Головной убор для защиты лица от обморожения и подогрева вдыхаемого воздуха в условиях пониженных температур Российский патент 2023 года по МПК A42B1/24 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты лица и органов дыхания от холода и может быть использовано для защиты человека от пониженных температур при работе или ином длительном нахождении на открытом воздухе или в любых условиях, характеризующихся пониженной температурой.

Из уровня техники известна полумаска для защиты органов дыхания и лица от аномально низких температур, содержащая корпус с носовым пазом и выступающей наружу частью с центральным отверстием, отличающаяся тем, что корпус, выполненный из дерматологически безопасного пластика с малой теплопроводностью, по контуру прилегания к лицу имеет силиконовую прокладку, снаружи расположены два клапана вдоха и два клапана выдоха, один из которых имеет механизм запирания, внутри полумаска содержит перегородку, на которой расположены один клапан выдоха и два клапана вдоха, перегородка разделяет внутреннее пространство полумаски на малую и большую камеры, в большой камере расположены параллельно идущие изгибающиеся трубки, изготовленные из материала с большой теплопроводностью, с боковыми ребрами и внутренним рифлением, в нижней части малой камеры расположен резервуар сбора конденсата, имеющий крышку (патент РФ № 2687990 А 62 В 18/02, 7/10).

Недостатком данной полумаски является рассмотрение её отдельно от головного убора и других необходимых СИЗ, таких как, например, защитные очки, которые необходимы при работе в условиях низких температур, сложность и трудоёмкость изготовления теплообменных оребрённых снаружи трубок с внутренним рифлением, большое пневматическое сопротивление воздуха в изгибающихся теплообменных трубках. Также в патенте не упоминается о том, как производить стирку полумаски и дезинфекцию внутренних полостей полумаски.

Известно устройство для защиты органов дыхания от пониженных температур содержащее корпус с отверстиями для вдоха и выдоха, а также снабженное магистралью выдыхаемого воздуха и магистралью вдыхаемого воздуха, разделенными теплопередающей стенкой и расположенными так, что корпус образован наружной стенкой магистрали выдыхаемого воздуха. Магистраль выдыхаемого воздуха и магистраль вдыхаемого воздуха снабжены обратными клапанами. Длина и площадь поперечного сечения магистралей выбраны из условия обеспечения максимальной теплопередачи между магистралями через теплопередающую стенку. Устройство отличается простой, дешевой и надежной конструкцией и позволяет эффективно использовать тепловую энергию выдыхаемого воздуха. (патент РФ № 2170116 А62В 18/00).

Недостатком данного устройства также является то, что оно выполнено в виде полумаски и рассматривается отдельно от головного убора и других необходимых СИЗ, таких как, например, защитные очки, которые необходимы при работе в условиях низких температур. Также судя по пропорциям на эскизе, данное устройство довольно громоздкое и заполнено материалом, имеющим высокую теплоёмкость, что увеличивает вес устройства, а в патенте ничего не сказано о креплении этого устройства так, чтобы оно не мешало выполнять активную физическую работу. Также в патенте не упоминается о том, как производить дезинфекцию внутренних полостей полумаски.

Наиболее близким техническим решением является прибор независимого теплового комфорта организма человека, имеющий форму и размеры, повторяющие форму и соотношение размеров нижней части лица, и содержит секцию из имеющего на внутренней поверхности центральное отверстие для рабочего дыхания чехла из текстильного материала, не представляющего пневматического сопротивления потокам воздуха, в котором размещен вкладыш в виде внутренней секции из нескольких наложенных друг на друга перфорированных или сетчатых элементов. Сетчатые элементы пропитаны затвердевающим компаундом и образуют теплообменную поверхность в виде изогнутого наружу переменным радиусом пакета толщиной от единиц до десятков миллиметров. (патент РФ 2342963 А62В 18/02, 7/10).

Недостатком данного прибора также является то, что оно выполнено в виде полумаски и рассматривается отдельно от головного убора и других необходимых СИЗ, таких как, например, защитные очки, которые необходимы при работе в условиях низких температур. В данном приборе не решён вопрос удаления конденсата, который будет образовываться на холодных слоях перфорированного или сетчатого материала из влаги, содержащейся в выдыхаемом воздухе. При сильном морозе такие слои могут обмерзать льдом и тем самым препятствовать дыханию.

Техническая проблема заявленного изобретения заключается в снижении риска обморожения лица и головы и защиты верхних дыхательных путей при работе в особо суровых метеорологических условиях (климатические пояса «особый», IV, III) в холодное время года.

Технический результат заключается в обеспечении возможности интегрировать или применять совместно в комплексном средстве индивидуальной защиты защитные очки и защитную каску при упрощении производства.

Указанный технический результат достигается в головном уборе для защиты лица от обморожения и подогрева вдыхаемого воздуха в условиях пониженных температур полностью закрывающий голову, лоб и нижнюю часть лица и содержащий блок подогрева вдыхаемого воздуха, который состоит из корпуса с выполненными клапанами вдоха и выдоха, пластинчатого теплообменника и рамки для крепления блока подогрева вдыхаемого воздуха на лицевой части головного убора, при этом клапан выдоха выполнен на передней части указанного корпуса и открывается при выдохе, а закрывается при вдохе, а на задней части корпуса – расположен клапан вдоха, который открывается при вдохе и закрывается при выдохе, при этом крышка клапана выдоха содержит отверстия выполненные таким образом, чтобы поток выдыхаемого воздуха был направлен вниз, причем в нижней части корпуса выполнены отверстия для слива конденсата, образующегося при охлаждении выдыхаемого воздуха, а теплообменник содержит впускной и выпускной коллекторы, образованные посредством соединения деталей указанного пластинчатого теплообменника между собой.

Головной убор изготовлен из пластика или других полимерных материалов или неорганических материалов

Лицевая часть головного убора выполнена из материала с нулевой воздухопроницаемостью для вывода, выдыхаемого только через блок подогрева вдыхаемого воздуха, тем самым предотвращая образование ледяной корки на внешней стороне лицевой части головного убора.

Головной убор изготовлен в виде подшлемника или шапки с пелериной, закрывающей шею и плечи.

Головной убор содержит с защитные очки и защитную каску.

На головном уборе выполнены крепления для крепления защитных очков и защитной каски или конструктивные элементы, помогающие удерживать защитные очки и защитную каску.

Блок подогрева вдыхаемого воздуха выполнен с возможностью снятия для промывки и дезинфекции головного убора и блока подогрева.

Лицевая часть головного убора частично или полностью снимается.

Лицевая часть с блоком подогрева вдыхаемого воздуха, выполнена с возможностью самостоятельного использования.

Заявленное изобретение поясняется на графических материалах, где

фиг.1 - принцип работы блока вдыхаемого воздуха;

фиг. 2 – общий вид головного убора для защиты лица от обморожения и подогрева вдыхаемого воздуха в условиях пониженных температур с закрепленным на лицевой части блоком вдыхаемого воздуха;

фиг.3 - конструкция пластинчатого теплообменника;

фиг. 4 – схема сборки пластинчатого теплообменника;

фиг. 5 - схема нагрева холодного воздуха;

фиг.6 – схема вывода выдыхаемого воздуха.

Вопрос улучшения условий труда при работе в особо суровых метеорологических условиях (климатические пояса «особый», IV, III) в холодное время года в настоящее время стоит очень остро. Ряд нормативных документов РФ предписывают обеспечивать работников средствами индивидуальной защиты (СИЗ) от холода, такими как утеплённая одежда, нательное бельё, обувь, СИЗ рук.

Однако до настоящего момента нет обязательного применения средств защиты лица и верхних дыхательных путей.

Заявленное изобретение состоит из головного убора с необходимой степенью теплозащиты, полностью закрывающего голову, лоб и нижнюю часть лица и из блока подогрева вдыхаемого воздуха.

Головной убор утеплённый и состоит из полимерных материалов. На головном уборе могут быть предусмотрены места для крепления защитных очков – чтобы защитить глаза и область вокруг глаз от ветра и холодного воздуха, и защитной каски.

Для защиты нижней части лица и носа от обморожения используется композитный полимерный материал с нулевой воздухопроницаемостью.

На данный материал крепится блок подогрева вдыхаемого воздуха (фиг. 1). Блок подогрева состоит из следующих частей: корпус, пластинчатый теплообменник, клапаны вдоха и выдоха, рамка для крепления.

На передней части корпуса находится клапан выдоха, который открывается при выдохе и закрывается при вдохе, а на задней части корпуса находится клапан вдоха, который открывается при вдохе и закрывается при выдохе.

Данная система работы клапанов обеспечивает правильное движение воздуха, необходимый нагрев выдыхаемого воздуха и не дают смешиваться вдыхаемому и выдыхаемому воздуху тем самым позволяют пользователю дышать необеднённым кислородом воздухом.

На крышке клапана выдоха отверстия расположены таким образом, чтобы поток выдыхаемого воздуха был направлен вниз, чтобы предотвратить осаждение конденсата на внешней поверхности очков, если они надеты (фиг. 2). В нижней части корпуса имеются отверстия для слива конденсата, образующегося при охлаждении выдыхаемого воздуха.

Пластинчатый теплообменник представляет собой деталь с полыми рёбрами, которая нагревается выдыхаемым воздухом при прохождении его через полости в рёбрах. Холодный воздух попадает в теплообменник через отверстие снизу. Проходя вдоль полых рёбер воздух нагревается в течении одного вдоха, т.е. примерно 2-4 сек., и через клапан вдоха попадает в пространство под лицевой частью головного убора. Выдыхаемый воздух через полые рёбра выходит через клапан выдоха, находящийся на крышке корпуса.

Описание работы блока подогрева вдыхаемого воздуха.

Пластинчатый теплообменник состоит из трёх деталей, схемы которых показаны, на фиг. 3, соединенные между собой.

Детали соединяются между собой как показано на фиг. 4. Между деталями 1 и 2 образуется впускной коллектор. Окружающий воздух входит во впускной коллектор через отверстие снизу и проходя между полых рёбер выпускного коллектора нагревается как показано на фиг. 5. Выпускной коллектор образовывается полостями рёбер детали 1 и пространством между деталями 2 и 3. Выдыхаемый воздух проходит через полые рёбра детали 1, нагревает их и попадает в камеру, образованную деталями 2 и 3, где нагревает деталь 2, а затем выходит через выходное отверстие в детали 3, как показано на фиг. 6.

Предложенное устройство, использовано в качестве средства индивидуальной защиты в условиях риска обморожения лица и головы и защиты верхних дыхательных путей при работе в особо суровых метеорологических условиях: климатические пояса «особый», IV, III, в холодное время года.

Заявлен головной убор для защиты лица от обморожения и подогрева вдыхаемого воздуха в условиях пониженных температур, полностью закрывающий голову, лоб и нижнюю часть лица и содержащий блок подогрева вдыхаемого воздуха, который состоит из корпуса с клапанами вдоха и выдоха, пластинчатого теплообменника и рамки для крепления блока подогрева вдыхаемого воздуха на нижней части лица головного убора, при этом крышка клапана выдоха содержит отверстия, выполненные таким образом, чтобы поток выдыхаемого воздуха был направлен вниз, причем в нижней части корпуса выполнены отверстия для слива конденсата, а пластинчатый теплообменник содержит впускной и выпускной коллекторы, что позволяет защитить верхние дыхательные пути в холодное время года. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Головной убор для защиты лица от обморожения и подогрева вдыхаемого воздуха в условиях пониженных температур, полностью закрывающий голову, лоб и нижнюю часть лица и содержащий блок подогрева вдыхаемого воздуха, который состоит из корпуса с выполненными клапанами вдоха и выдоха, пластинчатого теплообменника и рамки для крепления блока подогрева вдыхаемого воздуха на нижней части лица головного убора, при этом клапан выдоха выполнен на передней части указанного корпуса и открывается при выдохе, а закрывается при вдохе, а на задней части корпуса расположен клапан вдоха, который открывается при вдохе и закрывается при выдохе, при этом крышка клапана выдоха содержит отверстия, выполненные таким образом, чтобы поток выдыхаемого воздуха был направлен вниз, причем в нижней части корпуса выполнены отверстия для слива конденсата, образующегося при охлаждении выдыхаемого воздуха, а пластинчатый теплообменник содержит впускной и выпускной коллекторы, при этом нижняя часть лица головного убора выполнена с возможностью съема.

2. Головной убор по п. 1, отличающийся тем, что головной убор изготовлен из пластика или полимерных материалов, или неорганических материалов.

3. Головной убор по п. 1, отличающийся тем, что его нижняя часть лица выполнена из материала с нулевой воздухопроницаемостью для вывода, выдыхаемого только через блок подогрева вдыхаемого воздуха, тем самым предотвращая образование ледяной корки на внешней стороне нижней части лица головного убора.

4. Головной убор по п. 1, отличающийся тем, что головной убор изготовлен в виде подшлемника или шапки с пелериной, закрывающей шею и плечи.

5. Головной убор по п. 1, отличающийся тем, что содержит с защитные очки и защитную каску.

6. Головной убор по п. 1, отличающийся тем, что выполнены крепления для крепления защитных очков и защитной каски или помогающие удерживать защитные очки и защитную каску.

7. Головной убор по п. 1, отличающийся тем, что блок подогрева вдыхаемого воздуха выполнен с возможностью снятия для промывки и дезинфекции головного убора и блока подогрева.