Предложенное изобретение относится к средствам индивидуальной защиты, в частности, к респираторам. Может использоваться как средство защиты органов дыхания в промышленности, медицине и быту.
Уровень техники
Известна респираторная маска [1], содержащая обтюратор, патрубок для крепления сменного фильтрующего элемента. с отверстиями для продевания лент сменного фильтрующего элемента. В качестве сменного фильтрующего элемента используется респиратор с эластичным краем. Замена указанного сменного фильтрующего элемента предполагает продевания в отверстия патрубка и закрепление лент фильтрующего элемента, что занимает достаточно много времени и неудобно при эксплуатации.
Раскрытие изобретения
Технический результат изобретения заключается в создании респираторной маски, использующей сменные фильтрующие элементы с эластичным краем. Такими фильтрующими элементами могут быть, например, отрезы фильтровального полотна с вшитой по периметру эластичной лентой. Лента может быть затянута при производстве или непосредственно пользователем перед установкой фильтрующего элемента. Фиксация фильтрующего элемента на патрубке происходит за счет упругости эластичного края фильтрующего элемента.
Также, фильтрующими элементами предлагаемой маски респираторной могут быть, неформованные респираторы с эластичным краем (обтюратором). Выпускаемые промышленностью респираторы с эластичным краем (например, современные модификации респиратора ШБ-1 «Лепесток») имеют уже предварительно стянутый эластичный край и эластичные замкнутые ленты крепления. Такие респираторы, используемые в качестве сменных фильтрующих элементов, можно надевать на патрубок предлагаемого респиратора и без продевания лент, просто за счет упругости эластичного края. При этом размер патрубка должен быть достаточно большим, и он должен иметь расширение (например, форму раструба), чтобы предотвратить соскакивание сменного фильтрующего элемента. Ленты респиратора с эластичным краем могут для надежности навязываться поверх патрубка, или если они эластичные и замкнутые – просто надеваться на него.
Маска респираторная, содержащая сменный фильтрующий элемент с эластичным краем, ленту оголовья, обтюратор, соединенный с патрубком, отличающаяся тем, что патрубок имеет расширение, смещенное вниз относительно оси патрубка, на которое своим эластичным краем надет сменный фильтрующий элемент.
Указанное расширение патрубка предназначено для предотвращения сползания сменного фильтрующего элемента, а также повышения плотности соединения патрубка с фильтрующим элементом, за счет увеличенного натяжения эластичного края сменного фильтрующего элемента.
Кроме того, возможна достаточно быстрая смена фильтрующего элемента – с расширения патрубка снимается использованный и натягивается (надевается) новый. Такая операция занимает немного времени, и при этом даже необязательно снимать обтюратор с патрубком с головы.
В данном описании указание на параметры «выше» и «ниже» подразумевают положение по вертикали при одетой на лицо пользователя маске респираторной, при том, что голова пользователя находится в нормальном естественном положении (подбородок направлен вниз).
Расширение патрубка, например в форме раструба, должно быть смещено вниз для того, чтобы надетый сменный фильтрующий элемент не ограничивал обзор пользователю предлагаемой маски респираторной. Смещение центра расширения должно быть, предпочтительно, не менее 3 мм от оси патрубка (значение установлено экспериментальным путем). Эффект улучшения обзора сохраняется и при меньших значениях смещения, но не так выражен.
Смещение измеряется как расстояние от геометрического центра расширения патрубка до оси патрубка (его нерасширенной части), в проекции на вертикальную плоскость. Под вертикалью здесь подразумевается общепринятая в технике вертикаль, т.е. направление к центру Земли. При этом пользователь маски респираторной предполагается находящимся головой вверх (подбородок направлен вниз). Эти уточнения необходимы для устранения различных толкований описания предлагаемой конструкции маски респираторной. Использование же предлагаемой маски респираторной, возможно при любых положениях тела пользователя.
Для улучшения обзора пользователя в нижних секторах справа и слева предпочтительно, чтобы поперечное сечение расширения патрубка имело вытянутую по вертикали форму. Надежное закрепление сменного фильтрующего элемента в виде респиратора «Лепесток» возможно при соотношении длины и ширины указанного поперечного сечения в интервале от 1.1 до 3 (выявлено экспериментальным путем). Другие сменные фильтрующие элементы могут закрепляться и при других соотношениях ширины и высоты.
Периметр расширения патрубка при использовании в качестве сменных фильтрующих элементов промышленных респираторов типа «Лепесток», ограничивается значением 628 мм (установлено экспериментом), т.к. диаметр «Лепестков» в плоском (несобранном) состоянии составляет 200 мм.
В то же время, дополнительно стянув край таких респираторов, можно добиться их достаточно плотного прилегания при периметре расширения патрубка равным и более, чем 200 мм (также установлено автором экспериментальным путем). Это удобно, в частности, при изготовлении предлагаемой маски респираторной в детском или просто маленьком размере. Таким образом, интервал значений периметра расширения патрубка при использовании «Лепестков» варьируется от 200 до 628 мм.
Указанный патрубок может иметь круглое, овальное или иное поперечное сечение в виде выпуклой плоской фигуры. Условие выпуклости фигуры необходимо для того, чтобы упругость эластичного края обеспечивала плотное прилегание сменного фильтрующего элемента к патрубку.
Эластичный край сменного фильтрующего элемента имеет, по крайней мере, две функции: удержание сменного фильтрующего элемента на расширении патрубка и обеспечение плотного прилегания сменного фильтрующего элемента к расширению патрубка.
Сменный фильтрующий элемент предпочтительно изготавливать из легких текстильных материалов с фильтрующей основой из ткани Петрянова (ФПП) или мельтблауна.
На сменном фильтрующем элементе может быть установлен клапан выдоха. Также, он может быть установлен и на обтюраторе или патрубке, включая его расширение. Это позволит улучшить комфорт использования маски респираторной, в особенности при отсутствии клапана выдоха на сменном фильтрующем элементе.
Под эластичностью края сменного фильтрующего элемента понимается возможность его значительного упругого растяжения при сравнительно небольшой действующей силе. В стянутом (сжатом) состоянии внутренняя сторона края должна иметь протяженность по периметру меньше, чем периметр наружной части патрубка по его краю. Тогда при надевании сменного фильтрующего элемента на расширение патрубка будет обеспечено плотное прилегание его к патрубку. Эластичность края может обеспечиваться как свойствами самого материала края, так и внесением дополнительных элементов, например, путем вшивания в край резиновой ленты.
Поверх сменного фильтрующего элемента, надетого на патрубок, могут натягиваться для предотвращения соскакивания эластичные ленты этого же сменного фильтрующего элемента, или какие-либо другие.
При использовании в качестве сменного фильтрующего элемента несобранного респиратора ШБ-1 «Лепесток», край этого респиратора с эластичной вставкой должен быть предварительно стянут, чтобы обеспечить плотное одевание на расширение патрубка. Обтюратор предлагаемой маски респираторной предпочтительно изготавливать из мягкого пластика, например, медицинского силикона или мягкого полиуретана. Применяя технологию 3D-печати, обтюратор можно изготавливать с анатомической поверхностью контакта с лицом пользователя, по 3D-модели лица пользователя. Индивидуально изготовленный анатомический обтюратор имеет большую область контакта с лицом пользователя и наиболее комфортное использование. Универсальный по форме обтюратор может изготавливаться в различных размерах (например, взрослый и детский).
Область контакта обтюратора предлагаемой маски респираторной с лицом пользователя предпочтительно должна охватывать подбородок для более комфортной эксплуатации.
Маска респираторная закреплена на голове пользователя при помощи эластичного крепления, охватывающего голову и/или шею пользователя. Для крепления эластичных лент оголовья к предлагаемой маске респираторной могут быть предусмотрены скобы или другие устройства на обтюраторе и/или патрубке, включая расширение патрубка.
Лента оголовья может быть и единственной, при этом технический результат может достигаться, хотя предпочтительно, чтобы было две и более лент оголовья для надежности крепления.
Для удобства ношения и предотвращения сползания лент оголовья при экплуатации, эластичные ленты оголовья могут быть присоединены к свободным концам двух креплений лент оголовья, при этом крепления расположены на патрубке. Присоединение эластичных лент оголовья к креплениям может быть осуществлено, например, посредством продевания лент в отверстия на свободных концах креплений.
Указанные крепления изготавливаются предпочтительно из того же пластика, что и патрубок, для упрощения их склеивания (сваривания). Кроме предотвращения сползания, крепления предотвращают излишнее давление лент оголовья на лицо пользователя. Указанные крепления могут приклеиваться, привариваться или иным способом прикрепляться к патрубку.
Предпочтительно, чтобы крепления были расположены симметрично относительно патрубка и имели по два свободных конца для закрепления на них лент оголовья. При такой конфигурации имеется две ленты оголовья, присоединенные к верхним и нижним свободным концам креплений соответственно. Также возможно использование двух лент, каждая из которых присоединена к верхнему концу одного крепления и нижнему концу другого, или одной эластичной Х-образной ленты, своими четырьмя концами закрепленной на свободных концах обоих указанных креплений.
Также предпочтительно, чтобы свободные концы каждого их указанных креплений лент располагались одно выше центра уха пользователя, а другое – ниже его. Тогда крепление предлагаемой маски респираторной на голове пользователя будет более стабильным.
Указанный патрубок и его расширение может быть частью (продолжением) обтюратора, а могут быть и отдельными деталями. Также и патрубок с расширением патрубка могут изготавливаться как единая деталь, а могут и раздельно с последующим соединением. Предпочтительным материалом изготовления патрубка является пластик, более жесткий, нежели пластик обтюратора. Жесткость патрубка должна обеспечивать противодействие давлению эластичного края сменного фильтрующего элемента без существенной деформации патрубка, которая может нарушить плотность прилегания сменного фильтрующего элемента.
При выполнении патрубка и расширения патрубка в виде отдельных деталей они могут соединяться с обтюратором и друг с другом на тугую посадку, приклеиваться или свариваться, а также другим способом, обеспечивающим достаточно надежное и герметичное соединение.
Рис. 1. Представлен схематичный вид сбоку маски респираторной, одетой на голову пользователя, с обтюратором 1, патрубком 2, расширением патрубка 3, креплениями лент оголовья 4, к свободным концам 5 которых закреплены ленты оголовья 6. Сменный фильтрующий элемент 7, одетый эластичным краем на расширение патрубка 3, показан прерывистой линией. Центр расширения патрубка 3 смещен относительно оси патрубка 2 на расстояние h.
Рис.2. Представлен трехмерный вид спереди-сбоку маски респираторной с индивидуальным анатомическим обтюратором 1, патрубком 2, расширением патрубка 3, креплениями лент оголовья 4, со свободными концами 5 для крепления указанных лент (ленты на Рис.2 не показаны).
Рис.3. Представлен трехмерный вид сверху маски респираторной с индивидуальным анатомическим обтюратором 1, патрубком 2, расширением патрубка 3, креплениями лент оголовья 4, со свободными концами 5 для крепления указанных лент (ленты на Рис.3 не показаны).
Рис. 4. Представлена трехмерная 3D-модель маски респираторной с серийным обтюратором (ленты не показаны), вид спереди.
Рис. 5. Представлена трехмерная 3D-модель маски респираторной с серийным обтюратором (ленты не показаны), вид сзади.
Осуществление изобретения.
На Рис. 1 представлена маска респираторная с обтюратором 1, прилегающим к лицу пользователя. На патрубке 2 с расширением 3, предотвращающим соскальзывание фильтрующего элемента 7 (на Рис.1 показан контур сменного фильтрующего элемента 7 прерывистой линией), надевается сменный фильтрующий элемент 7 с эластичным краем. Крепление маски респираторной на лице пользователя производится эластичными лентами 6, закрепляемыми на свободных концах 5 держателей лент оголовья 4. В то же время, ленты оголовья могут крепиться и непосредственно к патрубку, например путем приклеивания или крепления к скобам или другим крепежам на патрубке.
Ленты респиратора типа «Лепесток», используемого в качестве сменного фильтрующего элемента, для предотвращения его соскакивания в процессе эксплуатации маски респираторной, могут быть предварительно стянуты и надеты на патрубок.
На Рис. 1 показано смещение геометрического центра расширения патрубка относительно оси патрубка на расстояние h. Исходя из экспериментальных данных, полученных автором, это расстояние предпочтительно должно быть не менее 3 мм. Однако технический результат будет достигаться и при меньших значениях h.
Обтюратор 1, прилегающий к лицу пользователя, патрубок 2, расширение патрубка 3, на которое надевается сменный фильтрующий элемент 7 своим эластичным краем, обеспечивают при дыхании пользователя транспорт фильтрованного воздуха и таким образом, функционирует маска респираторная и, соответственно, достигается технический результат.
Материалы для изготовления обтюратора 1 – предпочтительно силикон, мягкий пластик или резина. Патрубок 2 с расширением 3, крепления 4, предпочтительно изготавливать из пластмасс для снижения их веса.
На Рис.2 и Рис.3 показана маска респираторная с индивидуальным анатомическим обтюратором 1, изготовленным по технологии 3D-печати. На патрубке 2 с расширением 3, предотвращающим соскальзывание сменного фильтрующего элемента (на Рис.2 и Рис.3 сменный фильтрующий элемент не показан), устанавливается сменный фильтрующий элемент с эластичным краем. Центр расширения патрубка 3 смещен вниз относительно оси патрубка 2, а сечение расширения имеет вытянутую вниз форму. При этом сменный фильтрующий элемент и расширение патрубка 3 не затрудняют обзор пользователя и в целом увеличивается комфорт при использовании маски респираторной. Сечение расширения может быть и круглым, или вытянутым в горизонтали – это будет хуже для обзора пользователя, но технический результат будет достигаться.
На Рис. 2 и Рис. 3 свободные концы креплений 5 имеют отверстия для продевания лент оголовья (не показаны) и их регулировки.
Предпочтительно, чтобы соотношение длины и ширины поперечного сечения расширения 3 лежало в интервале от 1.1 до 3. В таком случае, как показали эксперименты, улучшен обзор и удобство использования маски респираторной. Однако и при других соотношениях будет достигаться технический результат.
При использовании в качестве сменных фильтрующих элементов 7 респираторов типа «Лепесток», их конструктивные особенности приводят к тому, что наружный периметр расширения патрубка 3 должен находиться в пределах от 200 до 628 мм, как показали эксперименты, проведенные автором.
Промышленная применимость
Предлагаемая маска респираторная обеспечивает использование сменных фильтрующих элементов с эластичным краем, и поэтому может эффективно применяться в качестве средства защиты органов дыхания. Автором были проведены испытания образца маски респираторной, которые подтвердили ее промышленную применимость и возможность изготовления. Опытные образцы изготавливались на 3D-принтере, серийные детали могут изготавливаться также путем литья под давлением.
Изготовление маски будет осуществляться под товарным знаком Volto® [2].
Библиографический список
- Патент РФ № 2794637 от 22.08.2022, Маска респираторная/ Сухаревский В.В.
- Товарный знак РФ № 878920 от 15.11.2021 “Volto” / ООО “Ланфрейм”.