Дыхательный аппарат - RU2250121C2
Код документа: RU2250121C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к дыхательному аппарату и, в частности, но не исключительно, к автономному дыхательному аппарату, с помощью которого пользователь может выйти из зоны с не пригодной для дыхания атмосферой. Такой аппарат обычно содержит лицевую маску, выполненную, например, в виде эластичной воздухонепроницаемой закрывающей голову и создающей уплотнение вокруг шеи пользователя шлем-маски, в которую через регулирующее устройство из содержащего сжатый воздух резервуара, который пользователь носит на себе, поступает необходимый для дыхания воздух.
Дыхательные аппараты с лицевыми масками, выполненными в виде эластичных шлем-масок, широко известны и в большинстве случаев представляют собой аппараты с постоянным расходом воздуха, составляющим обычно около 40 литров в минуту, что соответствует среднему потреблению воздуха человеком. Поскольку, однако, процесс дыхания носит циклический характер, необходимое мгновенное значение расхода воздуха постоянно меняется от нуля во время выдоха до примерно 125 литров в минуту на пике каждого вдоха. Поэтому при постоянном расходе воздуха, равном 40 литрам в минуту, поступающий воздух должен во время выдоха собираться в эластичной емкости с объемом, достаточным для того, чтобы при последующем вдохе пользователь не испытывал каких-либо затруднений. Фактически такой емкостью является сама шлем-маска, которую для этого выполняют достаточно большой.
Типичная шлем-маска дыхательного аппарата с постоянным расходом воздуха, конструкция которой показана на фиг.1, содержит собственно эластичную шлем-маску А, прозрачный щиток В и шейное уплотнение С из эластичной ткани. Воздух в такую шлем-маску подается из не показанного на чертеже источника сжатого воздуха, обычно из баллона, в котором находится воздух, сжатый до 200 бар. Воздух через расположенный на баллоне вентиль (не показан) поступает в редуктор давления (также не показанный на чертеже), в котором давление воздуха снижается примерно до 10 бар, и имеющий такое давление воздух попадает в регулятор расхода. Из регулятора расхода воздух по гибкому шлангу D через соединитель Е поступает в шлем-маску А и направляется дефлектором F поверх щитка В, уменьшая его запотевание. Избыточный и выдыхаемый воздух во время выдоха выходит из шлем-маски в атмосферу через зазор между уплотнением С и шеей пользователя.
Дыхательные аппараты с постоянным расходом воздуха имеют множество существенных недостатков. В таких дыхательных аппаратах сама шлем-маска А служит резервуаром, в который попадает выдыхаемый воздух, вместе с которым во время вдоха в легкие попадает значительное количество содержащегося в нем диоксида углерода. Для уменьшения содержания диоксида углерода в легких человек в маске должен дышать с большей частотой. Интенсивность выделения диоксида углерода изменяется в зависимости от физического состояния человека и в еще большей мере от темпа его работы, и поэтому при поступлении в шлем-маску А свежего воздуха с постоянным расходом темп работы человека в маске ограничен определенным пределом, выше которого содержание диоксида углерода внутри маски достигает столь высокого уровня, что человек начинает испытывать определенное недомогание. Таким образом, несмотря на то, что аппарат с постоянным расходом воздуха имеет несомненные преимущества, заключающиеся в его простоте и заранее известной длительности его возможного использования, которая зависит от объема баллона со сжатым воздухом, на практике реализация этих преимуществ связана с повышенным расходом воздуха, необходимого человеку в определенных обстоятельствах, например в тяжелых условиях эвакуации из зараженной зоны.
Еще один недостаток дыхательных аппаратов с постоянным расходом воздуха проявляется в том, что при постоянном увеличении и уменьшении объема шлем-маски происходит деформация прозрачного щитка с соответствующим ухудшением видимости. Кроме того, такие дыхательные аппараты не обеспечивают достаточного уровня защиты пользователя, поскольку во время вдоха давление внутри шлем-маски может оказаться ниже давления окружающего воздуха, что даже при отсутствии в шлеме-маске повреждений и при надежной герметизации шейного уплотнения может тем не менее привести к проникновению внутрь нее загрязненного воздуха.
Перечисленные выше недостатки дыхательных аппаратов с постоянным расходом воздуха можно отчасти устранить за счет подачи в маску воздуха не с постоянным, а с необходимым расходом. В этом случае воздух, как и в обычном дыхательном аппарате с постоянным расходом, подается в маску из источника сжатого воздуха, обычно из баллона, в котором находится воздух, сжатый до 200 бар. Через вентиль на баллоне воздух попадает в редуктор давления, в котором давление воздуха снижается примерно до 10 бар, и имеющий такое давление воздух подается в регулятор необходимого избыточного давления (в дальнейшем называемый регулятором избыточного давления), который регулирует расход поступающего воздуха в точном соответствии с мгновенной потребностью пользователя и вместе с подпружиненным клапаном выдоха поддерживает внутри шлем-маски постоянное избыточное давление, эффективно предотвращая проникновение внутрь маски наружного загрязненного воздуха.
Обычно регулятор избыточного давления имеет чувствительную к перепаду давления диафрагму, на одну сторону которой действует избыточное давление внутри шлем-маски, а на другую - давление окружающего воздуха. При перемещении диафрагмы, которое происходит при изменении давления внутри шлем-маски, срабатывает клапан, регулирующий расход воздуха, поступающего в шлем-маску. Диафрагма выполнена таким образом, что, когда давление в шлем-маске становится больше атмосферного давления, например, на 2 миллибара, клапан закрывается. При этом открытие клапана выдоха, через который избыток воздуха выходит в атмосферу, происходит в тот момент, когда давление внутри шлем-маски становится больше атмосферного давления, например, на 3 миллибара.
Таким образом, при надежной герметизации шлем-маски шейным уплотнением внутри шлем-маски поддерживается постоянное избыточное давление в пределах от 2 до 3 миллибар, а регулятор избыточного давления, который реагирует на изменения давления, происходящие во время дыхания, обеспечивает доступ воздуха в шлем-маску в необходимом пользователю количестве. Шлем-маска в таком дыхательном аппарате постоянно находится в слегка растянутом состоянии, и поэтому щиток остается по существу в постоянном положении относительно глаз пользователя и, не деформируясь, обеспечивает нормальные условия видимости.
Однако описанные выше шлем-маски при всех их несомненных преимуществах по сравнению с масками с постоянным расходом воздуха имеют и определенные недостатки. К таким недостаткам относится, в частности, использование в них в качестве шейных уплотнений уплотнений диафрагменного типа. Такое уплотнение представляет собой диск с центральным отверстием для шеи, изготовленный из тонкого эластичного материала, например из латекса, который достаточно трудно надеть на голову, прежде всего человеку, который носит очки и поэтому может легко повредить или порвать уплотнение. Из-за увеличения объема шлем-маски в таких дыхательных аппаратах приходится применять дополнительную внутреннюю маску, закрывающую нос и рот пользователя и уменьшающую объем контура дыхания для поддержания на достаточно низком уровне количества вдыхаемого пользователем диоксида углерода. Для крепления внутренней маски на лице в требуемом положении приходится применять специальные упругие или регулируемые крепления.
Обращенные к лицу пользователя края внутренней маски обычно сдвигают с места очки, которые внутри маски трудно поправить и возвратить в нужное положение. Кроме того, при надевании шлем-маски внутренняя маска может сдвинуться в сторону, и ее приходится возвращать в требуемое положение и фиксировать на лице, регулируя длину наружных ремешков. Все это препятствует быстрому надеванию шлем-маски и может привести к критическим последствиям в условиях экстренной эвакуации из опасного места, особенно если пользователь не имеет достаточного опыта в пользовании таким дыхательным аппаратом.
Еще один недостаток известного аппарата заключается в том, что при надевании шлем-маски иногда происходит значительная потеря сжатого воздуха через регулятор избыточного давления, предотвратить которую можно, либо надевая шлем-маску с закрытым вентилем на баллоне, либо оснастив регулятор избыточного давления так называемым "механизмом первого вдоха", который перекрывает поступление воздуха в шлем-маску до его полной герметизации шейным уплотнением до тех пор, пока надевший шлем-маску пользователь не сделает первого вдоха, создав в маске определенное разрежение, под действием которого происходит срабатывание упомянутого механизма. Наличие в дыхательном аппарате подобного механизма создает дополнительные трудности в приведении аппарата в рабочее состояние, и поэтому неопытный пользователь часто не надевает шлем-маску, пока не убедится окончательно, что в нее поступает воздух.
Конструкция типичной шлем-маски, работающей с избыточным давлением, показана на фиг.2, буквенные обозначения на которой относятся к тем же деталям, что и на фиг.1. Эластичная шлем-маска А имеет прозрачный щиток В и герметично уплотняется вокруг шеи пользователя шейным уплотнением С. Регулятор Е избыточного давления соединен разъемной муфтой через переходник G с внутренней маской F. Внутренняя маска F держится на лице пользователя упругими или регулируемыми креплениями Н. Выдыхаемый воздух проходит в атмосферу в основном через подпружиненный клапан J выдоха, а не через зазоры между уплотнением С и шеей пользователя.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать усовершенствованный дыхательный аппарат.
В GB 2074455 описан дыхательный аппарат, сконструированный таким образом, что при отсутствии в лицевой маске избыточного давления клапан полностью перекрывает подачу воздуха в маску. Иными словами, при надевании маски и ее соответствующей регулировке воздух к пользователю не поступает.
В US 4345592 описан дыхательный аппарат, который содержит устройство, которое полностью перекрывает подачу воздуха к регулятору давления в том случае, когда расход воздуха, проходящего через регулятор избыточного давления, превышает заданное значение, что происходит при открытии баллона до надевания маски или при снятии маски при открытом баллоне.
В US 4250876 описан дыхательный аппарат, содержащий регулятор избыточного давления с двухпозиционным ручным переключателем, которым можно подвести пружину к диафрагме регулятора или отвести ее от диафрагмы таким образом, что в одном положении переключателя регулятор избыточного давления работает в режиме избыточного давления, а в другом положении - в режиме отрицательного давления.
В более узком смысле задача настоящего изобретения состояла в создании дыхательного аппарата, обладающего значительными преимуществами по сравнению с дыхательными аппаратами, описанными в указанных выше публикациях.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предлагается дыхательный аппарат, который содержит источник пригодного для дыхания газа, который находится под первым избыточным давлением, лицевую маску пользователя, соединенную с источником газа и имеющую клапан выдоха и регулятор необходимого избыточного давления, предназначенный для поддержания в надетой маске второго избыточного давления, более низкого по сравнению с первым избыточным давлением, и регулятор расхода газа, который предназначен для регулирования расхода газа, поступающего из источника газа в лицевую маску, и который имеет первое рабочее положение, в котором расход поступающего к регулятору избыточного давления газа ограничен, и второе рабочее положение, в котором расход поступающего к регулятору избыточного давления газа по существу не ограничен, и который отрегулирован таким образом, что его исходным положением является первое рабочее положение, а по достижении в маске второго избыточного давления он переходит во второе рабочее положение.
В качестве лицевой маски можно использовать шлем-маску, полностью закрывающий лицо шлем или закрывающую рот маску с периферийным уплотнением вокруг рта пользователя.
Другие отличительные особенности изобретения представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
На прилагаемых к описанию чертежах показано:
на фиг.1, которая уже была упомянута выше, - схематичное изображение в виде сбоку шлем-маски с постоянным расходом воздуха,
на фиг.2, которая также уже была упомянута выше, - схематичное изображение в виде сбоку шлем-маски, работающей с избыточным давлением воздуха,
на фиг.3 - схематическое изображение предлагаемого в настоящем изобретении дыхательного аппарата с регулятором избыточного давления и регулятором расхода газа, выполненным по первому варианту,
на фиг.4 - разрез изображенного на фиг.3 регулятора расхода газа в первом рабочем положении,
на фиг.5 - аналогичный фиг.4 разрез регулятора расхода газа во втором рабочем положении,
на фиг.6 - разрез регулятора расхода газа, выполненного по второму варианту,
на фиг.7 - выполненные в одном блоке редуктор давления и регулятор расхода газа в ненагруженном избыточным давлением положении,
на фиг.8 - выполненные в одном блоке редуктор давления и регулятор расхода газа, показанные на фиг.7 и соединенные с баллоном с избыточным давлением,
на фиг.9 - выполненные в одном блоке редуктор давления и регулятор расхода газа, показанные на фиг.7, в положении ограничения расхода воздуха,
на фиг.10 - выполненные в одном блоке редуктор давления и регулятор расхода газа, показанные на фиг.7, в положении неограниченного расхода воздуха.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Дыхательный аппарат, показанный на фиг.3, имеет шлем-маску 1, изготовленную из эластичного непроницаемого материала, и прозрачный щиток 2. В том месте, где шлем-маска 1 прижимается к шее, расположено шейное уплотнение 3 из армированного тканью эластичного материала, которое герметично уплотняет на шее надетую на голову маску. На шлем-маске 1 расположены регулятор 4 избыточного давления и дефлектор (отражатель), направляющий поток поступающего в шлем-маску из регулятора 4 воздуха поверх щитка 2 и защищающий его от запотевания. Избыточное давление в шлем-маске поддерживается подпружиненным клапаном 6 выдоха, через который избыток воздуха выходит в атмосферу. Воздух подается к регулятору 4 избыточного давления под постоянным давлением по гибкому шлангу 7 из редуктора 8 давления, закрепленного на резервуаре или баллоне 9, в котором находится сжатый до высокого давления воздух. Для выпуска воздуха из баллона 9 необходимо открыть ручной вентиль 9а.
Между редуктором 8 давления и регулятором 4 избыточного давления расположен регулятор 10 расхода газа. На фиг.4 показан регулятор 10 расхода газа, находящийся в первом рабочем положении, в котором он ограничивает расход поступающего через него в шлем-маску 1 воздуха приблизительно до 35 литров в минуту, ограничивая потери воздуха во время надевания шлем-маски 1. После герметичного уплотнения надетой на голову шлем-маски 1 шейным уплотнением давление в шлем-маске 1 поднимается, и регулятор 4 избыточного давления закрывается. В результате этого давление на входе в регулятор 4 избыточного давления повышается и передается регулятору 10 расхода газа, который переходит в его второе показанное на фиг.5 рабочее положение, в котором он практически не ограничивает количество воздуха, поступающего в регулятор 4 избыточного давления, и остается в этом положении в течение всего времени пользования дыхательным аппаратом.
Регулятор 10 расхода газа, выполненный по первому варианту, который показан на фиг.4 и 5, имеет корпус 11с цилиндром 12, в котором перемещается поршень 13. В центре торца 14 цилиндра 12 расположено входное отверстие 15, а сбоку от входного отверстия 15 расположено выходное отверстие 16. Отверстия 15 и 16 соединены между собой каналом 17, через который из отверстия 15 в отверстие 16 может попасть ограниченное количество воздуха. Поршень 13 прижат к торцу 14 цилиндра 12 пружиной 18. На поршне 13 расположен первый уплотняющий элемент - прокладка 19, которая, когда поршень 13 прижат к торцу 14 цилиндра 12 пружиной 18, перекрывает входное отверстие 15. Второй уплотняющий элемент выполнен в виде расположенного на внешней поверхности поршня 13 кольца 20, которое предназначено для уплотнения зазора между поршнем и стенкой цилиндра 12. В цилиндре 12 имеется также соединяющее верхнюю полость цилиндра с атмосферой вентиляционное отверстие 21, благодаря наличию которого на поверхность поршня 13, противоположную поверхности, обращенной к торцу 14 цилиндра 12, действует атмосферное давление.
При использовании дыхательного аппарата регулятор 10 расхода газа соединен с редуктором 8 давления и регулятором 4 избыточного давления, как это показано на фиг.3. Когда аппаратом не пользуются, вентиль 9а закрыт, и сжатый воздух не поступает в регулятор 10 расхода газа. Поршень 13 прижат пружиной 18 к торцу 14 цилиндра 12, и прокладка 19 перекрывает входное отверстие 15.
Перед надеванием маски пользователь прежде всего должен открыть вентиль 9а, после чего сжатый воздух начинает поступать из баллона 9 к редуктору 8 давления и в регулятор 10 расхода газа. Сжатый воздух фактически при постоянном давлении порядка 10 бар входит в перекрытое прокладкой 19 входное отверстие 15 регулятора 10 расхода газа. Пружина 18 нагружает поршень 13 усилием, которое больше усилия, создаваемого давлением сжатого воздуха на площади поперечного сечения входного отверстия 15, и поэтому поршень 13 остается в положении, показанном на фиг.4. Воздух, расход которого ограничен поперечным сечением канала 17, проходит через регулятор 10 расхода газа к регулятору 4 избыточного давления и при нормально открытом регуляторе 4 избыточного давления свободно поступает в шлем-маску 1. Давление в выходном отверстии 16 регулятора 10 расхода газа по существу равно атмосферному давлению, и поэтому поршень 13, на который вокруг входного отверстия 15 действует только атмосферное давление, остается в его первом рабочем положении, показанном на фиг.4. Пользователь надевает шлем-маску 1 и регулирует шейное уплотнение 3, герметично уплотняя внутреннее пространство маски. Наличие воздуха, поступающего в шлем-маску 1, убеждает неопытного пользователя в исправности и надежности дыхательного аппарата.
После герметизации надетой на голову шлем-маски 1 шейным уплотнением поступающий в шлем-маску 1 через канал 17 воздух увеличивает давление внутри шлем-маски 1. При увеличении давления, действующего на диафрагму регулятора 4 избыточного давления, регулятор 4 избыточного давления закрывается и перекрывает выходное отверстие 16 регулятора 10 расхода газа. По мере поступления воздуха через канал 17 в выходное отверстие 16 давление в шланге между регулятором 10 расхода газа и регулятором 4 избыточного давления постепенно возрастает и становится равным давлению во входном отверстии 15. Имеющий такое давление воздух через выходное отверстие 16 воздействует на поверхность поршня 13 вокруг входного отверстия 15, и в результате вся поверхность поршня 13, обращенная к торцу цилиндра 12, нагружается давлением, равным давлению воздуха во входном отверстии 15 и составляющим около 10 бар. Это давление создает на поршне 13 усилие, которое больше приложенного к поршню в противоположном направлении усилия пружины 18, в результате чего поршень 13 отходит от входного отверстия 15. В этом положении поршень 13 остается все время, пока во входное отверстие 15 поступает имеющий достаточно высокое давление воздух.
При перемещении поршня 13 во второе рабочее положение при открытии по мере необходимости регулятора 4 избыточного давления воздух может проходить через регулятор расхода газа по существу без всякого ограничения. Поршень 13 остается во втором рабочем положении до тех пор, пока пользователь не перекроет вентиль 9а или пока не закончится воздух в баллоне 9, т.е. до тех пор, пока давление во входном отверстии 15 не упадет ниже определенного уровня. При падении этого давления усилие пружины 18 становится больше усилия, создаваемого давлением на входе в цилиндр 12 и действующего на поверхность поршня 13, и поршень 13 перемещается в первое рабочее положение и перекрывает входное отверстие 15.
Регулятор расхода газа может по своей конструкции отличаться от регулятора, показанного на фиг.4 и 5. Так, например, в регуляторе расхода газа, показанном на фиг.6, вместо поршня 13 используется упругая диафрагма 30, которая также выполняет функции первого уплотняющего элемента. В другом варианте входное отверстие 15 можно перекрывать отдельным клапаном, приводимым в действие поршнем или диафрагмой. Регулятор может иметь также иное конструктивное исполнение, в котором предусмотрено дросселирующее отверстие 17, которое расположено в плоскости прилегания друг к другу уплотняющих поверхностей и обеспечивает прохождение через уплотнение определенного количества воздуха, когда поршень 13 находится в первом рабочем положении.
В рассмотренных выше вариантах выполнения дыхательного аппарата использовался регулятор 10 расхода газа, выполненный в виде отдельного устройства, расположенного между редуктором 8 давления и регулятором 4 избыточного давления, однако на практике регулятор 10 расхода газа иногда более целесообразно выполнять за одно целое с редуктором 8 давления или с регулятором 4 избыточного давления, причем последний вариант представляется наиболее оптимальным в тех случаях, когда воздух в дыхательный аппарат подается по длинному шлангу из удаленного источника сжатого воздуха.
На фиг.7-10 показан блок редуктора давления и регулятора расхода газа (в дальнейшем называемый просто редуктором давления), который имеет корпус 50 с входным штуцером 51, через который он соединяется с источником газа высокого давления, например с баллоном сжатого воздуха. Обычно давление во входном штуцере 51 равно 200 бар, но может достигать и 300 бар.
Редуктор давления имеет поршень 52, который перемещается в цилиндрическом отверстии 53 корпуса 50. Поршень 52 соединен с концом полого штока 54, на другом конце которого расположен уплотняющий элемент 55, перекрывающий входное отверстие 56, через которое в редуктор из входного штуцера 51 поступает газ высокого давления. В редукторе, показанном на фиг.7-10, пружина 57 действует на поршень 52 с усилием, направленным вправо (в изображенном на чертежах виде), под действием которого уплотняющий элемент 55 стремится отойти от входного отверстия 56.
В конце цилиндрического отверстия 53 расположен второй поршень 58 со сквозным центральным отверстием 59. В сквозном отверстии 59 второго поршня расположено кольцо круглого сечения, которое уплотняет конец регулирующего стержня 60. Другой конец регулирующего стержня 60 по скользящей посадке входит в отверстие 60а корпуса 50. Редуктор давления имеет третий поршень 61 с центральным отверстием и расположенной вокруг него цилиндрической втулкой 62 (штоком), которая упирается во второй поршень 58 и образует торцевое уплотнение между вторым и третьим поршнями. В центральное отверстие третьего поршня 61 по скользящей посадке входит конец регулирующего стержня 60 вместе с расположенным на нем уплотнительным кольцом с круглым поперечным сечением. В цилиндрической втулке 62 третьего поршня выполнено дросселирующее отверстие 63, через которое газ в ограниченном количестве может пройти из внутренней полости втулки 62 в выходное отверстие 64 корпуса 50. Третий поршень 61 нагружен пружиной 65, создающей усилие, прижимающее его ко второму поршню 58. На правом (в изображенном на фиг.7-10 виде) конце редуктора давления расположен запорный штифт 66, проходящий через сквозное поперечное отверстие, пересекающее отверстие 60а. Запорный штифт 66 ограничивает перемещение регулирующего стержня 60 вправо.
Показанный на фиг.7-10 блок редуктора давления и регулятора расхода газа имеет четыре рабочих положения, первое из которых показано на фиг.7. В этом положении блок находится при отсутствии давления во входном штуцере 51. Под действием усилия пружины 57 поршень 52 смещается вправо, и уплотняющий элемент 55 отходит от входного отверстия 56. Нагруженный усилием пружины 65 третий поршень 61 находится в крайнем левом положении и упирается его цилиндрической втулкой 62 во второй поршень 58, который также находится в крайнем левом положении и упирается в поршень 52. Регулирующий стержень 60 за счет возникающего между ним и кольцевым уплотнением второго поршня 58 трения также перемещается влево и отходит от запирающего штифта 66.
На фиг.8 показано второе положение редуктора, в котором он находится при наличии высокого давления во входном штуцере 51. Поступающий во входной штуцер 51 газ высокого давления проходит через входное отверстие 56, в котором его давление снижается до промежуточного значения, например до 10 бар. Газ под промежуточным давлением проходит через пару поперечных отверстий 70 в центр полого штока 54, и давление в пространстве между первым поршнем 52 и вторым поршнем 58 повышается до промежуточного значения. При повышении давления второй поршень 58 перемещается вправо до упора в торец отверстия 53. Одновременно по мере увеличения давления между поршнями 52 и 58 усилие, создаваемое давлением газа, действующим на поршень 52, становится больше усилия пружины 57, и поршень 52 перемещается влево. Уплотняющий элемент 55 перемещается к входному отверстию 56 и перекрывает его. В этом положении под действием промежуточного давления, действующего на левый торец регулирующего стержня 60, последний перемещается вправо до упора в запирающий штифт 66. Перемещающийся вправо поршень 58 перемещает и поршень 61, который сжимает пружину 65 и обеспечивает надежное уплотнение между цилиндрической втулкой 62 и поршнем 58.
Для подачи необходимого для дыхания газа в шлем-маску или другую лицевую маску необходимо извлечь штифт 66, после чего регулирующий стержень 60 может свободно переместиться вправо до упора его фланцем 60b в расположенную между втулкой 62 и центральным отверстием поверхность поршня 61. В этом положении, показанном на фиг.9, уплотнительное кольцо, расположенное на регулирующем стержне 60, герметично перекрывает центральное отверстие поршня 61. Перемещающийся вправо регулирующий стержень открывает центральное отверстие 59 поршня 58, через которое газ проходит внутрь цилиндрической втулки 62. В этот момент давление между поршнями 52 и 58 падает, и пружина 57 перемещает поршень 52 вправо, открывая входное отверстие 56, через которое в редуктор поступает дополнительное количество газа высокого давления. Через дросселирующее отверстие 63 втулки 62 в выходное отверстие 64 проходит ограниченное количество газа, которое попадает в регулятор избыточного давления дыхательного аппарата. Регулятор избыточного давления находится в этот момент в открытом положении, и поэтому давление в выходном отверстии 64 по существу равно атмосферному давлению. Размеры дросселирующего отверстия 63 должны обеспечивать необходимый объемный расход газа при падении в нем давления на величину, равную разнице между промежуточным давлением и атмосферным давлением.
Усилие, создаваемое промежуточным давлением газа внутри цилиндрической втулки 62, не может преодолеть усилие пружины 65 и усилие, создаваемое атмосферным давлением, действующим на правый торец поршня 61, и поэтому не может разгерметизировать стык между цилиндрической втулкой 62 третьего поршня 61 и вторым поршнем 58. Таким образом, вначале после удаления запирающего штифта 66, т.е. до того, как пользователь наденет шлем-маску, пространство между поршнями 52 и 58 оказывается заполненным газом промежуточного давления, равного, например, 10 барам, и поршни 58 и 61 и регулирующий стержень 60 регулятора расхода газа обеспечивают проход ограниченного количества газа в выходное отверстие 64 через центральное отверстие 59 второго поршня и дросселирующее отверстие 63 третьего поршня.
На фиг.10 показано положение деталей блока редуктора давления и регулятора расхода при наличии в выходном отверстии 64 противодавления, возникающего, например, при надевании лицевой маски или шлем-маски с регулятором избыточного давления, в который из выходного отверстия 64 подается пригодный для дыхания газ. В этом случае при возрастании давления в шлем-маске или в лицевой маске до величины, при которой регулятор избыточного давления закрывается, давление между поршнем 58 и поршнем 61 на внешнем по отношению к втулке 62 участке увеличивается и постепенно становится равным промежуточному давлению внутри втулки 62. Усилие, создаваемое пружиной 65 таково, что при действии промежуточного давления на весь левый торец поршня 61, последний перемещается вправо до упора в торец отверстия, в котором он расположен.
При перемещении поршня 61 цилиндрическая втулка 62 отходит от поршня 58, и в выходное отверстие 64 может поступать по существу неограниченное количество газа промежуточного давления, величина которого определяется элементами 52, 55 и 56 редуктора давления. При открытии регулятора избыточного давления и проходе газа внутрь лицевой маски или шлем-маски давление, действующее на правый торец поршня 52, уменьшается, и пружина 57 отводит уплотняющий элемент 55 от входного отверстия 56, в результате чего расход газа через это отверстие возрастает. При закрытии регулятора избыточного давления давление, действующее на поршень 52, увеличивается, а уплотняющий элемент 55 перемещается к входному отверстию 56, уменьшая или полностью прекращая подачу газа в шлем-маску.
Еще одним преимуществом показанного на фиг.7-10 блока редуктора давления и регулятора расхода газа является возможность выполнения его вместе с зарядным штуцером 70 для заполнения (или пополнения) баллона сжатым газом. Зарядный штуцер 70 соединяют с источником газа высокого давления и используют для пополнения баллона, соединенного с входным штуцером 51 блока. При пополнении баллона запорный штифт 66 и другие детали редуктора находятся в положении, показанном на фиг.8. При давлении газа в зарядном штуцере 70, большем давления газа в баллоне, соединенном с входным патрубком 51, открывается обратный клапан 71, и газ через штуцер 70 проходит в баллон. При отсоединении штуцера 70 от источника газа высокого давления обратный клапан 71 закрывается, предотвращая утечку газа из баллона.
В качестве дополнительного защитного устройства в показанном на фиг.7-10 блоке редуктора давления и регулятора расхода газа можно установить предохранительный клапан, например, с разрывной мембраной, или иное ограничивающее давление устройство, соединенное с входным штуцером 51.
Показанный на фиг.7-10 блок редуктора давления и регулятора расхода газа можно использовать вместе с шлем-маской или другой лицевой маской и баллоном, заполненным пригодным для дыхания газом, в составе "защитного эвакуационного комплекта" в защитном контейнере (упаковке), предназначенного для срочной эвакуации персонала из здания или плавсредства либо воздушного судна. В качестве контейнера можно использовать мягкую защитную матерчатую сумку или жесткую коробку. Контейнер с таким комплектом можно разместить на стене здания или судна.
При использовании предлагаемого в изобретении дыхательного аппарата в составе защитного эвакуационного комплекта штифт 66 можно закрепить на контейнере специальным шнуром для того, чтобы при извлечении комплекта из контейнера штифт 66 автоматически выходил из отверстия и в лицевую маску сразу же без всякого участия пользователя начинало поступать ограниченное количество воздуха. При надевании шлем-маски или лицевой маски в нее поступает лишь ограниченное количество воздуха, что, как очевидно, препятствует преждевременному опорожнению баллона. После надевания шлем-маски или лицевой маски срабатывает регулятор избыточного давления, и элементы 58, 60 и 61 регулятора расхода газа приходят в положение, показанное на фиг.10, когда количество поступающего в маску газа ничем не ограничено. Поступающий в маску при ее надевании поток ограниченного количества газа убеждает пользователя в том, что дыхательный аппарат работает и что после того, как он наденет маску, в нее по-прежнему будет поступать необходимый ему для дыхания газ.
Необходимо отметить, что настоящее изобретение относится не только к дыхательному аппарату, предназначенному для того, чтобы пользователь мог быстро покинуть опасное место, но и к предназначенным для других целей дыхательным аппаратам, используемым вместе с другими шлем-масками, лицевыми масками, шлемами или закрывающим рот масками с уплотнением лица пользователя вокруг рта. Предлагаемый в изобретении дыхательный аппарат можно, например, использовать при работе во вредных условиях, в частности на предприятиях по производству аэрозольных красителей, в которых каждый рабочий должен иметь шлем-маску или лицевую маску, в которую через шланг от центрального источника подается пригодный для дыхания газ. Обычно для соединения маски с идущим от источника газа шлангом используют муфту, которой во избежание потерь газа перекрывают шланг при его отсоединении от маски. Использование предлагаемого в изобретении дыхательного аппарата позволяет рабочим соединять шлем-маски или лицевые маски с источником газа и надевать их при ограниченном расходе газа, поступающего в маску через редуктор. Поступающий в маску в ограниченном количестве газ убеждает рабочего в исправности дыхательного аппарата, конструкция которого сводит к минимуму потери пригодного для дыхания газа во время соединения маски с источником газа и ее надевания.
Реферат
Изобретение предназначено для спасения жизни. Аппарат содержит источник пригодного для дыхания газа, который находится под первым избыточным давлением, лицевую маску пользователя, соединенную с источником газа и имеющую клапан выдоха и регулятор необходимого избыточного давления, предназначенный для поддержания в надетой маске второго избыточного давления, более низкого по сравнению с первым избыточным давлением. Кроме того, аппарат содержит регулятор расхода газа, который предназначен для регулирования расхода газа, поступающего из источника газа в лицевую маску, и который имеет первое рабочее положение, в котором расход поступающего к регулятору избыточного давления газа ограничен, и второе рабочее положение, в котором расход поступающего к регулятору избыточного давления газа по существу не ограничен. Регулятор отрегулирован таким образом, что его исходным положением является первое рабочее положение, а по достижении в маске второго избыточного давления он переходит во второе рабочее положение. Обеспечивается возможность соединения шлем-маски или лицевой маски с источником газа и надевание их при ограниченном расходе газа, поступающего в маску через редуктор, тем самым сводится к минимуму потеря пригодного для дыхания газа. 17 з.п. ф-лы, 10 ил.
