ОГОЛОВЬЕ ДЛЯ РЕСПИРАТОРА Российский патент 2003 года по МПК A62B9/00 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания в условиях вредных производств, в частности к газозащитным и пылегазозащитным респираторам.

Составной частью респиратора, наряду с полумаской и фильтрующим патроном, является оголовье, предназначенное для крепления полумаски на голове пользователя. Основные требования к конструкции оголовья - это обеспечение плотного прилегания полумаски по линии обтюрации при равномерном распределении давления на кожу лица, а также минимальное и равномерное давление на кожные покровы затылочной и верхней части головы пользователя. Конструкция оголовья должна быть простой, чтобы обеспечить технологичность процесса его массового производства и возможность использования широкого ассортимента материалов для эластичной тесьмы и наголовника оголовья.

Плотное прилегание полумаски к лицу, обеспечивающее нормированный коэффициент подсоса по полосе обтюрации, зависит от силы натяжения тесем оголовья. В связи с различными размерами и морфологическими особенностями головы пользователей используют эластичные растягивающиеся тесьмы и регулирующие длину тесьмы пряжки.

Согласно закону Гука растяжение тесьмы ΔL под действием силы F, необходимой для крепления респиратора на лице, выражается соотношением: ΔL = αFL/S, отсюда относительное удлинение эластичной тесьмы определяется как: ΔL/L = αF/S,
где α - коэффициент растяжения материала, Па^-1;
S - площадь поперечного сечения тесьмы, м².

Из полученного соотношения следует, что для обеспечения необходимой силы F (для плотного прилегания полумаски к лицу) необходимо варьировать длиной L растягивающейся части тесьмы, так как использование материалов (характеризующихся коэффициентом растяжения α) в качестве эластичных тесем ограничено. Поэтому для удобной подгонки любого респиратора к любому типу лица необходимо, чтобы удлинение тесьмы ΔL, обеспечивающее необходимую силу F, изменялось бы в сравнительно больших пределах, т.е. малым изменениям силы должны соответствовать большие изменения ΔL.

Известно оголовье для респиратора, содержащее наголовник из полимерного материала, выполненный в виде плоского овального кольца, и эластичных тесем, соединяющих наголовник с полумаской респиратора [1].

Однако конструкция такого оголовья не позволяет равномерно распределить давление на голову пользователя из-за плоской конструкции наголовника, находящегося в механически напряженном состоянии в рабочем положении (изогнутом по форме головы). Кроме того, технология изготовления такого оголовья предусматривает операцию соединения наголовника с эластичными тесьмами путем сшивания, склеивания или сваривания, поэтому при изменении значений механических величин эластичных тесем, например уменьшении относительного удлинения, необходимо заменять оголовье респиратора в целом.

Известно другое оголовье для респиратора, состоящее из наголовника и одной эластичной тесьмы, выполненной из эластичной резины [2]. Наголовник выполнен из полимерного материала в виде плоского овального кольца и для крепления эластичной тесьмы имеет параллельные отверстия щелевидной формы, расположенные попарно на его обеих сторонах, и расположенные в средней части наголовника Н-образные отверстия, образующие лапки. Эластичная тесьма выполнена в средней части раздвоенной. Концы эластичной тесьмы пропускают через параллельные отверстия щелевидной формы с ограничителями, затем раздвоенные части тесьмы закрепляют на средней части наголовника лапками, образованными Н-образными отверстиями.

Хотя закрепление эластичной тесьмы на таком наголовнике обеспечивает более равномерное распределение давления на кожу лица, затылочную и верхнюю часть головы, однако в оголовье не устранены следующие недостатки:
- плоская конструкция наголовника из твердопластичных материалов, находящегося в механически напряженном состоянии в рабочем положении (изогнутом по форме головы), приводит к возникновению трещин на внешней поверхности наголовника, что снижает механическую прочность наголовника и срок его эксплуатации;
- ограниченный ассортимент материалов для эластичной тесьмы (используется только листовая резина);
- сложность в технологическом процессе выполнения разреза вдоль эластичной ленты из листовой резины.

Известно оголовье для респиратора, содержащее выполненный из полимерного материала наголовник, имеющий форму выпуклого овального кольца, и эластичную тесьму с узлами крепления к наголовнику. Узел крепления содержит зубчатую пластину, за которую зацепляется эластичная тесьма [3].

Хотя конструкция наголовника приближена к форме головы пользователя, однако и такая форма наголовника не исключает деформацию в плоскости, проходящей через малую ось овального кольца, что приводит к уменьшению площади контакта наголовника и головы пользователя, как следствие - увеличивается механическое давление на кожные покровы головы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является оголовье для респиратора, включающее наголовник объемной формы, выполненный из полимерного материала в виде выпуклого овального кольца с поперечными дугообразными перемычками, две эластичные тесьмы (из трикотажного или резинового листового материала) и узлы крепления тесьмы к наголовнику, выполненные в виде гнезда щелевидной формы переменного сечения [4]. В данном оголовье для респиратора обеспечивается равномерное распределение давления на кожные покровы головы, а простая конструкция узла крепления тесем к наголовнику позволяет легко заменять вышедший из строя элемент оголовья (наголовник либо тесьму).

Однако в известном оголовье для респиратора можно использовать ограниченный ассортимент эластичных тесем. Это объясняется тем, что из-за небольшой длины L эластичной тесьмы, соединяющей наголовник с полумаской, используются только эластичные тесьмы с большим относительным удлинением ΔL/L ≈ 1,0.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение ассортимента материалов, используемых в качестве эластичной тесьмы и наголовника в оголовье для респиратора.

Для достижения указанного технического результата в оголовье для респиратора, включающем наголовник, выполненный из полимерного материала в виде выпуклого овального кольца с двумя центральными поперечными дугообразными перемычками, размещенными симметрично относительно малой оси наголовника, эластичную тесьму и узлы крепления тесьмы к наголовнику в виде гнезд щелевидной формы переменного сечения, выполненные на обоих концах наголовника, предлагается в наголовнике по обе стороны от центральных поперечных перемычек выполнить дополнительно по одной поперечной перемычке, две центральные дугообразные перемычки наголовника на вершине дуг соединить площадкой, на наголовнике выполнить дополнительные узлы крепления эластичной тесьмы к наголовнику в виде параллельных щелевидных прорезей, размещенных попарно, при этом указанные узлы для крепления тесьмы выполнены по одной паре на обеих сторонах наголовника и двумя парами - на площадке, соединяющей дугообразные поперечные перемычки, причем все узлы крепления тесьмы к наголовнику выполнены по его большой оси.

Гнездо щелевидной формы узла крепления тесьмы на концах наголовника имеет прямоугольные сечения различной ширины, переходящие одно в другое ступенчато.

Эластичная тесьма выполнена из трикотажного либо листового резинового материала.

Благодаря предложенному конструктивному выполнению узлов крепления эластичной тесьмы на наголовнике, а именно: выполнение по большой оси наголовника параллельных щелевидных прорезей попарно, а также гнезд щелевидной формы переменного сечения, выполненных на обоих концах наголовника на этой же большой оси, появилась возможность варьирования области крепления тесьмы по дуге полусферы объемного наголовника и тем самым использовать эластичную тесьму любой длины (с широким пределом значений относительного удлинения) и таким образом расширить ассортимент используемых материалов как для тесьмы, так и для наголовника. При этом закрепление тесьмы на наголовнике в нескольких узлах, расположенных на одной линии (большой оси наголовника), обеспечивает равномерное натяжение тесьмы по большой оси наголовника и надежное прилегание полумаски респиратора к лицу пользователя.

В случае использования эластичной тесьмы с малым относительным удлинением ΔL/L≈0,5 для обеспечения приращения удлинения ΔL тесьмы при малом изменении воздействующей силы берут одну тесьму сравнительно большой длины и закрепляют на наголовнике с образованием сравнительно больших участков между узлами крепления с обязательным закреплением ее в средней части наголовника. В этом случае тесьма свободно скользит в гнездах узлов крепления на обоих концах наголовника.

При использовании тесьмы со средним относительным удлинением ΔL/L≈0,75 (например, из сплошной листовой резины) для обеспечения необходимого натяжения тесьму на наголовнике закрепляют во всех узлах на наголовнике. В этом случае тесьма свободно скользит в гнездах узлов крепления на обоих концах наголовника.

Эластичная тесьма с большим относительным удлинением ΔL/L≈1,0 (трикотажная тесьма) может быть закреплена во всех узлах крепления и свободно скользить в гнездах узлов крепления на обоих концах наголовника или выполненная в виде двух коротких отрезков может быть закреплена только в узлах крепления на обоих концах наголовника.

Выполнение на наголовнике дополнительных поперечных перегородок обеспечивает надежное прилегание эластичной тесьмы к поверхности наголовника между узлами крепления, исключая тем самым смещение тесьмы вдоль малой оси наголовника.

Благодаря тому, что гнездо щелевидной формы узла крепления тесьмы на концах наголовника имеет прямоугольные сечения различной ширины, переходящие одно в другое ступенчато, обеспечивается надежная фиксация эластичной тесьмы в этом узле.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг 1 изображено оголовье в рабочем положении; на фиг.2 - оголовье, вид сверху; на фиг. 3 и 4 - узлы крепления эластичной тесьмы на наголовнике (в среднем и промежуточных узлах соответственно); на фиг.5 - узел крепления тесьмы на концах наголовника.

Оголовье для респиратора состоит из наголовника 1, эластичной тесьмы 2 и узлов крепления тесьмы на наголовнике: узел 3 - в средней части, узлы 4 - в промежуточной части, узлы 5 - для крепления тесьмы на концах наголовника 1.

Наголовник 1 изготовлен из полимерного термопластичного материала (например, полиэтилена низкого давления высокой плотности или полиэтилена высокого давления низкой плотности; полистирола и др.) в форме выпуклого овального кольца 6 с поперечными дугообразными перемычками 7 и 8 (центральными и боковыми соответственно). Центральные перемычки 7 соединены между собой площадкой 9. Узлы 3 и 4 крепления тесьмы 2 на наголовнике выполнены в виде параллельных щелевидных прорезей 10, размещенных попарно, при этом узлы 4 имеют по одной паре указанных прорезей 10, а на площадке 9 узел 3 крепления имеет две пары таких прорезей 10 для лучшего закрепления тесьмы 2 на наголовнике 1 в средней его части. Узлы 5 крепления тесьмы 2 на концах наголовника 1 представляют собой гнездо 11 щелевидной формы переменного сечения, в верхней части прямоугольная ступень 12 выполнена большего размера, чем нижняя ступень 13. Все узлы 3, 4 и 5 крепления тесьмы 2 к наголовнику 1 выполнены на одной линии - по его большой оси.

Эластичная тесьма 2 может быть выполнена из материала с любым относительным удлинением ΔL/L и, соответственно, требуемой длины. В качестве материала может быть использована образцовая трикотажная лента (ТУ 17-09-14-309-90) или листовая резина (Р.С. 51-140-58). В зависимости от выбранного для тесьмы 2 материала определяется алгоритм крепления эластичной тесьмы 2 на наголовнике 1.

Изготовление оголовья ориентировано на индустриальное, конвейерное производство. Наголовник 1 и эластичные тесьмы изготавливаются известными способами переработки пластмасс и эластомеров в изделия.

Сборка предлагаемого оголовья осуществляется с учетом наличия в данный момент эластичной тесьмы 2 с характеризующим ее относительным удлинением ΔL/L. Возможны следующие варианты:
1. Тесьма с малыми значениями относительного удлинения ΔL/L≈0,5. Тесьма 2 крепится в узле 3 в средней части наголовника 1 (фиг.3) пропусканием последовательно через обе пары щелевидных прорезей 10. В этом случае узел 4 не используется, и тесьма 2 пропускается через узел 5 и свободно скользит в нем. Длина свободной растягивающейся части тесьмы составит: L=L₃+L₂ (фиг.1).

2. Тесьма с умеренными значениями относительного удлинения ΔL/L≈0,75.

Тесьма 2 крепится в узле 3 в средней части наголовника 1 и в промежуточных узлах 4 (фиг.4) пропусканием через все щелевидные прорези 10 и пропусканием через узел 5 и свободно скользит в нем. Длина свободной растягивающейся части тесьмы составит: L=L₂ или L=L₃+L₂ (фиг.1).

3. Тесьма с большими значениями относительного удлинения ΔL/L≈1,0 Тесьма 2 крепится аналогично варианту 2. В то же время такая тесьма может быть закреплена на наголовнике 1 следующим образом: трикотажная тесьма 2 состоит из двух отрезков; концевой участок каждого отрезка складывают вдвое, прошивают простым фиксирующим швом. Пропускают свободный конец тесьмы 2 в гнездо 11 узла 5 до утопления утолщенного конца тесьмы 2 в гнезде до упора. Длина свободной растягивающейся части тесьмы составит: L=L₃+L₂; L=L₂; L=L₁ (фиг.1).

Оголовье крепится к полумаске респиратора известными способами.

Предлагаемая конструкция оголовья обладает технологичностью промышленного производства, так как предусматривает использование большого ассортимента материалов для эластичных тесем и наголовника, обеспечивает непрерывность производства во времени.

Конструкция наголовника обеспечивает надежное крепление тесьмы с любыми физико-механическими величинами.

Источники информации
1. Патент США 5794617, кл. А 62 В 18/02, 18.08.1998.

2. Патент РФ 2153375, кл. А 62 В 18/08, 27.07.2000.

3. Патент США 5181507, кл. А 62 В 7/00, 26.01.1993.

4. Патент РФ 2171122, кл. А 62 В 7/00, 9/00, 27.07.2001.

Оголовье относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания в условиях вредных производств. Оголовье для респиратора включает наголовник, выполненный из полимерного материала в виде выпуклого овального кольца с двумя центральными поперечными дугообразными перемычками, размещенными симметрично относительно малой оси наголовника, эластичную тесьму и узлы крепления тесьмы к наголовнику, выполненные в виде гнезд щелевидной формы переменного сечения, закрепленных на обоих концах наголовника по его большой оси. В наголовнике по обе стороны от центральных поперечных перемычек выполнено дополнительно по одной поперечной перемычке. Две центральные дугообразные перемычки наголовника на вершине дуг соединены площадкой. На наголовнике выполнены дополнительные узлы крепления эластичной тесьмы к наголовнику в виде параллельных щелевидных прорезей, размещенных попарно. Указанные узлы для крепления тесьмы выполнены по одной паре на обеих сторонах наголовника и двумя парами на площадке, соединяющей дугообразные поперечные перемычки. Все узлы крепления тесьмы к наголовнику выполнены по его большой оси. Данная конструкция оголовья расширяет ассортимент материалов, используемых для его изготовления. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Оголовье для респиратора, включающее наголовник, выполненный из полимерного материала в виде выпуклого овального кольца с двумя центральными поперечными дугообразными перемычками, размещенными симметрично относительно малой оси наголовника, эластичную тесьму и узлы крепления тесьмы к наголовнику, выполненные в виде гнезд щелевидной формы переменного сечения, закрепленных на обоих концах наголовника по его большой оси, отличающееся тем, что в наголовнике по обе стороны от центральных поперечных перемычек выполнены дополнительно по одной поперечной перемычке, две центральные дугообразные перемычки наголовника на вершине дуг соединены площадкой, на наголовнике выполнены дополнительные узлы крепления эластичной тесьмы к наголовнику в виде параллельных щелевидных прорезей, размещенных попарно, при этом указанные узлы для крепления тесьмы выполнены по одной паре на обеих сторонах наголовника и двумя парами на площадке, соединяющей дугообразные поперечные перемычки, причем все узлы крепления тесьмы к наголовнику выполнены по его большой оси. 2. Оголовье по п. 1, отличающееся тем, что сечение щели гнезда узла крепления тесьмы на концах наголовника имеет прямоугольные сечения различной ширины, переходящие одно в другое ступенчато. 3. Оголовье по п. 1, отличающееся тем, что эластичная тесьма выполнена из трикотажного либо листового резинового материала.