УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ПРОТИВОГАЗА В ИЗОЛИРУЮЩЕМ РЕЖИМЕ Российский патент 2024 года по МПК A62B7/04 A62B7/10 

Область техники

Изобретение относится к средствам обеспечения жизнедеятельности, а именно к устройствам для защиты от ядовитых и вредных веществ, в частности с индивидуальными дыхательными аппаратами и может быть использовано в средствах защиты органов дыхания, глаз, кожи лица и головы от химических отравляющих веществ, а также условиях недостатка кислорода в окружающем воздухе или наличия в воздухе высоких концентраций опасных химических веществ, плохосорбируемых паров химических веществ.

Уровень техники

Как показывает накопленный опыт действий спасательных воинских формирований сил гражданской обороны, МЧС Российской Федерации и подразделений войск радиационной, химической и биологической защиты Вооруженных Сил Российской Федерации¹(1.Мальцев С.А., Вебер E.B., Иноземцев В.А., Цапок М.В., Беляков П.Е., Ковтун В.А., Антохин А.А. О ходе выполнения первоочередных мероприятий по устранению накопленного вреда окружающей среде от деятельности химических предприятий на территории г. Усолье-Сибирское Иркутской области // Вестник войск РХБ защиты. 2021. Том 5, № 2. С. 136-148.), наиболее целесообразным способом индивидуальной защиты спасателей является использование изолирующе-фильтрующих аппаратов (ИФА). В силу специфики деятельности подразделений ликвидации последствий аварий, конструкция ИФА должна быть адаптированной к конструкции фильтрующих противогазов, обладать высокой степенью стандартизации и унификации с их составными элементами и частями, исключать возможность воздействия паров отравляющих веществ на внутренние составные части аппарата, иметь минимально возможные массогабаритные характеристики и обеспечивать многократность изменения режима защиты независимо от длительности перерыва в работе. Однако до настоящего времени указанные технические проблемы до конца не решены.

Так, известна конструкция дыхательного аппарата (патент РФ №2168340, МПК А62В 7/08, публ. 2001 г.), который может использоваться как в фильтрующем, так и в изолирующем режимах работы. Указанный аппарат содержит лицевую часть, узел регенерации с пусковым приспособлением, фильтрующе-поглощающую коробку (ФПК), распределительный узел, клапаны вдоха и выдоха, а также газовод, снабженный клапаном сброса давления и связанный с пусковым приспособлением и распределительным узлом. Недостатками конструкции являются высокие массогабаритные характеристики аппарата, возможность самопроизвольного перевода ИФА из изолирующего режима работы в фильтрующий при снижении давления в газовыделяющем контуре.

Возможность самопроизвольного изменения режима защиты была устранена в конструкции дыхательного аппарата (патент РФ №2461398, МПК А62В 7/08, публ. 2012 г.), дополнительно содержащем поворотный кулачковый механизм, а также соединительное устройство пускового устройства узла регенерации с распределительным узлом в виде гибкой тяги.

Общими недостатками указанных конструкций дыхательных аппаратов являются:

- невозможность осуществления повторного включения аппарата в изолирующий режим работы без замены узла регенерации;

- необходимость изготовления и применения оригинальных лицевой части дыхательного аппарата, узла регенерации и узла переключения режимов работы;

- низкие эргономические и эксплуатационные характеристики, обусловленные значительными габаритными параметрами за счет применения соединительных трубок и размещением на корпусе узла регенерации ФПК, узла переключения.

Обеспечение возможности многократного включения ИФА в изолирующий режим работы было достигнуто в конструкции узла защиты органов дыхания от воздействия опасных веществ химической и биологической природы (патент на полезную модель RU 195443 U1, МПК А62В 15/00, публ. 2020 г.), содержащий автономный дыхательный аппарат изолирующего типа на сжатом воздухе с легочным автоматом, размещенным на подвесной системе аппарата и соединенным с лицевой частью с правой стороны, и фильтрующий блок, включающий автономный турбоблок и сборник ФПК, соединенные с лицевой частью с левой стороны посредством соединительной трубки. Однако недостатки, определяющие необходимость изготовления и применения оригинальных составных частей аппарата, применение стандартного легочного автомата, имеющего связь наружной стороны мембраны с загрязненным парами отравляющих веществ воздухом, а также значительные массогабаритные характеристики в предлагаемой конструкции не устранены.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является конструкция дыхательного аппарата (патент WO 2011136674, публ. 2011 г.), содержащая источник сжатого газа, маску с клапанной коробкой и клапаном выдоха, легочный автомат, состоящий из корпуса с впускным штуцером, крышки, мембраны, герметично установленной между корпусом и крышкой, впускной клапан, установленный в корпусе с образованием управляющей камеры, выход которой выполнен в виде седла впускного клапана, взаимодействующий с седлом впускного клапана управляющий клапан. Указанная конструкция дыхательного аппарата обеспечивает снижение сопротивления дыханию за счет уменьшения времени отклика легочного автомата, возможность подключения легочного автомата к стандартной лицевой части как для обеспечения возможности работы в изолирующем режиме, так и для дыхания из атмосферы без отсоединения элементов аппарата от корпуса лицевой части.

Основными недостатками прототипа являются:

незащищенность мембраны от воздействия химически опасных веществ, обуславливающая возможность их проникания в дыхательный контур;

- невозможность использования ФПК для очистки воздуха по завершении работы в режиме полной изоляции.

Раскрытие изобретения

Задачей (технической проблемой) предлагаемого изобретения является создание малогабаритного устройства, обеспечивающего возможность применения фильтрующего противогаза в изолирующем режиме работы с использованием источника сжатого воздуха и позволяющего повысить уровень эргономических и эксплуатационных свойств, оперативность применения по назначению и исключить влияние воздействия химически опасных веществ на внутренние элементы устройства.

Технический результат с использованием предлагаемого изобретения достигается тем, что между малогабаритной ФПК и лицевой частью фильтрующего противогаза устанавливается универсальный модуль, включающий, корпус с крышкой с соосно расположенными в них ввинтной горловиной с лепестковым клапаном вдоха и навинтной горловиной с установленным в ней цилиндрическим блокиратором лепесткового клапана, впускной штуцер для подключения к источнику сжатого воздуха, соединенный с впускным клапаном со штоком и наконечником, подпружиненный выпускной клапан, мембрану, герметично закрепленную внутри корпуса и разделяющую корпус на полость постоянного давления, объединяющую подпружиненный механический запорный клапан и пневматический подъемный клапан, и полость выравнивающего давления, выходящую под седло выпускного клапана, в канал с дюзой над седлом выпускного клапана с образованием управляющей камеры и в канал впускного клапана, управляющий клапан, двухпозиционный переключатель, механически взаимодействующий с запорным клапаном полости низкого давления и наконечником впускного клапана, подпружиненный приводной шток, шарнирно соединенный концами с корпусом цилиндрического блокиратора лепесткового клапана и корпусом и имеющий упорную пятку под пневматический подъемный клапан, отличающийся тем, что мембрана не имеет контакта с атмосферой и механической связи с управляющим клапаном, управляющая камера имеет эластичные боковые стенки, с одной стороны жестко закрепленные по контуру в корпусе, а другой стороной соединенные с выпускным клапаном.

Универсальный модуль представляет собой объемное изделие плоскоовальной формы, максимальные габариты которого по длине, ширине и высоте не превышают 125 мм, 115 мм и 55 мм, соответственно. Во внутреннем объеме корпуса и крышки отформованы детали узлов для размещения в них исполнительных элементов универсального модуля. При соединении крышки и корпуса образуются не имеющие связи с внешней средой замкнутые контуры, через которые осуществляется управляемая подача воздуха к органам дыхания.

Корпус, крышка и внутренние элементы выполнены из пластика, мембрана и боковые стенки управляющей камеры - из резины, силикона или латекса. Горловины имеют стандартную резьбу по ГОСТ 8762-75. Максимальное избыточное давление, формируемое в полостях корпуса, не превышает 3000 Па. Герметизация крышки по контуру корпуса, мембраны, горловин осуществляется за счет использования резиновых прокладок и колец.

Мембрана, герметично закрепленная в корпусе, имеет механическую связь с входным клапаном за счет воздействия на наконечник штока при прогибе.

Конструкция управляющей камеры универсального модуля имеет выполненные из эластичного материала боковые стенки, которые на фазе вдоха до момента открытия управляющего клапана прогибаются наружу. За счет продольной упругости стенок управляющей камеры ослабляется прижимающее усилие пружины выпускного клапана и воздух через седло выпускающего клапан начинает поступать на вдох, тем самым снижая время отклика подъема мембраны и снижая сопротивление вдоху.

Отсечение наружного воздуха при работе в режиме полной изоляции обеспечивается установленным на ввинтной горловине лепестковым клапаном и взаимодействующий с ним цилиндрическим блокиратором. Применение лепесткового клапана в отличие от полнотелого клапана практически не оказывает дополнительного сопротивления воздушному потоку и обеспечивает возможность отсечения внутреннего объема модуля от окружающей среды за счет прижима только краевой части клапана к седлу.

Цилиндрический блокиратор выполнен в виде перфорированного цилиндра без торцевых граней, размещаемый во внутренней полости навинтной горловины и одновременно служащей в качестве направляющей втулки при движении блокиратора.

Изменение положения блокиратора в зависимости от внутреннего давления в полости корпуса универсального модуля обеспечивается за счет штока, приводимого в движение подъемным клапаном.

Таким образом, указанные признаки предлагаемого универсального модуля для обеспечения работы фильтрующего противогаза в изолирующем режиме образуют совокупность существенных признаков, необходимых для достижения технического результата, заключающегося в обеспечении возможности применения фильтрующего противогаза в изолирующем режиме работы с использованием источника сжатого воздуха при одновременном значительном снижении массогабаритных характеристик.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображено расположение универсального модуля на маске противогаза; На фиг. 2 изображен универсальный модуль в фильтрующем режиме; На фиг. 3 изображен универсальный модуль при запуске изолирующего режима; На фиг. 4 изображен универсальный модуль на фазе вдоха в изолирующем режиме Осуществление изобретения

Универсальный модуль для обеспечения работы фильтрующего противогаза в изолирующем режиме 7 вкручивается навинтной горловиной 21 в ответное гнездо маски противогаза 2. Во ввинтную горловину 3 вворачивается малогабаритная фильтрующе-поглощающая коробка 4 из комплекта противогаза, а к штуцеру 5 присоединяется шланг редуцированного давления и открывается запорный вентиль от источника сжатого воздуха (на фигуре не показаны). Универсальный модуль находится в режиме «фильтрация» и готов к переводу в режим «изоляция».

В фильтрующем режиме лепестковый клапан вдоха 6 удерживается в центре седла ввинтной горловины 3, размещенной в крышке 27, отформованным шпеньком. Впускной клапан 7 заперт давлением редуцированного воздуха. Мембрана 8, герметично закрепленная в корпусе 29, находится в среднем положении, запорный клапан магистрали постоянного давления 9 и выпускной клапан 11 закрыты за счет усилий подпирающих пружин 10 и 12. На фазе вдоха, разрежение, формируемое перед лепестковым клапаном 6, отрывает его периферийную часть от седла горловины 3 и очищенный воздух поступает к органам дыхания. Управляющий клапан 14 удерживается в закрытом положении усилием подпирающей пружины 13.

Для запуска универсального модуля в изолирующий режим необходимо последовательно повернуть двухпозиционный переключатель 15 в фиксированное положение «1», а затем кратковременно - в свободное положение «2». В фиксированном положении «1» двухпозиционный переключатель 15 движением тяги приоткрывает запорный клапан 9 без изменения состояний других элементов. Кратковременный перевод двухпозиционного переключателя 15 в свободное положение «2» за счет механического воздействия толкателя 17 на насадку 19 смещает шток 18 впускного клапана 7 вдоль поверхности мембраны 8 и открывает доступ редуцированного воздуха во внутренние полости модуля. После возврата двухпозиционного переключателя 15 в фиксированное положение «1» впускной клапан 7 под действием редуцированного давления воздуха запирается, шток 18 с насадкой 19 возвращаются в исходное положение, а запирающий клапан 9 остается в открытом положении. В этом положении в полостях корпуса создается избыточное давление, равное давлению открытия управляющего клапана 14: воздух с редуцированным давлением открывает выпускной клапан 11 и через воздуховодные отверстия 20 стравливается в лицевую часть через отверстие горловины 21, а часть воздуха, поступающего через канал с дюзой 28 в полость за выпускным клапаном, через управляющий клапан 14 также стравливается в лицевую часть через отверстие горловины 21. Одновременно с этим поступивший во внутреннюю полость редуцированный воздух воздействует на подъемный клапан 22, который, воздействуя на упорную пятку 23, поднимает шток 24 вместе с цилиндрическим блокиратором 25, запирая лепестковый клапан 6. Возврат двухпозиционного переключателя 15 в исходное положение приводит к запиранию клапана 9 и изоляции полости постоянного давления, ограничиваемую внутренними сторонами мембраны 8, запорного клапана 9 и подъемного клапана 22, от полости выравнивающего давления, ограничиваемую внешними сторонами мембраны 8, впускного 7, выпускного 11 и управляющего 14 клапанов.

На фазе вдоха в изолирующем режиме за счет формирующегося разрежения эластичные стенки 26 управляющей камеры начинают прогибаться наружу и уменьшают прижимающее усилие пружины 12. Одновременно с этим открывается управляющий клапан 14, воздух вытекает из объема управляющей камеры и выпускной клапан 11 открывается. Поскольку проходное сечение дюзы 28 значительно меньше проходного сечения управляющего клапана 14, то на протяжении всей фазы вдоха в управляющей камере поддерживается разрежение и выпускной клапан 11 остается открытым. Воздух из полости выравнивающего давления через выпускной клапан 11, воздуховодные отверстия 20 начинает поступать на вдох и давление в полости снижается. За счет разницы давлений в полостях постоянного и выравнивающего давлений происходит подъем мембраны 8, которая механическим усилием сдвигает шток 18 и открывает впускной клапан 7.

На фазах задержки дыхания и выдоха в изолирующем режиме разрежение внутри корпуса отсутствует и управляющий клапан 14 под действием пружины 13 закрывается. Воздух, поступающий через впускной клапан 7, продолжает проходить в свободный объем корпуса через выпускной клапан 11 и воздуховодные отверстия 20. За счет части воздуха, проходящего через дюзу 28, в управляющей камере возрастает давление, равное давлению открытия управляющего клапана 14, выпускной клапан 11 начинает закрываться, снижая объемную скорость истечения воздуха, и давление в полости выравнивающего давления возрастает. Рост давления приводит к опусканию мембраны 8 и впускной клапан 7 запирается. Истечение воздуха через выпускающий клапан 11 и воздуховодные отверстия 20 завершается при достижении исходной величины избыточного давления в полости выравнивающего давления и пневматическая система переходит в исходное статичное положение.

Для отключения изолирующего режима необходимо двухпозиционный переключатель 15 перевести в фиксированное положение «1». При этом двухпозиционный переключатель 15 движением тяги приоткрывает запорный клапан 9, из полости постоянного давления стравливается содержащийся в ней воздух. При отсутствии избыточного давления шток 24 возвращается в исходное положение, блокиратор 25 опускается и работа лепесткового клапана вдоха в фильтрующем режиме возобновляется.

От существующих устройств исполнительных механизмов ИФА данная конструкция отличается универсальностью, низкими массогабаритными характеристиками, высокими адаптированностью к конструкции фильтрующих противогазов и оперативностью применения и исключает возможность воздействия паров химических отравляющих веществ на внутренние элементы.

Изобретение относится к устройствам для защиты от ядовитых и вредных веществ, в частности с индивидуальными дыхательными аппаратами. Универсальный модуль для обеспечения работы фильтрующего противогаза в изолирующем режиме содержит корпус с крышкой, впускной штуцер для подключения к источнику сжатого воздуха, соединенный с впускным клапаном, и переключатель режимов работы, при этом модуль снабжен подпружиненным приводным штоком, дюзой, подпружиненным механическим запорным клапаном, управляющим клапаном, пневматическим подъемным клапаном, подпружиненным выпускным клапаном, мембраной, герметично закрепленной внутри корпуса и разделяющей корпус на полость постоянного давления, объединяющую подпружиненный механический запорный клапан и пневматический подъемный клапан, и полость выравнивающего давления, выходящую под седло выпускного клапана в канал с дюзой над седлом выпускного клапана с образованием управляющей камеры и в канал впускного клапана, причем на крышке с корпусом выполнены соосно расположенные ввинтная горловина с лепестковым клапаном вдоха и навинтная горловина с установленным в ней цилиндрическим блокиратором лепесткового клапана, впускной клапан выполнен со штоком и насадкой, переключатель режимов работы выполнен двухпозиционным, механически взаимодействующим с запорным клапаном и наконечником впускного клапана, подпружиненный приводной шток снабжен упорной пяткой под пневматический подъемный клапан и шарнирно соединен концами с корпусом цилиндрического блокиратора лепесткового клапана и корпусом, управляющая камера имеет эластичные боковые стенки, с одной стороны жестко закрепленные по контуру в корпусе, а другой стороной соединенные с выпускным клапаном, причем мембрана не имеет контакта с атмосферой и механической связи с управляющим клапаном. Технический результат заключается в повышении оперативности и эффективности применения средств защиты органов дыхания в загрязненной атмосфере, уровня защищенности от внешних воздействий, а также снижении массогабаритных характеристик. 4 ил.

Универсальный модуль для обеспечения работы фильтрующего противогаза в изолирующем режиме, содержащий корпус с крышкой, впускной штуцер для подключения к источнику сжатого воздуха, соединенный с впускным клапаном, и переключатель режимов работы, отличающийся тем, что снабжен подпружиненным приводным штоком, дюзой, подпружиненным механическим запорным клапаном, управляющим клапаном, пневматическим подъемным клапаном, подпружиненным выпускным клапаном, мембраной, герметично закрепленной внутри корпуса и разделяющей корпус на полость постоянного давления, объединяющую подпружиненный механический запорный клапан и пневматический подъемный клапан, и полость выравнивающего давления, выходящую под седло выпускного клапана в канал с дюзой над седлом выпускного клапана с образованием управляющей камеры и в канал впускного клапана, причем на крышке с корпусом выполнены соосно расположенные ввинтная горловина с лепестковым клапаном вдоха и навинтная горловина с установленным в ней цилиндрическим блокиратором лепесткового клапана, впускной клапан выполнен со штоком и насадкой, переключатель режимов работы выполнен двухпозиционным, механически взаимодействующим с запорным клапаном и наконечником впускного клапана, подпружиненный приводной шток снабжен упорной пяткой под пневматический подъемный клапан и шарнирно соединен концами с корпусом цилиндрического блокиратора лепесткового клапана и корпусом, управляющая камера имеет эластичные боковые стенки, с одной стороны жестко закрепленные по контуру в корпусе, а другой стороной соединенные с выпускным клапаном, причем мембрана не имеет контакта с атмосферой и механической связи с управляющим клапаном.