Дыхательный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5)5 А 08 ИЯ Е ий но-исследова 133 980081,128-147,АППАРАТ осится к ся в видед ающего э и безопас иты на др я дыхания редствам заыхательного ту защиту в ный переход угой в услоатмосферы. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Тамбовский научхимический институт(57) Изобретение отнщиты органов дыханиаппарата, обеспечив различных режимах с одного режима защ виях непригодной дл Ы 2 1736517 А Дыхательный аппарат содержит основной 1и дополнительный 2 блоки регенерации воздуха, связанные патрубками, и дыхательный мешок 3. С основным блоком 1 регенерации совмещен коллектор 6, снабженный фильтрующим слоем 9 и нормально закрытым клапаном 10 и соединенный с патрубками через клапаны. Между коллектором 6 и дополнительным блоком 2 регенерации ус. тановлено нагнетательное устройство 7. При подсоединении или замене дополнительного блока 2 регенерации воздуха конструктивное выполнение дыхательного аппарата позволяет осуществить многократную циркуляцию попадающего при этих операциях в разгерметизованную часть дыхательного контура загрязненного воздуха через фильтрующий слой коллектора и тем самым обеспечить его очистку, 5 ил.Изобретение относится к средствам за- крыты разрушаемыми мембранами, исклющиты органов дыхания и может быть ис- чающимисвязьдыхательногоконтурааппапольэовано при изготовлении дыхательных рата с окружающей атмосферой.аппаратов на химически связанном кисло- Однако при подсоединении дополни- роде, предназначенных для защиты дыха тельного блока регенерации в аппарате не ния в непригодной для дыхания атмосфере. исключена возможность попадания в дыхаИэвестны дыхательные аппараты нахи-. тельный контур, а затем и на вдох токсичных мически связанном кислороде, время за- компонентов окружающей атмосферы, что щитного действия которых прямо может привести к самым нежелательным пропорционально запасу регенеративного 10 последствиям для потребителя,продукта и может изменяться от нескольких Цель иэобржения - улучшение эксплуаминут до 1-2 ч, Эти аппараты называются тационных характеристик за счет исключесзмоспасатели и предназначены для экс- нияпопадания в дыхательный контур тренной эвакуации из эон с непригодной окружающего воздуха при подсоединении для дыхания атмосферой, которая может об или замене дополнительного блока регенеразовзться в результате аварий на предпри- рации.ятиях при переработке токсичных веществ, Цель достигается тем, что в. дыхательпри внезапных газовых выбросах нз шахтах ном аппарате, включающем основной и дои в других аналогичных случаях, полнительный блоки регенерации воздуха,Недостаткомэтихдыхательных аппара соединенные патрубками, и дыхательный тов - кратковременность их защитного дей- мешок, основной блок регенерации снабствия. жен коллектором, соединенным с патрубкаНа случай возникновения аварийной ми через клапаны, и нагнетательным ситуации, например на шахте, приводящей устройством. Последнее расположено меж-. к долговременной изоляции шахтеров, вы ду дополнительным блоком и коллектором. нужденных находиться в течение этого вре- В центральной части коллектора последовамени в непригодной для дыхания тельно размещены фильтрующий слой и атмосфере, нз шахтах имеются территори- нормально закрытый клапан,зльно удаленные одно.от другого специаль- На фиг. 1 изображена принципиальная ные хранилища для резервных дыхательных 30 схема дыхательного аппарата; на фиг. 2 - аппаратов, время перемещения к которым . направление циркуляции газа при работе от рабочих мест шахтеров примерно сост- основного блока регенерации; на фиг, 3 - ветствует времени защитного действия направление циркуляции газа при подсоеимеющихся в наличии самоспателей. динении регенеративного патрона в качестПо прибытии к месту хранения резерв ве дополнительного блока регенерации; на ныхаппаратовшахтервынужденвусловиях фиг, 4 - направление движения газа при непригодной для дыхания атмосферы пере-работе в режиме фильтрации; на фиг. 5 - ключитьихсамоспасателейвреэервныйап- направление движения газа при подключепарат. что всегда связано с опасностью нии источника сжатого газа.попадания на дыхание токсичных веществ 40 Дыхательный аппарат состоит из основиэ атмосферы. ного блока 1 регенерации, дополнительногоНаиболее близким к изобретению явля- блока 2 регенерации, дыхательного мешка ется дыхательный, аппарат, в котором лице-. 3, подсоединительных патрубков 4 и 5, колвая часть не заменяется, а времялектора би нагнетательногоустройства 7 с защитного действия самоспасателя увели блоком 8 питания,чивается за счет подключения к нему допол- Коллектор 6 представляет собой патрунительного устройства для регенерации бок, центральная часть которого заполнена воздуха, например регенеративного патро- фильтрующим слоем 9, Нормально закрына с временем защитного действия 1-2 ч; тый клапан 10 расположен в непосредственЭтот дыхательный аппарат состоит иэ 50 ной близости от фильтрующего слоя 9 с основногоблокарегенерациивоздухасвре- одной из .его сторон. Коллектор снабжен менем защитного действия до 10 мин. двух отверстиями 11 и 12, обеспечивающими его дыхательных мешков и гофрированной связь соответственно с патрубками 4 и 5 трубки с загубником. Аппарат снабжен под- через расположенные в патрубках клапаны соединительными патрубками для монтажа 55 13 и 14. В коллекторе размещен также лепедополнительного блока регенерации возду- стковый клапан 15, Один иэ концов коллекха, обеспечивающего регенерацию воздуха торэ 6 снабжен присоединительным в течение еще 60 мин. До подсоединения элементом 16, а второй соединен с нагнета. дополнительного блока регенерации отвер- тельным устройством 7, снабженным аналостия в присоединительных патрубках за- гичным присоединительным элементом 17,5 10 20 25 30 40 50 Присоединительные элементы 16 и 17 могут быть байонетного типа и ча период доэксплуатационного хранения аппарата могут быть снабжены разрушаемыми герметизируюшими мембранами, Элементы 16 и 17 обеспечивают герметичное подсоединение, при необходимости, дополнительного блока 2 регенерацииПатрубки 4 и 5 соединяются с дыхательным мешком 3. Основной блок 1 регенерации соединен патрубками 4, 5 и 18 с дыхательным мешком 3. В зависимости от конкретного конструктивного выполнения основного блока 1 регенерации подсоединение последнего к дыхательному мешку 3 может быть осуществлено и без участия патрубков 4 и 5.Основным элементом конструкции блока 1 регенерации является химический генератор 19 кислорода, обеспечивающий подачу кислорода в дыхательный мешок 3 через расположенный в патрубке 18 диффузар 20 и связанный с пневматическим блоком 21 управления патрубком 22, Последний связан с пневматическими клапанами 10, 13, 14 патрубками 23 и обеспечивает их работоспособность при подаче (снятии) избыточного давления во внутреннюю полость сильфонов, представляющих собой основу пневматических клапанов 10, 13, 14.Через отверстие 24 обеспечивается возможность прохождения фильтруемого воздуха через фильтрующий слой 9.Пневматический блок 21 управления снабжен подсоединительным гнездом для подключения с помощью патрубка 25 внешнего не связанного с аппаратом источника 26 сжатого газа, пригодного для дыхания, При подсоединении указанного источника 26 он обеспечивает работу клапанов 10, 13, 14 аналогично рассмотренной на примере химического генератора 19 кислорода, при этом блокируется связь блока 21 управления с химическим регенератором 19 и обеспечивается за счет наличия связывающего дыхательный мешок 3 и блок 21 управления патрубка 27 подачи в дыхательный мешок 3 по патрубку 27 пригодного для дыхания газа с требуемой объемной скоростью, необходимой для эффективной вентиляции внутренней полости дыхательного мешка 3 по проточной схеме с выбросом избытка газа через установленный на дыхательном мешке 3 клапан 28 избыточного давления,Дыхательный мешок 3 выполняет функции как собственно дыхательного мешка, так и лицевой части, представляющей собой защитный колпак с обтюратором (не показан), во внутреннюю полость которого потребитель помещает свою голову при включении в аппарат. В аппарате реализуется принудительная вентиляция атмосферы без непосредственного подсоединения органов дыхания человека к тем или иным элементам конструкции аппарата. Принудительная вентиляция реализуется ва всех возможных вариантах использования аппарата,Для включения в работу основного блока 1 регенерации с помощью пускового устройства приводится в действие химический генератор 19 кислорода, обеспечивающий за счет связанного с ним диффузора 20 принудительное протягивание газовоздушной смеси через слой поглотителя двуокиси углерода, расположенный в основном блоке 1 регенерации. После включения в работу генератора 19 потребитель надевают выполняющий функцию лицевой части дыхательный мешок 3 на голову, Выдыхаемый воздух за счет создаваемого нагнетательным устройством у входа диффузора 20 разрежения принудительно протягивается через слой поглотителя двуокиси углерода, где очищается от последней. При этом из внутренней полости дыхательного мешка 3 выдыхаемый воздух поступает сначала в патрубки 4, 5, затем по патрубкам, связывающим основной блок 1 регенерации с па-.- рубками 4, 5, - на вход слоя поглотителя. Очищенный от СО 2 газ выбрасывается совместно с кислородом, генерируемым источником 19, через диффузор 20 вновь во внутреннюю полость мешка 3 и используется на входе,При вкл 1 оченйи химического генератора 19 кислорода внутри него создается повышенное рабочее давление, под действием которого за счет реализации связи,элементов химический генератор 19 кислорода -патрубок 22 - пневматический блок.21 управления - патрубки 23 - пневматические клапаны 10, 13, 14 клапаны 13, 14 перекрывают соответственно отверстия 11, 12, связывающие патрубки 4, 5 с коллектором 6, а пневматический клапан 10 откоы вает отвеостие 24 в коллекторе 6, Этим самым в дыхательном аппарате формируется "малый" дыхательный контур, включающий основной блок 1 регенерации, дыхательный мешок 3 и соединяющие их патрубки 4, 5, закрытые герметично по месту подсоединения коллектора 6 пневматическими клапанами 13, 14, В течение времени зацитного действия, обеспечиваемого основным блоком 1 регенерации, потребитель в зависимости от сложившейся ситуации (наличие или отсутствие стационарного источника 26 сжатого газа, уровень и характер загазованности окружающего воздуха, т.е. возмож 1736517ность использования для защиты от него фил ьтрующего средства или необходимость полной изоляции от окружающей атмосферы) принимает решение о переключении на другой режим работы аппарата.При. необходимости полной изоляции потребителя от окружающей атмосферы еще до истечения времени работы основного.блока 1 регенерации потребитель, достигнув места хранения резервных блоков регенерации, с помощью присоединительных элементов 16, 17 подсоединяет к дыхательному аппарату дополнительный блок 2 регенерации в данном случае регенеративный патрон) с увеличенным ресурсом защитной мощности,Включив в работу питаемое от блока 8 питания нагнетательное устройство 7, потребитель осуществляет, независимо от работы основного блока 1 регенерации, циркуляцию газа по независимому от "малого" дыхательного контура и не связанному с ним контуру газоочистки, состоящему иэ коллектора б, дополнительного блока 2 регенерации и нагнетательного устройства 7. Циркуляция газа осуществляется в на правлении, показанном на фиг, 1 стрелками, При этом газ, предварительнонаходившийся во внутренней полости коллектора б и изолированный от окружающейатмосферы, например, разрушаемыми мембранами, и гаэ, попавший в коллектор изокружающей атмосферы при подсоединении блока 2 и содержащий токсичные компоненты, последовательно и многократно. пропускается через фильтрующий слой и через дополнительный блок 2 регенерации,Химическое существо фильтрующегослоя 9 определяется условиями эксплуатации дыхательного аппаратаи вероятным химическим составом окружающейатмосферы в аварийной ситуации, Напримее., если дыхательный аппарат используется в условиях возникновения пожара иобразования в атмосфере высоких концентраций окиси углерода, то основу фильтрующего слоя должен составлять химическийкомпонент, способный эффективно нейтрализовать зту примесь. В качестве последнего применяют гопкалит,Многократное прохождение подлежащего очистке газа по контуру газоочистки,обеспечивает полную нейтрализацию вредных компонентов и, тем самым, возможность безопасного подключениядополнительного блока 2 регенерации к"малому" дыхательному контуру,Кратность циркуляции подлежащегоочистке газа по коюуру газоочистки определяется производительностью работы нагнетательного устройства 7, временем газоочистки и суммарным внутренним объемом элементов контура газоочистки. Например, 5 если последний равен 2 л, производительность нагнетательного устройства - 60 л/мин, то объем газа будет пропущен через фильтрующий слой 9 и дополнительный блок.2 регенерации в течение одной минуты 10 30 раэ, в течение двух минут - 60 раэ и т.д.Таким образом, в зависимости от.быстроты подсоединения к дыхательному аппарату дополнительного блока регенерации рассматриваемая кратность циркуляции может 15 достигать 300-500 раэ.Так как "малый" дыхательный контур газоочистки работает независима один от другого вплоть до истечения времени защитного действия основного блока 1 ре генерации, то потребитель может относительно спокойно. без спешки и связанных с последней возможных ошибок в выполнении операций по подсоединению дополнительного блока 2 регенерации, осуществить 25 эти самые операции и иметь еще дополнительно вполне достаточно времени для проведения очистки газа в контуре газоочистки.Во избежание ненужного отравленияфильтрующего слоя 9 вследствие чреэмер ного по времени пропускания через него. подлежащего очистке газа потребитель может выключить нагнетательное устройство 7, например. через 1-3 мин после включения, даже если в это время еще продолжает .35 работать основной блок 1 регенерации и"малый" контур дыхания не соединился с контуром газоочистки, Последнее не обязательно, так как может быть осуществлено и без вмешательства потребителя в момент 40 окончания работы химического генератора1 Я кислорода.При окончании работы химического генератора 19 кислорода рабочее давление в нем быстро падает, вследствие чего пневма тические клапаны 13, 14 открывают герметиэируемые ими до этого отверстия 11, 12, а пневматический клапан перекрывает отверстие 24. Таким образом осуществляется связь коллектором 6 с патрубками 4,. 5, а 50 прохождение газа через фильтрующий слой9 исключается. В этом случае нагнетательное устройство 7 обеспечивает принудительную циркуляцию газа по контуру: коллектор 6 - отверстие 11 - патрубок 4 - 55 дыхательный мешок 3 - патрубок 5 - отверстие 12 - коллектор 6 - лепестковый клапан 15 - присоединителъный элемент 16 - дополнительный блок 2 регенерации - присоединительный элемент 17- нагнетательное устройство 7 - коллектор 6 и т,д.Так как после окончания работы основного блока 1 регенерации его элементы вцелом, и прежде всего нагнетательное устройство с диффузором 20, представляют собой для газового потока значительноесопротивление, то прохождение газа черезосновной блок регенерации под воздействием нагнетательного устройства 7 маловероятно, потому что циркулирующий газбудет проходить по обладающему существенно меньшим сопротивлеНием участкуконтура: патрубок 4 - дыхательный мешок 3- патрубок 5,Подсоединение дополнительного блока2 регенерации осуществляется практическибезопасно для потребителя даже в условияхнепригодной для дыхания атмосферы, таккак попавший в дыхательный аппарат загрязненный воздух предварительно очищается без контакта с органами дыханиячеловека, кроме того, связь последних сэтой частью внешнего воздуха осуществляется только после его эффективной очисткие контуре газоочистки.В случае возможности использованиядля защиты от окружающей атмосферыфильтрующего средства е качестве дополнительного блока 2 регенерации вместо регенеративного патрона к дыхательномуаппарату подсоединяется фильтрующая коробка (фиг. 4), При этом для обеспеченияфильтрующего режима работы дыхательного аппарата нужно разгерметизироватьприсоединительный элемент 16.Аппарат в режиме фильтрации работает аналогично рассмотренному. Различиесостоит в том, что до подключения к "малому" контуру дыхания попавший при подсоединении фильтрующей коробки в контургазоочистки загрязненный воздух наро всего лишь вытеснить из последнего, пропустив через фильтрующий слой 9,лепестковый клапан 15 и открытое отвер стие в присоединительном элементе 16, т,е.. на очистку продувку) контура газоочисткитребуется еще меньше времени, чем в случае подсоединения регенеративного патрона.При работе в режиме фильтрации окружающий воздух нагнетательным устройством.7 протягивается через фильтрующуюкоробку и подается по патрубку 4 в дыхательных мешок 3. Выдыхаемый воздух вытесняется из мешка 3 по патрубку 5 мерезлепестковый клапан 15 и подсоединитель-ный элемент 16 в окружающую атмосферу,Лепестковый клапан 15 при работе аппарата в режиме фильтрации препятствует попаданию окружающего воздуха в.дыхательный контур без очистки, ся в окружающую атмосферу через клапан 28 избыточного давления.Кроме того, при кратковременном подключении к аппарату источника 26 можно провести операцию по замене дополнительного блока 2 регенерации на новый, Это целесообразно делать в тех случаях, когда потеря потребителем автономии нежелательна, а защитная мощность дополнительного блока 2 регенерации исчерпана и он подлежит замене. При этом в качестве источника 26 может использоваться и подхо 15 20 дящий автономный источник сжатого и пригодного для дыхания газа, например кислородный баллон или химический генератор кислорода с соответствующей присоединительной арматурой.При работе дыхательного аппарата в совокупности с источником 26 реализуются следующие операции.С помощью патрубка 25, по которому 25 30 подается газ, источник 26 подсоединяется через снабженное нормально закрытым клапаном гнездо к пневматическому блоку 35 21 управления, Это приводит к блокировке связи пневматического блока 21 управления с химическим генератором 19 кислорода, а также к образованию связи источника , 26 через блок 21 управления и патрубки 2340 с пневматическими клапанами 10, 13, 14. Два последних клапана при этом за счет давления от источника 26 перекрывают отверстия 11, 12 и тем самым изолируют "малый" дыхательный контур от контура газоочистки. В этот момент потребитель имеет возможность снять и заменитьотработанный дополнительный блок 2 регенерации, в течение требуемого времени 45 провести очистку газа, попавшего в контур газоочистки при замене блока 2 регенерации, после чего извлечь патрубок 25 из гнеэ 50 да блока 21 управления и, тем самым, перейти на автономный режим работы аппарата. Данный режим работы вновь, как и ранее, обеспечивается за счет принудитель ной вентиляции газа в аппарате с помощьюнагнетательного устройства 7. Ресурс работы устройства 7 может быть существенно больше защитной мощности дополнительного блока регенерации и определяется воэНезависимо от работы аппарата в других режимах он может использоваться совместно со стационарным источником 26 сжатого газа. Подсоединение этого источ ника дает возможность реализовать работуаппарата по обычной проточной схеме без регенерации воздуха (фиг;5). В этом случае в дыхательный мешок 3 подается с большой объемной скоростью (60-100 л/мин) пригод-.10 ный для дыхания газ, который выбрасываетможностями блока 8 питания, который при необходимости может быть заменен на новый.При подключении источника 26 к блоку 21 управления осуществляется подача через связывающий блок 21 с дыхательным мешком 3 патрубок 27 пригодного для дыхания газа с большой объемной скоростью, т.е. в период замены дополнительного блока регенерации аппарат работает по проточнойсхеме. При отсутствии резервных блоков регенерации, но при наличии источника 26 аппарат с помощью последнего обеспечивает защиту в течение времени, соответствующего ресурсу источника 26, т.е, в самых широких пределах.Дыхательный аппарат может использоваться в различных режимах защиты, при необходимости, переключаться с одного режима на другой или за счет периодической замены дополнительных блоков регенерации обеспечивать суммарное многочасовое время защитного действия в одном и том же режиме, Эксплуатация аппарата при этом безопасна вследствие исключения попадания токсичных компонентов окружающей атмосферы в дыхательный контур при замене или подсоединении дополнительных бло ков регенерации.Формула изобретения Дыхательный аппарат, включающий основной и дополнительный блоки регенерации воздуха, соединенные патрубками, и 10 дыхательный мешок, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик эа счет исключения попадания в дыхательный контур окружающего воздуха при подсоединении 15 или замене дополнительного блока регенерации, основной блок регенерации снабжен коллектором соединенным с патрубками через клапаны, и нагнетательным устройством, расположенным между 20 дополнительным блоком регенерации и коллектором, при этом в центральной части коллектора последовательно размещены фильтрующий слой и нормально закрытый клапан.25.Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж Заказ 1846 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113036, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/б