маска для защиты органов дыхания от холода

Формула изобретения

1. МАСКА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ ОТ ХОЛОДА, содержащая корпус, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, в котором выполнено отверстие для вдоха и выдоха, теплообменник, выполненный из материала с высокой теплопроводностью и размещенный внутри корпуса, причем боковые стенки теплообменника соединены с корпусом, отличающаяся тем, что стенками корпуса образована камера между теплообменником и отверстием для вдоха и выдоха, к которой через отверстие для вдоха и выдоха подсоединена полая насадка, выполненная из эластичного материала, теплопроводность которого выше теплопроводности материала корпуса, а в дне полой насадки выполнено одно или несколько отверстий.

2. Маска по п.1, отличающаяся тем, что к отверстиям дна полой насадки подсоединен патрубок, продольная ось которого пересекает продольные оси отверстий, причем патрубок выполнен из эластичного материала.

3. Маска по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что полая насадка с патрубком установлены с возможностью поворота вокруг оси отверстия для вдоха и выдоха.

4. Маска по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что боковые стенки теплообменника соединены с корпусом посредством перегородки.

5. Маска по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен в виде металлической гофрированной ленты, свернутой в спираль.

6. Маска по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен из металлической сетки или нескольких металлических трубок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для защиты человека, а именно к дыхательным маскам для защиты от холода.

Известна дыхательная маска, содержащая корпус, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, в котором выполнено отверстие для вдоха и выдоха, теплообменник, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, кожух [1]

В этой маске теплообменник размещен снаружи ее корпуса и защищен от ветра защитным кожухом.

Известна лицевая маска, содержащая корпус, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, в котором выполнено отверстие для вдоха и выдоха, теплообменник, выполненный из материала с высокой теплопроводностью и размещенный внутри корпуса [2]

В этой маске теплообменник подогревает пространство между двойными стенками корпуса для обогрева лица.

Ближайшим аналогом является маска для защиты органов дыхания от холода, содержащая корпус, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, в котором выполнено отверстие для вдоха и выдоха, теплообменник, выполненный из материала с высокой теплопроводностью и размещенный внутри корпуса, причем боковые стенки теплообменника соединены с корпусом [3]

Недостатком этой маски является образование в теплообменнике замерзшего конденсата водяных паров, выделяемых человеком при дыхании, в виде льда, инея, в результате чего отверстия теплообменника забиваются, увеличивая сопротивление вдоху-выдоху.

Технической задачей является увеличение времени непрерывного пребывания на холоде человека, увеличение диапазона отрицательных температур, обеспечение возможности оперативного удаления замерзшего конденсата выдыхаемых водяных паров путем обеспечения возможности достижения положительных температур на входе-выходе теплообменника при более низких температурах окружающей среды, уменьшения габаритных размеров теплообменника и сконденсированной влаги в предлицевом пространстве корпуса маски.

Задача решается тем, что в маске для защиты органов дыхания от холода, содержащей корпус, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, в котором выполнено отверстие для вдоха и выдоха, теплообменник, выполненный из материала с высокой теплопроводностью и размещенный внутри корпуса, причем боковые стенки теплообменника соединены с корпусом, стенками корпуса образована камера между теплообменником и отверстием для вдоха и выдоха, к которой через отверстие для вдоха и выдоха подсоединена полая насадка, выполненная из эластичного материала, теплопроводность которого выше теплопроводности материала корпуса, а в дне полой насадки выполнено одно или несколько отверстий.

Кроме того, к отверстию дна полой насадки подсоединен патрубок, продольная ось которого пересекает продольную ось отверстия дна полой насадки, причем патрубок выполнен из эластичного материала.

В одном из вариантов полая насадка с патрубком может быть установлена с возможностью поворота вокруг оси отверстия для вдоха и выдоха.

В другом из вариантов боковые стенки теплообменника могут быть соединены с корпусом посредством перегородки.

Кроме того, теплообменник может быть выполнен в виде металлической гофрированной ленты, свернутой в спираль.

Теплообменник также может быть выполнен из металлической сетки или нескольких металлических трубок.

На фиг. 1 показано продольное сечение маски; на фиг. 2 один из вариантов конструкции теплообменника, поперечное сечение.

Маска для защиты органов дыхания от холода содержит корпус 1, выполненный из материала с низкой теплопроводностью. В корпусе 1 выполнено отверстие 2 для вдоха и выдоха. Теплообменник 3 выполнен из материала с высокой теплопроводностью и установлен внутри корпуса 1, при этом боковые стенки теплообменника 3 соединены с корпусом 1. Стенками корпуса 1 образована камера 4 между теплообменником 3 и отверстием 2 для вдоха и выдоха. К камере 4 посредством отверстия 2 подсоединена полая насадка 5, выполненная из эластичного материала, теплопроводность которого выше теплопроводности материала корпуса 1. В дне полой насадки 5 выполнено одно или несколько отверстий 6.

К отверстию 6 дна полой насадки 5 подсоединен патрубок 7, продольная ось которого пересекает продольные оси отверстий 6. Патрубок 7 также выполнен из эластичного материала, как и полая насадка 5. Полая насадка 5 с патрубком 7 могут быть установлены с возможностью поворота вокруг оси отверстия 2 для вдоха и выдоха, для чего полая насадка 5 может быть укреплена в отверстии 2 с соответствующим натягом или на ней может быть выполнена отбортовка. Теплообменник 3 может быть непосредственно подсоединен к стенкам корпуса 1 или боковые стенки теплообменника 3 могут быть соединены с корпусом 1 посредством перегородки 8 (см. фиг. 1). Теплообменник 3 может быть выполнен в виде металлической гофрированной ленты 9, свернутой в спираль, или из металлической сетки.

Полая насадка 5 позволяет реализовать в устройстве маски несколько функций. Во-первых, она является дополнительным теплоотражающим экраном при выдыхании. Во-вторых, теплопроводность материала полой насадки 5 выбирается такой, чтобы с учетом теплопроводности корпуса 1 и теплопроводности и теплоемкости теплообменника 3 получить на границе соединения камеры 4 с полой насадкой 5 температуру не ниже 0^оС, исходя из самой минимальной рабочей температуры окружающей среды. В-третьих, полая насадка 5 служит конденсатором паров дыхания, именно в полой насадке 5 происходит кристаллизация конденсированных паров. Для выполнения указанных условий теплопроводность материала полой насадки 5 выбрана выше теплопроводности материала корпуса 1.

В зависимости от конкретных используемых материалов корпуса 1, теплопроводности и теплоемкости теплообменника 3 могут быть рассчитаны или экспериментально подобраны физико-механические характеристики материала полой насадки 5. Таким материалом может быть резина или синтетические эластичные материалы. При соответствующем выборе размеров полой насадки 5, диаметра отверстия 2 для вдоха и выдоха, материалов корпуса 1, теплообменника 3 удается гарантированно получить положительные значения температур в камере 4 при температурах окружающей среды 70^оС и ниже и, таким образом, кристаллизация влаги сконденсированных выдыхаемых паров будет всегда происходить в полой насадке 5.

В-четвертых, за счет того, что полая насадка 5 выполнена эластичной, удается эффективно и оперативно удалить из нее замерзший конденсат.

Теплообменник 3 может быть непосредственно соединен боковыми стенками с корпусом 1, для чего профиль теплообменника 3 может повторять профиль корпуса 1 таким образом, чтобы образовать в корпусе 1 камеру 4. Кроме того, боковые стенки теплообменника 3 могут быть соединены с корпусом 1 посредством перегородки 8. Причем перегородка 8 может быть выполнена как из материала с высокой теплопроводностью, тогда она ведет себя как дополнительный "теплообменник", так из материала с низкой теплопроводностью, тогда она ведет себя как теплозащитный экран.

Поскольку теплообменник 3 расположен внутри корпуса 1 и его поверхности не контактируют непосредственно с окружающей средой, а также за счет введения дополнительной полой насадки 5, габариты теплообменника могут быть уменьшены, что приводит к уменьшению расхода металлов при производстве. Количество и размеры отверстий 6 дна полой насадки 5 выбраны такими, чтобы обеспечить легкое удаление продуктов кристаллизации сконденсированной влаги и не создавать значительного сопротивления дыханию.

Патрубок 7 может быть расположен под прямым углом к вертикальному положению человека, но он дополнительно вместе с насадкой 5 может быть повернут в сторону, противоположную направлению ветра, поэтому патрубок 7 более эффективно защищает и от встречного и от боковых направлений ветров. Кроме того, увеличение температуры в предлицевом пространстве корпуса 1 маски уменьшает количество сконденсированной выдыхаемой влаги в зоне контакта корпуса 1 с лицом человека.

Корпус 1 устройства может быть выполнен из материала с высокими теплоизолирующими свойствами, например пенополиэтилен, пористая резина и т.п.

Лента 9 теплообменника 3 может быть выполнена из стали, цветных металлов и других материалов с высокой теплопроводностью и теплоемкостью.

Маска работает следующим образом.

Надевается она (см. фиг. 1), плотно закрывая корпусом 1 органы дыхания. При выдыхании человеком воздуха происходит нагревание теплообменника 3. Так как температура воздуха в камере 4 положительна, образующиеся при дыхании пары влаги поступают в полую насадку 5, где при низких отрицательных температурах окружающей среды происходит их конденсация и кристаллизация влаги. При затруднении дыхания из-за кристаллизации влаги полая насадка 5 обжимается руками, и поскольку она выполнена эластичной, происходит крошение и разлом относительно крупных частиц льда. Затем человек производит резкий форсированный выдох и продукты кристаллизации удаляются из полой насадки 5.

При одностороннем направлении ветра патрубок 7 вместе с полой насадкой 5 поворачивают, чтобы отверстие патрубка 7 было направлено в противоположную направлению ветра сторону. При переменном ветре патрубок 7 может быть направлен в сторону груди человека.

Маска для защиты органов дыхания от холода может применяться для работы в зимних условиях Крайнего Севера, Антарктиды, в высокогорных районах, может широко быть использована рабочими строительных специальностей, охотниками, альпинистами, геологами.