхания в виде дыхательного аппарата, обеспечивающего эту защиту в различных режимах и безопасный переход с одного режима защиты на другой в условиях непригодной для дыхания атмосферы.

Дыхательный аппарат содержит основной 1 и дополнительный 2 блоки регенерации воздуха, связанные патрубками, и дыхательный мешок 3. С основным блоком 1 регенерации совмещен коллектор 6, снабженный фильтрующим слоем 9 и нормально закрытым клапаном 10 и соединенный с патрубками через клапаны. Между коллектором 6 и дополнительным блоком 2 регенерации ус.тановлено нагнетательное устройство 7.

При подсоединении или замене дополнительного блока 2 регенерации воздуха конструктивное выполнение дыхательного аппарата позволяет осуществить многократную циркуляцию попадающего при этих операциях в разгерметизованную часть дыхательного контура загрязненного воздуха через фильтрующий слой коллектора и тем самым обеспечить его очистку. 5 ил.

1736517

Изобретение относится к средствам за- щиты органов дыхания и может быть использовано при изготовлении дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде, предназначенных для защиты дыхания в непригодной для дыхания атмосфере.

Известны дыхательные аппараты на хи-. мически связанном кислороде, время защитного действия которых прямо пропорционально запасу регенеративного продукта и может изменяться от нескольких минут до 1-2 ч. Эти аппараты называются самоспасэтели и предназначены для экстренной эвакуации из эон с непригодной для дыхания атмосферой, которая может образоваться в результате аварий на предприятиях при переработке токсичных веществ, при внезапных газовых выбросах нз шахтах и в других аналогичных случаях.

Недостатком этих дыхательных аппаратов — кратковременность их защитного действия.

На случай возникновения аварийной ситуации, например на шахте, приводящей к долговременной изоляции шахтеров, вынужденных находиться s течение этого времени в непригодной для дыхания атмосфере, на шахтах имеются территориально удаленные одно.от другого специальные хранилища для резервных дыхательных аппаратов, время перемещения к которым от рабочих мест шахтеров примерно соответствует времени защитного действия имеющихся в наличии самоспателей.

По прибытии к месту хранения резервных аппаратов шахтер вынужден в условиях непригодной для дыхания атмосферы переключить их самоспасзтелей в резервный аппарат, что всегда связано с опасностью попадания на дыхание токсичных веществ. иэ атмосферы.

Наиболее близким к изобретению является дыхательный, аппарат, в котором лице.вая часть не заменяется, а время защитного действия самоспасателя увеличивается за счет подключения к нему дополнительного устройства для регенерации воздуха, например регенерэтивного патрона с временем защитного действия 1-2 ч;

Этот дыхательный аппарат состоит иэ основного блока регенерации воздуха с вре-. менем защитного действия до 10 мин. двух дыхательных мешков и гофрированной трубки с загубником. Аппарат снабжен подсоединительными патрубками для монтажа дополнительного блока регенерации воздуха, обеспечивающего регенерацию воздуха в течение еще 60 мин. До подсоединения . дополнительного блока регенерации отверстия в присоединительных патрубках закрыты разрушаемыми мембранами, исключающими связь дыхательного контура аппарата с окружающей атмосферой.

Однако при подсоединении дополни5 тельного блока регенерации в аппарате не исключена возможность попадания в дыхательный контур, а затем и на вдох токсичных компонентов окружающей атмосферы, что. может привести к самым нежелательным

10 последствиям для потребителя.

Цель иэобржения — улучшение эксплуатационных характеристик за счет исключения попадания в дыхательный контур окружающего воздуха при подсоединении

15 или замене дополнительного блока регенерации.

Цель достигается тем, что в-дыхательном аппарате, включающем основной и дополнительный блоки регенерации воздуха.

20 соединенные патрубками, и дыхательный мешок, основной блок регенерации снабжен коллектором, соединенным с патрубками через клапаны, и нагнетательным устройством. Последнее расположено меж-.

25 ду дополнительным блоком и коллектором.

В центральной части коллектора последовательно размещены фильтрующий слой и нормально закрытый клапан, На фиг. 1 изображена принципиальная

30 схемз дыхательного аппарата; на фиг. 2— . направление циркуляции газа при работе основного блока.регенерации: на фиг, 3— направление циркуляции газа при подсоединении регенеративного патрона в качест35 ве дополнительного блока регенерации; на фиг, 4 — направление движения газа при работе в режиме фильтрации; на фиг. 5— направление движения газа при подключении источника сжатого газа.

40 Дыхательный аппарат состоит из основного блока 1 регенерации, дополнительного блока 2 регенерации, дыхательного мешка

3, подсоединительных патрубков 4 и 5, кол лектора 6 и нагнетательного устройства 7 с

45 блоком 8 питания.

Коллектор 6 представляет собой патрубок. центральная часть которого заполнена фильтрующим слоем 9, Нормально закрытый клапан 10 расположен в непосредствен50 ной близости от фильтрующего слоя 9 с одной из его сторон. Коллектор снабжен отверстиями 11 и 12, обеспечивающими его связь соответственно с патрубками 4 и 5 через расположенные в патрубках клапаны

55 13 и 14. В коллекторе размещен также лепестковый клапан 15, Один иэ концов коллектора 6 снабжен присоединительным элементом 16, э второй соединен с нагнетательным устройством 7, снабженным аналогичным присоединительным элементом 17.!

1736517

10

25

40

Присоединительные элементы 16 и 17 могут быть байонетного типа и ча период доэксплуатационного хранения аппарата могут быть снабжены разрушаемыми герметизируюшими мембранами. Элементы 16 и 17 обеспечивают герметичное подсоединение, при необходимости, дополнительного блока 2 регенерации..

Патрубки 4 и 5 соединяются с дыхательным мешком 3. Основной блок 1 регенерации соединен патрубками 4, 5 и 18 с дыхательным мешком 3. В зависимости от конкретного конструктивного выполнения основного блока 1 регенерации подсоединение последнего к дыхательному мешку 3 может быть осуществлено и без участия патрубков 4 и 5.

Основным элементом конструкции блока 1 регенерации является химический генератор 19 кислорода, обеспечивающий подачу кислорода в дыхательный мешок 3 через расположенный в патрубке 18 диффу30р 20 и связанный с пневматическим блоком 21 управления патрубком 22, Последний связан с пневматическими клапанами 10, 13, 14 патрубками 23 и обеспечивает их работоспособность при подаче (снятии) избыточного давления во внутреннюю полость сильфонов, представляющих собой основу пневматических клапанов 10, 13, 14.

Через отверстие 24 обеспечивается возможность прохождения фильтруемого воздуха через фильтрующий слой 9.

Пневматический блок 21 управления снабжен подсоединительным гнездом для подключения с помощью патрубка 25 внешнего не связанного с аппаратом источника

26 сжатого газа, пригодного для дыхания, При подсоединении указанного источника

26 он обеспечивает работу клапанов 10, 13, 14 аналогично рассмотренной на примере химического генератора 19 кислорода, при этом блокируется связь блока 21 управления с химическим регенератором 19 и обеспечивается за счет наличия связывающего дыхательный мешок 3 и блок 21 управления патрубка 27 подачи в дыхательный мешок 3 по патрубку 27 пригодного для дыхания газа с требуемой объемной скоростью, необходимой для эффективной вентиляции внутренней полости дыхательного мешка 3 по проточной схеме с выбросом избытка газа через установленный на дыхательном мешке 3 клапан 28 избыточного давления, Дыхательный мешок 3 выполняет функции как собственно дыхательного мешка, так и лицевой части, представляющей собой защитный колпак с обтюратором (не показан), во внутреннюю полость которого потребитель помещает свою голову при включении в аппарат. В аппарате реализуется принудительная вентиляция атмосферы без непосредственного подсоединения органов дыхания человека к тем или иным элементам конструкции аппарата. Принудительная вентиляция реализуется ва всех возможных вариантах использования аппарата, Для включения в работу основного блока 1 регенерации с помощью пускового устройства приводится в действие химический генератор 19 кислорода, обеспечивающий за счет связанного с ним диффузора 20 принудительное протягивание газовоздушной смеси через слой поглотителя двуокиси углерода, расположенный в основном блоке 1 регенерации. После включения в работу генератора 19 потребитель надевают выполняющий функцию лицевой части дыхательный мешок 3 на голову, Выдыхаемый воздух за счет создаваемого нагнетательным устройством у входа диффузора 20 разрежения принудительно протягивается через слой поглотителя двуокиси углерода, где очищается от последней. При этом из внутренней полости дыхательного мешка 3 выдыхаемый воздух поступает сначала в патрубки 4, 5, затем по патрубкам, связывающим основной блок 1 регенерации с па-.рубками 4, 5, — на вход слоя поглотителя.

Очищенный от СО2 газ выбрасывается совместно с кислородом, генерируемым источником 19, через диффузор 20 вновь во внутреннюю полость мешка 3 и используется на входе.

При вкл1оченйи химического генератора

19 кислорода внутри него создается повышенное рабочее давление, под действием которого за счет реализации связи,элементов химический генератор 19 кислорода— патрубок 22 — пневматический блок.21 управления — патрубки 23 — пневматические клапаны 10, 13, 14 клапаны 13, 14 перекрывают соответственно отверстия 11, 12, связывающие патрубки 4, 5 с коллектором 6, а пневматический клапан 10 открывает отверстие 24 в коллекторе 6. Этим самым в дыхательном аппарате формируется "малый" дыхательный контур, включающий основной блок 1 регенерации, дыхательный мешок 3 и соединяющие их патрубки 4, 5, закрытые герметично по месту подсоединения коллектора 6 пневматическими клапанами 13, 14, В течение времени за.цитного действия, обеспечиваемого основным блоком 1 регенерации, потребитель в ""-ависимости от сложившейся ситуации (наличие или отсутствие стационарного источника 26 сжатого газа, уровень и характер загазованности окружающего воздуха, т.е. возмож1736517 ность использования для защиты от него фил ьтрующего средства или необходимость полной изоляции от окружающей атмосферы) принимает решение о переключении на другой режим работы аппарата.

При. необходимости полной изоляции потребителя от окружающей атмосферы еще до истечения времени работы основного .блока 1 регенерации потребитель, достигнув места хранения резервных блоков регенерации, с помощью присоединительных элементов 16, 17 подсоединяет к дыхательному аппарату дополнительный блок 2 регенерации (в данном случае регенеративный патрон) с увеличенным ресурсом защитной мощности.

Включив в работу питаемое от блока 8 питания нагнетательное устройство 7, потребитель осуществляет, независимо от работы основного блока 1 регенерации, циркуляцию rasa по независимому от "малого" дыхательного контура и не связанному с ним контуру газоочистки, состоящему иэ коллектора 6, дополнительного блока 2 регенерации и нагнетательного устройства 7.

Циркуляция rasa осуществляется в направлении, показанном на фиг, 1 стрелками. При этом газ, предварительно находившийся во внутренней полости коллектора 6 и изолированный от окружающей атмосферы, наг1ример, разрушаемыми мембранами, и газ, попавший в коллектор из окружающей атмосферы при подсоединении блока 2 и содержащий токсичные компоненты, последовательно и многократно . пропускается через фильтрующий слой и через дополнительный блок 2 регенерации, Химическое существо фильтрующего слоя 9 определяется условиями эксплуатации дыхательного аппаратаи вероятным химическим составом окружающей атмосферы в аварийной ситуации. Напримее., если дыхательный аппарат используется в условиях возникновения пожара и образования в атмосфере высоких концентраций окиси углерода, то основу фильтрующего слоя должен составлять химический компонент, способный эффективно нейтрализовать зту примесь. 8 качестве последнего применяют rîïêàëèò.

ЬАногократное прохождение подлежащего очистке газа по контуру газоочистки ,обеспечивает полную нейтрализацию вредных компонентов и, тем самым, возможность безопасного подключения дополнительного блока 2 регенерации к

"малому" дыхательному контуру, Кратность циркуляции подлежащего очистке газа по койтуру газоочистки определяется производительностью работы нагнетательного устройства 7, временем газоочистки и суммарным внутренним объемом элементов контура газоочистки. Например, 5 если последний равен 2 л, производительность нагнетательного устройства — 60 л/мин, то объем газа будет пропущен через фильтрующий слой 9 и дополнительный блок.2 регенерации в течение одной минуты

10 30 раэ, в течение двух минут — 60 раэ и т.д.

Таким образом, в зависимости от.быстроты подсоединения к дыхательному аппарату дополнительного блока регенерации рассматриваемая кратность циркуляции может

15 достигать 300 500 раэ.

Так как "малый" дыхательный контур газоочистки работает независима один от другого вплоть до истечения времени защитного действия основного блока 1 ре20 генерации, то потребитель может относительно спокойно. без спешки и связанных с последней возможных ошибок в выполнении операций по подсоединению дополнительного блока 2 регенерации, осуществить

25 эти самые операции и иметь еще дополнительно вполне достаточно времени для проведения очистки газа в контуре газоочистки.

Во избежание ненужного отравления фильтрующего слоя 9 вследствие чреэмер-.

30 ного по времени пропускания через него . подлежащего очистке газа потребитель может выключить нагнетательное устройство

7, например, через 1-3 мин после включения, даже если в это время еще продолжает .

35 работать основной блок 1 регенерации и

"малый" контур дыхания не соединился с контуром газоочистки, Последнее не обязательно, так как может быть осуществлено и без вмешательства потребителя в момент

40 окончания работы химического генератора

19 кислорода.

При окончании работы химического генератора 19 кислорода рабочее давление в нем быстро падает, вследствие чего пневма45 тические клапаны 13, 14 открывают герметиэируемые ими до этого отверстия 11, 12, а пневматический клапан перекрывает отверстие 24. Таким образом осуществляется связь коллектором 6 с патрубками 4,. 5, а

50 прохождение газа через фильтрующий слой

9 исключается. 8 этом случае нагнетательное устройство 7 обеспечивает принудительную циркуляцию газа по контуру: коллектор 6 — отверстие 11 — патрубок 4—

55 дыхательный мешок 3 — патрубок 5 — отверстие 12 — коллектор 6 — лепестковый клапан

15 — присоединителъный элемент 16 — дополнительный блок 2 регенерации — присоединительный элемент 17 — нагнетательное устройство 7 — коллектор 6 и т.д.

1736517

Так как после окончания работы основного блока 1 регенерации его элементы в целом, и прежде всего нагнетательное устройство с диффузором 20, представляют собой для газового потока значиТельное сопротивление, то прохождение газа через основной блок регенерации под воздействием нагнетательного устройства 7 маловероятно, потому что циркулирующий газ будет проходить по обладающему существенно меньшим сопротивлеНием участку контура: патрубок 4 — дыхательный мешок 3 — патрубок 5.

Подсоединение дополнительного блока

2 регенерации осуществляется практически безопасно для потребителя даже в условиях непригодной для дыхания атмосферы, так как попавший в дыхательный аппарат загрязненный воздух предварительно очищается без контакта с органами дыхания человека, кроме того, связь последних с этой частью внешнего воздуха осуществляется только после его эффективной очистки в контуре газоочистки.

S случае возможности использования для защиты от окружающей атмосферы фильтрующего средства в-качестве дополнительного блока 2 регенерации вместо регенеративного патрона к дыхательному аппарату подсоединяется фильтрующая коробка (фиг. 4). При этом для обеспечения фильтрующего режима работы дыхательного аппарата нужно разгерметизировать присоединительный элемент 16.

Аппарат в режиме фильтрации работает аналогично рассмотренному. Различие состоит в том, что до подключения к "малому". контуру дыхания попавший при подсоединении фильтрующей коробки в контур газоочистки загрязненный воздух надо всего лишь вытеснить из последнего, пропустив через фильтрующий слой 9, лепестковый клапан 15 и открытое отвер стие в присоединительном элементе 16, т.е. . на очистку (продувку) контура газоочистки требуется еще меньше времени, чем в случае подсоединения регенеративного патрона.

При работе в режиме фильтрации окружающий воздух нагнетательным устройством.7 протягивается через фильтрующую коробку и подается по патрубку 4 в дыхательных мешок 3. Выдыхаемый воздух вытесняется из мешка 3 по патрубку 5 мерез лепестковый клапан 15 и подсоединитель- ный элемент 16 в окружающую атмосферу, Лепестковый клапан 15 при работе аппарата в режиме фильтрации препятствует попаданию окружающего воздуха в. дыхательный контур без очистки. ся в окружающую атмосферу через клапан

28 избыточного давления.

Кроме того, при кратковременном подключении к аппарату источника 26 можно провести операцию по замене дополнительного блока 2 регенерации на новый. Это целесообразно делать в тех случаях, когда потеря потребителем автономии нежелательна, а защитная мощность дополнительного блока 2 регенерации исчерпана и он подлежит замене. При этом в качестве источника 26 может использоваться и подхо15

20 дящий автономный:источник сжатого и пригодного для дыхания газа, например кислородный баллон или химический генератор кислорода с соответствующей присоединительной арматурой.

При работе дыхательного аппарата в совокупности с источником 26 реализуются следующие операции.

С помощью патрубка 25, по которому

30 подается газ, источник 26 подсоединяется через снабженное нормально закрытым клапаном гнездо к пневматическому блоку

21 управления, Это приводит к блокировке связи пневматического блока 21 управления с химическим генератором 19 кислорода, а также к образованию связи источника, 26 через блок 21 управления и патрубки 23

40 с пневматическими клапанами 10, 13, 14.

Два последних клапана при этом за счет давления от источника 26 перекрывают отверстия 11, 12 и тем-самым изолируют "малый" дыхательный контур от контура газоочистки. В этот момент потребитель имеет возможность cH$ITb и заменить отработанный дополнительный блок 2 регенерации, в течение требуемого времени

45 провести очистку газа, попавшего в контур газоочистки при замене блока 2 регенерации, после чего извлечь патрубок 25 из гнеэ50 да блока 21 управления и, тем самым, перейти на автономный режим работы аппарата. Данный режим работы вновь, как и ранее, обеспечивается за счет принудитель55 ной вентиляции газа в аппарате с помощью нагнетательного устройства 7. Ресурс ра6оты устройства 7 может быть существенно больше защитной мощности дополнительного блока регенерации и определяется воэНезависимо от работы аппарата в других режимах он может использоваться совместно со стационарным источником 26 сжатого газа. Подсоединение этого источ5 ника дает возможность реализовать работу аппарата по обычной проточной схеме без регенерации воздуха (фиг. 5). В этом случае в дыхательный мешок 3 подается с большой объемной скоростью (60-100 л/мин) пригод10 ный для дыхания газ, который выбрасывает1736517

12 можностями блока 8 питания, который при необходимости может быть заменен на новый.

При подключении источника "6 к блоку

21 управления осуществляется подача через связывающий блок 21 с дыхательным мешком 3 патрубок 27 пригодного для дыхания газа с большой объемной скоростью, т.е. в период замены дополнительного блока регенерации аппарат работает по проточной схеме. При отсутствии резервных блоков регенерации, но при наличии источника 26 аппарат с помощью последнего обеспечивает защиту в течение времени, соответствующего ресурсу источника 26, т.е. в самых широких пределах.

Дыхательный аппарат может использоваться в различных режимах защиты, при необходимости, переключаться с одного режима на другой или за счет периодической замены дополнительных блоков регенерации обеспечивать суммарное многочасовое время защитного действия в одном и том же режиме, Эксплуатация аппарата при этом безопасна вследствие исключения попадания токсичных компонентов окружающей атмосферы в дыхательный контур при замене или подсоединении дополнительных бло5 ков регенерации.

Формула изобретения

Дыхательный аппарат, включающий основной и дополнительный блоки регенерации воздуха, соединенные патрубками, и

10 дыхательный мешок, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик эа счет исключения попадания в дыхательный контур окружающего воздуха при подсоединении

15 или замене дополнительного блока регенерации, основной блок регенерации снабжен коллектором соединенным с патрубками через клапаны, и нагнетательным устройством, расположенным между

20 дополнительным блоком регенерации и коллектором, при этом в центральной части коллектора последовательно размещены фильтрующий слой и нормально закрытый клапан.

1736517

Составитель Л. Петрова

Редактор М. Бандура Техред И.Моргентал . Корректор Н. Король

Заказ 1846 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужпцюд. ул.Гагарина. 101