устройство для защиты органов дыхания от пониженных температур

Формула изобретения

1. Устройство для защиты органов дыхания от пониженных температур, содержащее корпус с отверстиями для вдоха и выдоха, отличающееся тем, что оно снабжено магистралью выдыхаемого воздуха и магистралью вдыхаемого воздуха, разделенными теплопередающей стенкой и расположенными так, что корпус образован наружной стенкой магистрали выдыхаемого воздуха, при этом магистраль выдыхаемого воздуха и магистраль вдыхаемого воздуха снабжены обратными клапанами, причем длина и площадь поперечного сечения магистралей выбраны из условия обеспечения максимальной теплопередачи между магистралями через теплопередающую стенку.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что магистраль выдыхаемого воздуха снабжена наполнителем, выполненным из материала с высокой теплоемкостью.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что наружная поверхность магистрали выдыхаемого воздуха выполнена из материала с низкой теплопроводностью.

4. Устройство по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что внутренняя поверхность магистрали выдыхаемого воздуха выполнена из материала с высокой теплопроводностью.

5. Устройство по одному из пп.1 - 4, отличающееся тем, что полость магистрали вдыхаемого воздуха снабжена наполнителем с низким аэродинамическим сопротивлением, выполненным из материала с высокой теплоемкостью, например металлической сетки.

Описание изобретения к патенту

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.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известна маска для защиты органов дыхания от холода, содержащая корпус с носовым пазом и выступающей наружу частью с центральным отверстием, не менее чем одну перфорированную оболочку, выполненную в виде теплообменника из нескольких сетчатых элементов из теплоемкого материала, и ленточные элементы для крепления маски, которая характеризуется тем, что корпус выполнен из текстильного материала, по контуру центрального отверстия выполнен опорный буртик, а элементы крепления маски выполнены в виде ленточных пар, соединенных симметрично попарно и в одной плоскости с корпусом с обеих его сторон с возможностью соединения и разъединения свободных концов лент, их перегиба и образования крепления по типу пращевидной повязки, см. патент РФ N 2039582, А 62 В 7/00, 18/02.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и низкая эффективность, обусловленная тем, что нагрев вдыхаемого холодного воздуха происходит за счет тепла, аккумулированного перфорированной оболочкой при выдохе, количества которого явно недостаточно для заметного нагрева холодного воздуха.

Известна 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, которая характеризуется 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, см. патент РФ N 2045301, А 62 В 18/00, 9/00.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано за прототип настоящего изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является низкая эффективность, обусловленная отсутствием разделения потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и двойной потерей тепла при теплообмене этих потоков с теплообменником, и связанные с этим ограниченные функциональные возможности.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания простого, дешевого и надежного устройства для защиты органов дыхания человека при длительной работе в условиях пониженных температур с использованием постоянно возобновляемой тепловой энергии выдыхаемого воздуха.

Сущность заявленного изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению указанная выше задача решается за счет того, что устройство для защиты органов дыхания от пониженных температур, содержащее корпус с отверстиями для вдоха и выдоха, характеризуется тем, что оно снабжено магистралью выдыхаемого воздуха и магистралью вдыхаемого воздуха, разделенными теплопередающей стенкой и расположенными так, что корпус образован наружной стенкой магистрали выдыхаемого воздуха, при этом магистраль выдыхаемого воздуха и магистраль вдыхаемого воздуха снабжены обратными клапанами, причем длина и площадь поперечного сечения магистралей выбраны из условия обеспечения максимальной теплопередачи между магистралями через теплопередающую стенку.

В этом заключается совокупность существенных признаков первого независимого объекта изобретения, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использования, а именно

- магистраль выдыхаемого воздуха снабжена наполнителем, выполненным из материала с высокой теплоемкостью;

- наружная поверхность магистрали выдыхаемого воздуха выполнена из материала с низкой теплопроводностью;

- внутренняя поверхность магистрали выдыхаемого воздуха выполнена из материала с высокой теплопроводностью;

- полость магистрали вдыхаемого воздуха снабжена наполнителем с низким аэродинамическим сопротивлением, выполненным из материала с высокой теплоемкостью, например металлической сеткой.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта. В предложенном техническом решении достигается эффективное использование тепловой энергии выдыхаемого воздуха, которая постоянно генерируется человеческим организмом и эффективно передается вдыхаемому воздуху через теплопередающую стенку между магистралями.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен разрез по предлагаемому устройству.

Устройство для защиты органов дыхания от пониженных температур содержит корпус, который образован наружной стенкой магистрали 1 выдыхаемого воздуха, внутри которой размещена магистраль 2 вдыхаемого воздуха с образованием между ними теплопередающей стенки 3. Отверстие 4 для выдоха образовано на ближнем к органам дыхания человека входе в магистраль 1 выдыхаемого воздуха и снабжено обратным клапаном 5. Отверстие 6 для вдоха образовано на ближнем к органам дыхания человека входе в магистраль 2 вдыхаемого воздуха и снабжено обратным клапаном 7.

Магистраль 1 выдыхаемого воздуха снабжена наполнителем 8, выполненным из материала с высокой теплоемкостью. Наружная поверхность магистрали 1 выдыхаемого воздуха выполнена из материала с низкой теплопроводностью. Внутренняя поверхность магистрали 1 выдыхаемого воздуха выполнена из материала с высокой теплопроводностью. В полости магистрали 2 вдыхаемого воздуха размещена металлическая сетка, имеющая низкое аэродинамическое сопротивление и высокую теплоемкость.

Устройство работает следующим образом.

При пониженной температуре окружающего воздуха человек, пользуясь заявленным устройством, начинает выдыхать нагретый в организме воздух, который открывает обратные клапана 5 и через отверстия 4 попадает в магистраль 1 выдыхаемого воздуха. При перемещении выдыхаемого воздуха по магистрали 1 его тепло аккумулируется наполнителем 8 и через теплопередающую стенку 3 передается движущемуся в противоположном направлении потоку вдыхаемого воздуха, который при вдохе открывает обратный клапан 7 и воздух в магистраль 2 вдыхаемого воздуха и через отверстие 6 к органам дыхания. Встречное движение потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, а также соответствующий выбор геометрических размеров магистралей 1 и 2, обеспечивают максимально эффективную теплопередачу между магистралями 1 и 2 через теплопередающую стенку 3.

Эффективность устройства может быть дополнительно повышена за счет наполнителя 8, выполненного из материала с высокой теплоемкостью, размещенного в полости магистрали 1 выдыхаемого воздуха, а также за счет металлической сетки, размещенной в полости магистрали 2 вдыхаемого воздуха, имеющей низкое аэродинамическое сопротивление и высокую теплоемкость.

Устройство может быть выполнено в виде маски, закрепляемой на голове человека и обеспечивающей возможность длительного пользования им в постоянном режиме дыхания. Устройство может быть выполнено в виде длинной трубки с загубником, что позволяет периодически переходить на обычный режим дыхания. В таком варианте исполнения устройства входной его конец может быть размещен под одеждой человека, что обеспечит нагрев тела человека остаточным теплом выдыхаемого воздуха и вдох более теплого воздуха.

Устройство может быть реализовано с использованием известных материалов технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает эффективное использование тепловой энергии выдыхаемого воздуха.