ОДНОНАПРАВЛЕННЫЕ КЛАПАНЫ И ФИЛЬТРУЮЩИЕ ЛИЦЕВЫЕ МАСКИ, СОДЕРЖАЩИЕ ОДНОНАПРАВЛЕННЫЕ КЛАПАНЫ Российский патент 2014 года по МПК A62B9/02 

Область применения

Настоящее изобретение в целом относится к однонаправленным клапанам, и в частности, к выдыхательным клапанам, и в особенности, к консольным выдыхательным клапанам, а также к фильтрующим лицевым маскам, содержащим такие клапаны.

Уровень техники

Лица, работающие в загрязненной среде, как правило, носят фильтрующие лицевые маски для защиты от попадания в органы дыхания переносимых воздухом загрязнителей. Фильтрующие лицевые маски, как правило, имеют волокнистый или иной поглощающий фильтр, который может удалять из воздуха загрязнители в виде частиц или газов. При ношении в загрязненной среде лицевой маски пользователи испытывают удовлетворение от того, что они знают, что они обеспечены защитным средством, снимающим угрозу для их здоровья, но с другой стороны, они испытывают временный дискомфорт от избыточного количества тепла, влаги, выдыхаемого воздуха, образующихся вокруг их лица. Чем выше степень дискомфорта, тем выше вероятность, что пользователь может снять маску с лица, чтобы устранить неприятное ощущение.

Для уменьшения вероятности снятия пользователем маски с лица в загрязненной среде производители фильтрующих лицевых масок часто устанавливают на основу маски выдыхательный клапан, позволяющий теплу, влаге и воздуху быстро выйти из внутреннего пространства маски. Быстрое удаление выдыхаемого воздуха обеспечивает лучшее охлаждение внутреннего пространства маски, что повышает безопасность рабочего, потому что снижается вероятность снятия пользователем маски с лица для устранения горячей и влажной среды, образующейся вокруг его носа и рта.

В течение многих лет в имеющихся в продаже респираторных масках используются «кнопочного» типа выдыхательные клапаны, предназначенные для быстрого выведения выдыхаемого воздуха из внутреннего пространства маски. В кнопочного типа клапанах, как правило, используется тонкая, круглая и гибкая заслонка в качестве механического подвижного элемента, который позволяет выдыхаемому воздуху быстро выйти из внутреннего пространства маски. Заслонка центрально крепится к седлу клапана посредством штифта, проходящего через ее центр. Примеры кнопочного типа клапанов описаны в патентах США 2072516, 2230770, 2895472, и 4630604. При выдыхании воздуха человеком периферийная часть заслонки отходит от седла клапана, позволяя воздуху выйти из внутреннего пространства маски.

Кнопочные клапаны стали значительным прорывом на пути к повышению комфорта пользователя, однако исследователями были сделаны и другие усовершенствования, одно из которых описано в патенте США 4934362 (автор Braun). В клапане, описанном в данном патенте, используется параболическое седло и удлиненная гибкая заслонка. Как и в кнопочном клапане, в клапане Braun также имеется установленная по центру заслонка, которая имеет периферийную часть, которая во время выдыхания отходит от поверхности седла, позволяя выдыхаемому воздуху выйти из внутреннего пространства маски.

После усовершенствования, предложенного Braun, еще одно новшество в области выдыхательных клапанов было предложено Japuntich с соавторами - смотри патент США 5325892 и 5509436. В клапане, предложенном Japuntich с соавторами, используется заслонка, закрепленная не по центру в виде консоли, что позволяет уменьшить давление при выдыхании, требующееся для открытия клапана. Более низкое давление для открытия клапана означает уменьшение усилия на его открытие, то есть что пользователю не придется усиленно дышать для выпуска выдыхаемого воздуха из внутреннего пространства маски.

После предложенного Japuntich с соавторами клапана были предложены и прочие конструкции клапана, закрепленного кеонсольно со смещением относительно его центра - смотри патенты США 5687767 и 6047698. Клапаны такой конструкции иногда называют выдыхательными клапанами «шиберного» типа.

В некоторых клапанах шиберного типа на внутренней поверхности корпуса клапана имеется выступ или ребро для предотвращения прилипания гибкой заслонки к внутренней поверхности клапана во время его использования, например, вследствие образования конденсата при дыхании.

Сущность изобретения

Несмотря на то, что известные конструкции клапанов достаточно успешно справляются с задачей повышения комфорта пользователя за счет улучшенного выпуска выдыхаемого воздуха из внутреннего пространства маски, клапаны в соответствии с настоящим изобретением включают один или более выступов или ребер измененной структуры, характеризуются минимальной габаритной высотой клапана, минимальным габаритным объемом клапана, и/или минимальным произведением «объем×мощность×скорость утечки» что, как будет описано ниже, может обеспечивать дополнительные преимущества в виде повышения эффективности работы клапана и повышения комфорта пользователя.

В одном из воплощений настоящего изобретения обеспечивается однонаправленный клапан для использования с фильтрующей лицевой маской. Однонаправленный клапан может быть расположен таким образом, что он будет обеспечивать связь по текучей среде между первым газовым пространством и вторым газовым пространством. Однонаправленный клапан может включать седло клапана, содержащее поверхность уплотнения и отверстие, расположенное таким образом, что оно обеспечивает связь по текучей среде между первым газовым пространством и вторым газовым пространством, и заслонку. Заслонка может быть гибкой и может быть соединена с седлом клапана таким образом, что в закрытом положении заслонка находится в контакте с поверхностью уплотнения, и заслонка может отгибаться от поверхности уплотнения, переходя в открытое положение. Когда заслонка находится в закрытом положении, первое газовое пространство и второе газовое пространство не находятся в связи по текучей среде через отверстие, а когда заслонка находится в открытом положении, первое газовое пространство и второе газовое пространство находятся в связи по текучей среде через отверстие. Заслонка может иметь закрепленный конец и свободный конец. Однонаправленный клапан может дополнительно включать корпус, расположенный таким образом, что он по меньшей мере частично покрывает седло клапана и заслонку. Высота корпуса может составлять не более, чем примерно 1,25 см. Расстояние между заслонкой и поверхностью уплотнения на свободном конце заслонки при открытом положении заслонки может составлять по меньшей мере 0,35 см.

Во втором воплощении настоящего изобретения предлагается однонаправленный клапан для использования с фильтрующей лицевой маской.

Однонаправленный клапан может быть расположен таким образом, что он будет обеспечивать связь по текучей среде между первым газовым пространством и вторым газовым пространством. Однонаправленный клапан может включать седло клапана, содержащее поверхность уплотнения и отверстие, расположенное таким образом, что оно обеспечивает связь по текучей среде между первым газовым пространством и вторым газовым пространством, и заслонку. Заслонка может быть гибкой и может быть соединена с седлом клапана таким образом, что в закрытом положении заслонка находится в контакте с поверхностью уплотнения, и заслонка может отгибаться от поверхности уплотнения, переходя в открытое положение. Когда заслонка находится в закрытом положении, первое газовое пространство и второе газовое пространство не находятся в связи по текучей среде через отверстие, а когда заслонка находится в открытом положении, первое газовое пространство и второе газовое пространство находятся в связи по текучей среде через отверстие. Заслонка может иметь закрепленный конец и свободный конец. Однонаправленный клапан может дополнительно включать корпус, расположенный таким образом, что он по меньшей мере частично покрывает седло клапана и заслонку. Корпус может иметь переднюю часть и заднюю часть, при этом передняя часть корпуса является проксимальной по отношению к свободному концу заслонки, а задняя часть корпуса является проксимальной по отношению к закрепленному концу заслонки. Однонаправленный клапан может дополнительно включать выступ, соединенный с внутренней поверхностью корпуса и расположенный таким образом, что он будет выступать вовнутрь от внутренней поверхности. Выступ может иметь высоту, и высота может в целом уменьшаться в сторону передней части корпуса.

В третьем воплощении настоящего изобретения предлагается однонаправленный клапан для использования с фильтрующей лицевой маской. Однонаправленный клапан может быть расположен таким образом, что он будет обеспечивать связь по текучей среде между первым газовым пространством и вторым газовым пространством. Однонаправленный клапан может включать седло клапана, содержащее поверхность уплотнения и отверстие, расположенное таким образом, что оно обеспечивает связь по текучей среде между первым газовым пространством и вторым газовым пространством, и заслонку. Заслонка может быть гибкой и может быть соединена с седлом клапана таким образом, что в закрытом положении заслонка находится в контакте с поверхностью уплотнения, и заслонка может отгибаться от поверхности уплотнения, переходя в открытое положение. Когда заслонка находится в закрытом положении, первое газовое пространство и второе газовое пространство не находятся в связи по текучей среде через отверстие, а когда заслонка находится в открытом положении, первое газовое пространство и второе газовое пространство находятся в связи по текучей среде через отверстие. Однонаправленный клапан может дополнительно включать корпус, расположенный таким образом, что он по меньшей мере частично закрывает седло клапана и заслонку, выступ, соединенный с внутренней поверхностью корпуса и расположенный таким образом, что он будет выступать вовнутрь от внутренней поверхности. Выступ может иметь дистальную поверхность, которая может иметь профиль, в сущности повторяющий профиль заслонки, когда заслонка находится в открытом положении.

Еще в одном воплощении настоящего изобретения предлагается однонаправленный клапан для использования с фильтрующей лицевой маской. Однонаправленный клапан может быть расположен таким образом, что он будет обеспечивать связь по текучей среде между первым газовым пространством и вторым газовым пространством. Однонаправленный клапан может включать седло клапана, содержащее поверхность уплотнения и отверстие, расположенное таким образом, что оно обеспечивает связь по текучей среде между первым газовым пространством и вторым газовым пространством, и заслонку. Заслонка может быть гибкой и может быть соединена с седлом клапана таким образом, что в закрытом положении заслонка находится в контакте с поверхностью уплотнения, и заслонка может отгибаться от поверхности уплотнения, переходя в открытое положение. Когда заслонка находится в закрытом положении, первое газовое пространство и второе газовое пространство не находятся в связи по текучей среде через отверстие, а когда заслонка находится в открытом положении, первое газовое пространство и второе газовое пространство находятся в связи по текучей среде через отверстие. Заслонка может иметь закрепленный конец и свободный конец. Однонаправленный клапан может дополнительно включать корпус, расположенный таким образом, что он по меньшей мере частично закрывает седло клапана и заслонку. Однонаправленный клапан может иметь произведение «объем×мощность×скорость утечки», составляющее не более, чем примерно 150 мВт×(см³)²/с при расходе воздуха не более 85 дм³/мин, и/или не более, чем примерно 35 мВт×(см²/с при расходе воздуха не более 40 дм³/мин.

Прочие элементы и воплощения настоящего изобретения будут ясны из приводимого ниже подробного описания и прилагаемых чертежей.

Краткое описание чертежей

Фиг.1. Аксонометрический вид фильтрующей лицевой маски в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения, содержащей однонаправленный клапан в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения.

Фиг.2. Аксонометрический вид спереди однонаправленного клапана, изображенного на фиг.1.

Фиг.3. Аксонометрический вид сверху однонаправленного клапана, изображенного на фиг.1-2.

Фиг.4. Аксонометрический вид снизу однонаправленного клапана, изображенного на фиг.1-3.

Фиг.5. Вид спереди однонаправленного клапана, изображенного на фиг.1-4.

Фиг.6. Вид сбоку однонаправленного клапана, изображенного на фиг.1-5.

Фиг.7. Однонаправленный клапан, изображенный на фиг.1-6, в разобранном виде.

Фиг.8. Сечение однонаправленного клапана, изображенного на фиг.1-7, находящегося в закрытом состоянии.

Фиг.9. Сечение однонаправленного клапана, изображенного на фиг.1-8, находящегося в открытом состоянии.

Фиг.10. Сечение однонаправленного клапана в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения, находящегося в закрытом состоянии.

Фиг.11. Сечение однонаправленного клапана в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения, находящегося в закрытом состоянии.

Подробное описание изобретения

Ниже приводится подробное описание воплощений настоящего изобретения. При этом следует понимать, что применение настоящего изобретения не ограничивается конструкцией и расположением компонентов, описанных ниже и изображенных на прилагаемых чертежах. Изобретение допускает и иные воплощения, которые могут быть выполнены или использованы различными способами. Кроме того, следует понимать, что терминология и фразы, используемые далее, используются в целях описания настоящего изобретения, и не должны рассматриваться как ограничивающие его. Использование терминов «включающий», «содержащий», «имеющий», а также производных от них в контексте настоящего описания означает, что они относятся к объектам, перечисляемым после них, их эквивалентам, а также к возможным дополнительным объектам. Если явно не указано или не исключено иное, термины «установлен», «связан», «поддерживается» и «соединен», а также производные от них, включают как прямые, так и косвенные способы установки, связи, поддержки и соединения. Кроме того, использование терминов «связан» и «соединен» не ограничено физическими или механическими способами установления связи и соединения. Подразумевается, что возможны и прочие воплощения изобретения, и в них возможны структурные и логические изменения без отхода от масштабов настоящего изобретения. Кроме того, такие термины, как «передний», «задний», «верхний», «нижний» и им подобные, используются только для описания отношений элементов друг к другу, и ни в коем случае не означают и не подразумевают обязательной или требуемой ориентации устройства, и не используются для указания, как описанное ниже изобретение будет установлено, ориентировано или расположено при его использовании.

Настоящее изобретение в целом относится к однонаправленным клапанам, и в частности, к выдыхательным клапанам, и в особенности, к консольным выдыхательным клапанам, а также к фильтрующим лицевым маскам, содержащим такие клапаны. Настоящее изобретение относится также к однонаправленным клапанам, имеющим низкий профиль, а именно, к имеющим уменьшенную габаритную (максимальную) высоту и/или уменьшенный габаритный объем. Настоящее изобретение относится также к однонаправленным клапанам, характеризующимся уменьшенным произведением «объем×мощность×скорость утечки», в частности, по сравнению с существующими клапанами. Настоящее изобретение относится также к консольным однонаправленным клапанам, содержащим выступ или ребро, соединенное с внутренней поверхностью корпуса клапана, и гибкой заслонке, имеющей закрепленный конец и свободный конец, и при этом упомянутый выступ препятствует прилипанию заслонки к внутренней поверхности корпуса, и может иметь высоту, которая в целом уменьшается по направлении к передней части клапана (то есть, в направлении к свободному концу гибкой заслонки).

Кроме того, клапаны в соответствии с настоящим изобретением могут меньше выступать из респиратора или фильтрующей лицевой маски, с которой они соединены, что может уменьшать степень закрытия взора для пользователя перед таким респиратором или такой маской. Кроме того, клапаны в соответствии с настоящим изобретением могут обеспечивать меньшее попадание в них летящих частиц, в частности, за счет того, что меньшая площадь клапана открыта для летящих частиц.

Выражение «расход воздуха» в целом означает перемещение воздуха в количестве, отличном от нуля.

Выражение «внешний воздух» в целом означает воздух, присутствующий в данном окружении, независимо от наличия воздухоочистительных или воздуходувных устройств в данном окружении.

Выражение «загрязнители» в целом относится к газам, парам и частицам (включая пыль, туман и дым), и/или прочим веществам, которые, как правило, не относят к газам, парам или частицами, но которые могут присутствовать в воздухе и являться вредными для человека.

Выражение «выдыхательный клапан» в целом относится к клапану, предназначенному для использования в респираторе для открытия в одном направлении под действием давления или силы со стороны выдыхаемого воздуха, и может также относиться к клапану, который открывается, чтобы позволить текучей среде выйти из внутреннего газового пространства фильтрующей лицевой маски.

Выражение «выдыхаемый воздух» в целом относится к воздуху, выдыхаемому лицом, носящим респиратор.

Выражение «выдыхаемый поток» в целом относится к потоку воздуха, проходящего через проем выдыхательного клапана во время выдоха.

Выражение «внешнее газовое пространство» в целом относится к внешнему атмосферному газовому пространству, в которое входит выдыхаемый газ после прохождения через основу маски и/или выдыхательный клапан и за их пределы.

Термин «фильтр» или выражение «фильтрующий слой» в целом относятся к одному или более слоев материала, основной целью которых является удаление загрязнителей (таких, как частицы) из потока воздуха, проходящего через данный материал.

Выражение «гибкая заслонка» или термин «заслонка» (при этом подразумевается, что она выполнена гибкой) относится к объекту в форме листа, который может гнуться или изгибаться под действием силы, приложенной со стороны движущейся текучей среды, которой в случае выдыхательного клапана является выдыхаемый поток, а в случае вдыхательного клапана является вдыхаемый поток.

Выражение «вход текучей среды» в целом относится к области или части фильтрующего элемента, через которую может входить фильтрующая среда.

Выражение «выход текучей среды» в целом относится к области или части фильтрующего элемента, через которую может выходить фильтрующая среда.

Выражение «вдыхательный клапан» означает клапан, который открывается, позволяя текучей среде входить во внутреннее газовое пространство фильтрующей лицевой маски.

Выражение «внутреннее газовое пространство в целом относится к пространству между лицом пользователя и основой маски.

Термин «маска» в целом относится к структуре или устройству, которое может покрывать носи и рот человека, а выражение «основа маски» в целом относится к воздухопроницаемой структуре или устройству, которое может быть надето человеком по меньшей мере поверх носа и рта, и которое определяет внутреннее газовое пространство, отделенное от внешнего газового пространства.

Выражение «поверхность уплотнения» в целом относится к поверхности, которая находится в контакте с гибкой заслонкой, когда клапан находится в закрытом положении.

Термин «степень открытия клапана» в целом означает максимально возможное расстояние между свободным концом гибкой заслонки и поверхностью уплотнения, которое достигается, например, когда заслонка находится в открытом положении.

Термин «габаритная высота» (иногда именуемый также «максимальная высота», «суммарная высота», «эффективная высота» или «размер клапана в профиль») может использоваться для обозначения максимальной высоты клапана в соответствии с настоящим изобретением. Так, например, если высота клапана не постоянна по его площади, то габаритной высотой будет максимальная высота по данной площади.

Выражение «габаритная площадь» (иногда также именуемая «общая площадь», «максимальная площадь» или «эффективная площадь») может использоваться для обозначения площади основания клапана в соответствии с настоящим изобретением, и максимальной площади, которую клапан может занимать на основе, например, на фильтрующей лицевой маске.

Выражение «габаритный объем» (иногда именуемый также «суммарный объем», «максимальный объем» или «эффективный объем») может использоваться для обозначения максимального объема, который клапан в соответствии с настоящим изобретением может занимать в пространстве. Так, например, габаритный объем может быть рассчитан как произведение габаритной высоты на габаритную площадь.

На фиг.1 показана фильтрующая лицевая маска 50, содержащая однонаправленный клапан 100 в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, фильтрующая лицевая маска 50 может включать чашеобразную основу 52 маски, к которой может быть присоединен однонаправленный клапан 100. В некоторых воплощениях фильтрующая лицевая маска 50 может дополнительно включать носовой зажим (не показан), улучшающий посадку фильтрующей лицевой маски 50 поверх носа пользователя.

Однонаправленный клапан 100 может быть соединен с основой 52 маски с использованием любого подходящего способа, включая, например, способ, описанный в патенте США 6125849 (Williams с соавторами) или в публикации WO 01/28634 (Curran с соавторами). В воплощениях, в которых однонаправленный клапан 100 присоединяется к фильтрующей лицевой маске, такой, как фильтрующая лицевая маска 50, способом, изображенным на фиг.1, однонаправленный клапан может иметь конфигурацию, обеспечивающую его открытие под действием увеличения давления внутри фильтрующей лицевой маски 50. Увеличение давления может, например, происходить, когда пользователь фильтрующей лицевой маски 50 совершает выдох. В таких воплощениях однонаправленный клапан может иметь конфигурацию, при которой он остается закрытым в промежутках между дыхательными движениями и во время вдоха.

Основа 52 маски может быть выполнена с возможностью ее посадки поверх носа и рта пользователя, будучи при этом пространственно разнесенной с лицом пользователя, так что между лицом пользователя и внутренней поверхностью основы 52 маски образуется внутреннее газовое пространство, или пустота 54. В таких воплощениях фильтрующая лицевая маска 50 может определять первое, внутреннее газовое пространство 54 и второе, внешнее газовое пространство 56, и однонаправленный клапан 100 может быть выполнен таким образом, что он обеспечивает связь по текучей среде между первым газовым пространством 54 и вторым газовым пространством 56. Основа 52 маски может быть проницаема по текучей среде и может иметь проем (не показан), расположенный в том месте, в котором однонаправленный клапан 100 соединяется с основой 52 маски, так, чтобы выдыхаемый воздух мог выйти из внутреннего газового пространства 54 через однонаправленный клапан 100 без необходимости его прохождения через основу 52 маски. В некоторых воплощениях проем в основе 52 маски может быть расположен точно в месте, которое находится напротив рта пользователя при ношении им фильтрующей лицевой маски 50. В некоторых воплощениях, таких, как воплощение, изображенное на фиг.1, в сущности вся открытая поверхность основы 52 маски может быть проницаема для текучей среды, такой, как, например, вдыхаемый воздух.

Основа 52 маски может иметь криволинейную, близкую к полусферической, форму, как описано в патенте США 4807619 (Dyrud с соавторами), или может иметь любую другую требуемую форму. Так, например, основа 52 маски может быть чашеобразной маской, имеющей конструкцию, подобную конструкции маски, описанной в патенте США 4827924 (автор Japuntich). На фиг.1 изображена, только в качестве примера, фильтрующая лицевая маска 50, которая может быть сложена до плоского состояния в три сложения, когда она не используется, после чего она может быть развернута до чашеобразной формы для ее ношения - смотри также патент США 6123077 (Bostock с соавторами), а также промышленные образцы США Des. 431647 (Henderson с соавторами), Des. 424688 (Bryant с соавторами). Фильтрующая лицевая маска 50 может быть и многих других конфигураций, таких, как, например, складываемая до плоского состояния в два сложения, описанная в промышленном образце США 443927 (автор Chen). Основа 52 маски может быть также непроницаема для текучей среды, и к ней могут прикрепляться фильтрующие картриджи, как описано в патенте США 5062421 (Bums и Reischel). Кроме того, основа 52 маски может быть также выполнена для работы с положительным давлением на входе, в противоположность маскам, описанным выше и работающим при отрицательном давлении воздуха на входе. Примеры масок, работающих с положительным давлением на входе, приведены в патентах США 5 924 420 (Grannis с соавторами) и 4790306 (Braun с соавторами). Основа 52 фильтрующей лицевой маски 50 может быть также связана с автономным дыхательным аппаратом, подающим пользователю маски чистый воздух, как описано, например, в патентах США 5035239 и 4 971052. Основа 52 маски может иметь конструкцию, при которой она покрывает не только нос и рот пользователя (называемую обычно "полумаска"), но она может также закрывать глаза пользователя (в этом случае она обычно называется «полнолицевая маска»), то есть может обеспечивать защиту не только органов дыхания, но и органов зрения пользователя - смотри, например, патент США 5924420 (Reischel с соавторами). Основа 52 маски может быть пространственно разнесена с лицом пользователя, или она может ложиться вплотную на лицо, или располагаться в непосредственной близости к лицу пользователя. В любом случае фильтрующая лицевая маска 50 определяет внутреннее газовое пространство 54, в которое попадает выдыхаемый воздух перед тем, как выйти из внутреннего пространства фильтрующей лицевой маски 50 через однонаправленный клапан 100. Основа 52 маски может также иметь термохромное уплотнение по периферии, позволяющее пользователю легко определить наличие правильной посадки маски на лицо - смотри патент 5617849 (Springett с соавторами).

Для плотной посадки фильтрующей лицевой маски 50 на лицо и ее дальнейшего надежного удержания на лице и голове пользователя фильтрующая лицевая маска 50 может дополнительно включать один или более крепежных ремешков, завязок, резинок, или любые другие подходящие средства. Примеры крепежных ремней, которые могут использоваться для данной цели, приведены в патентах США 5394568 и 6062221 (Brostrom с соавторами) и 5464010 (автор Byram).

В некоторых воплощениях основа 52 маски может включать фильтрующий слой, который может работать, как вдыхательный фильтрующий элемент. Когда пользователь вдыхает воздух, воздух может всасываться через основу 52 маски, и переносимые воздухом частицы или другие загрязнители будут застревать в промежутках между волокнами фильтрующего слоя.

Фильтрующие материалы, которые могут использоваться для изготовления фильтрующей лицевой маски 50, могут содержать полотно из спутанных электрически заряженных микроволокон, в частности, микроволокон, выдуваемых из расплава (волокна типа BMF). Микроволокна могут иметь средний эффективный диаметр, составляющий примерно 20 мкм (микрометров) или менее, в некоторых воплощениях - от примерно 1 мкм до примерно 15 мкм, и в некоторых воплощениях - от примерно 3 мкм до примерно 10 мкм. Эффективный диаметр волокон может быть рассчитан, как описано в публикации Davies, С.N. The Separation of Airborne Dust and Particles, Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings IB. 1952. Полотна из микроволокон, выдуваемых из расплава (BMF) могут быть изготовлены, как описано в публикации Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, Industrial Engineering Chemistry, том 48, страницы 1342 и далее (1956), или в отчете №4364 Исследовательских Лабораторий ВМС США «Manufacture of Superfine Organic Fibers» опубликованном 25 мая 1954, авторы Wente, Van A., Boone, C. D. и Fluharty, E. L. Будучи произвольно спутаны в полотно, волокна BMF имеют достаточную структурную целостность для последующей обработки данного полотна. Волокнистым полотнам может быть придан электрический заряд способами, описанными, например, в патентах США 4215682 (Kubik с соавторами) и 4592815 (автор Nakao).

Примеры волокнистых материалов, которые могут использоваться в качестве фильтров в основе 52 маски, описаны в патентах США 5 706 804 (Baumann с соавторами), 4419993 (автор Peterson), повторном Re 28102 (автор Mayhew), 5472481 и 5411576 (Jones с соавторами) и 5908598 (Rousseau с соавторами). Волокна могут включать полимеры, такие, как полипропилен и/или поли-4-метил-1-пентен (смотри патенты США 4874399 (Jones с соавторами) и 6 057 256 Dyrud с соавторами), и могут также включать атомы фтора и/или другие добавки - смотри патентную заявку США 09/109497 («Фторированный электрет»), а также патенты США 5025052 и 5099026 (Crater с соавторами), и могут также характеризоваться низким уровнем экстрагируемых углеводородов для повышения эффективности полотна - смотри также патенты США 6213122 (Rousseau с соавторами). Волокнистые полотна могут быть также изготовлены имеющими повышенную устойчивость к масляному туману, как описано в патентах США 4874399 (Reed с соавторами), 6238466 и 6068799 (оба Rousseau с соавторами).

В некоторых воплощениях основа 52 маски может также включать внутреннее и/или внешнее покровные полотна, которые могут с одной стороны, защищать фильтрующий слой от истирающих сил, и с другой стороны, удерживать волокна, которые могут случайно отделяться от фильтрующего слоя. Покровное полотно может также обладать фильтрующими свойствами, и может также делать фильтрующую лицевую маску 50 более удобной для пользователя. Покровные полотна могут быть сформированы из различных нетканых волокнистых материалов, например, из волокон типа спанбонд, которые содержат, например, полиолефины или полиэфиры (смотри, например, патенты США 6041782 (Angadjivand с соавторами), 4807619 (Dyrud с соавторами) и 4536440 (автор Berg).

На фиг.2-9 однонаправленный клапан 100 показан более подробно. Как показано на данных чертежах, однонаправленный клапан 100 включает переднюю часть 101, заднюю часть 103 и корпус 102 (имеющий соответственно переднюю часть и заднюю часть), который включает основание 104 и крышку 106 (иногда называемую «крышка клапана»), седло клапана 120, гибкую заслонку 122, вход 121 для текучей среды (образуемый, например, четырьмя проемами 110 в виде сегментов круга в основании 104, как показано на фиг.4), и выход 123 для текучей среды (образуемый, например, двумя боковыми отверстиями 112 и тремя фронтальными отверстиями 114 в крышке 106, как показано на фиг.2 и 3).

Как показано на фиг.7-9, седло 120 клапана может дополнительно включать внешнюю стенку 115, которая может окружать поверхность 124 уплотнения. Заслонка 122 может покоиться на поверхности 124 уплотнения и находиться в контакте с ней, находясь в первом, закрытом положении P₁) (как показано на фиг.8), и может также поддерживаться в виде консоли относительно седла 120 клапана, будучи удерживаемой поверхности 125 удержания заслонки (как показано на фиг.7). В силу такой консольной конструкции заслонки однонаправленного клапана 100 заслонка 122 может включать переднюю, свободную часть, или конец 126, и заднюю закрепленную часть (конец) 129. При достижении во внутреннем газовом пространстве 54 порогового давления (например, при выдохе), свободный конец 126 заслонки 122 может подниматься (то есть отгибаться) от поверхности 124 седла, в результате чего заслонка 122 переходит во второе, закрытое положение Р₂, как показано на фиг.9.

Примеры материалов, из которых может быть изготовлена гибкая заслонка 122, могут включать, не ограничиваясь ими, материалы, которые обеспечивают хорошее уплотнение между заслонкой 122 и седлом клапана 120. Такие материалы могут включать эластомеры, в том числе термоотверждаемые и термопластические, термопластики и пластомеры, и их сочетания.

Как показано на фиг.2-9, передняя часть 101 корпуса 102 в целом соответствует концу корпуса 102, который является проксимальным по отношению к переднему свободному концу 126 заслонки 122. Кроме того, задняя часть 103 корпуса 102 в целом соответствует концу корпуса 102, который является проксимальным по отношению к заднему закрепленному концу 129 заслонки 122.

Как показано на фиг.7-9, поверхность 124 уплотнения может быть в целом криволинейной в продольном направлении (по отношению к заслонке 122) и иметь вогнутое сечение (на виде сбоку, как показано на фиг.8-9), и может не находиться в одной плоскости с поверхностью 125, удерживающей заслонку, что обеспечивает прижатие заслонки к поверхности 124 уплотнения в нейтральном положении, например, когда пользователь не совершает ни вдоха, ни выдоха. В некоторых воплощениях, как показано на фиг.1-9, поверхность 124 может находиться по краю уплотнительного гребня 127. Заслонка может также иметь кривизну в поперечном направлении, приданную ей, как описано в патенте США 5687767, выданном повторно как RE 37974 (автор Bowers). И хотя в отношении показанных воплощений поверхность 124 уплотнения показана и описана как криволинейная, следует понимать, что она может быть и плоской, и находящейся в одной плоскости с поверхностью 125, удерживающей заслонку. Примеры таких плоских поверхностей уплотнения более подробно описаны в патентах США 7028689 и 7503326 (Martin с соавторами).

При совершении пользователем фильтрующей лицевой маски 50 выдоха выдыхаемый воздух может выходить из внутреннего газового пространства 54 как через основу 52 маски, так и через однонаправленный клапан 100, во внешнее газовое пространство 56. Наибольший комфорт для пользователя достигается, когда наибольший процент выдыхаемого воздуха выходит через однонаправленный клапан 100, а не через фильтрующую среду и/или прочие слои или материалы основы 52 маски. Выдыхаемый воздух может быть выпущен из внутреннего газового пространства 54 через отверстие 128 в однонаправленном клапане 100 за счет того, что выдыхаемый воздух отклоняет гибкую заслонку 122 от поверхности 124 уплотнения. Край периферии заслонки 122, соответствующий ее закрепленной, или неподвижной части 129, во время выдоха остается в сущности неподвижным, в то время как остальная часть 126 периферии заслонки 122 во время выдоха может быть отогнута от седла 120 клапана, и в частности, от поверхности 124 уплотнения.

Закрепленная часть 129 заслонки 122 может быть соединена с седлом 120 клапана по поверхности 125, удерживающей заслонку. Как показано на фиг.7-9, поверхность 125, удерживающая заслонку, может быть расположена не центрально, а на боковой стороне по отношению к отверстию 128. Заслонка 122 может быть прикреплена к поверхности 125 различными способами, включая, но не ограничиваясь ими: запрессовывание, защелкивание, магниты, «липучки», адгезивное скрепление, когезивное скрепление, механические зажимы, термосклеивание, прошивка, скобы, винты, гвозди, заклепки, штифты, отбортовка, сварка (например, звуковая или ультразвуковая), иные способы термического скрепления (например, приложение тепла и/или давления к одному или обоим скрепляемым компонентам), прочие подходящие способы скрепления и/или их сочетания.

Седло 120 клапана может дополнительно включать один или более штифтов 132, облегчающих крепление и обеспечивающих правильное расположение заслонки 122 на седле 120 клапана. Как показано на фиг.7, в некоторых воплощениях заслонка 122 может включать одну или более заглубленных областей, или канавок 131, по форме сопрягающихся со штифтами 132. Основание 104 корпуса 102 (и/или самого седла 120 клапана) может также включать фланец 133, которым может быть протяженным в стороны наружу от внешней стенки 115 седла 120 клапана у его основания, обеспечивая поверхность, которая может облегчать крепление однонаправленного клапана 100 к другому объекту или другой основе, такой, как, например, основа 52 маски.

Как было описано выше, на фиг.8 показана гибкая заслонка 122 в закрытом положении P₁ то есть покоящаяся на поверхности 124 уплотнения, а на фиг.9 показана та же гибкая заслонка 122 в открытом положении Р₂. Как показано на фиг.9, текучая среда может проходить через однонаправленный клапан 100 в целом в направлении, указанном стрелкой 134. В некоторых воплощениях заслонка 122 может иметь конструкцию, обеспечивающую ее работу в однонаправленном клапане 100 таким образом, что она будет динамически отгибаться под действием силы со стороны газообразного потока, после чего будет немедленно возвращаться в исходное положение при прекращении действия данной силы.

В воплощениях, в которых однонаправленный клапан 100 используется как выдыхательный клапан на фильтрующей лицевой маске, такой, как фильтрующая лицевая маска 50, предназначенный для быстрого выведения выдыхаемого воздуха, стрелка 134 соответствует потоку текучей среды из внутреннего пространства маски воздуха. С другой стороны, в воплощениях, в которых однонаправленный клапан 100 используется в качестве вдыхательного клапана, стрелка 134 соответствует потоку вдыхаемого воздуха. Текучая среда, проходящая через отверстие 128, может оказывать силу на гибкую заслонку 122, в результате чего свободный конец 126 заслонки 122 отгибается от поверхности 124 уплотнения и движется в открытое положение Р₂, и однонаправленный клапан 100 открывается. В некоторых воплощениях, в которых однонаправленный клапан 100 используется в качестве выдыхательного клапана, однонаправленный клапан 100 может быть расположен на фильтрующей лицевой маске 50 таким образом, что свободный конец 126 гибкой заслонки 122 будет расположен вертикально и под закрепленным концом 129, когда фильтрующая лицевая маска 50 расположена вертикально, как показано на фиг.1. Такое расположение заслонки позволяет направить выдыхаемый воздух вниз, что предотвращает конденсацию влаги на очках пользователя.

На фиг.7 представлен однонаправленный клапан 100 в разобранном виде, с перевернутой крышкой 106, так, чтобы можно было видеть внутренние поверхности основания 104 и крышки 106. Как показано на фиг.7, отверстие 128 может быть протяженным радиально вовнутрь от поверхности 124 уплотнения, и поверхность 124 уплотнения может окружать, или охватывать отверстие 128, что предотвращает нежелательное прохождение загрязнителей через него.

На фиг.1-9 показано, что в данном воплощении отверстие 128 и поверхность 124 уплотнения являются круглыми; однако это требование не является обязательным, и могут использоваться отверстие и поверхность уплотнения любой другой подходящей формы. Так, например, поверхность 124 уплотнения и отверстие 128 могут быть квадратными, прямоугольными, круглыми, эллиптическими, треугольными, многоугольными, или иметь прочую форму, или иметь форму, которая является сочетанием указанных форм. Кроме того, форма поверхности 124 уплотнения не обязательно должна соответствовать форме отверстия 128, и наоборот. Так, например, в некоторых воплощениях отверстие 128 может быть круглым, а поверхность 124 уплотнения может быть прямоугольной. Однако в некоторых воплощениях может иметь преимущество, чтобы как поверхность 124 уплотнения, так и отверстие 128 имели круглую форму на виде в направлении потока текучей среды.

Как показано на фиг.4 и 7, седло клапана 120 может дополнительно включать поперечные элементы или распорки 135, которые могут способствовать повышению структурной прочности поверхности 124 уплотнения и/или однонаправленного клапана 100. Распорки 135 могут также препятствовать выворачиванию заслонки 122 в отверстие 128 (например, во время вдоха), то есть действительно способствуют формированию однонаправленного клапана. Как показано на фиг.4 и 7, распорки 135 могут быть расположены таким образом, что они будут пересекаться в центре отверстия 128, но следует понимать, что данное требование не является обязательным. Как упоминалось выше, и как показано на фиг.4 и 7, воплощение, изображенное на фиг.2-9, включает две распорки 135, которые, пересекаясь, образуют четыре отверстия 110 в виде четвертных сегментов круга, которые по меньшей мере частично образуют вход 121 текучей среды в однонаправленный клапан 100. Иногда накопление влаги на распорках 135 может препятствовать открытию заслонки 122. Поэтому в некоторых воплощениях верхние поверхности распорок 135 (то есть поверхности, обращенные к заслонке 122 и крышке 106) могут быть немного утоплены ниже уровня поверхности 124 уплотнения на виде сбоку.

В некоторых воплощениях основание 104 и седло 120 клапана могут быть сформированы из относительно легкой пластмассы, так, что они могут быть сформованы за единое целое, в виде корпуса, состоящего из одной детали. В некоторых воплощениях, упоминаемые только для примера, седло 120 клапана и/или основание 104 могут быть выполнены способом инжекционного формования. Поверхность 124 уплотнения, которая контактирует с заслонкой 122, может быть выполнена в сущности имеющей постоянную гладкость, для обеспечения хорошего уплотнения, и чтобы заслонка 122 могла садиться поверх уплотнительного гребня 127. Поверхность 124 уплотнения может иметь достаточно большую ширину, для обеспечения достаточно хорошего уплотнения с заслонкой 122, но в то же время не слишком большую, так, чтобы силы адгезии, возникающие из-за конденсации влаги не были слишком значительными, что может затруднять открытие заслонки. В некоторых воплощениях ширина области контакта, или поверхности 124 уплотнения может составлять по меньшей мере 0,2 мм, а в некоторых воплощениях - от примерно 0,25 мм до примерно 0,5 мм. Более подробное описание однонаправленного клапана 100 и седла 120 клапана приводится в патентах США 5509436 и 5325892 (Japuntich с соавторами). Кроме того, информация об основе маски и гибкой заслонке, сформированных из множества слоев, может быть найдена в патенте США 7028689 (Martin с соавторами). Такая многослойная заслонка также может быть использована в однонаправленном клапане 100 в соответствии с настоящим изобретением.

В некоторых воплощениях крышка 106 клапана может использоваться с другими основаниями или другими выдыхательными клапанами, которые в совокупности с крышкой 106 тем не менее обеспечивают низкий профиль клапана и достаточно высокие характеристики эффективности в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фиг.7, крышка 106 определяет внутреннюю камеру 140, в которую может перемещаться гибкая заслонка 122 из своего закрытого положения P₁ в свое открытое положение Р₂. Крышка 106 может защищать заслонку 122 от случайного повреждения и может способствовать направлению выдыхаемого воздуха вниз, от очков пользователя. Как показано, и как было описано выше, крышка 106 может включать множество выпускных проемов (например, боковые проемы 112 и фронтальные проемы 114), позволяющие выдыхаемому воздуху выходить из внутренней камеры 140 крышки 106. Воздух, выходящий из внутренней камеры 140 через проемы 112 и 114, попадает во внешнее газовое пространство 56, окружающее однонаправленный клапан 100, вниз, в сторону от очков пользователя.

В одном из воплощений, приводимом только в качестве примера, однонаправленный клапан 100 включает два боковых проема 112 и три фронтальных проема 114. Несмотря на то, что может использоваться самое различное число и расположение проемов, показанная конфигурация из трех фронтальных проемов 114 может иметь преимущества по сравнению с прочими конфигурациями по числу и расположению проемов, потому что она позволяет сделать открытой центральную часть однонаправленного клапана 100, которая является частью однонаправленного клапана 100 с самой высокой скоростью воздуха. Такая конфигурация может уменьшать сопротивление однонаправленного клапана 100 выходящему потоку газа.

Кроме того, как показано на фиг.7, крышка 106 может дополнительно включать внешнюю стенку 142, размеры которой обеспечивают ее соединение с по меньшей мере частью основания 104 корпуса 102 и/или по меньшей мере частичное закрытие по меньшей мере части основания 104 корпуса 102. Так, например, как показано на фиг.7, внешняя стенка 142 крышки 106 может иметь размеры, обеспечивающие прием по меньшей мере части внешней стенки 115 основания 104. За счет этого основание 104 и крышка 106, или по меньшей мере их части, могут быть соединены друг с другом с помощью любого из описанных выше способов соединения.

Как показано на фиг.7, крышка 106 может дополнительно включать продольное направление 114, первый продольный выступ 146, ориентированный в сущности параллельно продольному направлению 144, и второй поперечный выступ 148, ориентированный в сущности перпендикулярно по отношению к продольному направлению 144. В частности, первый выступ 146 и второй выступ 148 выступают вниз от верхней стенки 160 крышки 106 корпуса 102. Иными словами, первый выступ 146 и второй выступ 148 выступают вниз от внутренней поверхности 162 корпуса 102. В некоторых воплощениях первый продольный выступ 146 и второй поперечный выступ 148 могут быть соединены с крышкой 106 или частью корпуса 102 и/или быть выполнены за единое целое с крышкой или частью корпуса 102.

Первый продольный выступ 146 имеет конфигурацию, препятствующую прилипанию заслонки 122 к внутренней поверхности 162 (или верхней стенке 160) крышки 106 корпуса 102, когда заслонка 122 находится в открытом положении ?2, что может возникнуть, например, как результат действия сил поверхностного натяжения за счет конденсата или влаги, присутствующих в однонаправленном клапане 100. В частности, первый выступ 146 имеет меньшую площадь поверхности по сравнению с площадью поверхности верхней стенки 160, в результате чего и предотвращается прилипание заслонки 122 к первому выступу 146.

В дополнение к тому, что первый выступ 146 имеет конфигурацию, предотвращающую залипание заслонки 122, первый выступ 146 может иметь такую конфигурацию, которая позволяет уменьшить высоту крышки 160 клапана и корпуса 102, а также габаритную высоту всего однонаправленного клапана 100. За счет этого может быть уменьшен габаритный объем однонаправленного клапана 100, если, например, не будет увеличена габаритная площадь однонаправленного клапана 100.

Однако, несмотря на то, что конфигурация первого выступа 1 46 позволяют обеспечить меньшую габаритную высоту и меньший габаритный объем однонаправленного клапана 100, тем не менее первый выступ 146 позволяет заслонке 122 достичь требуемой степени открытия, например, для того, чтобы обеспечить достаточные показатели эффективности работы клапана, такие, как падение давления, расход утечки и мощность для открытия клапана, как будет более подробно обсуждаться ниже. То есть, изобретателями разработан однонаправленный клапан 100, имеющий низкий профиль, и выбрана конфигурация первого выступа 146 таким образом, что это не отражается отрицательным образом на эффективности работы клапана.

Низкий профиль и меньший габаритный объем однонаправленного клапана 100 по сравнению с существующими клапанами позволяют изготовить более обтекаемый, менее объемный, более удобный и более эстетически приятный однонаправленный клапан 100 и/или фильтрующую лицевую маску 50.

Как показано на фиг.7, первый выступ 146 может включать длину L в продольном направлении 144 однонаправленного клапана 100, и при этом его передняя часть 164 будет расположена проксимально по отношению к передней части 101 однонаправленного клапана 100 и передней, свободной части 126 заслонки 122. В показанном воплощении, приводимом только для примера, длина L измеряется от точки, расположенной в передней части 164 первого выступа 146, до точки, расположенной точно напротив второго выступа 148. Следует, однако, понимать, что длина L может быть измерена как расстояние от передней части 164 первого выступа 146 до точки, расположенной за вторым выступом 148. Задняя часть 166 первого выступа может быть определена в соответствии с приведенным выше определением длины. В целом выражение «длина L» первого выступа 146 означает его измерение в направлении, протяженном в сущности параллельно или точно вдоль продольному направлению 144 однонаправленного клапана 100.

Кроме того, как показано, первый выступ 146 может иметь высоту Н, которая в целом уменьшается в направлении к передней части 101 однонаправленного клапана 100 и передней части 164 первого выступа 146. Кроме того, как показано на фиг.9, первый выступ 146 может иметь профиль, который в сущности повторяет профиль заслонки 122, когда заслонка 122 находится в открытом положении Р₂.

Кроме того, в некоторых воплощениях высота Н первого выступа 146 в передней части 164 составляет по меньшей мере 0,5 мм, а в некоторых воплощениях - по меньшей мере 1,0 мм. В некоторых воплощениях высота Н первого выступа 146 в передней части 164 составляет не более, чем примерно 2,5 мм, в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 2,0 мм, и еще в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 1,5 мм.

В некоторых воплощениях максимальная, или габаритная высота H₁ первого выступа 146 составляет по меньшей мере 2,5 мм, а в некоторых воплощениях - по меньшей мере 3,0 мм. В некоторых воплощениях максимальная, или габаритная высота H₁ первого выступа 146 не превышает примерно 5,0 мм, в некоторых воплощениях - примерно 4,5 мм, в некоторых воплощениях - примерно 4,0 мм, и в некоторых воплощениях - примерно 3,5 мм.

В результате этого в некоторых воплощениях отношение высоты Н первого выступа 146 в его передней части 164 к максимальной высоте H₁ первого выступа 146 может составлять по меньшей мере примерно 0,15, в некоторых воплощениях - по меньшей мере примерно 0,30, и в некоторых воплощениях - по меньшей мере примерно 0,35. В некоторых воплощениях отношение высоты Н первого выступа 146 в его передней части 164 к максимальной высоте H₁ первого выступа 146 может составлять не более, чем примерно 0,7, в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 0,5, и в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 0,4. В некоторых воплощениях отношение высоты Н первого выступа 146 в его передней части 164 к максимальной высоте H₁ первого выступа составляет от примерно 0,33 до примерно 0,63.

В некоторых воплощениях первый выступ 146 может иметь конструкцию, не препятствующую открытию заслонки 122. Так, например, в некоторых воплощениях свободная часть 126 заслонки 122 может достигать «степени открытия», или максимального расстояния D, составляющего по меньшей мере примерно 0,35 см от поверхности 124 уплотнения. В некоторых воплощениях заслонка 122 может открываться на расстояние D, составляющее по меньшей мере 0,4 мм от поверхности 124 уплотнения. В некоторых воплощениях заслонка 122 может открываться на расстояние D, не превышающее примерно 0,50 см, и в некоторых воплощениях - не превышающее примерно 0,45 см. В некоторых воплощениях заслонка 122 может открываться на расстояние D, составляющее примерно 0,35 см.

Как показано на фиг.8, максимальная высота первого выступа 146 в воплощении, изображенном на фиг.1-9 достигается в некоторой точке вдоль длины L первого выступа 146, которая находится не на передней части 164 и не на задней части 166 первого выступа 146, а в точке, которая является промежуточной между передней частью 164 и задней частью 166. В таких воплощениях первый выступ 146 может включать первую часть, высота которой постепенно увеличивается, то есть протяженную от передней части 164 до точки с максимальной высотой H₁, и вторую часть, высота которой постепенно уменьшается, то есть протяженную от точки с максимальной (габаритной) высотой H₁ до задней части 166 первого выступа 146. Следует, однако, понимать, что возможны и другие подходящие конфигурации первого выступа 146. Две таких альтернативно возможных конфигурации первого выступа изображены на фиг.10 и 11, и будут подробно описаны ниже.

Как показано на фиг.8 и 9, второй поперечный выступ 148 может иметь конфигурацию, благодаря которой он может прижимать и/или удерживать заднюю (то есть закрепленную) часть 129 заслонки 122 на своем месте, например, на поверхности 125, удерживающей заслонку. За счет этого второй поперечный выступ 148 может вносить вклад в формирование закрепленной части 129 заслонки 122. В таких воплощениях второй поперечный выступ 148 может также обеспечивать поджимающую силу, воздействующую на заслонку 122 и прижимающую ее к поверхности 124 уплотнения, например, для предотвращения нежелательного отхода заслонки 122 от поверхности 124 уплотнения (например, во время вдоха, между дыхательными движениями, и/или когда однонаправленный клапан 100 установлен в обратном положении или не находится вертикальном положении). Прочие черты и преимущества консольной поджатой заслонки 122 описаны, например, в патенте США 5325892 (автор Japuntich).

В некоторых воплощениях первый выступ 146 и второй выступ 148 могут быть соединены друг с другом, могут быть по отдельности присоединены к другой части крышки 106, и/или могут быть выполнены за единое целое (например, способом формования).

Как было описано выше, конфигурация первого выступа 146 может способствовать уменьшению габаритной высоты и габаритного объема однонаправленного клапана 100 без уменьшения эффективности его работы. Так, например, в некоторых воплощениях однонаправленный клапан 100 может иметь габаритную высоту H_p, примерно на 3,5 мм меньшую, чес высота в существующих клапанах. Более того, в некоторых воплощениях габаритная высота H_p однонаправленного клапана 100 может составлять по меньшей мере примерно 1,0 см, а в некоторых воплощениях - по меньшей мере примерно 1,5 см. В некоторых воплощениях габаритная высота H_p однонаправленного клапана 100 может не превышать примерно 2 см, в некоторых воплощениях - составлять не более, чем примерно 1,6 см, в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 1, см, и еще в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 1,1 см. В некоторых воплощениях габаритная высота может составлять примерно 1,25 см.

В некоторых воплощениях отношение высоты Н первого выступа 146 в передней его части 164 к габаритной высоте H_p однонаправленного клапана 100 может составлять по меньшей мере 0,08, а в некоторых воплощениях - по меньшей мере 0,10 мм. В некоторых воплощениях отношение высоты Н первого выступа 146 в передней его части 164 к габаритной высоте H_p однонаправленного клапана 100 может составлять не более, чем примерно 0,15, и в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 0,12.

В некоторых воплощениях габаритная, или эффективная площадь однонаправленного клапана 100 (площадь, которую основание 104, включая фланец 133, будет занимать на основе, такой, как фильтрующая лицевая маска 50) может составлять по меньшей мере примерно 6,5 см², а в некоторых воплощениях - по меньшей мере примерно 9,5 см². В некоторых воплощениях габаритная площадь может составлять не более, чем примерно 16,0 см², в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 12,0 см², и в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 9,0 см. В некоторых воплощениях габаритная площадь может составлять примерно 15,4 см².

Кроме того, в некоторых воплощениях габаритный объем однонаправленного клапана 100 может составлять по меньшей мере примерно 7,0 см³, в некоторых воплощениях - по меньшей мере примерно 7,2 см³, а в некоторых воплощениях - по меньшей мере примерно 15,0 см³. В некоторых воплощениях, габаритный объем может составлять не более, чем примерно 25 см³, в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 24,7 см³, а в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 20,0 см³. В некоторых воплощениях габаритный объем может составлять примерно 19,1 см³. Так как фланец 133 однонаправленного клапана 100 в показанном воплощении включается в расчет габаритной площади, а полученная таким образом габаритная площадь используется для расчета габаритного объема, полученный таким образом габаритный объем является несколько завышенной оценкой фактического объема однонаправленного клапана 100. То есть, следует понимать, что фактический объем однонаправленного клапана 100 может быть меньше рассчитанного таким образом габаритного объема.

Кроме того, как упоминалось выше, в некоторых воплощениях однонаправленный клапан 100 может характеризоваться меньшей подверженностью воздействию летящих частиц, например, за счет того, что имеет меньшую площадь, открытую по отношению к летящим частицам. Так, например, в некоторых воплощениях, по отношению к направлению падения частиц, составляющему угол 45°, открытая площадь седла клапана в соответствии с настоящим изобретением может составлять не более, чем примерно 15 мм², в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 12 мм², и в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 10 мм². В некоторых воплощениях однонаправленный клапан 100 может иметь открытую площадь седла, составляющую примерно 9,4 мм².

Кроме того, первый продольный выступ 146 изображен и описан как имеющий длину в продольном направлении 144 однонаправленного клапана 100. Следует, однако, понимать, что могут использоваться и другие конфигурации первого выступа 146, препятствующие прилипанию заслонки 122 к внутренней поверхности корпуса 102, обеспечивающие низкий профиль корпуса 102 клапана, обеспечивающие достаточное открытие заслонки и/или обеспечивающие требуемое произведение «объем×мощность×скорость утечки», без отхода от идеи и принципов настоящего изобретения. Так, например, в некоторых воплощениях первый выступ 146 может включать ряд штифтов, выступающих вниз из крышки 106. В некоторых воплощениях, упоминаемых только в качестве примера, первый выступ 146 может включать единственный выступ или штифт, который не имеет существенной длины. Возможны также и прочие подходящие конструкции.

В некоторых воплощениях, упоминаемых только в качестве примера, оба выступа: 146 и 148 - имеют по меньшей мере часть, которая ориентирована в сущности вертикально по отношению к верхней стенке 160 крышки 106 (в соответствии с ориентацией данных элементов на фиг.8 и 9), так, что по меньшей мере части первого выступа 146 и второго выступа 148 будут выступать вниз перпендикулярно верхней стенке 160. Следует, однако, понимать, что данное условия не является обязательным, и выступы 146 и 148 могут иметь различную ориентацию, если такое их расположение является более целесообразным.

Кроме того, первый выступ 146 показан и описан как ориентированный в сущности вдоль продольного направления 144 однонаправленного клапана 100, а второй выступ 148 показан и описан как ориентированный перпендикулярно или в сущности перпендикулярно продольному направлению 144 однонаправленного клапана 100. Следует, однако, понимать, что данные ориентации показаны и описаны только в качестве примеров, и возможны также другие подходящие конфигурации.

Кроме того, несмотря на то, что однонаправленный клапан 100 в целом описан как использующийся в качестве выдыхательного клапана, следует понимать, что однонаправленный клапан 100 может также подходить для использования его в качестве вдыхательного клапана. Как и выдыхательный клапан, вдыхательный клапан является однонаправленным клапаном для текучей среды, обеспечивающим перенос текучей среды между первым газовым пространством и вторым газовым пространством. Однако в отличие от выдыхательного клапана, вдыхательный клапан позволяет воздуху входить во внутреннее пространство основы маски. То есть, вдыхательный клапан позволяет воздуху перемещаться из внешнего газового пространства 56 во внутреннее газовое пространство 54 во время вдоха.

Такие вдыхательные клапаны могут использоваться в фильтрующих лицевых масках, в которых имеются присоединенные к ним картриджи. В различных воплощениях однонаправленный клапан 100 может быть прикреплен к фильтрующему картриджу и/или к основе маски. В любом случае, вдыхательный клапан может быть расположен на вдыхаемом потоке воздуха после места фильтрации воздуха или его иной очистки от загрязнителей таким образом, чтобы воздух был пригоден для дыхания. Примеры имеющихся в продаже масок с вдыхательными клапанами включают респираторы серий 5000™ и 6000™ производства 3М Company (Сент-Пол, штат Миннесота, США). Примеры фильтрующих лицевых масок, которые включают вдыхательные клапаны, описаны в патентах США 5062421 (авторы Bums и Reischel), 6216693 (Rekow с соавторами) и 5924420 (Reischel с соавторами, смотри также патенты США 6158429, 6055983 и 5579761). Чтобы однонаправленный клапан 100, изображенный на фиг.1-9, можно было использовать в качестве вдыхательного клапана, его необходимо всего лишь установить на основу 52 маски обратной стороной, так, чтобы заслонка 122 поднималась от поверхности 124 уплотнения во время вдоха, а не во время выдоха. В некоторых воплощениях заслонка 122 может прижиматься к поверхности 124 уплотнения во время выдоха, а не во время вдоха.

Клапаны в соответствии с настоящим изобретением могут превосходить прочие клапаны по производительности, измеряемой в виде произведения «объем×мощность×скорость утечки» при различных значениях расхода воздуха. Данные параметры могут быть измерены путем проведения соответствующих тестов: теста на расход утечки, теста на падение давления, расчета интегральной мощности срабатывания клапана, и на их основании - расчета произведения «объем×мощность×скорость утечки», как будет описано ниже. Интегральная мощность срабатывания клапана является мерой мощности, требующейся для открытия клапана. Чем выше интегральная мощность срабатывания клапана, тем труднее открыть клапан. Как будет более подробно описано ниже, интегральная мощность может быть рассчитана как интеграл - площадь под кривой зависимости падения давления от расхода, при различных значениях расхода. После определения габаритного объема, скорости утечки и мощности для данного клапана, может быть рассчитано произведение «объем×мощность×скорость утечки», как будет описано в разделе «Примеры» ниже.

В некоторых воплощениях интегральная мощность срабатывания клапана в соответствии с настоящим изобретением при расходе воздуха 85 л/мин (85 дм³/мин; 1417 см³/с) может составлять не более, чем примерно 100 мВт (0,100 Вт; 0,01 кг-сил×м/с), в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 80 мВт, а в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 60 мВт. В некоторых воплощениях интегральная мощность срабатывания клапана в соответствии с настоящим изобретением при расходе воздуха 85 л/мин может составлять примерно 78 мВт.

В некоторых воплощениях интегральная мощность срабатывания клапана в соответствии с настоящим изобретением при расходе воздуха 40 л/мин (40 дм³/мин; 667 см³/sec) может составлять не более, чем примерно 25 мВт (0,025 Вт; 0,0025 кг-сил×м/с), в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 20 мВт, а в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 15 мВт. В некоторых воплощениях интегральная мощность срабатывания клапана при расходе воздуха 40 л/мин может составлять примерно 16 мВт.

В некоторых воплощениях произведение «объем×мощность×скорость утечки» клапана в соответствии с настоящим изобретением при расходе 85 л/мин (85 дм³/мин; 1417 см³/с) может составлять не более, чем примерно 200 мВт×см⁶/с (0,20 Вт×см⁶/с; 0,20 Вт×(см³)²/с; 8×10⁴ мм H₂O×(см³)²×л/мин²), в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 150 мВт×см⁶/с, в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 130 мВт×см⁶/с, а в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 120 мВт×см⁶/с.

В некоторых воплощениях произведение «объем×мощность×скорость утечки» клапана в соответствии с настоящим изобретением при расходе 40 л/мин (40 дм³/мин; 667 см³/с) может составлять не более, чем примерно 40 мВт×см⁶/с (0,04 Вт×см⁶/с; 0,04 Вт×(см³)²/с; 1,6×10⁴ мм H₂Ox(см³)²×л/мин²), в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 35 мВт×см/с, в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 30 мВт×см⁶/с, а в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 20 мВт×см⁶/с.

Расход утечки представляет собой параметр, который является мерой способности клапана оставаться закрытым при нейтральных условиях. Тест на расход утечки будет подробно описан ниже, и в целом состоит в измерении количества воздуха, которое может пройти при падении давления воздуха на нем, составляющем 1 дюйм водного столба (249 Па). Расход утечки, как правило, должен составлять от 0 до 30 см³/мин при падении давления 249 Па. При использовании фильтрующей лицевой маски в соответствии с настоящим изобретением обеспечивается расход утечки, меньший или равный 30 см³/мин.

В некоторых воплощениях может быть достигнут расход утечки, составляющий не более, чем примерно 10 см³/мин (0,167 см³/с), в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 6 см³/мин (0,100 см³/с), а в некоторых воплощениях - не более, чем примерно 5 см³/мин (0,083 см³/с). В некоторых воплощениях расход утечки может составлять примерно 5,4 см³/мин (0,090 см³/с). Выдыхательные клапаны, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, могут характеризоваться расходом утечки, составляющим от примерно 1 см³/мин (0,017 см³/с) до примерно 10 см³/мин (0,167 см³/с).

Давление открытия клапана представляет собой меру сопротивления заслонки клапана потоку воздуха до момента, пока заслонка не начнет отходить от поверхности седла клапана. Данный параметр может быть определен, как описано ниже в разделе «Тест на падение давления». В некоторых воплощениях падение давления для открытия клапана при расходе 10 л/мин может составлять менее, чем 30 Па, в некоторых воплощениях - менее, чем 25 Па, а в некоторых воплощениях - менее, чем 20 Па, по результатам испытания клапана по процедуре «Тест на падение давления», которая будет описана ниже. В некоторых воплощениях падение давления для открытия клапана при расходе 10 л/мин может составлять от примерно 5 Па до примерно 30 Па по результатам испытания клапана по процедуре «Тест на падение давления», которая будет описана ниже

На фиг.10 показан однонаправленный клапан 200 в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения. Однонаправленный клапан 200 аналогичен однонаправленному клапану 100, с тем исключением, что однонаправленный клапан 200 включает первый выступ 246, имеющий иную конфигурацию. Элементы однонаправленного клапана 200, идентичные соответствующим элементам воплощения, изображенного на фиг.1-9, обозначены теми же номерами позиций. В качестве описания таких элементов воплощения, изображенного на фиг.10, а также их возможных альтернатив, ссылаемся на приведенное выше описание и сопровождающие его чертежи 1-9.

Первый выступ 246 имеет высоту И, которая в целом уменьшается в сторону передней части 264. Первый выступ 246 имеет много свойств и функций, описанных выше в отношении первого выступа 146 однонаправленного клапана 100, но первый выступ 246 однонаправленного клапана 200 характеризуется тем, что его максимальная высота достигается в его задней части 266. То есть, высота Н первого выступа 246 возрастает, например, линейно, от его передней части 264 к его задней части 266 вдоль его длины L, и максимум высоты достигается в его задней части 266.

И хотя это не показано явно на сечении, изображенном на фиг.10, подразумевается, что в некоторых воплощениях однонаправленный клапан 200 может включать второй, поперечный выступ, аналогичный второму выступу 148 однонаправленного клапана 100, предназначенный для прижатия и/или удержания на своем месте задней (то есть закрепленной) части 229 заслонки 222, например, на поверхности 225, удерживающей заслонку. В таких воплощениях задняя часть 266 первого выступа 246 может включать второй поперечный выступ, или может быть соединена со вторым поперечным выступом, или может обеспечиваться вторым поперечным выступом.

Как показано на фиг.10, когда заслонка 222 однонаправленного клапана 200 находится в своем открытом положении Р₂', профиль первого выступа 246 также в сущности повторяет профиль заслонки 222. В одном из воплощений, упоминаемом только в качестве примера, профиль первого выступа 246 является в сущности линейным, так что сечение первого выступа 246, как показано на фиг.10, является в сущности треугольным, например, имеет форму правильного треугольника. В противоположность этому, первый выступ 146 однонаправленного клапана 100 может иметь форму неправильного треугольника в поперечном сечении, как показано на фиг.8-9.

Остальные свойства первого выступа 246, а именно, высота Н первого выступа 246 в передней его части 264; отношение высоты Н первого выступа 246 в передней его части 264 к максимальной высоте первого выступа 246; отношение высоты Н первого выступа 246 в передней его части 264 к габаритной высоте H_p однонаправленного клапана 200; а также уменьшение высоты Н первого выступа 246 в сторону передней его части 264, и прочие - в целом такие же, как и свойства, описанные выше в отношении первого выступа 146 однонаправленного клапана 100, изображенного на фиг.1-9.

На фиг.11 изображен однонаправленный клапан 300 в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения. Однонаправленный клапан 300 аналогичен однонаправленному клапану 100, с тем исключением, что однонаправленный клапан 300 включает первый выступ 346, имеющий иную конфигурацию. Элементы однонаправленного клапана 200, идентичные соответствующим элементам воплощения, изображенного на фиг.1-9, обозначены теми же номерами позиций. В качестве описания таких элементов воплощения, изображенного на фиг.11, а также их возможных альтернатив, ссылаемся на приведенное выше описание и сопровождающие его чертежи 1-9.

Первый выступ 346 имеет высоту Н, которая уменьшается в сторону его передней части 364. Кроме того, первый выступ 346 имеет много свойств и функций, описанных выше в отношении первого выступа 146 однонаправленного клапана 100, однако первый выступ 346 однонаправленного клапана 300 характеризуется тем, что его максимальная высота достигается в его задней части 366, подобно первому выступу 246 однонаправленного клапана 200, изображенного на фиг.10. То есть, высота Н первого выступа 346 возрастает, например, по параболе или полу-параболе от его передней части 364 к его задней части 366 вдоль его длины L, и максимум высоты достигается в его задней части 366. Как показано на фиг.11, когда заслонка 332 однонаправленного клапана 300 находится в ее открытом положении Р₂", профиль первого выступа 346 по-прежнему в сущности соответствует профилю заслонки 322. В отличие от первого выступа 246 однонаправленного клапана 200, изображенного на фиг.10, первый выступ 346 однонаправленного клапана 300, изображенного на фиг.11, имеет в сечении форму параболы, то есть нижняя поверхность первого выступа 346 является криволинейной от передней части 364 до задней части 366.

Кроме того, хотя это не показано явно на сечении, изображенном на фиг.11, подразумевается, что в некоторых воплощениях однонаправленный клапан 300 может включать второй, поперечный выступ, аналогичный второму выступу 148 однонаправленного клапана 100, предназначенный для прижатия и/или удержания на своем месте задней (то есть закрепленной) части 329 заслонки 322, например, на поверхности 325, удерживающей заслонку. В таких воплощениях задняя часть 366 первого выступа 346 может включать второй поперечный выступ, или может быть соединена со вторым поперечным выступом, или может обеспечиваться вторым поперечным выступом.

Остальные свойства первого выступа 346, а именно, высота Н первого выступа 346 в передней его части 364; отношение высоты Н первого выступа 346 в передней его части 364 к максимальной высоте первого выступа 346; отношение высоты Н первого выступа 346 в передней его части 364 к габаритной высоте H_p однонаправленного клапана 300; а также уменьшение высоты Н первого выступа 346 в сторону передней его части 364, и прочие - в целом такие же, как и свойства, описанные выше в отношении первого выступа 146 однонаправленного клапана 100, изображенного на фиг.1-9.

Приведенные ниже примеры подразумеваются как иллюстрирующие настоящее изобретение, а не ограничивающие его.

Примеры

Приспособление для подачи воздуха

Испытание клапана на падение давления проводили с помощью приспособления, подающего воздух к клапану. Приспособление позволяло подавать воздух с требуемым расходом на клапан через алюминиевую крепежную пластину и прикрепленный к ней колпак. Крепежная пластина принимала и надежно удерживала седло клапана во время проведения испытания. На верхней поверхности алюминиевой крепежной пластины имелось небольшое углубление, которое принимало основание клапана. По центру углубления имелся проем размером 28 мм×34 мм, через который к клапану может подаваться воздух. По краю проема наносили адгезивный пенистый материал, чтобы обеспечить плотное воздухонепроницаемое соединение между клапаном и пластиной. Для фиксации переднего и заднего края седла клапана к алюминиевой крепежной пластине использовали два зажима. Воздух к крепежной пластине подавали через колпак полусферической формы. Крепежная пластина крепилась к колпаку на его вершине, и таким образом имитировались форма и объем полости внутри респираторной маски. Полусферический колпак имел глубину примерно 30 мм и диаметр основания 80 мм. К основанию колпака подсоединяли подающий воздуховод. Подачу воздуха регулировали таким образом, чтобы обеспечить требуемый расход воздуха, проходящего через собранный прибор к клапану. После того, как значение расхода воздуха стабилизировалось, измеряли давление воздуха в колпаке, и таким образом определяли падение давления на испытуемом клапане.

Тест на падение давления

Измерение падения давления на испытуемом клапане проводили, используя приспособление, описанное выше. Падение давление на клапане измеряли при значениях расхода воздуха, составлявших 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70 и 85 литров в минуту (л/мин, или дм³/мин). Для испытания клапана его образец устанавливали в приспособление для подачи воздуха таким образом, что седло клапана было ориентировано горизонтально, его основание находилось снизу, а проем клапана был обращен вверх. Во время крепления клапана следили, чтобы не было неплотностей между приспособлением и корпусом клапана, через которые мог бы проходить воздух. Для калибровки манометра при данном значении расхода заслонку сначала снимали с корпуса клапана и устанавливали требуемый расход воздуха. После этого показания манометра обнуляли, и измерительная система считалась откалиброванной. После этапа калибровки заслонку устанавливали на место в корпусе клапана, и на вход клапана подавали воздух с заданным установившимся расходом. Записывали давление на входе в клапан. В момент, когда заслонка чуть приоткрывалась, и через нее регистрировался минимальный расход воздуха, измеряли давление на входе в клапан. Падением давления при срабатывании клапана считали разность между давлением на входе в клапан и давлением внешнего воздуха.

Тест на расход утечки

Для каждого испытуемого типа клапана испытывали пять образцов на расход утечки по процедуре NIOSH №PCT-APR-STP-0004, версия 1.1 от 3 июня 2005 года:

«Определение расхода утечки выдыхательного клапана воздухоочистительного респиратора - Стандартная процедура испытания респираторов для очистки воздуха». После этого рассчитывали средний расход утечки для каждого испытуемого клапана. Результат выражали в см³/мин, который затем переводили в см³/с.

Габаритная высота

Габаритную высоту для каждого испытуемого типа клапана измеряли с помощью измерительной скобы. При этом определяли самую высокую точку клапана по отношению к его основанию, которым клапан крепится к респиратору.

Габаритная площадь

Габаритную площадь для каждого испытуемого типа клапана определяли путем измерения, с помощью измерительной скобы, расстояния между краями области, покрываемой периметром основания клапана. Подсчитывали габаритную площадь, как суммарную площадь, которую клапан занимал бы на респираторе.

Габаритный объем

Габаритный объем для данного типа клапана определяли путем умножения габаритной площади на габаритную высоту данного типа клапана.

V=Н×А,

где V - габаритный объем, Н - габаритная высота, и А - габаритная площадь.

Мощность срабатывания клапана

Для данной площади проема клапана (площади канала, подающего воздух непосредственно к заслонке клапана - в примере 1 составляла 3,14 см²), «мощность срабатывания» клапана при данном расходе может быть определена для диапазона значений расхода путем интегрирования кривой зависимости перепада давления в Па (ось ординат) от расхода в л/мин (ось абсцисс), в диапазоне расхода от 10 до 85 л/мин. Интегрирование кривой, что графически может быть интерпретировано как площадь под кривой, дает мощность, требующуюся для срабатывания клапана в диапазоне значений расхода. Полученное значение площади под кривой называется «интегральная мощность срабатывания клапана» и выражается в Ваттах (Вт) или милливаттах (мВт).

Произведение «объем×мощность×скорость утечки»

Произведение «объем×мощность×скорость утечки» (V×IVAP×LR) для каждого испытуемого типа клапана и для данного значения расхода рассчитывали, перемножив измеренные и определенные для него значения габаритного объема (V), интегральной мощности срабатывания клапана (IVAP) и скорости утечки.

V×IVAP×LR=V×IVAP×LR

Пример 1 и Сравнительные Примеры А-С

Клапаны в Примере 1 и Сравнительных Примерах А-С испытывали в соответствии с процедурами, описанными выше. В примере 1 испытывали клапан в соответствии с настоящим изобретением, показанный на фиг.1-9, а в сравнительных примерах А-С испытывали образцы клапанов, имеющихся в продаже (полный список приводится в Таблице 1 ниже). Такие клапаны вырезали из имеющихся в продаже респираторных масок. Их производители и модели приведены в Таблице 1.

Для каждого из клапанов в примере 1 и сравнительных примерах А-С определяли габаритную высоту (Н), габаритную площадь (А), габаритный объем (V), интегральную мощность срабатывания клапана (IVAP), скорость утечки (LR), и рассчитывали их произведение (V×IVAP×LR). Подробные результаты расчетов и измерений приведены в таблицах ниже. В частности, результаты измерения расхода утечки приведены в Таблице 2. Результаты измерения габаритной высоты (Н), габаритной площади (А), и габаритного объема (V) приведены в Таблице 3. Результаты измерения падения давления показаны в таблице 4. Результаты расчета интегральной мощность срабатывания клапана (IVAP) показаны в таблице 5. Результаты расчета произведения «объем× мощность×скорость утечки» (V×IVAP×LR) при расходе 85 л/мин представлены в таблице 6. Результаты расчета произведения «объем×мощность×скорость утечки» (V×IVAP×LR) при расходе 40 л/мин представлены в таблице 7.

Таблица 1. Испытуемые клапаны и информация о поставщиках Пример Поставщик и торговая марка (если имеется) Респиратор Адрес поставщика Сравнительный пример А Moldex-Metric, Inc. EZ 23 Med/Large Калвер-Сити, Калифорния Сравнительный пример В Draeger Safety AG &Co. X-PLORE™ 1750 Питтсбург, Пеннсильвания Сравнительный пример С 3M Company 8511 Сент-Пол, Миннесота Таблица 2. Результаты измерений расхода утечки (LR, измерен в см³/мин при давлении 1 дюйм водного столба, преобразован в см³/с)

Пример LR (см³/мин) Клапан 1 LR (см³/мин) Клапан 2 LR (см³/мин) Клапан 3 LR (см³/мин) Клапан 4 LR (см³/мин) Клапан 5 LR (см³/мин) Среднее LR (см³/с) Среднее 1 5 5 6 5 6 5,4 0,090 А 55* 55 55 55 55 55 0,917 В 19 9 25 19 5 15,4 0,257 С 10 11 5 4 5 7,0** 0,117 * 55 см³/мин - максимальное значение, которое мог определять расходомер. Фактическое значение превышает 55 см³/мин. ** В сравнительном примере С дополнительно исследовали 50 новых клапанов такого же типа (не вырезанных из респиратора). Среднее значение расхода утечки (LR) для 50 образцов составило 6 см /мин (0,1 см³/с),а среднеквадратичное отклонение составило 2 см³/мин (0,03 см³/с). Таблица 3. Габаритная высота (Н), габаритная площадь (А) и габаритный объем (V) Пример А(см²) Примечания к измерению площади Н(см) V(см³)=А×Н 1 15,35 3,65 см×4,25 см 1,25 19,1 А 13,36 - 1,60 21,4 В 11,42 Неправильная форма -площадь оценивали*** 1,45 16,6 С 15,35 3,65 см×4,25 см 1,61 24,7 *** В сравнительном примере В площадь оценивали путем взвешивания куска бумаги известной площади, обведения клапана по контуру и вырезания из бумаги полученного силуэта клапана, взвешивания полученного куска бумаги неправильной формы и расчета оцениваемой площади. Таблица 4. Падение давления (в мм водного столба) при различных значениях расхода (л/мин; дм³/мин). Пример 15 л/мин 20 л/мин 30 л/мин 40 л/мин 50 л/мин 60 л/мин 70 л/мин 85 л/мин 1 3,2 3,6 3,9 5,2 7,0 8,3 10,1 12,2 А 5,7 7,0 8,2 9,3 10,6 12,0 14,0 16,5

В 2,1 2,5 3,0 3,5 4,2 4,9 6,3 8,5 С 3,1 3,5 3,9 5,1 6,8 8,2 9,9 12,3 Таблица 5. Интегральная мощность срабатывания клапана (IVAP), измеренная в мм водного столба×л/мин (верхнее значение) и преобразованная в мВт (нижнее значение) Пример Мощность Мощность Мощность Мощность Мощность Мощность   до 85 л/мин до 70 л/мин до 60 л/мин до 50 л/мин до 40 л/мин до 30 л/мин 1 497 330 238 161 100 55   78 52 37 25 16 9 А 767 538 408 295 195 108   120 84 64 46 31 17 В 323 212 156 110 72 39   51 33 24 17 11 6 С 490 324 233 158 98.5 54   77 51 37 25 16 8 Таблица 6. Произведение «объем×мощность×скорость утечки» при расходе 85 л/мин (V×IVAP×LR, в мВт×см⁶/с; измерено в мм водного столба×(см³)²×л/мин²; преобразовано в мВт×(см³)²/с, или мВт×см⁶/с) Пример LR (см³/с) IVAP
(мВт при 85 л/мин) V (см³) Произведение V×IVAP×LR (мВт×(см³)²/с) 1 0,090 78 19,1 130 А 0,917 120 21,4 2360 В 0,257 51 16,6 220 С 0,117 77 24,7 220 Таблица 7. Произведение «объемхмощностьх скорость утечки» при расходе 40 л/мин (V×IVAP×LR, в мВт×см⁶/с; измерено в мм водного столба×(см³)²/с×л/мин²; преобразовано в мВт×см³)²/с, или мВт×см⁶/с) Пример LR (см³/с) IVAP
(мВт при 40 л/мин) V (см³) Произведение V×IVAP×LR (мВт×(см³)²/с) 1 0,090 16 19,1 30

А 0,917 31 21,4 600 В 0,257 11 16,6 50 С 0,117 16 24,7 40

Воплощения, описанные выше и представленные на чертежах, приведены только в качестве примера, и не подразумевалось ограничить концепции и принципы настоящего изобретения. Поэтому сведущим в данной области техники будет понятно, что возможны изменения в различных элементах изобретения, их конфигурациях и расположении без отхода от идеи и масштабов настоящего изобретения. Различные воплощения и элементы настоящего изобретения дополнительно представлены в прилагаемой формуле.

Однонаправленный клапан для использования с фильтрующей лицевой маской. Клапан может включать заслонку и седло клапана. Заслонка может быть закреплена консольно и может отгибаться от поверхности уплотнения седла клапана в сторону открытого положения. Клапан может дополнительно включать корпус, который по меньшей мере частично покрывает седло клапана и заслонку. В некоторых исполнениях высота корпуса составляет не более, чем примерно 1,25 см, в то время как расстояние между заслонкой и поверхностью уплотнения при открытом положении заслонки составляет по меньшей мере 0,35 см. С внутренней поверхностью корпуса может быть соединен выступ, высота которого может в целом уменьшаться в сторону передней части корпуса. В некоторых воплощениях выступ может иметь профиль, который в сущности повторяет профиль заслонки при открытом ее положении.

Изобретение позволяет понизить величину давления при выдыхании, необходимого для открытия клапана, и тем самым устранить необходимость усиленного дыхания пользователя для выпуска выдыхаемого воздуха их внутреннего пространства маски. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Однонаправленный клапан для использования с фильтрующей лицевой маской, расположенный таким образом, что он обеспечивает связь по текучей среде между первым газовым пространством и вторым газовым пространством, и при этом упомянутый однонаправленный клапан содержит:
седло клапана, содержащее поверхность уплотнения и отверстие, расположенное таким образом, что оно обеспечивает связь по текучей среде между первым газовым пространством и вторым газовым пространством; и
заслонку, которая является гибкой и соединена с седлом клапана таким образом, что заслонка находится в контакте с поверхностью уплотнения, будучи в закрытом положении, и таким образом, что заслонка может отгибаться от поверхности уплотнения, переходя в открытое положение, и при этом первое газовое пространство и второе газовое пространство не находятся в связи по текучей среде через отверстие, когда заслонка находится в закрытом положении, и при этом первое газовое пространство и второе газовое пространство находятся в связи по текучей среде через отверстие, когда заслонка находится в открытом положении, и при этом заслонка имеет закрепленный конец и свободный конец;
корпус, расположенный таким образом, что он по меньшей мере частично покрывает седло клапана и заслонку, и при этом корпус имеет переднюю часть и заднюю часть, при этом передняя часть корпуса является проксимальной по отношению к свободному концу заслонки, а задняя часть корпуса является проксимальной по отношению к закрепленному концу заслонки; и
выступ, соединенный с внутренней поверхностью корпуса и расположенный таким образом, что он выступает вовнутрь от внутренней поверхности, и при этом упомянутый выступ имеет высоту, в целом уменьшающуюся в сторону передней части корпуса.

2. Однонаправленный клапан по п.1, отличающийся тем, что выступ имеет дистальную поверхность, и при этом дистальная поверхность имеет профиль, в сущности повторяющий профиль заслонки, когда заслонка находится в открытом положении.

3. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что высота корпуса оставляет не более, чем примерно 1,25 см; и при этом расстояние между заслонкой и поверхностью уплотнения на свободном конце заслонки при открытом положении заслонки составляет по меньшей мере 0,35 см.

4. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что характеризуется произведением «объем×мощность×скорость утечки», составляющее по меньшей мере одно из:
не более, чем примерно 150 мВт×(см³)²/с при расходе, не превышающем 85 дм³/мин,
и не более, чем примерно 35 мВт×(см³)²/с при расходе, не превышающем 40 дм³/мин.

5. Фильтрующая лицевая маска, содержащая:
основу маски, имеющую внутреннее газовое пространство;
однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, расположенный таким образом, что он находится в связи по текучей среде с внутренним газовым пространством основы маски и внешним газовым пространством.

6. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что заслонка установлена консольно по отношению к поверхности уплотнения.

7. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что имеет габаритную высоту не более, чем примерно 1,5 см.

8. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что имеет габаритную площадь не более, чем примерно 16 см².

9. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что имеет габаритный объем не более, чем примерно 25 см³.

10. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что имеющий габаритный объем примерно 19,1 см³.

11. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что характеризуется интегральной мощностью срабатывания клапана:
не более, чем примерно 80 мВт при расходе, не превышающем 85 дм³/мин, и/или не более, чем примерно 20 мВт при расходе, не превышающем 40 дм³/мин.

12. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что характеризуется скоростью утечки не более, чем примерно 0,100 см³/с, измеренной по процедуре NIOSH №PCT-APR-STP-0004, версия 1.1 от 3 июня 2005 года: «Тест на определение утечки через выдыхательный клапан - Стандартная процедура испытания респираторов для очистки воздуха».

13. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что характеризуется произведением «объем×мощность×скорость утечки»:
не более, чем примерно 130 мВт при расходе, не превышающем 85 дм³/мин;
и/или не более, чем примерно 30 мВт при расходе, не превышающем 40 дм³/мин.

14. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутый выступ включает передний конец, расположенный в области переднего конца корпуса, и при этом высота выступа на переднем его конце составляет не более, чем примерно 2,5 мм.

15. Однонаправленный клапан по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что отношение высоты выступа на переднем его конце к максимальной высоте выступа составляет не более, чем примерно 0,4.