Клапан для выдыхания и содержащее его устройство для дыхания под водой
Предлагается устройство для дыхания под водой, такое как комплект маски с трубкой для плавания под водой, которое может иметь клапан для выдыхания. Клапан для выдыхания содержит пластину, имеющую по меньшей мере одно камерное отверстие для выдыхания, расположенное напротив отверстия для выдыхания. Клапан для выдыхания также содержит гибкую мембрану, которая может быть натянута на поверхность пластины и имеет такой размер и положение, что может уплотнять отверстие для выдыхания. Гибкая мембрана имеет уплотненное положение, в котором она уплотняет отверстие для выдыхания, так что воздух выдоха главным образом не выходит из комплекта маски с трубкой для плавания под водой. Гибкая мембрана имеет неуплотненное положение, в котором воздух выдоха выходит из комплекта маски с трубкой для плавания под водой. Обеспечивается создание положительного давления конца выдоха в воздушном тракте пользователя устройства для дыхания под водой, чтобы уменьшить полную работу подводного дыхания. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.
Область техники
Настоящее изобретение главным образом имеет отношение к устройству для дыхания под водой и, в частности, к клапану для выдыхания, предназначенному для использования в устройстве для дыхания под водой, который позволяет создать положительное давление конца выдоха в дыхательных путях пользователя.
Уровень техники
Устройство для дыхания под водой позволяет пользователю дышать даже тогда, когда рот и/или нос пользователя погружен в воду. Некоторые устройства для дыхания под водой, такие как акваланг (скуба) и дыхательный аппарат для плавания под водой (снуба), позволяют снабжать находящегося под водой пользователя воздухом из резервуара сжатого воздуха. Другие устройства для дыхания под водой, такие как обычный комплект маски с трубкой для плавания под водой (шноркель), позволяют снабжать пользователя воздухом из атмосферы.
Обычный комплект маски с трубкой для плавания под водой обычно содержит дыхательную трубку, через которую можно вдыхать воздух из атмосферы. Дыхательная трубка имеет два конца. Один конец дыхательной трубки комплекта маски с трубкой для плавания под водой предназначен для того, чтобы оставаться над поверхностью воды. Другой конец дыхательной трубки указанного комплекта предназначен для того, чтобы находиться под поверхностью воды. Конец дыхательной трубки, который предназначен для того, чтобы находиться под поверхностью воды, обычно содержит мундштук. На практике, пользователь вводит участок мундштука в свой рот и за счет этого создает уплотнение между своими дыхательными путями и дыхательной трубкой. Пользователь затем погружает свой рот и мундштук под воду, удерживая другой конец дыхательной трубки над поверхностью воды, что позволяет пользователю вдыхать атмосферный воздух при погружении в воду. Одновременно, дыхательная трубка позволяет пользователю производить выдох через рот не нарушая уплотнения между ртом и мундштуком. Обычно выдыхаемый пользователем воздух выходит из комплекта маски с трубкой для плавания под водой через ту же самую дыхательную трубку, через которую пользователь вдыхает атмосферный воздух.
Одной из проблем, с которыми может сталкиваться пользователь при использовании обычного комплекта маски с трубкой для плавания под водой, является повышенная усталость за счет сжимающих сил (сил сжатия) окружающей воды, в которую пользователь погружен. При нормальном вдохе и выдохе пользователь прикладывает усилия для расширения и сжатия своих легких (для впуска воздуха в легкие и выпускания воздуха из них). Однако, когда пользователь погружен в воду, сжимающие силы окружающей воды вокруг тела пользователя заставляют его тратить большие чем обычно усилия для расширения своих легких и тратить меньшие усилия для сжатия своих легких. Это пониженное усилие выдоха побуждает пользователя производить выдох быстрее чем обычно, так что остается меньше времени между требующими большего усилия вдохами, что приводит к более частым вдохам. Более частые вдохи могут приводить к тому, что пользователь устает быстрее, чем при нормальном процессе дыхания, а это может приводить к затрудненному дыханию за счет меньшей функциональной способности легких и к возможности ателектаза (спадения легких), который представляет собой потерю способности полного расширения легких.
Другой проблемой, с которой может столкнуться пользователь при использовании обычного комплекта маски с трубкой для плавания под водой, является затрудненное дыхание, вызванное водой, присутствующей в дыхательной трубке указанного комплекта. Вода иногда может поступать, при использовании обычного комплекта маски с трубкой для плавания под водой, через один или оба конца дыхательной трубки. Эта вода может создавать затрудненное дыхание, когда она накапливается в той точке, в которой она мешает проходу воздуха в дыхательную трубку, и/или когда пользователь вдыхает воду. Кроме того, наличие воды в дыхательной трубке комплекта маски с трубкой для плавания под водой может создавать отвлекающее бульканье или шум кипения, когда воздух проходит через воду при вдохе и/или выдохе.
Таким образом, существует необходимость в создании устройства для дыхания под водой, которое устраняет или снижает остроту описанных здесь выше проблем.
Сущность изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, предлагается клапан для выдыхания, который может быть использован в устройстве для дыхания под водой. Клапан для выдыхания потенциально позволяет создавать положительное давление конца выдоха в воздушном тракте пользователя устройства для дыхания под водой, чтобы уменьшить полную работу дыхания под водой. Клапан для выдыхания может иметь пластину, имеющую по меньшей мере одно камерное отверстие и отверстие для выдыхания. По меньшей мере одно камерное отверстие может быть расположено напротив отверстия для выдыхания. Клапан для выдыхания также может иметь гибкую мембрану, которая может быть натянута на поверхность пластины и которая имеет такой размер и положение, что может уплотнять (закрывать) отверстие для выдыхания. Гибкая мембрана может иметь уплотненное положение, в котором она уплотняет отверстие для выдыхания, так что воздух главным образом не может протекать между по меньшей мере одним камерным отверстием и отверстием для выдыхания. Гибкая мембрана также может иметь неуплотненное положение, в котором она не уплотняет (открывает) отверстие для выдыхания, так что воздух может протекать между по меньшей мере одним камерным отверстием и отверстием для выдыхания.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается клапан для выдыхания, который может иметь пластину, которая является главным образом жесткой и главным образом имеет форму диска. Кроме того, отверстие для выдыхания пластины клапана для выдыхания может иметь овальную форму или форму слезинки. Более того, гибкая мембрана клапана для выдыхания может иметь шарнирный участок, расположенный так, что он делит отверстие для выдыхания на две части таким образом, что когда гибкая мембрана согнута вдоль шарнирного участка, одна часть становится неуплотненной (открытой), в то время как другая часть остается уплотненной (закрытой). Более того, пластина и/или гибкая мембрана клапана для выдыхания могут иметь образованное на них утолщение, которое расположено между пластиной и гибкой мембраной.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается устройство для дыхания под водой, которое может создавать положительное давление конца выдоха в воздушном тракте пользователя устройства для дыхания под водой. Создание положительного давления конца выдоха в воздушном тракте пользователя устройства для дыхания под водой позволяет уменьшить полную работу подводного дыхания. Устройство для дыхания под водой может иметь камеру и клапан. Камера может иметь первое и второе отверстия. Камера может быть устроена так, что когда воздух выдыхают через первое отверстие в камеру, так, чтобы ограничить одновременный выход воздуха через первое отверстие, то отсутствует неограниченный проход из камеры, через который воздух может покидать устройство для дыхания под водой, в результате чего выдохнутый воздух создает давление выдоха внутри камеры. Клапан может ограничивать воздушный поток между камерой и вторым отверстием. Клапан может иметь пластину и гибкую мембрану. Пластина может иметь по меньшей мере одно камерное отверстие и отверстие для выдыхания. По меньшей мере одно камерное отверстие может быть расположено напротив отверстия для выдыхания. Второе отверстие может иметь по меньшей мере одно камерное отверстие и отверстие для выдыхания. Гибкая мембрана может быть натянута на поверхность пластины и может иметь такой размер и положение, что может уплотнять отверстие для выдыхания. Гибкая мембрана может быть выполнена так, что усилие открывания, в том числе любое давление выдоха внутри камеры, смещает клапан в первом направлении, а усилие закрывания смещает клапан во втором направлении, причем первое направление является главным образом противоположным второму направлению. Гибкая мембрана может иметь закрытое положение, в котором гибкая мембрана уплотняет отверстие для выдыхания, так что воздух главным образом не выпускается из камеры через отверстие для выдыхания. Гибкая мембрана может быть расположена в закрытом положении, когда усилие открывания меньше чем или равно усилию закрывания. Гибкая мембрана также может иметь открытое положение, в котором гибкая мембрана не уплотняет отверстие для выдыхания, так что воздух выпускается из камеры через отверстие для выдыхания. Гибкая мембрана может находиться в открытом положении, когда усилие открывания превышает усилие закрывания.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается устройство для дыхания под водой, которое может иметь мундштук, соединенный с первым отверстием. Кроме того, устройство для дыхания под водой может иметь трубку для выдыхания, соединенную с отверстием для выдыхания. Кроме того, устройство для дыхания под водой может иметь трубку для выдыхания, разделенную перегородкой, которая создает первую трубку и вторую трубку. Размер и расположение второй трубки выбраны так, что когда используют устройство для дыхания под водой, любая вода, которая поступает в трубку для выдыхания, стремится накапливаться во второй трубке. Более того, гибкая мембрана дополнительно может иметь шарнирный участок, совмещенный с перегородкой, так что когда гибкую мембрану сгибают вдоль шарнирного участка, первая трубка становится неуплотненной, в то время как вторая трубка остается уплотненной. Более того, усилие открывания, которое требуется для сгибания гибкой мембраны у шарнирного участка, чтобы открыть только первую трубку, меньше чем усилие открывания, которое требуется для сгибания всей гибкой мембраны, так чтобы открыть обе, первую и вторую, трубки. Кроме того, усилие закрывания может включать в себя давление окружающей воды, когда по меньшей мере часть устройства для дыхания под водой погружена в воду. Более того, усилие открывания дополнительно может включать в себя усилие, созданное за счет натяжения упругой струны (резинки), прикрепленной к гибкой мембране, которая смещает гибкую мембрану главным образом в первом направлении. Более того, натяжение упругой струны и результирующее усилие открывания можно регулировать вручную.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается устройство для дыхания под водой, которое выполнено так, что позволяет создавать положительное давление конца выдоха в воздушном тракте пользователя устройства для дыхания под водой. Положительное давление конца выдоха в воздушном тракте пользователя позволяет уменьшить полную работу подводного дыхания. Устройство для дыхания под водой может иметь камеру и клапан. Камера может иметь первое и второе отверстия. Камера преимущественно выполнена так, что когда воздух выдыхают через первое отверстие в камеру, так, чтобы ограничить одновременный выход воздуха через первое отверстие, то отсутствует неограниченный проход из камеры, через который воздух может покидать устройство для дыхания под водой, в результате чего выдохнутый воздух создает давление выдоха внутри камеры. Клапан может быть выполнен так, чтобы ограничивать воздушный поток между камерой и вторым отверстием. Клапан может иметь пластину и гибкую мембрану. Пластина может иметь по меньшей мере одно камерное отверстие и отверстие для выдыхания. По меньшей мере одно камерное отверстие может быть расположено напротив отверстия для выдыхания. Второе отверстие может иметь по меньшей мере одно камерное отверстие и отверстие для выдыхания.
Клапан может быть выполнен так, что любое давление выдоха внутри камеры смещает клапан в первом направлении, а противодавление смещает клапан во втором направлении. Первое направление может быть главным образом противоположным второму направлению. Клапан может иметь закрытое положение, в котором воздух главным образом не выпускается из камеры через второе отверстие. Клапан может быть установлен в закрытое положение, когда любое давление выдоха внутри камеры меньше чем или равно противодавлению. Клапан также может иметь открытое положение, в котором по меньшей мере часть воздуха выходит из камеры через второе отверстие. Клапан может быть установлен в открытое положение, когда любое давление выдоха внутри камеры превышает противодавление.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается устройство для дыхания под водой, которое содержит мундштук, соединенный с первым отверстием. Кроме того, устройство для дыхания под водой может иметь трубку для выдыхания, соединенную со вторым отверстием. Кроме того, противодавление может быть создано давлением окружающей воды, когда по меньшей мере часть устройства для дыхания под водой погружена в воду. Кроме того, противодавление также может быть создано одной или несколькими пружинами. Более того, устройство для дыхания под водой также может иметь камеру с третьим отверстием, причем клапан дополнительно ограничивает воздушный поток между камерой и третьим отверстием. Клапан дополнительно может иметь положение продувки, в котором по меньшей мере часть воздуха выпускают из камеры через второе отверстие и третье отверстие. Клапан может быть установлен в положение продувки, когда любое давление выдоха внутри камеры существенно больше чем противодавление.
Указанные ранее и другие аспекты, характеристики и преимущества изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1А показан вид спереди собранного примерного комплекта маски с трубкой для плавания под водой.
На фиг.1В показан вид спереди с пространственным разделением деталей комплекта маски с трубкой для плавания под водой, показанного на фиг.1А.
На фиг.2А показан вид сверху в перспективе колпачка для вдыхания и диафрагмы клапана для вдыхания комплекта маски с трубкой для плавания под водой, показанного на фиг.1А и 1В, которые совместно образуют клапан для вдыхания.
На фиг.2В показано поперечное сечение колпачка для вдыхания комплекта маски с трубкой для плавания под водой, показанного на фиг.1А и 1В, где можно видеть клапан для вдыхания в открытом положении, что происходит при вдохе.
На фиг.2С показано поперечное сечение колпачка для вдыхания комплекта маски с трубкой для плавания под водой, показанного на фиг.1А и 1В, где можно видеть клапан для вдыхания в закрытом положении, что происходит при задержке вдоха или при выдохе.
На фиг.3А показано поперечное сечение основной трубки комплекта маски с трубкой для плавания под водой, показанного на фиг.1А и 1В, и связанных с ней элементов.
На фиг.3 В показано поперечное сечение основной трубки, показанной на фиг.3А, причем трубка для выдыхания идет внутри основной трубки и закреплена на верхнем держателе основной трубки.
На фиг.3С показано эллипсоидное поперечное сечение нижнего конца основной трубки комплекта маски с трубкой для плавания под водой, показанного на фиг.1А и 1В.
На фиг.3D показано поперечное сечение основной трубки комплекта маски с трубкой для плавания под водой, показанного на фиг.1А и 1В, и связанных с ней элементов.
На фиг.4А показан вид сбоку рифленой гибкой соединительной трубки комплекта маски с трубкой для плавания под водой, показанного на фиг.1А и 1В.
На фиг.4В показан разрез соединительной трубки, показанной на фиг.4А.
На фиг.5А показан вид сбоку с пространственным разделением деталей сочленения с мундштуком, узла клапана для выдыхания/клапана продувки и колпачка для продувки комплекта маски с трубкой для плавания под водой, показанного на фиг.1А и 1В.
На фиг.5В показан вид в перспективе с пространственным разделением деталей узла клапана для выдыхания/клапана продувки.
На фиг.5С показано поперечное сечение с пространственным разделением деталей узла клапана для выдыхания/клапана продувки.
На фиг.5D показан вид сверху указанного узла клапана для выдыхания/клапана продувки.
На фиг.5Е показано поперечное сечение узла клапана для выдыхания/клапана продувки в собранном состоянии.
На фиг.6А показано поперечное сечение сочленения с клапаном для выдыхания в закрытом положении.
На фиг.6В показано поперечное сечение сочленения с клапаном для выдыхания в открытом положении, что происходит при нормальном выдохе.
На фиг.6С показан разрез сочленения, с открытыми отверстиями для быстрой продувки, что происходит на уровнях продувки выдоха.
На фиг.7А показан разрез альтернативного устройства клапана для выдыхания/клапана продувки, где можно видеть сжимающуюся стенку типа гармошки. Эта стенка имеет пазы в нижних складках гармошки, которые закрыты, если только складки не растянуты полностью, как при операции продувки.
На фиг.7В показан разрез, аналогичный показанному на фиг.7А, где можно видеть клапан для выдыхания в открытом положении, с клапаном продувки в закрытом положении.
На фиг.7С показан разрез, аналогичный показанному на фиг.7А, где клапан для выдыхания и клапан продувки открыты.
На фиг.8 показано другое поперечное сечение альтернативного устройства клапана для выдыхания/клапана продувки, где можно видеть купол, который перемещается вертикально, и расположенную снаружи трубку для выдыхания.
На фиг.9 показано поперечное сечение сочленения, в котором находится клапан для выдыхания, который приспособлен для установки соединительной трубки, которая, в свою очередь, приспособлена для установки вентиляционных трубок для выдыхания регулятора акваланга или их эквивалента.
На фиг.10А показан разрез альтернативной конфигурации клапана для выдыхания в закрытом положении.
На фиг.10В показан разрез конфигурации клапана для выдыхания, показанной на фиг.10А, в открытом положении.
На фиг.11А показан вид сбоку гибкой мембраны, которая может быть использована в конфигурации клапана для выдыхания, показанной на фиг.10А.
На фиг.11В показан вид сверху в перспективе гибкой мембраны, показанной на фиг.11А.
На фиг.11С показан вид сбоку в разрезе дисковой жесткой детали, которая может быть использована в конфигурации клапана для выдыхания, показанной на фиг.10А.
На фиг.11D показан вид снизу дисковой жесткой детали, показанной на фиг.11С.
На фиг.12А показан разрез другой альтернативной конфигурации клапана для выдыхания, с клапаном в закрытом положении.
На фиг.12В показан разрез конфигурации клапана для выдыхания, показанной на фиг.12А, с клапаном в частично открытом положении.
На фиг.12С показан разрез конфигурации клапана для выдыхания, показанной на фиг.12А, с клапаном в полностью открытом положении.
На фиг.13А показан вид сбоку гибкой мембраны, которая может быть использована в конфигурации клапана для выдыхания, показанной на фиг.12А-12С.
На фиг.13 В показан вид сверху в перспективе гибкой мембраны, показанной на фиг.13А.
На фиг.13С показан вид сбоку в разрезе дисковой жесткой детали, которая может быть использована в конфигурации клапана для выдыхания, показанной на фиг.12А-12С.
На фиг.13D показан вид снизу дисковой жесткой детали, показанной на фиг.13С.
На фиг.14 показано поперечное сечение примерной ручки для натяжения струны.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение в целом направлено на создание клапана для выдыхания, предназначенного для использования в устройстве для дыхания под водой. Клапан для выдыхания выполнен так, что он создает положительное давление конца выдоха в воздушном тракте пользователя устройства для дыхания под водой. Однако принципы настоящего изобретения могут быть использованы не только в устройствах для дыхания под водой. Следует иметь в виду, что, в свете настоящего изобретения, раскрытые здесь конструкции с успехом могут быть использованы с любым другим устройством, которое предназначено для создания положительного давления конца выдоха в воздушном тракте пользователя.
Следует иметь в виду, что при описании клапана для выдыхания, для упрощения понимания использованы такие слова, как вверх, вниз, влево, вперед, вправо, влево и производные от них, которые использованы при описании сопроводительных чертежей. Однако следует иметь в виду, что устройство в соответствии с настоящим изобретением может быть расположено в различных желательных положениях внутри устройства для дыхания под водой или в другом устройстве - в том числе под различными углами, со смещением в сторону и даже в перевернутом положении. Далее приведено подробное описание клапана для выдыхания, предназначенного для использования в устройстве для дыхания под водой.
Как это описано ниже и показано на сопроводительных чертежах, клапан для выдыхания может быть использован в сочетании с устройством для дыхания под водой, таким как акваланг или регулятор снуба, или комплект маски с трубкой для плавания под водой. Например, клапан для выдыхания может работать совместно с клапаном для вдыхания комплекта маски с трубкой для плавания под водой, или же клапан для выдыхания может быть объединен с клапаном для вдыхания. Клапан для выдыхания может быть установлен в верхней или нижней части дыхательной трубки комплекта маски с трубкой для плавания под водой, когда комплект маски с трубкой для плавания под водой содержит только одну дыхательную трубку или содержит как трубку для вдыхания, так и трубку для выдыхания. Клапан для выдыхания обычно выполнен так, что он открывается, когда пользователь комплекта маски с трубкой для плавания под водой делает выдох, чтобы позволить выдохнутому воздуху выйти из комплекта маски с трубкой для плавания под водой. Клапан для выдыхания также обычно выполнен так, что он закрыт, когда пользователь комплекта маски с трубкой для плавания под водой не делает выдох, например при вдохе или между вдохами. Когда комплект маски с трубкой для плавания под водой содержит как трубку для вдыхания, так и трубку для выдыхания, то тогда закрытый клапан для выдыхания не позволяет выдохнутому воздуху из трубки для выдыхания проходить назад в трубку для вдыхания, в результате чего выдохнутый воздух канализируется через надлежащую трубку для выдыхания.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.1А и 1В, на которых показан примерный комплект 1 маски с трубкой для плавания под водой. Как правило, комплект 1 маски с трубкой для плавания под водой позволяет облегчить процесс вдыхания через трубку для вдыхания в мундштук пользователя, причем процесс выдыхания производят из мундштука в трубку для выдыхания, из которой выдохнутый воздух покидает комплект маски с трубкой для плавания под водой. Комплект 1 маски с трубкой для плавания под водой содержит клапан для вдыхания и клапан для выдыхания. Комплект 1 маски с трубкой для плавания под водой также содержит клапан продувки, который является частью его конструкции вместе с клапаном для выдыхания. Когда используют комплект 1 маски с трубкой для плавания под водой, атмосферный воздух протекает в одном направлении в клапан для вдыхания и через трубку для вдыхания в мундштук, откуда он вдыхается пользователем. Воздух, который позднее выдыхается пользователем, затем протекает через клапан для выдыхания и через трубку для выдыхания, откуда выдохнутый воздух покидает комплект маски с трубкой для плавания под водой. Выдохнутый воздух также может выходить из комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой через клапан продувки. Далее описаны дополнительные детали, касающиеся примерных конструкций клапана для вдыхания, трубки для вдыхания, мундштука, клапана для выдыхания, трубки для выдыхания и клапана продувки.
Комплект 1 маски с трубкой для плавания под водой содержит несколько основных конструктивных элементов, в том числе колпачок 7 для вдыхания, основную трубку 13, соединительную трубку 19, мундштук 54, сочленение 22, в котором находится камера 23, трубку 48 для выдыхания и резервуар 27 для продувки. На нижнем конце конца комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой находится колпачок 50 для продувки. Поблизости от верхнего конца основной трубки 13 находится выпускное отверстие 16 трубки для выдыхания, через которое выдохнутый воздух обычно выходит из комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой.
Более подробно, на фиг.1В показан колпачок 7 для вдыхания, диафрагма 10 клапана для вдыхания, основная трубка 13, соединительная трубка 19 и сочленение 22. Объединенный уплотнительный узел 6 содержит комбинированный элемент уплотнения 30, жесткий опорный диск 36 и свернутую спиралью мембрану 40, которая служит для гибкой поддержки активных компонентов клапана для выдыхания и которая является функциональным компонентом комбинированного уплотнительного узла 6, воздействующего на уплотнительное кольцо 47 нижнего держателя 44 трубки для выдыхания. Трубка 48 для выдыхания удерживается на верхней части этой конструкции показанным образом. Трубка 48 для выдыхания затем идет вверх к центральным камерам комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой и удерживается за счет зажима между основной трубкой 13 и полой монтажной пробкой 49 трубки для выдыхания. Нижний держатель 44 трубки для выдыхания соединен с сочленением 22 при помощи опорной конструкции 46, которая в виде сверху и снизу похожа на спицы, выходящие из внешнего ободка. Таким образом, эта опорная конструкция 46 не мешает прохождению через нее флюида/воздуха, например, сверху вниз. Колпачок 50 для продувки ввинчен в сочленение 22 и служит для защиты комбинированного уплотнительного узла 6, в котором свернутая спиралью мембрана 40 закреплена между этими двумя конструкциями. Важно, что сочленение 22 содержит камеру 23, в которой давление выдоха поддерживается за счет комбинации клапана для вдыхания и клапана для выдыхания. Самый нижний участок камеры 23 внутри сочленения 22 называют резервуаром 27 для продувки, так как в нем прежде всего накапливается вода от брызг и затопления.
На фиг.2А показан колпачок 7 для вдыхания, сквозные проходы 8 и диафрагма
10 клапана для вдыхания, которые совместно образуют клапан для вдыхания. Диафрагма 10 клапана для вдыхания может иметь канавку 12 неполной глубины по ее диаметру, причем эту диафрагму закрепляют по центру через ее центральное отверстие
11 при помощи анкера 9 клапана для вдыхания, как это показано на фиг.2В и на фиг.2С.
На фиг.2В показано поперечное сечение колпачка 7 для вдыхания и деформированной диафрагмы 10 клапана для вдыхания, что соответствует клапану в его открытом положении, как это происходит во время вдоха. Весь вдохнутый воздух проходит через сквозные проходы 8 колпачка 7 для вдыхания и поступает в комплект 1 маски с трубкой для плавания под водой. Следовательно, колпачок для вдыхания можно рассматривать как первый элемент трубки для вдыхания. Диафрагма 10 клапана для вдыхания является очень гибкой и легко деформируется, так что она незначительно увеличивает сопротивление воздушного тракта в трубке для вдыхания. Возможная канавка 12 неполной толщины по диаметру позволяет клапану работать более эффективно как дроссельный клапан. Кроме того, колпачок 7 для вдыхания имеет такой размер, что сквозные проходы 8 объединены в область, также позволяющую незначительно увеличивать сопротивление воздушного тракта, даже при частых вдохах. Внутренняя резьба 55 колпачка 7 для вдыхания сопряжена с соответствующей резьбой на основной трубке 13, как это показано на фиг.3А.
На фиг.2С, аналогично фиг.2В, также показана диафрагма 10 клапана для вдыхания, но в ее выпрямленном (уплощенном) состоянии, что происходит при отсутствии вдоха. Диафрагма 10 клапана для вдыхания легко и мягко переходит в это плоское состояние, когда нет градиента давления через клапан, что позволяет снизить до минимума звуки закрывания, которые могли бы появляться, если бы клапан не уплощался вплоть до его резкого закрывания. После этого, когда происходит выдыхание, клапан остается плотно закрытым, так как давление, воздействующее на клапан для выдыхания (показанный на фиг.6А, 6В и 6С) у основания комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой, распространяется внутри комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой и создает закрывающее давление для этого клапана для вдыхания. До тех пор, пока комплект 1 маски с трубкой для плавания под водой ориентирован в положение нормального использования (то есть при нахождении клапана для вдыхания выше чем клапан для выдыхания) и пользователь не производит активный вдох, это давление будет достаточным для предотвращения поступления воды в комплект 1 маски с трубкой для плавания под водой через колпачок 7 для вдыхания.
На фиг.3А показано поперечное сечение основной трубки 13 и связанных с ней конструктивных элементов. Колпачок 7 для вдыхания установлен на верхнем конце основной трубки 13 за счет сопряжения внутренней резьбы 55 и внешней резьбы 56 на соответствующих компонентах. Показанные конструктивные элементы клапана для вдыхания были описаны здесь выше со ссылкой на фиг.2 В и на фиг.2С. Центральный канал 14 основной трубки непосредственно принимает вдохнутый воздух из клапана для вдыхания и, следовательно, является вторым функциональным элементом трубки для вдыхания, причем трубка для вдыхания образована при помощи различных трубок и других полых конструктивных элементов, через которые последовательно протекает вдохнутый воздух. Верхний держатель 15 трубки для выдыхания объединен с основной трубкой 13 и имеет круговую наружную стенку, к которой прижат верхний конец трубки 48 для выдыхания при помощи полой установочной пробки 49. Эта конструкция эффективно устраняет возможную утечку воздуха между трубкой 48 для выдыхания и трубкой для вдыхания комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой, которая в противном случае может создавать проблемы, так как трубка 48 для выдыхания проходит через стенку трубки для вдыхания. Выпускное отверстие (выпускной канал) 16 трубки для выдыхания представляет собой отверстие в трубке для вдыхания, через которое трубка 48 для выдыхания выходит из комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой. Основная трубка 13 имеет эллипсоидное поперечное сечение 17 на своем нижнем конце, чтобы уменьшить гидродинамическое сопротивление при плавании, и переходит в круговое поперечное сечение 18 на своем верхнем конце, чтобы можно было ввинтить колпачок 7 для вдыхания. Нижний конец основной трубки 13 прикреплен к гибкой соединительной трубке 19 так, что ребра 57 на основной трубке входят в канавки 58 на соединительной трубке.
На фиг.3В показано круговое поперечное сечение 18 верхнего конца основной трубки 13, а на фиг.3С показано эллипсоидное поперечное сечение 17 нижнего конца основной трубки 13. На фиг.3D, аналогично фиг.3А, показана основная трубка 13, но с проходящей через нее трубкой 48 для выдыхания.
На фиг.4А показан вид сбоку рифленой гибкой соединительной трубки 19. Наружные ребра 21 обеспечивают радиальную поддержку трубки, однако позволяют ей быть гибкой и изгибаться. Этот изгиб обеспечивает улучшенный комфорт при использовании комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой, особенно в том случае, когда одновременно используют другие компоненты для погружения.
На фиг.4В показано поперечное сечение рифленой гибкой соединительной трубки 19, показанной на фиг.4А. Можно видеть центральный канал 20 этой трубки, который представляет собой третий функциональный элемент трубки для вдыхания. Также можно видеть верхние канавки 58 соединительной трубки 19, которые сопрягаются с соответствующими ребрами 57 на основной трубке 13 (показанной на фиг.3А), и нижние канавки 59 соединительной трубки 19, которые сопрягаются с ребрами 60 на сочленении 22 (показанном на фиг.5А).
На фиг.5А показан вид сбоку с пространственным разделением деталей сочленения 22 и связанных с ним конструктивных элементов. В частности, с сочленением 22 объединены три держателя, в том числе держатель 24 соединительной трубки, имеющий крепежные ребра 60, держатель 25 мундштука, имеющий крепежные ребра 61, и держатель 29 колпачка для продувки, имеющий внешнюю резьбу 64.
Сочленение 22 содержит камеру 23 малого объема, в которую поступает вдохнутый воздух из центрального канала 20 соединительной трубки 19 (показанной на фиг.4В), так что эта камера становится четвертым функциональным элементом трубки для вдыхания. В других вариантах камера может не быть функциональным элементом трубки для вдыхания. В эту камеру 23 поступает выдохнутый воздух из мундштука 54. В этой камере 23 повышается давление при выдыхании, и функционально создается противодавление в воздушном тракте пользователя. Нижнюю область камеры 23 более конкретно называют резервуаром 27 для продувки, так как любая поступившая вода сначала накапливается здесь.
Сочленение 22 также содержит функциональный клапан для выдыхания и клапан продувки. В соответствии с предпочтительным вариантом, эти два клапана совместно используют три конструктивных элемента, которые совместно просто называют комбинированным уплотнительным узлом 6. Конструктивные элементы этого узла для предпочтительного варианта показаны на фиг.6А-6С, в то время как примеры альтернативных вариантов клапана для выдыхания и клапана продувки показаны отдельно на фиг.7 и 8.
Нижний держатель 44 трубки для выдыхания статически прикреплен при помощи его опорной конструкции 46 со спицами и ободком к сочленению 22 у защелки сочленения для нижнего держателя 44 трубки для выдыхания (что показано на фиг.6А, 6В и 6С). Нижний держатель 44 трубки для выдыхания дополнительно снабжен уплотнительным кольцом 47 для клапана для выдыхания. Этот держатель 44 трубки для выдыхания направляет выдохнутый воздух из камеры 23 в трубку 48 для выдыхания.
Клапан для выдыхания содержит элементы комбинированного уплотнительного узла 6 и уплотнительное кольцо 47, которые описаны более подробно со ссылкой на фиг.6А, 6В и 6С.
На фиг.5А также показан колпачок 50 для продувки, который навинчен на сочленение 22 у соответствующего держателя. Колпачок 50 для продувки имеет перфорации 52, которые позволяют давлению воды воздействовать на клапан для выдыхания и создают выход для воды, которая проходит через клапан продувки. На фиг.5В показан вид в перспективе с пространственным разделением деталей комбинированного уплотнительного узла 6. Этот узел содержит комбинированный элемент 30 уплотнения из силиконового каучука, жесткий опорный диск 36 и гибкую свернутую спиралью мембрану 40.
Комбинированный элемент 30 уплотнения, изготовленный в виде одной детали, образует элемент 31 уплотнения клапана для выдыхания и элемент 32 уплотнения клапана продувки. В соответствии с предпочтительным вариантом, элемент 31 уплотнения клапана для выдыхания имеет куполообразную форму, чтобы постепенно открывать выходной поток и снижать вибрацию при выходе выдохнутого воздуха через клапан для выдыхания, когда он только минимально открыт. Другими конфигурациями, которые аналогичным образом позволяют обеспечивать демпфирование, являются форма слезинки или конус. Смежный элемент 32 уплотнения клапана продувки имеет демпфирующие ребра 33, которые выступают радиально на разную длину из обратной стороны элемента 32 уплотнения клапана продувки и служат для снижения или устранения гудения, которое в противном случае происходит при продувке. Комбинированный элемент уплотнения 30 также имеет крепежную канавку 34 вокруг его миделя, которая позволяет обеспечивать надежное крепление к жесткому опорному диску 36. Полая область 35 позволяет сжимать комбинированный элемент 30 уплотнения в процессе сборки и создает крепежную выемку для возможной пружины 68 (фиг.6А), которая позволяет дополнительно повышать давление 65 тракта для выдыхания, если в дальнейшем желательна модификация.
Жесткий опорный диск 36 выполняет различные функции: он поддерживает комбинированный элемент 30 уплотнения и позволяет элементу 31 уплотнения клапана для выдыхания образовать стабильное уплотнение с уплотнительным кольцом 47 (что показано на фиг.6А, на фиг.6В и на фиг.6С); он создает широкую поверхность, на которую воздействует давление окружающей воды 66 (что показано на фиг.6А, на фиг.6В и на фиг.6С), чтобы уравновешивать желательное давление 65 тракта для выдыхания (что показано на фиг.6А, на фиг.6В и на фиг.6С) внутри комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой; он поддерживает элемент 32 уплотнения клапана продувки, чтобы он находился поблизости от поверхности уплотнения указанного диска; и он создает гладкую, жесткую поверхность, на которую может садиться элемент 32 уплотнения клапана продувки. Каналы 39 для быстрой продувки в жестком опорном диске 36 закрыты при помощи элемента 32 уплотнения клапана продувки, за исключением времени активных операций продувки, когда давление 65 в воздушном тракте достигает пороговой величины, чтобы открывать быструю продувку, полностью используя преимущества более высокого давления 65 выдыхаемого воздуха в воздушном тракте, которое поддерживается внутри комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой. Центральное отверстие 37 в жестком опорном диске 36 удерживает комбинированный элемент 30 уплотнения у его указанной крепежной канавки 34. Внешняя канавка 38 жесткого опорного диска 36 служит для крепления к центральному анкеру 41 гибкой свернутой спиралью мембраны 40.
Свернутая спиралью мембрана 40 является гибкой, кольцевой конструкцией, которая имеет поперечные секционные витки, позволяющие осевое перемещение жесткого опорного диска 36 и комбинированного элемента уплотнения 30. Эта функциональная возможность позволяет элементу 31 уплотнения клапана для выдыхания соответствующим образом открывать и закрывать свое уплотнение относительно уплотнительного кольца 47 (что показано на фиг.6А, на фиг.6В и на фиг.6С), за счет чего используется давление 66 окружающей воды, чтобы регулировать скорости выдохов пользователя в погруженном и подводном состоянии. Свернутая спиралью мембрана 40 имеет центральный анкер 41 для надежного крепления к жесткому опорному диску 36 и периферийный анкер 42 для надежного крепления в пространстве, образованном канавкой 28 (сочленения 22, показанного отдельно на фиг.6А), и канавкой 51 (колпачка для продувки 50, показанного отдельно на фиг.6А). Резьбовой держатель колпачка 50 для продувки на сочленении 22 слега нажимает на этот анкер 42, что преимущественно создает уплотнение и не позволяет воде входить в комплект 1 маски с трубкой для плавания под водой, а также помогает стопорить резьбу держателя 29 колпачка для продувки.
На фиг.5С показано поперечное сечение деталей, показанных на фиг.5В. На фиг.5D показан вид сверху комбинированного уплотнительного узла 6, содержащего детали, показанные на фиг.5В. На фиг.5Е показано поперечное сечение комбинированного уплотнительного узла 6, содержащего детали, показанные на фиг.5С.
На фиг.6А показано поперечное сечение сочленения 22 с клапаном для выдыхания в закрытом положении. Различные детали, показанные на фиг.6А, уже были подробно описаны со ссылкой на фиг.5А и на фиг.5В. Следует иметь в виду, что давление 65 в воздушном тракте пользователя, которое воздействует на комбинированный уплотнительный узел 6 сверху, не может преодолеть внутреннее сжимающее усилие, которое создает снизу давление 66 окружающей воды. Поэтому элемент 31 уплотнения клапана для выдыхания плотно прилегает к уплотнительному кольцу 47, и не допускается поток выдыхания. Свернутая спиралью мембрана 40 получает конфигурацию поперечного сечения, совместимую с жестким опорным диском 36, находящимся у верхнего конца осевого перемещения. Показана также факультативная механическая пружина 68, которая может быть использована для дополнительной регулировки противодавления при достигнутом выдыхании.
На фиг.6В показано поперечное сечение сочленения 22 с клапаном для выдыхания в открытом положении. Эта фиг.6В очень похожа на фиг.6С, за исключением того, что на фиг.6В показано состояние нормального выдоха, когда давление 65 в воздушном тракте пользователя превышает давление 66 окружающей воды, в результате чего создается чистое направленное вниз усилие на комбинированный уплотнительный узел 6, что выводит элемент 31 уплотнения клапана для выдыхания из его положения уплотнения в контакте с уплотнительным кольцом 47. Стрелки 67 показывают направление воздушного потока через камеру 23, через клапан для выдыхания и далее в трубку 48 для выдыхания, по которой воздух поступает на выход из комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой. Свернутая спиралью мембрана 40 получает конфигурацию поперечного сечения, совместимую с жестким опорным диском 36, который находится вблизи от его нижнего конца осевого перемещения.
На фиг.6С показано поперечное сечение сочленения 22 с клапаном продувки в открытом положении. Следует иметь в виду, что клапан для выдыхания также находится в открытом положении, потому что давление 65 в воздушном тракте пользователя, которое требуется для продувки, является чрезмерным для нормального выдоха. Как и в случае фиг.6А и фиг.6В, здесь не приводится описание многих элементов, так как оно уже было проведено со ссылкой на фиг.5А и на фиг.5В. Следует иметь в виду, что элемент 32 уплотнения клапана продувки разъединен (отошел) от жесткого опорного диска 36, что позволяет удалять содержимое комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой через каналы 39 для быстрой продувки. Элемент 32 уплотнения клапана продувки имеет уклон для закрывания, отформованный в его корпусе, так что давление 65 в воздушном тракте пользователя должно быть существенно больше давления 66 окружающей воды, чтобы элемент 32 уплотнения клапана продувки сместился (отошел) от жесткого опорного диска 36. Свернутая спиралью мембрана 40 получает конфигурацию поперечного сечения, совместимую с жестким опорным диском 36, который находится у своего нижнего конца перемещения.
На фиг.7А показан разрез альтернативного варианта комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой, в котором состоящий из трех деталей комбинированный уплотнительный узел 6 заменен единственным гибким элементом 69 уплотнения, отформованным из гибкой резины. Для этого альтернативного варианта произведена модификация сочленения 75, колпачка 76 для продувки и нижнего держателя 77 трубки для выдыхания. Этот гибкий элемент 69 уплотнения имеет анкер 70 элемента уплотнения вдоль его окружности, который позволяет крепить этот элемент к сочленению 75 и к колпачку 76 для продувки аналогично периферийному анкеру 42, описанному здесь ранее для предпочтительного варианта. Гибкий элемент 69 уплотнения также имеет уплотнительный куполообразный компонент 73, который имеет функциональные характеристики описанного здесь ранее элемента 31 уплотнения клапана для выдыхания для предпочтительного варианта. Жесткий опорный диск 36 предпочтительного варианта в этом варианте исключен. Факультативное жесткое кольцо 74 может быть размещено в более глубоких складках стенки 71 гармошки, чтобы иметь дополнительную механическую опору. Операции продувки облегчаются за счет ряда небольших щелей 72 для продувки в наружных складках стенки 71 гармошки, которые остаются закрытыми за счет отформованной конфигурации стенки и сжимающих усилий окружающей воды до тех пор, пока давление 65 в воздушном тракте пользователя не будет достаточным для полного растяжения стенки 71 гармошки, в результате чего открываются эти щели 72 для продувки, аналогично ранее описанным качающимся клапанам.
На фиг.7В показан альтернативный вариант, аналогичный показанному на фиг.7А, но в состоянии нормального выдыхания, соответствующем состоянию предпочтительного варианта, показанного на фиг.6В, в котором давление 65 в воздушном тракте пользователя достаточно для выдыхания, но недостаточно для операции быстрой продувки. Уплотнительный купол 73 разделен (отошел) от уплотнительного кольца 47 трубки для выдыхания, что позволяет выдохнутому воздуху выходить из комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой, как это показано стрелками 96.
На фиг.7С показан альтернативный вариант, аналогичный показанному на фиг.7А, но в состоянии продувки, соответствующем состоянию предпочтительного варианта, показанного на фиг.6С, в котором давление 65 в воздушном тракте пользователя превышает пороговое давление для продувки. Щели 72 для продувки в нижней части стенки 71 гармошки из силиконового каучука (или гибкой стенки 71 гармошки из другого материала) теперь становятся открытыми. Эти щели 72 для продувки открываются при давлении, достаточном для обеспечения отличной продувки, однако при нормальном выдохе они остаются закрытыми.
На фиг.8 показан другой вариант комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой, в котором существенно изменена конструкция сочленения 78, которая, как и раньше, имеет камеру 80 противодавления, но теперь имеет выпускное отверстие 83 для выдыхания, расположенное поблизости от основания комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой, держатель 84 внешней трубки для выдыхания и внешнюю трубку для выдыхания. Подвижным элементом, который создает противодавление для создания желательного положительного давления конца выдоха, является уплотнительная чашка 81, которая перемещается соосно и поддерживается по бокам при помощи жесткой опоры уплотнительной чашки. Так как усилия давления 65 воздуха в камере превышают усилия давления 66 окружающей воды, уплотнительная чашка 81 отделяется (отходит) от уплотнительного кольца 82, позволяя воздуху входить в пространство над периметром уплотнительной чашки 81, откуда воздух затем поступает во внешнюю трубку 86 для выдыхания через держатель 85. Скользящее уплотнение 87 помогает поддерживать сухость внутри комплекта маски с трубкой для плавания под водой.
На фиг.9 показано поперечное сечение закрывающих элементов клапана для выдыхания, модифицированных для того, чтобы их можно было прикреплять, через неразъемную воздушную трубку, к вентиляционной трубке для выдыхания типичного регулятора акваланга. При этом устройство в соответствии с настоящим изобретением становится "регулятором выдыхания" для погружения с аквалангом, так как оно позволяет регулировать частоту выдохов аквалангиста. Устройство можно вводить в рот или закреплять на уровне груди, в зависимости от комфорта пользователя. Сочленение 88 в этом альтернативном варианте укорочено по сравнению с предпочтительным вариантом (описанным здесь ранее со ссылкой на фиг.5A-5D и на фиг.6А-6С), так как этот вариант может быть использован в акваланге или снубе (snuba). Более того, держатель 25 мундштука предпочтительного варианта комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой был устранен, так как он не является необходимым для акваланга. Вентиляционная трубка для выдыхания отдельного регулятора акваланга прикреплена через соединительную трубку 94 к снабженному ребрами 90 держателю 89 соединительной трубки. Трубка 92 для выдыхания была существенно укорочена и выпускное отверстие 95 трубки для выдыхания перемещено в сочленение 88. Камера 93, как и ранее, выполняет важную функцию камеры противодавления, чтобы создавать улучшенные давления выдоха, как уже было описано здесь выше. На фиг.9 также показано поперечное сечение клапана для выдыхания и связанных с ним конструктивных элементов, описанных со ссылкой на фиг.6В, приспособленных для установки на вентиляционной трубке для выдыхания регулятора акваланга или оборудования снуба. Показанная на фиг.9 трубка для выдыхания 48 существенно укорочена и выходит из сочленения 22 через его боковую стенку.
Как это показано на фиг.10А и 10В, комплект 100 маски с трубкой для плавания под водой содержит альтернативную конфигурацию клапана для выдыхания. Комплект 100 маски с трубкой для плавания под водой содержит многие компоненты, аналогичные компонентам комплекта 1 маски с трубкой для плавания под водой, показанного на фиг.1А и 1В, в том числе клапан для вдыхания, основную трубку, соединительную трубку и мундштук. Несмотря на то, что эти компоненты и не показаны на фиг.10А и 10В, следует иметь в виду, что комплект 100 маски с трубкой для плавания под водой работает с использованием этих компонентов, описанных здесь ранее со ссылкой на фиг.1А и 1В. Комплект 100 маски с трубкой для плавания под водой содержит трубку 102 для вдыхания. С наружной стороны трубка 102 для вдыхания содержит ребра 104, которые могут быть использованы для крепления соединительной трубки и основной трубки, как это показано на фиг.1А и 1В. Воздух входит в трубку для вдыхания через клапан для вдыхания, который представляет собой однопутевой клапан, позволяющий воздуху втекать в трубку 102 для вдыхания, но не вытекать из трубки 102 для вдыхания. После того как воздух поступил в трубку 102 для вдыхания через однопутевой клапан для вдыхания, воздух поступает в камеру 106, и затем его может вдыхать пользователь через первое отверстие 108. Мундштук может быть соединен с первым отверстием 108 с использованием ребер 110, чтобы облегчить вдох и выдох воздуха пользователем. После того как воздух был вдохнут через первое отверстие 108, пользователь затем может выдыхать воздух через первое отверстие 108 и назад в камеру 106. Так как клапан для вдыхания, через который воздух входит в трубку 102 для вдыхания, является однопутевым клапаном, воздух, который выдохнут в камеру, не может выходить из комплекта 100 маски с трубкой для плавания под водой через трубку 102 для вдыхания. Вместо этого выдохнутый воздух накапливается в камере 106, создавая давление выдоха в камере 106.
Примерный комплект 100 маски с трубкой для плавания под водой также содержит клапанную пластину 120 и гибкую мембрану 130, которые совместно образуют клапан для выдыхания. Клапанная пластина 120 содержит отверстие 132 для выдыхания. Клапанная пластина 120 также содержит два камерных отверстия 134, как это показано на фиг.11D. Гибкая мембрана 130 прикреплена к краям клапанной пластины 120 и служит для уплотнения отверстия 132 для выдыхания, когда гибкая мембрана 130 находится в закрытом положении, как это показано на фиг.10А.
Камерные отверстия 134 расположены напротив отверстия 132 для выдыхания. В этом контексте, приведенную в формуле изобретения фразу "по меньшей мере одно камерное отверстие расположено напротив отверстия для выдыхания" следует понимать так, что отверстие для выдыхания расположено главным образом на одной стороне клапанной пластины 120, а по меньшей мере одно камерное отверстие расположено главным образом на другой стороне клапанной пластины 120. В соответствии с этим определением, несмотря на то, что это определение включает в себя ситуацию, такую как показанная на фиг.11D и 13D, когда имеется некоторое перекрытие камерных отверстий с отверстием для выдыхания, так что камерные отверстия частично охватывают отверстие для выдыхания, это определение не включает в себя ситуацию, в которой камерные отверстия охватывают или главным образом окружают отверстие для выдыхания, как это предусмотрено в жестком опорном диске 36 на фиг.5В и 5D. Это определение позволяет гибкой мембране 130 постепенно отходить (смещаться) от клапанной пластины 120, начиная с той стороны гибкой мембраны 130, которая расположена непосредственно снизу от камерных отверстий.
На фиг.10А и 10В также показан нижний держатель 122 трубки для выдыхания, который является частью трубки 128 для выдыхания. Трубка 124 для выдыхания прикреплена к нижнему держателю 122 у ребер 126.
Когда комплект 100 маски с трубкой для плавания под водой погружен в воду, давление воды, окружающей комплект 100 маски с трубкой для плавания под водой, прижимает гибкую мембрану 130 к клапанной пластине 120, за счет чего уплотняется отверстие 132 для выдыхания. Когда пользователь делает выдох в камеру 106, давление выдоха, которое образуется внутри камеры 106, создает усилие 140 открывания, которое воздействует на гибкую мембрану 130 через камерные отверстия 134 клапанной пластины 120. Это усилие 140 открывания смещает гибкую мембрану 130 в первом направлении. Одновременно давление воды, окружающей комплект 100 маски с трубкой для плавания под водой, создает усилие 150 закрывания, которое смещает гибкую мембрану 130 во втором направлении. Первое направление усилия 140 открывания является главным образом противоположным второму направлению усилия 150 закрывания.
Как это показано на фиг.10А, когда усилие 150 закрывания больше чем или равно усилию 140 открывания, гибкая мембрана 130 уплотняет отверстие 132 для выдыхания, так что воздух главным образом не выпускается из камеры 106 через отверстие 132 для выдыхания. Однако, как это показано на фиг.10В, когда усилие 140 открывания превышает усилие 150 закрывания, гибкая мембрана 130 не уплотняет отверстие 132 для выдыхания, и выдохнутый воздух 142 выходит из камеры 106 в трубку 128 для выдыхания. После этого выдохнутый воздух 142 проходит по трубке 128 для выдыхания и затем выходит из комплекта 100 маски с трубкой для плавания под водой.
Как это показано на фиг.11А и 11В, гибкая мембрана 130 при необходимости может иметь выступы 138, которые полностью образованы в ней и служат для смягчения ударов гибкой мембраны 130 о клапанную пластину 120 при закрывании, чтобы снизить уровень шума, который может возникать при закрывании. Как это показано на фиг.11С и 11D, клапанная пластина 120 при необходимости также может иметь выступы 136, которые полностью образованы в ней и выполняют такую же функцию, что и выступы 138. Отверстие 132 для выдыхания клапанной пластины 120 также может иметь форму слезинки, чтобы размер неуплотненного участка отверстия 132 для выдыхания сначала был очень небольшим и постепенно возрастал, по мере того как гибкая мембрана 130 отходит от клапанной пластины 120. На фиг.11D показаны два камерных отверстия 134, образованные в клапанной пластине 120, однако следует иметь в виду, что может быть использовано как одно камерное отверстие, так и больше двух камерных отверстий.
Как это показано на фиг.12А-12С, комплект 200 маски с трубкой для плавания под водой содержит клапан для выдыхания, имеющий другую альтернативную конфигурацию. Комплект 200 маски с трубкой для плавания под водой идентичен комплекту 100 маски с трубкой для плавания под водой, показанному на фиг.10А и 10В, за исключением того, что клапанная пластина 120 и гибкая мембрана 130 заменены другой клапанной пластиной 160 и другой гибкой мембраной 180. Воздух протекает через комплект 200 маски с трубкой для плавания под водой аналогично тому, как он протекает через комплект 100 маски с трубкой для плавания под водой, в том числе выдохнутый воздух задерживается в камере 106, в результате чего создается давление выдоха внутри камеры 106.
Примерный комплект 200 маски с трубкой для плавания под водой также содержит клапанную пластину 160 и гибкую мембрану 180, которые совместно образуют клапан для выдыхания. Клапанная пластина 160 содержит отверстие для выдыхания, которое разделено на расположенное сверху отверстие 170 для выдыхания и на расположенное снизу отверстие 172 для выдыхания. Клапанная пластина также содержит три камерных отверстия 166, как это показано на фиг.13D. Гибкая мембрана 180 прикреплена к краям клапанной пластины 160 и служит для уплотнения верхнего отверстия 170 для выдыхания и нижнего отверстия 172 для выдыхания, когда гибкая мембрана 180 находится в закрытом положении, как это показано на фиг.12А. На фиг.10А и 10В показан нижний держатель 162 трубки для выдыхания, который является частью трубки 128 для выдыхания. Нижний держатель 162 трубки для выдыхания разделен перегородкой 168, которая создает расположенную сверху трубку 174, соответствующую расположенному снизу отверстию 170 для выдыхания, и расположенную снизу трубку 176, соответствующую расположенному сверху отверстию 172 для выдыхания. Трубка 124 для выдыхания прикреплена к нижнему держателю 162 у ребер 164. Расположенная сверху трубка 176 имеет такой размер и расположение, что, когда комплект 200 маски с трубкой для плавания под водой находится в рабочем положении, любая вода, которая поступает в трубку 128 для выдыхания, стремится накапливаться в расположенной снизу трубке 176. Аналогично, когда вода конденсируется вдоль внутренней поверхности трубки 128 для выдыхания, она будет стремиться стекать вниз по внутренней поверхности и накапливаться в расположенной снизу трубке 176. Таким образом, расположенная снизу трубка 176 служит для захвата воды, поступающей в трубку 128 для выдыхания.
Когда комплект 200 маски с трубкой для плавания под водой погружен в воду, давление воды, окружающей комплект 200 маски с трубкой для плавания под водой, прижимает гибкую мембрану 180 к клапанной пластине 120, за счет чего уплотняется расположенное сверху отверстие 170 для выдыхания и расположенное снизу отверстие 172 для выдыхания. Когда пользователь делает выдох в камеру 106, давление выдоха, которое образуется внутри камеры 106, создает усилие 140 открывания, которое воздействует на гибкую мембрану 180 через камерные отверстия 166 клапанной пластины 160. Это усилие 140 открывания смещает гибкую мембрану 180 в первом направлении. Одновременно давление воды, окружающей комплект 200 маски с трубкой для плавания под водой, создает усилие 150 закрывания, которое смещает гибкую мембрану 180 во втором направлении. Первое направление усилия 140 открывания является главным образом противоположным второму направлению усилия 150 закрывания.
Как это показано на фиг.12А, когда усилие закрывания 150 больше чем или равно усилию 140 открывания, гибкая мембрана 180 уплотняет отверстие 132 для выдыхания, так что воздух главным образом не выпускается из камеры 106 через отверстие 132 для выдыхания. Однако, как это показано на фиг.12В, когда усилие 140 открывания превышает усилие 150 закрывания, гибкая мембрана 180 не уплотняет расположенное сверху отверстие 170 для выдыхания, и выдохнутый воздух 142 выходит из камеры 106 в расположенную сверху трубку 128 для выдыхания. После этого выдохнутый воздух 142 проходит по трубке 128 для выдыхания и затем выходит из комплекта 200 маски с трубкой для плавания под водой.
Гибкая мембрана 180 содержит шарнирный участок 182. Шарнирный участок 182 может быть целиком образован в гибкой мембране 180, если сделать шарнирный участок 182 тоньше, чем окружающие области гибкой мембраны 180. При сборке комплекта 200 маски с трубкой для плавания под водой шарнирный участок 182 совмещают с перегородкой 168 для того, чтобы, когда гибкую мембрану 180 сгибают вдоль шарнирного участка 182, как это показано на фиг.12В, расположенная сверху трубка 174 могла становиться не уплотненной, в то время как расположенная снизу трубка 176 остается уплотненной. Усилие 140 открывания, которое требуется для сгибания гибкой мембраны 180 у шарнирного участка 182, меньше чем усилие 140 открывания, которое требуется для такого сгибания гибкой мембраны 180, чтобы оба, расположенное сверху отверстие 170 и расположенное снизу отверстие 172, стали не уплотненными, как это показано на фиг.12С.
Эта разница между меньшим усилием открывания, требующимся для открывания расположенного сверху отверстия 170 для выдыхания, и большим усилием открывания, требующимся для открывания расположенного снизу отверстия 172 для выдыхания, позволяет пользователю комплекта 200 маски с трубкой для плавания под водой нормально выдыхать через расположенное сверху отверстие 170 для выдыхания, без открывания расположенного снизу отверстия 172 для выдыхания. Так как любая вода, которая поступает в трубку 128 для выдыхания, стремится накапливаться в расположенной снизу трубке 176, этот аспект клапана для выдыхания комплекта 200 маски с трубкой для плавания под водой позволяет пользователю делать выдох при наличии минимального количества жидкости в тракте выдохнутого воздуха, выходящего из комплекта маски с трубкой для плавания под водой. Этот аспект клапана для выдыхания также позволяет пользователю периодически и намеренно делать более сильный выдох, чем обычно, чтобы создать усилие 140 открывания, достаточное для того, чтобы открыть как расположенное сверху отверстие 170 для выдыхания, так и расположенное снизу отверстие 172 для выдыхания. Когда это происходит, любой флюид, находящийся в расположенной снизу трубке 176, будет принудительно выталкиваться вверх по трубке 128 для выдыхания и выводиться из комплекта 200 маски с трубкой для плавания под водой при помощи мощно выдохнутого воздуха, в результате чего происходит очистка трубки 128 для выдыхания от нежелательного флюида (продувка).
Как это показано на фиг.12А-12С и на фиг.13А и 13В, гибкая мембрана 180 при необходимости может иметь полностью образованные в ней выступы 184 и 186, которые служат для смягчения удара гибкой мембраны 180 о клапанную пластину 160 при закрывании. Это позволяет снизить уровень шума, который может возникать при закрывании за счет контакта гибкой мембраны 180 с клапанной пластиной 160. Более конкретно, выступ 184 имеет такие размер и конфигурацию, которые позволяют ему входить в контакт с перегородкой 168, так что когда гибкая мембрана 180 закрывается и уплотняет расположенное снизу отверстие 172 для выдыхания, выступ 184 поглощает удар действия закрывания за счет своего легкого деформирования. Это поглощение удара позволяет добиться меньшего шума, чем при отсутствии выступа 184. Выступ 186 выполняет аналогичную функцию по отношению к внутренней стенке расположенного сверху отверстия 170 для выдыхания.
Как это показано на фиг.13С и 13D, расположенное сверху отверстие 170 для выдыхания и расположенное снизу отверстие 172 для выдыхания вместе образуют отверстие овальной формы в клапанной пластине 160; однако следует иметь в виду, что возможны и другие формы. На фиг.11D показаны три камерных отверстия 166, образованные в клапанной пластине 160. Однако следует иметь в виду, что функция отверстий 166 также может быть выполнена при помощи одного камерного отверстия или при помощи камерных отверстий числом больше трех.
Как это показано на фиг.14, комплект 200 маски с трубкой для плавания под водой, который имеет клапан для выдыхания с регулируемым растяжением, содержит ручку 202 и барабан 204, вокруг которого может быть намотана упругая струна 206. Упругая струна 206 прикреплена к гибкой мембране 208. Конструкция и функция гибкой мембраны 202 аналогичны конструкции и функции гибких мембран 130 и 180, показанных на фиг.10А-13D, или аналогичны конструкции и функции других раскрытых здесь гибких мембран. Упругая струна 206 удерживается главным образом перпендикулярно гибкой мембране 208 за счет стенок отверстия 210.
Когда ручку 202 поворачивают в одном направлении, упругая струна 206 наматывается вокруг барабана 204, за счет чего создается натяжение упругой струны 206. Так как упругая струна 206 прикреплена к гибкой мембране 208, натяжение упругой струны 206 смещает гибкую мембрану 208 главным образом в таком же направлении, что и давление выдоха внутри комплекта 200 маски с трубкой для плавания под водой, и, следовательно, содействует усилию 140 открывания, воздействующему на гибкую мембрану 208. Следовательно, когда натяжение упругой струны 206 возрастает, снижается давление выдоха, которое требуется для открывания гибкой мембраны 208. Наоборот, когда ручку 202 поворачивают в противоположном направлении, упругая струна 206 сматывается с барабана 204, за счет чего снижается натяжение упругой струны 206 и уменьшается результирующее усилие 140, воздействующее на гибкую мембрану 208. Таким образом, комплект 200 маски с трубкой для плавания под водой содержит ручку 202, которая позволяет пользователю вручную регулировать растяжение гибкой мембраны 208.
Несмотря на то что были описаны некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за рамки формулы изобретения.
1. Клапан для выдыхания устройства для дыхания под водой, создающий положительное давление конца выдоха в воздушном тракте пользователя устройства для дыхания под водой, содержащий:
пластину, имеющую по меньшей мере одно камерное отверстие и отверстие для выдыхания, причем по меньшей мере одно камерное отверстие расположено напротив отверстия для выдыхания;
гибкую мембрану, которая натянута на поверхность пластины и имеет такой размер и положение, что может уплотнять отверстие для выдыхания, причем указанная мембрана имеет: уплотненное положение, в котором гибкая мембрана уплотняет отверстие для выдыхания, так что воздух, главным образом, не может протекать между по меньшей мере одним камерным отверстием и отверстием для выдыхания; и неуплотненное положение, в котором гибкая мембрана не уплотняет отверстие для выдыхания, так воздух может протекать между по меньшей мере одним камерным отверстием и отверстием для выдыхания.
2. Клапан для выдыхания по п.1, в котором пластина является жесткой и имеет форму диска.
3. Клапан для выдыхания по п.1, в котором отверстие для выдыхания имеет овальную или каплевидную форму.
4. Клапан для выдыхания по п.1, в котором гибкая мембрана дополнительно содержит шарнирный участок, расположенный так, что он делит отверстие для выдыхания на две части таким образом, что, когда гибкая мембрана согнута вдоль шарнирного участка, одна часть отверстия становится неуплотненной, в то время как другая часть отверстия остается уплотненной.
5. Клапан для выдыхания по п.1, который дополнительно содержит по меньшей мере один выступ, расположенный между пластиной и гибкой мембраной и образованный на пластине и/или на гибкой мембране.
6. Устройство для дыхания под водой, создающее положительное давление конца выдоха в воздушном тракте пользователя устройства, содержащее:
камеру, которая имеет первое и второе отверстия, и выполнена так, что, когда воздух выдыхают через первое отверстие в камеру так, чтобы ограничить одновременный выход воздуха через первое отверстие, то отсутствует неограниченный проход из камеры, через который воздух может покидать устройство для дыхания под водой, в результате чего выдохнутый воздух создает давление выдоха внутри камеры;
клапан для ограничения воздушного потока между камерой и вторым отверстием, причем указанный клапан содержит:
пластину, имеющую по меньшей мере одно камерное отверстие и отверстие для выдыхания, причем по меньшей мере одно камерное отверстие расположено напротив отверстия для выдыхания, при этом по меньшей мере одно камерное отверстие и отверстие для выдыхания образуют второе отверстие;
гибкую мембрану, которая натянута на поверхность пластины и имеет такой размер и положение, что может уплотнять отверстие для выдыхания, причем гибкая мембрана выполнена так, что усилие открывания, в том числе любое давление выдоха внутри камеры, смещает клапан в первом направлении, а усилие закрывания смещает клапан во втором направлении, причем первое направление является, главным образом, противоположным второму направлению, при этом указанная гибкая мембрана имеет:
закрытое положение, в котором гибкая мембрана уплотняет отверстие для выдыхания, так что воздух, главным образом, не выпускается из камеры через отверстие для выдыхания, причем гибкая мембрана находится в закрытом положении, когда усилие открывания меньше чем или равно усилию закрывания; и открытое положение, в котором гибкая мембрана не уплотняет отверстие для выдыхания, так что воздух выпускается из камеры через отверстие для выдыхания, причем гибкая мембрана находится в открытом положении, когда усилие открывания превышает усилие закрывания.
7. Устройство для дыхания под водой по п.6, которое дополнительно содержит мундштук, соединенный с первым отверстием.
8. Устройство для дыхания под водой по п.6, которое дополнительно содержит трубку для выдыхания, соединенную с отверстием для выдыхания.
9. Устройство для дыхания под водой по п.8, в котором трубка для выдыхания разделена перегородкой, которая создает первую трубку и вторую трубку, причем размер и расположение второй трубки выбраны так, что, когда используют устройство для дыхания под водой, любая вода, которая поступает в трубку для выдыхания, накапливается во второй трубке.
10. Устройство для дыхания под водой по п.9, в котором гибкая мембрана дополнительно содержит шарнирный участок, совмещенный с перегородкой, так что, когда гибкую мембрану сгибают вдоль шарнирного участка, первая трубка становится неуплотненной, в то время как вторая трубка остается уплотненной.
11. Устройство для дыхания под водой по п.10, в котором усилие открывания, которое требуется для изгиба гибкой мембраны у шарнирного участка гибкой мембраны, для того, чтобы разуплотнять только первую трубку, меньше чем усилие открывания, которое требуется для изгиба гибкой мембраны, так чтобы обе первая и вторая трубки стали неуплотненными.
12. Устройство для дыхания под водой по п.6, в котором усилие закрывания включает в себя давление окружающей воды, когда по меньшей мере часть устройства для дыхания под водой погружена в воду.
13. Устройство для дыхания под водой по п.6, в котором усилие открывания дополнительно включает в себя усилие, созданное за счет натяжения упругой струны, прикрепленной к гибкой мембране, которая смещает гибкую мембрану в первом направлении.
14. Устройство для дыхания под водой по п.13, в котором натяжение упругой струны и результирующее усилие открывания регулируют вручную.
