RU2266765C1 - Element for providing thermal balance of organism (versions) - Google Patents
Element for providing thermal balance of organism (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2266765C1 RU2266765C1 RU2004130019/12A RU2004130019A RU2266765C1 RU 2266765 C1 RU2266765 C1 RU 2266765C1 RU 2004130019/12 A RU2004130019/12 A RU 2004130019/12A RU 2004130019 A RU2004130019 A RU 2004130019A RU 2266765 C1 RU2266765 C1 RU 2266765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- breathing
- tens
- cover
- radius
- thickness
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания и организма человека в целом при работе или пребывании в условиях низких и пониженных, повышенных и высоких температур, а также для возврата влаги, теряемой с дыханием при температуре окружающей среды от -64°С до +350°С и выше. Известна маска для защиты органов дыхания от холода, описанная в пат. РФ №2167689, кл. А 62 В 18/02, 7/10, заявл. 18.04.2000, опублик. 27.05.01.The invention relates to personal protective equipment for respiratory organs and the human body as a whole when working or staying in conditions of low and low, elevated and high temperatures, as well as for the return of moisture lost with breathing at an ambient temperature from -64 ° C to + 350 ° C and above. Known mask for protecting respiratory organs from cold, described in US Pat. RF №2167689, cl. A 62 B 18/02, 7/10, stated 04/18/2000, published. 05/27/01.
Известная маска содержит корпус из материала с низкой теплопроводностью, в котором выполнено отверстие для вдоха и выдоха, патрон с теплообменником из материала с высокой теплопроводностью, сообщенным с отверстием для вдоха и выдоха и теплоизолирующим элементом, размещенным на выходе теплообменника и выполненным в виде противопылевого фильтра.The known mask comprises a housing made of a material with low thermal conductivity, in which an opening for inspiration and expiration is made, a cartridge with a heat exchanger made of a material with high thermal conductivity communicated with an opening for inspiration and expiration and a heat insulating element located at the outlet of the heat exchanger and made in the form of a dust filter.
Маска обеспечивает эффективный подогрев вдыхаемого воздуха и улавливание грубодисперсной пыли при вдыхании запыленного воздуха, однако она имеет сложную конструкцию и малоэффективна при работе в условиях низких температур. Известна маска для защиты органов дыхания от холода, описанная в одноименном патенте №2045301, кл. А 62 В 18/00, 9/00, заявл. 11.12.92, опублик. 10.10.95. Известная маска имеет корпус, в котором выполнено отверстие для входа и выхода и теплообменник, образующий в корпусе камеру между ним и отверстием для вдоха и выдоха. К камере подсоединена полая насадка, выполненная из эластичного материала, теплопроводность которого выше теплопроводности материала корпуса, а в дне полой насадки выполнено одно или несколько отверстий.The mask provides effective heating of the inhaled air and the capture of coarse dust when inhaling dusty air, but it has a complex structure and is ineffective when working at low temperatures. Known mask for protecting respiratory organs from cold, described in the patent of the same name No. 2045301, class. A 62 B 18/00, 9/00, stated 12/11/92, published. 10/10/95. The known mask has a housing in which a hole for entry and exit is made and a heat exchanger forming a chamber in the housing between it and the opening for inhalation and exhalation. A hollow nozzle made of an elastic material is connected to the chamber, the thermal conductivity of which is higher than the thermal conductivity of the body material, and one or more holes are made in the bottom of the hollow nozzle.
Недостатками известной маски являются ее низкая эффективность, обусловленная отсутствием разделения потоков вдыхаемого и выдыхаемого потоков воздуха и двойной потерей тепла при теплообмене этих потоков с теплообменником, и связанные с этим ограниченные функциональные возможности и неудобство эксплуатации.The disadvantages of the known masks are its low efficiency, due to the lack of separation of the flows of the inhaled and exhaled air flows and the double loss of heat during heat exchange of these flows with the heat exchanger, and the associated limited functionality and inconvenience of operation.
Известна тепловая маска, описанная в финском патенте №49241, кл. А 62 В 7/00, 1975 г.Known thermal mask described in Finnish patent No. 49241, class. A 62 B 7/00, 1975
Известная маска содержит эластичный (резиновый) корпус с носовым пазом и выступающей наружу частью с центральным отверстием, не менее, чем одну перфорированную оболочку (сетку), выполненную в виде теплообменника из нескольких сетчатых элементов из теплоемкого материала, например металла, а также включающая ленточные элементы крепления маски.The known mask contains an elastic (rubber) body with a nose groove and a protruding outward part with a central hole, at least one perforated shell (mesh) made in the form of a heat exchanger from several mesh elements from a heat-resistant material, for example metal, and also including tape elements mask mounts.
Известная тепловая маска работает и нагревает вдыхаемый воздух без дополнительной энергии, используя тепло выдыхаемого человеком воздуха. Это осуществляется за счет мелкой теплоемкой металлической сетки, например, выполненной из нержавеющей стали, через которую проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух. Причем в зависимости от температуры окружающей среды и физической нагрузки используют одну или две сетки, что увеличивает теплоемкость теплообменника. Применяемая сетка практически не оказывает сопротивления прохождению воздуха при вдохе и выдохе, что не создает затруднений при дыхании. Одновременно применяемая мелкая сетка является и хорошим фильтром, препятствующим проникновению снега и пылевидных частиц в подмасочное пространство.The well-known thermal mask works and heats the inhaled air without additional energy, using the heat exhaled by a person. This is due to the fine heat-resistant metal mesh, for example, made of stainless steel, through which the inhaled and exhaled air passes. Moreover, depending on the ambient temperature and physical load, one or two grids are used, which increases the heat capacity of the heat exchanger. The mesh used practically does not resist the passage of air during inhalation and exhalation, which does not create difficulty in breathing. At the same time, the fine mesh used is also a good filter, which prevents the penetration of snow and dust particles into the mask space.
К недостаткам маски относятся наличие стягивающего крепления, вызывающего повышенное локальное давление на кожу лица, что в сочетании с корпусом, выполненным из полимерного материала со значительной теплопроводностью, способствует обморожению лица в местах контакта.The disadvantages of the mask include the presence of a tightening fastener, which causes increased local pressure on the skin of the face, which, in combination with a body made of a polymer material with significant thermal conductivity, contributes to frostbite on the face at the point of contact.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является маска для защиты органов дыхания и лица от холода, описанная в одноименном патенте РФ №2039582, кл. А 62 В 7/00, 18/02, заявл. 09.06.92, опублик. 20.07.95 и выбранная в качестве прототипа.Closest to the technical nature of the claimed is a mask to protect the respiratory system and face from cold, described in the same patent of the Russian Federation No. 2039582, class. A 62 B 7/00, 18/02, declared 06/09/92, published. 07/20/95 and selected as a prototype.
Известная маска содержит 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, при этом корпус выполнен из текстильного материала, по контуру центрального отверстия выполнен опорный буртик, а элементы крепления маски выполнены в виде двух 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.The known mask comprises a body with a nose groove and a protruding outward part with a central hole, at least one perforated shell made in the form of a heat exchanger of several mesh elements of a heat-resistant material, and tape elements for attaching the mask, while the body is made of textile material, a support shoulder is made along the contour of the central hole, and the mask fastening elements are made in the form of two tape pairs connected symmetrically in pairs and in the same plane with the body on both sides of it POSSIBILITY connection and disconnection of the free end of the tape, their inflection and education by type of fastening sling bandage.
Недостатком известного устройства является его невысокая 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, т.к. сетчатые элементы не скреплены между собой по всему объему и каналы для прохождения воздуха не совсем "организованы". Кроме того, она не очень удобна в эксплуатации из-за того, что крепление к лицу производится на верхней части головы и за шею. Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности устройства при обеспечении удобства эксплуатации.A disadvantage of the known device is its low efficiency, due to the fact that the heating of the inhaled cold air occurs due to the heat accumulated by the perforated shell during exhalation, the amount of which is clearly not enough for noticeable heating of cold air, because the mesh elements are not bonded to each other throughout the volume and the channels for the passage of air are not quite "organized". In addition, it is not very convenient to use due to the fact that the attachment to the face is made on the top of the head and behind the neck. The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the device while ensuring ease of use.
Поставленная задача решается тем, чтоThe problem is solved in that
- в первом варианте выполнения элемент для обеспечения теплового баланса организма, содержащий имеющий центральное отверстие для дыхания через рот чехол из текстильного материала, в котором размещен вкладыш из нескольких наложенных друг на друга перфорированных или сетчатых элементов, образующих поверхность теплообмена, и к которому прикреплены ленточные элементы крепления, согласно изобретению имеет форму и размеры, повторяющие форму и соотношения размеров нижней части лица, его проходное сечение в десятки раз больше сечения дыхательных путей, центральное отверстие элемента размещено на внутренней поверхности чехла, выполненного из не представляющего пневматического сопротивления потокам воздуха текстильного материала с редко волокнистым слоем плотностью 75-300 мг/л, толщиной 3-30 мм из водостойких нитей толщиной от единиц до десятков микрон, внутренний объем элемента образован его внутренней поверхностью меньшего радиуса и внутренней крышкой дополнительной жесткости элемента с максимальным расстоянием между ними в середине, уменьшающимся к периметру до нуля, и отверстием для дыхания через рот, при этом сетчатые элементы вкладыша имеют толщину от единиц до десятков микрон и пропитаны затвердевающим компаундом, образуя изогнутый наружу переменным радиусом пакет, имеющий толщину от единиц до десятков миллиметров, причем радиус изгиба и площадь внешней поверхности элемента больше радиуса изгиба и площади ее внутренней поверхности, образуя извилистые, расширяющиеся к внешней поверхности микроканалы поверхности теплообмена, ленточные элементы в виде тесьмы прикреплены к нижнему и верхнему краям элемента с каждой из ее боковых сторон и представляют собой петли- заушины или прикреплены к середине боковых сторон, образуя одну петлю для крепления за шею.- in the first embodiment, an element for ensuring the body’s heat balance, comprising a textile cover having a central opening for breathing through the mouth, in which an insert of several perforated or mesh elements superimposed on each other forming a heat exchange surface is placed, and to which tape elements are attached the fasteners according to the invention have a shape and dimensions that repeat the shape and aspect ratio of the lower part of the face, its passage section is tens of times larger than the section of the respiratory tract nn ways, the central hole of the element is placed on the inner surface of the cover made of a textile material with a rarely fibrous layer with a density of 75-300 mg / l and a thickness of 3-30 mm from waterproof filaments from a few to tens of microns thick, not representing pneumatic resistance to air flows, inner the volume of the element is formed by its inner surface of a smaller radius and the inner cover of the additional stiffness of the element with a maximum distance between them in the middle, decreasing to the perimeter to zero, and about a mouthpiece for breathing through the mouth, while the mesh elements of the liner are from a few to tens of microns thick and impregnated with a hardening compound, forming a packet curved outward with a variable radius, having a thickness from a few to tens of millimeters, with the bending radius and the outer surface area of the element being larger than the bending radius and areas of its inner surface, forming sinuous microchannels expanding to the outer surface of the heat transfer surface, ribbon elements in the form of braid are attached to the lower and upper edges of the elements on each of its lateral sides and are loopbacks or attached to the middle of the lateral sides, forming one loop for attaching to the neck.
При этом за чехол во внутренний объем элемента для обеспечения теплового баланса организма может быть введен пакетик с лекарственными средствами для ингаляции органов дыхания или на внутреннюю поверхность элемента через отверстие для дыхания нанесен слой лекарственного препарата.At the same time, a bag with drugs for inhalation of the respiratory organs can be introduced into the inner volume of the element to ensure the thermal balance of the body, or a layer of the drug can be applied to the inner surface of the element through the breathing hole.
Кроме того, к наружной поверхности элемента для обеспечения теплового баланса организма может быть прикреплен тонкий пакет из негорючих металлических сетчатых или рулонных профилированных элементов.In addition, a thin package of non-combustible metal mesh or roll shaped elements can be attached to the outer surface of the element to ensure the thermal balance of the body.
Кроме того, к верхней торцевой поверхности элемента для обеспечения теплового баланса организма может быть прикреплен утеплитель из ткани для носа, исключающий прямой тепловой контакт органов дыхания с атмосферой.In addition, a heater from the tissue for the nose can be attached to the upper end surface of the element to ensure thermal balance of the body, eliminating direct thermal contact of the respiratory system with the atmosphere.
Во втором варианте выполнения элемент для обеспечения теплового баланса организма, содержащий чехол из текстильного материала, в котором размещен вкладыш из нескольких наложенных друг на друга перфорированных или сетчатых элементов, образующих поверхность теплообмена, согласно изобретению элемент предназначен для дыхания через рот и (или) нос, чехол выполнен по форме и размерам нижней части лица из не представляющего пневматического сопротивления потокам воздуха текстильного материала с редковолокнистым слоем плотностью 75-300 мг/л, толщиной 3-30 мм из водостойких нитей толщиной от единиц до десятков микрон и дополнен утеплителем для носа, прикрепленным к верхней торцевой поверхности чехла, направляющим потоки дыхания через носовые отверстия в канал дыхания через рот через дополнительное или расширенное вверх существующее отверстие в чехле во внутренний объем элемента, образованный его внутренней поверхностью меньшего радиуса и внутренней крышкой дополнительной жесткости элемента с максимальным расстоянием между ними в середине, уменьшающимся к периметру до нуля, и отверстием для дыхания, при этом в части элемента, предназначенной для дыхания через рот, размещен вкладыш в виде пакета из пропитанных затвердевающим компаундом сетчатых элементов, которые имеют толщину от единиц до десятков микрон, а пакет - от единиц до десятков миллиметров, при этом радиус изгиба и площадь внешней поверхности элемента больше радиуса изгиба и площади ее внутренней поверхности, образуя извилистые расширяющиеся микроканалы поверхности теплообмена, а ленточные элементы в виде тесьмы прикреплены к нижнему и верхнему краям элемента с каждой из ее боковых сторон и представляют собой петли-заушины.In a second embodiment, an element for ensuring the body’s heat balance, comprising a cover made of textile material, in which an insert of several perforated or mesh elements superimposed on each other forming a heat exchange surface is placed, according to the invention, the element is intended for breathing through the mouth and (or) nose, the cover is made in shape and size of the lower part of the face of a textile material with a rare-fiber layer with a density of 75-300 mg / l that does not represent pneumatic resistance to air flows, then 3-30 mm thick of waterproof threads from a few to tens of microns thick and supplemented with a nose insulation attached to the upper end surface of the cover, directing the flow of breath through the nasal openings into the respiratory channel through the mouth through an additional or upwardly expanding existing opening in the cover into the inner volume element formed by its inner surface of smaller radius and the inner cover of the additional rigidity of the element with a maximum distance between them in the middle, decreasing to the perimeter to zero, and an opening for breathing, while in the part of the element intended for breathing through the mouth, an insert is placed in the form of a packet of mesh elements impregnated with a hardening compound, which have a thickness from units to tens of microns, and the package - from units to tens of millimeters, while the bending radius and the area of the outer surface of the element is larger than the bending radius and the area of its inner surface, forming tortuous expanding microchannels of the heat exchange surface, and ribbon elements in the form of braid are attached to the lower and upper edges pits of the element from each of its lateral sides and are loops behind the ear.
В третьем варианте выполнения элемент для обеспечения теплового баланса организма, содержащий чехол из текстильного материала, в котором размещен вкладыш из нескольких наложенных друг на друга перфорированных или сетчатых элементов, образующих поверхность теплообмена, согласно изобретению элемент размещен в сетчатом кармашке, вшитом в часть верхней одежды, имеющей возможность контакта с наружными органами дыхания, причем сетчатые элементы пропитаны затвердевающим компаундом и выполнены в виде узких вертикально расположенных полосок, гибко соединенных между собой длинными сторонами, образуя пакет, при этом сетчатые элементы имеют толщину от единиц до десятков микрон, а пакет - от единиц до десятков миллиметров и укрыт изнутри и снаружи не представляющим пневматического сопротивления потокам дыхания чехлом, выполненным из текстильного материала с редковолокнистым слоем плотностью 75-300 мг/л, толщиной 3-30 мм из водостойких нитей толщиной от единиц до десятков микрон.In a third embodiment, an element for ensuring the body’s heat balance, comprising a cover of textile material in which an insert of several perforated or mesh elements superimposed on each other forming a heat exchange surface is placed, according to the invention, the element is placed in a mesh pocket sewn into a part of outer clothing, having the ability to contact with the external respiratory organs, and the mesh elements are impregnated with a hardening compound and made in the form of narrow vertically arranged strips k, flexibly interconnected by long sides, forming a bag, while the mesh elements have a thickness of from units to tens of microns, and the package is from units to tens of millimeters and is covered from the inside and outside by non-pneumatic resistance to respiratory flows cover made of textile material with a rare-fiber layer with a density of 75-300 mg / l, a thickness of 3-30 mm from waterproof filaments with a thickness of units to tens of microns.
При этом элемент для обеспечения теплового баланса организма может быть вшит в зависимости от фасона в оба или в один из краев воротника верхней одежды, или в шарф.In this case, an element for ensuring the thermal balance of the body can be sewn, depending on the style, into both or one of the edges of the outer clothing collar, or into a scarf.
Изготовление в первом варианте элемента для обеспечения теплового баланса организма по форме и размерам нижней части лица с проходным сечением в десятки раз большим сечения дыхательных путей в совокупности с выполнением чехла из тонкого слоя материала, не представляющего пневматического сопротивления дыханию, при указанных параметрах сетчатых элементов в пакете, пропитанных компаундом для образования и организации совокупности извилистых микроканалов поверхности теплообмена, расширяющихся наружу за счет больших радиуса и площади внешней и меньших радиуса и площади внутренней поверхностей маски, обеспечивает тепловое равновесие организма в динамике его тепловыделения, делая элемент высокоэффективным, а указанное выше выполнение ленточных элементов для крепления делает удобной ее эксплуатацию. Это объясняется следующим.The manufacture in the first embodiment of an element to ensure the thermal balance of the body in shape and size of the lower part of the face with a passage section tens of times larger than the section of the respiratory tract in conjunction with a cover made of a thin layer of material that does not represent pneumatic breathing resistance, with the specified parameters of the mesh elements in the bag impregnated with a compound for the formation and organization of a set of winding microchannels of a heat exchange surface, expanding outward due to large radius and area External Expansion and smaller radius and surface area of the inner mask provides thermal equilibrium in the body dynamics of its heat, making the element is highly efficient, and perform the above mentioned tape for fastening elements makes its operation easy. This is explained by the following.
Компаунд заполняет поры нитей и тем самым ликвидирует непродуваемые пустоты для скопления влаги, выравнивает поверхности теплообмена - снижает пневматическое сопротивление (трение). Он образует большое число извилистых микроканалов, обладающих очень большой внутренней поверхностью, и создает механическую прочность пористого объема теплоблока. Микроканалы разделяют порции выдоха (теплого влажного воздуха) на огромное количество микропотоков. Во времени микропоток разделяется на микропорции, каждая из которых находится в каждый момент времени от интервала выдоха в микроканале и участвует в теплообмене с содержащейся в ней влагой. Теплообмен происходит на микроуровне, при ничтожно малых объемах газа.The compound fills the pores of the threads and thereby eliminates windproof voids for moisture accumulation, levels the heat exchange surfaces - reduces pneumatic resistance (friction). It forms a large number of tortuous microchannels with a very large inner surface, and creates mechanical strength in the porous volume of the heat block. Microchannels divide portions of exhalation (warm, moist air) into a huge number of microflows. In time, the microflow is divided into microports, each of which is at each instant from the expiration interval in the microchannel and participates in heat transfer with the moisture contained in it. Heat transfer occurs at the micro level, with negligible gas volumes.
Тонкий слой синтепона (поролона или иного материала), укрывающий внешнюю поверхность элемента, не представляет собой пневматического сопротивления для потоков дыхания и не искажает их направления, являясь для бокового движения атмосферного воздуха преградой и защищая от него свой внутренний объем. Проходное сечение элемента в десятки раз превышает сечение дыхательных путей, поэтому скорость потока воздуха при выдохе падает, а при вдохе вырастает в извилистых микроканалах элемента в десятки раз. Резкое снижение давления с увеличением объема происходит с поглощением тепловой энергии, которая выделяется на коже лица и в теплообменнике (элементе), увеличивая тепловой напор (количество тепловой энергии за единицу времени) в его внутренних слоях. Выдыхаемый воздух охлаждается.A thin layer of synthetic winterizer (foam rubber or other material), covering the outer surface of the element, does not constitute pneumatic resistance for respiratory flows and does not distort their directions, being an obstacle for lateral movement of atmospheric air and protecting its internal volume from it. The passage section of the element is ten times greater than the cross section of the respiratory tract, so the air flow rate during exhalation drops, and when you inhale it grows in the winding microchannels of the element tens of times. A sharp decrease in pressure with an increase in volume occurs with the absorption of thermal energy, which is released on the skin of the face and in the heat exchanger (element), increasing the heat pressure (the amount of thermal energy per unit time) in its inner layers. The exhaled air is cooled.
При вдохе холодный воздух атмосферы, проходя через сужающиеся к внутренней поверхности элемента извилистые прогретые микроканалы, прогревается.When inhaling, the cold air of the atmosphere, passing through the winding microchannels, tapering to the inner surface of the element, warms up.
Выполнение во втором варианте элемента, предназначенного для дыхания через рот и нос с утеплителем носа, прикрепленным к верхней торцевой поверхности чехла с размещенным внутри пакетом из пропитанных затвердевающим компаундом сетчатых элементов, которые имеют толщину от единиц до десятков микрон, а пакет - от единиц до десятков миллиметров, при том, что поверхность периметра элемента пропитана затвердевающим компаундом дополнительно для механической прочности, заменяя корпус и основание вместе с внутренней крышкой, а радиус изгиба и площадь внешней поверхности элемента больше радиуса изгиба и площади ее внутренней поверхности, образуя извилистые расширяющиеся микроканалы поверхности теплообмена, также обеспечивает высокоэффективную теплопередачу без конденсации влаги из охлаждающегося воздуха.The implementation in the second embodiment of an element intended for breathing through the mouth and nose with a nose heater attached to the upper end surface of the cover with a bag of mesh elements impregnated with a hardening compound placed inside, which have a thickness from units to tens of microns, and a package from units to tens millimeters, despite the fact that the perimeter surface of the element is impregnated with a hardening compound additionally for mechanical strength, replacing the body and base together with the inner cover, and the bending radius and oschad outer surface element is greater than the bending radius and the area of its inner surface, forming a meandering heat transfer microchannels expandable surface also provides a highly efficient heat transfer without condensation of the cooling air.
В этом случае человек дышит через рот и (или) нос. Холодный воздух поступает через извилистые микроканалы в органы дыхания и прогревается. При выдохе теплый воздух выходит через расширяющиеся наружу микроканалы, где давление падает, скорость потока воздуха увеличивается, выдыхаемый воздух охлаждается. В данном варианте отсутствует канал охлаждения через нос. Отсутствует сама возможность охлаждения организма, поскольку доминирующих тепловых потерь с дыханием практически нет, несмотря на низкую температуру окружающей среды и время ее действия на (в этом случае) тепловой элемент.In this case, a person breathes through his mouth and (or) nose. Cold air enters through the winding microchannels into the respiratory system and warms up. When exhaling, warm air exits through expanding outward microchannels, where the pressure drops, the air flow increases, the exhaled air cools. In this embodiment, there is no cooling channel through the nose. There is no possibility of cooling the body itself, since there are practically no dominant heat losses with respiration, despite the low ambient temperature and the time of its action on (in this case) the thermal element.
В третьем варианте выполнения элемент для обеспечения теплового баланса организма вшит в воротник или шарф и дыхание осуществляется через него через рот или нос. В данном случае геометрического расширения микроканалов к наружной поверхности практически нет, однако регулирование тепловых потерь осуществляется. При вдохе холодный воздух поступает через извилистые микроканалы элемента, нагреваясь при этом, к органам дыхания. При этом возрастает давление в микроканалах элемента и происходит поглощение тепловой энергии - вдыхаемый воздух нагревается. При выдохе теплый воздух охлаждается и его объем уменьшается. Микропоток сужается, что эквивалентно расширению микроканала.In the third embodiment, the element for ensuring the thermal balance of the body is sewn into the collar or scarf and breathing through it through the mouth or nose. In this case, there is practically no geometric expansion of microchannels to the outer surface, however, heat loss is controlled. When inhaling, cold air enters through the winding microchannels of the element, heating up to the respiratory organs. In this case, the pressure in the microchannels of the element increases and thermal energy is absorbed - the inhaled air is heated. On exhalation, warm air cools and its volume decreases. The microflow narrows, which is equivalent to expanding the microchannel.
В сравнении с прототипом в первом варианте заявляемый элемент для обеспечения теплового баланса организма обладает новизной, отличаясь от него такими существенными признаками, как выполнение его повторяющим форму нижней части лица и проходным сечением в десятки раз больше сечения дыхательных путей, с центральным отверстием элемента на его внутренней поверхности для дыхания через рот, выполнением чехла из тонкого слоя, не представляющего пневматического сопротивления потокам дыхания, нитевидного влагостойкого материала плотностью 75-300 мг/л, толщиной 5-30 мм, пропиткой сетчатых элементов затвердевающим компаундом с образованием изогнутого переменным радиусом пакета, образованием внутреннего объема элемента его внутренней поверхностью меньшего радиуса и внутренней крышкой дополнительной жесткости элемента с максимальным расстоянием между ними в середине, уменьшающимся к периметру до нуля, при том, что сетчатые элементы имеют толщину от единиц до десятков микрон, а пакет - от единиц до десятков миллиметров, внешняя поверхность элемента больше его внутренней поверхности, образуя расширяющиеся извилистые микроканалы теплообменной поверхности, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.Compared with the prototype in the first embodiment, the claimed element for ensuring the body’s heat balance has a novelty, differing from it in such essential features as its repetition of the shape of the lower part of the face and the passage section ten times larger than the section of the respiratory tract, with the central hole of the element on its inner surface for breathing through the mouth, making a cover of a thin layer that does not represent pneumatic resistance to the flow of breath, a thread-like moisture-resistant material with a density of 75- 300 mg / l, 5-30 mm thick, by impregnating the mesh elements with a hardening compound with the formation of a packet bent by a variable radius, forming the internal volume of the element with its inner surface of a smaller radius and an internal cover of additional element stiffness with a maximum distance between them in the middle, decreasing to the perimeter to zero, despite the fact that the mesh elements have a thickness of from units to tens of microns, and the package is from units to tens of millimeters, the outer surface of the element is larger than its inner surface tee, forming expanding sinuous microchannels of the heat exchange surface, which together ensure the achievement of a given result.
Во втором варианте заявляемый элемент обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как предназначение элемента для дыхания через рот и (или) нос, выполнение чехла по форме и размерам нижней части лица, дополнением его утеплителем для носа, прикрепленным к верхней торцевой поверхности чехла, направляющим потоки дыхания через носовые отверстия в канал дыхания через рот через дополнительное или расширенное вверх существующее отверстие в чехле во внутренний объем элемента, образованный его внутренней поверхностью меньшего радиуса и внутренней крышкой дополнительной жесткости элемента с максимальным расстоянием между ними в середине, уменьшающимся к периметру до нуля, и отверстием для дыхания через рот, размещением в части элемента, предназначенной для дыхания через рот, вкладыша в виде пакета из пропитанных затвердевающим компаундом сетчатых элементов, которые имеют толщину от единиц до десятков микрон, а пакет - от единиц до десятков миллиметров, при этом радиус изгиба и площадь внешней поверхности элемента больше радиуса изгиба и площади ее внутренней поверхности, образуя извилистые расширяющиеся микроканалы поверхности теплообмена, а ленточные элементы прикреплены к нижнему и верхнему краям элемента с каждой из ее боковых сторон и представляют собой петли-заушины, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.In the second embodiment, the claimed element has a novelty in comparison with the prototype, differing from it by such essential features as the purpose of the element for breathing through the mouth and (or) nose, the execution of the cover in shape and size of the lower part of the face, complementing it with a nose insulation attached to the upper end surface of the cover, directing the flow of breath through the nasal openings into the respiratory channel through the mouth through an additional or upwardly expanding existing hole in the cover into the inner volume of the element formed by it the inner surface of a smaller radius and the inner cover of the additional stiffness of the element with the maximum distance between them in the middle, decreasing to zero to the perimeter, and the mouth breathing hole, placing in the part of the element intended for breathing through the mouth, an insert in the form of a package of impregnated with a hardening compound mesh elements that have a thickness of from units to tens of microns, and a package from units to tens of millimeters, while the bending radius and the area of the outer surface of the element is greater than the radius bending and the area of its inner surface, forming sinuous expanding microchannels of the heat exchange surface, and ribbon elements are attached to the lower and upper edges of the element on each of its lateral sides and are loop-earholes, which together provide the desired result.
В третьем варианте заявляемый элемент обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как размещение элемента в сетчатом кармашке, вшитом в часть верхней одежды, имеющей возможность контакта с наружными органами дыхания, причем сетчатые элементы пропитаны затвердевающим компаундом и выполнены в виде узких вертикально расположенных полосок, гибко соединенных между собой длинными сторонами, образуя пакет, при этом сетчатые элементы имеют толщину от единиц до десятков микрон, а пакет - от единиц до десятков миллиметров и укрыт изнутри и снаружи не представляющим пневматического сопротивления потокам дыхания чехлом, выполненным из текстильного материала с редковолокнистым слоем плотностью 75-300 мг/л, толщиной 3-30 мм из водостойких нитей толщиной от единиц до десятков микрон, обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата. In the third embodiment, the claimed element has a novelty in comparison with the prototype, differing from it by such significant features as the placement of the element in a mesh pocket sewn into a part of outer clothing that has contact with the external respiratory organs, the mesh elements being impregnated with a hardening compound and made in the form narrow vertically arranged strips, flexibly connected between themselves by long sides, forming a packet, while the mesh elements have a thickness of from units to tens of microns, and the package is from one prostrates up to tens of millimeters and is sheathed inside and outside by a breathing cover that does not represent pneumatic resistance with a cover made of textile material with a rare-fiber layer with a density of 75-300 mg / l, a thickness of 3-30 mm from waterproof threads from a thickness of several to tens of microns, providing in total achievement of a given result.
Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанной совокупностью отличительных признаков во всех трех указанных выше вариантах, обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемое техническое решение во всех его вариантах соответствует критерию "изобретательский уровень".The applicant does not know the technical solutions possessing the indicated set of distinctive features in all three of the above options, which together ensure the achievement of the desired result, therefore, he believes that the claimed technical solution in all its variants meets the criterion of "inventive step".
Заявляемый элемент для обеспечения теплового баланса организма во всех его вариантах может найти широкое применение в армии, МВД, в быту, в других отраслях народного хозяйства, где человеку приходится длительное время находиться на холоде, а потому соответствует критерию "промышленная применимость". Изобретение иллюстрируется чертежами, где показаны наThe inventive element for ensuring the thermal balance of the body in all its variants can be widely used in the army, the Ministry of Internal Affairs, in everyday life, in other sectors of the economy, where a person has to be in the cold for a long time, and therefore meets the criterion of "industrial applicability". The invention is illustrated by drawings, where shown in
фиг.1, 1а и 1б - общий вид элемента для обеспечения теплового баланса организма по первому варианту выполнения;figure 1, 1A and 1B is a General view of the element to ensure the thermal balance of the body according to the first embodiment;
- фиг.2, 2а и 2б - общий вид элемента для обеспечения теплового баланса организма по второму варианту выполнения;- figure 2, 2A and 2B is a General view of the element to ensure the thermal balance of the body according to the second embodiment;
- фиг.3, 3а и 3б - общий вид элемента для обеспечения теплового баланса организма по третьему варианту выполнения (различные варианты размещения его в воротнике). - figure 3, 3A and 3B is a General view of the element to ensure the thermal balance of the body according to the third embodiment (various options for placing it in the collar).
В первом варианте выполнения (фиг.1, 1а и 1б) элемент для обеспечения теплового баланса организма имеет форму, повторяющую форму нижней части лица. Его проходное сечение в десятки раз больше сечения дыхательных путей. На внутренней поверхности элемента выполнено центральное отверстие 1 для дыхания через рот. Корпус 2 выполнен из тонкого слоя, не представляющего пневматического сопротивления потокам дыхания, нитевидного влагостойкого материала плотностью 75-300 мг/л, толщиной 5-30 мм и имеет отверстие для дыхания через рот. Сетчатые элементы 3, составляющие вкладыш в корпус 2, пропитаны затвердевающим компаундом, образуя изогнутый переменным радиусом пакет. При этом сетчатые элементы 3 имеют толщину от единиц до десятков микрон, а пакет - от единиц до десятков миллиметров. Радиус внешней поверхности маски больше радиуса ее внутренней поверхности, что приводит к образованию расширяющихся микроканалов теплообменной поверхности. Внутренний объем элемента образован его внутренней поверхностью меньшего радиуса и внутренней крышкой дополнительной жесткости элемента с максимальным расстоянием между ними в середине, уменьшающимся к периметру до нуля, и отверстием для дыхания через рот. К верхним и нижним краям элемента прикреплены ленточки 4 из тесьмы для закрепления на голове человека - за ушами.In the first embodiment (Fig. 1, 1a and 1b), the element for ensuring the thermal balance of the body has a shape that repeats the shape of the lower part of the face. Its passage section is ten times larger than the section of the respiratory tract. On the inner surface of the element there is a
Поскольку первый вариант выполнения элемента для обеспечения теплового баланса организма является базовым, то для понимания физики процесса в первом варианте стоит принять во внимание следующее.Since the first embodiment of the element to ensure the thermal balance of the body is basic, then to understand the physics of the process in the first embodiment, the following should be taken into account.
Тракт дыхания человека состоит из двух параллельных каналов: через рот (обогреваемый дополнительным элементом) и через нос (холодный).На разных частотах дыхания (разных скоростях потоков воздуха)элемент оказывает разное сопротивление движению воздуха через себя (равно как любое другое пневматическое сопротивление или сужающее устройство), тем самым изменяя его количество по обогреваемому тракту.The human respiratory tract consists of two parallel channels: through the mouth (heated by an additional element) and through the nose (cold). At different respiratory frequencies (different air flow rates), the element exhibits different resistance to the movement of air through itself (as well as any other pneumatic resistance or constricting device), thereby changing its amount along the heated path.
Ограничение потока через рот приводит к увеличению параллельного потока через нос (и наоборот), поскольку объем порции воздуха, затребованной легкими для вдоха, должен быть обеспечен полностью.The restriction of the flow through the mouth leads to an increase in the parallel flow through the nose (and vice versa), since the volume of the portion of the air required by the lungs for inspiration must be fully provided.
При увеличении физической нагрузки (ускорении шага) увеличивается тепловыделение организма и ему требуется рост тепловых потерь. Для этого организм учащает дыхание, что вызывает увеличение пневматического сопротивления элемента как регулирующее воздействие организма на исполнительный механизм (элемент), а в результате поток воздуха по обогреваемому каналу через рот становится меньше и снижает теплообмен. Холодный поток через нос, дополняя порцию дыхания до нормы, увеличивается вместе с тепловыми потерями и предоставляет желаемый результат.With an increase in physical activity (acceleration of the step), the body's heat release increases and it requires an increase in heat loss. For this, the body quickens breathing, which causes an increase in the pneumatic resistance of the element as a regulating effect of the body on the actuator (element), and as a result, the air flow through the heated channel through the mouth becomes smaller and reduces heat transfer. The cold flow through the nose, supplementing the portion of breathing to normal, increases along with heat loss and provides the desired result.
С увеличением физической нагрузки организма дыхание становится чаще, объем воздуха в цикле вдох-выдох падает. Элемент для обеспечения теплового баланса организма прогревается уже меньшим объемом и за недостаточное время, поэтому накапливает меньше тепловой энергии. Кроме того, снижается коэффициент полезного действия (КПД) и сокращается время теплообмена при возврате тепла. Таким образом, организм через режимы дыхания снижает эффективность работы элемента, уменьшая его КПД и возврат тепловой энергии составного теплообменника в целом, осуществляя процесс регулирования. Функция дыхания организма (при вдохе) для элемента - выходной, регулируемый параметр (значение и стабильность температуры воздуха), а при выдохе - источник тепловой энергии, критерий взаимодействия с окружающей средой (измеряемые параметры) и источник регулирующего воздействия, а также исполнительный механизм. Элемент для обеспечения теплового баланса организма заявляемой конструкции является дополнительным, промежуточным и регулируемым участником конвективного теплообмена в канале доминирующих потерь (дыхательной вентиляции организма), способным накапливать энергию в режиме теплового резонанса между ним и существующим теплообменником - трактом дыхания.With an increase in the physical load of the body, breathing becomes more frequent, the volume of air in the inspiratory-expiratory cycle decreases. An element to ensure the thermal balance of the body warms up already with a smaller volume and in insufficient time, therefore, it accumulates less thermal energy. In addition, the efficiency is reduced (Efficiency) and the heat exchange time is reduced when heat is returned. Thus, the body through breathing modes reduces the efficiency of the element, reducing its efficiency and return of thermal energy of the composite heat exchanger as a whole, carrying out the regulation process. The body’s breathing function (when inhaling) for an element is an output, adjustable parameter (value and stability of air temperature), and when exhaling, it is a source of thermal energy, a criterion for interaction with the environment (measured parameters) and a source of regulatory influence, as well as an actuator. The element for ensuring the heat balance of the body of the claimed design is an additional, intermediate and adjustable participant in convective heat transfer in the channel of dominant losses (respiratory ventilation of the body), capable of accumulating energy in the mode of thermal resonance between it and the existing heat exchanger - the respiratory tract.
Реально при теплообмене в процессе дыхания работает уже другой составной, более совершенный теплообменник, адаптированный под условия взаимодействия с окружающей средой в широком диапазоне температур при различном тепловыделении организма и обеспечивающий тепловые потери на необходимом (минимальном) уровне, достаточном для теплового равновесия.Actually, during heat transfer in the process of breathing, another different, more advanced heat exchanger works, adapted to the conditions of interaction with the environment in a wide temperature range with different heat dissipation of the body and providing heat loss at the necessary (minimum) level, sufficient for thermal equilibrium.
Этот составной теплообменник разделяет тепловую энергию каждой порции дыхания на составляющие: внутреннюю и полную. Он устанавливает промежуточную температуру для порции вдоха на оптимальном для организма значении +20°С, а разница температур выдыхаемого (36, 5°С) и окружающего воздуха (текущий градиент), умноженный на теплоемкость и массу порции выдоха, есть полная составляющая. Она (полная) накапливается и задерживается в элементе для обеспечения теплового баланса организма при выдохе. Ее большая часть возвращается в организм с порцией вдоха, а излишки для обеспечения необходимых тепловых потерь сбрасываются в атмосферу. This composite heat exchanger divides the thermal energy of each portion of respiration into components: internal and complete. It sets the intermediate temperature for a portion of inspiration at the optimum value for the body + 20 ° C, and the difference in temperatures of the exhaled (36, 5 ° C) and ambient air (current gradient), multiplied by the heat capacity and mass of the exhaled portion, is the full component. It (complete) accumulates and is retained in the element to ensure the thermal balance of the body during exhalation. Most of it is returned to the body with a portion of inspiration, and the excess to ensure the necessary heat loss is discharged into the atmosphere.
Часть тепловой энергии (внутренняя составляющая), выделенная элементом для обеспечения теплового баланса организма из порции выдоха и возвращаемая в организм при вдохе, существует и работает внутри составного теплообменника и является нерастрачиваемой частью его теплосодержания или теплового ресурса. Вместе с тем это циклический буфер, наличие которого и позволяет устранять избыточные потери тепла (или добавлять недостающие) во внутреннем теплообменнике - тракте дыхательной вентиляции организма.Part of the thermal energy (internal component), released by the element to ensure the body's thermal balance from the portion of exhalation and returned to the body during inhalation, exists and works inside the composite heat exchanger and is an non-expendable part of its heat content or heat resource. At the same time, this is a cyclic buffer, the presence of which allows eliminating excessive heat losses (or adding missing ones) in the internal heat exchanger - the respiratory tract of the body.
Существование буфера обеспечено способностью элемента для обеспечения теплового баланса организма накапливать тепловую энергию в режиме теплового резонанса (максимальной эффективности) на частотах работы составного теплообменника, обусловленных ритмами дыхания организма. Элемент для обеспечения теплового баланса организма функционирует следующим образом.The existence of the buffer is ensured by the ability of the element to ensure the thermal balance of the body to accumulate thermal energy in the mode of thermal resonance (maximum efficiency) at the frequencies of the composite heat exchanger due to the rhythms of the body’s breathing. An element for ensuring the thermal balance of the body operates as follows.
Человек, находящийся на холоде, надевает элемент для обеспечения теплового баланса организма, выполненный в виде маски, фиксирует ее на органах дыхания, закрепляя за ушами или за шею ленточные элементы 4 так, чтобы центральное отверстие 1 на внутренней поверхности располагалось напротив рта.A person in the cold puts on an element to ensure the thermal balance of the body, made in the form of a mask, fixes it on the respiratory system, fastening
Человек, надев элемент-маску, дает возможность организму частично или полностью дышать через нее. При выдохе теплый воздух проходит через расширяющиеся наружу извилистые микроканалы маски, разделяясь на десятки и сотни тысяч микропотоков, которые, в свою очередь, разделены на микропорции во времени, и охлаждается. В теплообмене в каждый момент интервала выдоха участвует только часть микрообъема от протяженности микропотока и содержащейся в ней влаги. Такой тонкий и "длинный" микропоток охлаждающегося воздуха содержит ничтожное, недостаточное для конденсации в условиях теплообмена количество влаги, поэтому маска не увлажняется. Кроме того, буферный слой воздуха, выходящий из теплоблока маски, образует на ее внешней поверхности влагозащитный слой внешней поверхности маски. Поскольку оболочка 2 из тонкого слоя синтепона, укрывающая внешнюю поверхность маски, не представляет пневматического сопротивления для потоков дыхания и не искажает тем самым их векторов направленности, то векторы движения микропотоков за выходной кромкой микроканалов сохраняются на расстоянии нескольких миллиметров, создавая тепловой экран внешней поверхности маски, позволяющий ей прогреваться, как и всем внутренним слоям, устраняющим ее тепловой контакт с атмосферой, не допуская возникновения условий конденсации влаги на поверхности маски из более теплого выдыхаемого воздуха. Температура поверхности теплообмена и эффективность теплопередачи при этом возрастают.A person wearing a mask element allows the body to partially or fully breathe through it. When exhaling, warm air passes through the sinuous microchannels of the mask expanding outward, dividing into tens and hundreds of thousands of microflows, which, in turn, are divided into microports over time, and are cooled. In heat transfer at each moment of the expiration interval, only part of the microvolume of the length of the microflow and the moisture contained in it is involved. Such a thin and “long” microflow of cooling air contains an insignificant amount of moisture insufficient for condensation under conditions of heat transfer, therefore the mask does not get wet. In addition, the buffer layer of air leaving the heat block of the mask forms a moisture protective layer on the outer surface of the mask. Since the
Проходное сечение маски в десятки раз превышает сечение дыхательных путей, поэтому скорость потока воздуха при выдохе падает, а при вдохе вырастает в микроканалах элемента в десятки раз. Резкое снижение давления с увеличением объема происходит с поглощением тепловой энергии, которая выделяется на коже лица и в теплообменнике (маске), увеличивая тепловой напор (количество тепловой энергии за единицу времени) в его внутренних слоях - выдыхаемый воздух охлаждается.The passage section of the mask is ten times greater than the section of the respiratory tract, therefore, the air flow rate during exhalation decreases, and when inhaled, it grows in the microchannels of the element tens of times. A sharp decrease in pressure with an increase in volume occurs with the absorption of thermal energy, which is released on the skin of the face and in the heat exchanger (mask), increasing the thermal pressure (the amount of thermal energy per unit time) in its inner layers - the exhaled air is cooled.
При вдохе холодный воздух из атмосферы поступает через сужающиеся к внутренней поверхности элемента микроканалы. При этом возрастает давление в микроканалах элемента и происходит поглощение тепловой энергии - вдыхаемый воздух нагревается.When inhaling, cold air from the atmosphere enters through microchannels tapering to the inner surface of the element. In this case, the pressure in the microchannels of the element increases and thermal energy is absorbed - the inhaled air is heated.
В общем случае, чтобы быстрее согреться, надо возвращать в организм больше тепловой энергии. Тогда человек дышит только через рот. Чем больше тепловой энергии поступает из организма в прибор, тем больше он может вернуть и возвращает в соответствии с сиюминутной необходимостью. Согреваясь, организм замедляет (нормализует) дыхание, поскольку восстанавливается его способность поглощать кислород и, соответственно, падают затраты влаги на дыхание, энергетические затраты на само дыхание (собственные нужды) и тепловые потери дополнительно в связи с уменьшением объема дыхания. В "согревающем" режиме максимального возврата тепловой энергии нет необходимости регулирования (снижения) эффективности работы. И оно не происходит, поскольку отсутствует канал охлаждения через нос. Отсутствует сама возможность охлаждения организма, поскольку доминирующих тепловых потерь с дыханием практически нет, несмотря на низкую температуру окружающей среды и время ее действия на (в этом случае) тепловой элемент.In general, to warm up faster, you need to return more thermal energy to the body. Then a person breathes only through the mouth. The more thermal energy from the body enters the device, the more it can return and returns in accordance with the immediate need. By warming, the body slows down (normalizes) breathing, as its ability to absorb oxygen is restored and, accordingly, the moisture costs for breathing, the energy costs for breathing (own needs) and heat loss are additionally associated with a decrease in breathing volume. In the "warming" mode of maximum return of thermal energy there is no need to regulate (decrease) the work efficiency. And it does not happen, because there is no cooling channel through the nose. There is no possibility of cooling the body itself, since there are practically no dominant heat losses with respiration, despite the low ambient temperature and the time of its action on (in this case) the thermal element.
Зато из-за резкого (в несколько - 3-4-5- раз) снижения потерь на морозе появляется избыток тепловыделения организма (равный условиям теплого помещения), который сейчас и необходим для восстановления тепловою ресурса организма до нормы (согревания).But due to a sharp (several - 3-4-5 times) reduction in frost losses, an excess of body heat (equal to the conditions of a warm room) appears, which is now necessary to restore the body’s heat resource to normal (warming).
Элемент совместно с организмом не изменяет уровень тепловыделения организма, а добавляясь к его текущему теплосодержанию, восстанавливает тепловой ресурс, попутно снижая расход влаги с дыханием (при меньшей частоте дыхания падает объем воздуха и необходимость сильного увлажнения). Теперь через теплоблок идет весь (повышенный) поток дыхания, встречая из-за увеличенной скорости микропотоков максимальное пневматическое сопротивление и, когда организм согревается (требуются тепловые потери), он задействует носовой канал, в том числе и для того, чтобы восстановить комфорт дыхания.The element, together with the body, does not change the level of heat release of the body, and adding to its current heat content, it restores the heat resource, simultaneously reducing the flow of moisture with breathing (at a lower breathing rate, the air volume and the need for strong hydration decrease). Now the entire (increased) breathing flow is going through the heat block, meeting the maximum pneumatic resistance due to the increased microflow speed and when the body warms up (heat loss is required), it activates the nasal canal, including in order to restore breathing comfort.
Тепловой элемент не влияет на тепловыделение организма в зависимости от его физической нагрузки, а отслеживает и ставит ему в соответствие через режимы дыхания необходимые тепловые потери (сброс) для предотвращения теплового разбаланса, избытка потери влаги и появления недостатка (или избытка) теплового ресурса (дискомфорта) организма.A thermal element does not affect the body's heat release depending on its physical load, but monitors and matches it through breathing modes with the necessary heat loss (discharge) to prevent heat imbalance, excess moisture loss and the appearance of a shortage (or excess) of thermal resource (discomfort) organism.
Во втором варианте выполнения (фиг.2, 2а и 2б) элемент для обеспечения теплового баланса организма содержит чехол 1, в котором размещены вкладыш 2 из сетчатых элементов, ленточки-тесемки 3 для крепления и утеплитель 4 для носа, прикрепленный к верхней торцевой поверхности элемента. Внутренний объем элемента образован его внутренней поверхностью меньшего радиуса и внутренней крышкой дополнительной жесткости элемента с максимальным расстоянием между ними в середине, уменьшающимся к периметру до нуля, и отверстием для дыхания.In the second embodiment (FIGS. 2, 2a and 2b), the element for ensuring the body’s thermal balance comprises a
Во втором варианте выполнения элемента для обеспечения теплового баланса организма для дыхания через рот и через нос одновременно создается параллельный основному (через рот) поток теплого воздуха при выдохе и прогретого воздуха при вдохе - через нос. Канал охлаждения в данном случае отсутствует и полный объем выдыхаемого воздуха имеет и большее теплосодержание за неизменный интервал времени каждого цикла вдох-выдох и скважности полуциклов дыхания. Возрастает поступление энергии и тепловой напор в режиме аккумулирования. Вырастает и без того избыточный коэффициент в полуцикле накопления. Потребность в возврате тепла падает, т.к. возрастает необходимость сброса. При частотах дыхания от 12 циклов в минуту и ниже элемент для обеспечения теплового баланса организма работает с максимальной эффективностью и возвращает тепловую энергию полностью.In the second embodiment, the element for ensuring the heat balance of the body for breathing through the mouth and nose is simultaneously created parallel to the main (through the mouth) stream of warm air when exhaling and heated air when inhaling through the nose. In this case, the cooling channel is absent and the total volume of exhaled air has a higher heat content over a constant time interval of each inhalation-exhalation cycle and the duty cycle of breathing half-cycles. Energy and heat pressure increase in the accumulation mode. The already excess coefficient in the accumulation half-cycle is growing. The need for heat recovery decreases, as increasing the need for reset. At breathing frequencies of 12 cycles per minute or less, the element to ensure the body's thermal balance works with maximum efficiency and returns the thermal energy completely.
При вложении в пакет лекарственных средств или нанесении слоя лекарственного препарата на внутреннюю поверхность через отверстие для дыхания элемент для обеспечения теплового баланса организма может использоваться для лечения пациентов.When investing in a package of drugs or applying a layer of a drug on the inner surface through a breathing hole, an element to ensure the body's thermal balance can be used to treat patients.
При использовании элемента с наложенной поверх чехла накладкой-пакетом негорючих сетчатых элементов он может применяться для дыхания в условиях повышенных температур. Этот пакет-накладка применяется при температурах свыше +100°С и срабатывает дополнительный перепад температур и дополнительная теплоемкость реагента при значительном увеличении градиента. Соответственно увеличивается масса элемента, чтобы было в чем задержать избыток теплопоступления и не допустить роста температуры порции вдоха или обеспечить достаточный рост недостающих тепловых потерь.When using an element with a patch-package of non-combustible mesh elements superimposed over the cover, it can be used for breathing at elevated temperatures. This overlay package is used at temperatures above + 100 ° C and an additional temperature difference and an additional heat capacity of the reagent are triggered with a significant increase in the gradient. Accordingly, the mass of the element increases, so that it was possible to delay the excess of heat and prevent the temperature of the portion of inspiration from rising or to ensure a sufficient increase in the missing heat loss.
В третьем варианте выполнения (фиг.3, 3а и 3б) при использовании элемента для обеспечения теплового баланса организма для дыхания через воротник или шарф элемент выполнен из узких вертикальных, скрепленных между собой шарнирно или гибко полосок 1, пропитанных затвердевающим компаундом, помещенных в чехол 2 из тонкого слоя, не представляющего пневматического сопротивления потокам дыхания, нитевидного влагостойкого материала плотностью 75-300 мг/ л, толщиной 5-30 мм и помещен в сетчатый кармашек 3, вшитый соответственно в края (либо в один край) воротника или шарф.In the third embodiment (Figs. 3, 3a and 3b), when using the element to ensure the body's thermal balance for breathing through a collar or scarf, the element is made of narrow
При вдыхании холодного воздуха через элемент для обеспечения теплового баланса организма холодный воздух проходит через длинные извилистые микроканалы, образованные в пакете из сетчатых элементов, и согревается. При этом, поскольку объем холодного воздуха всегда меньше объема более теплого воздуха, то увеличение его объема при согревании увеличивает давление воздуха и равнозначно сужению микроканалов. При выдохе теплого воздуха из легких происходит его постепенное охлаждение и уменьшение объема; теплообмен при этом не снижается.When inhaling cold air through an element to ensure the thermal balance of the body, cold air passes through long winding microchannels formed in a packet of mesh elements and warms up. Moreover, since the volume of cold air is always less than the volume of warmer air, an increase in its volume when heated increases air pressure and is equivalent to a narrowing of the microchannels. When you exhale warm air from the lungs, it gradually cools and decreases in volume; heat transfer does not decrease.
В сравнении с прототипом заявляемый элемент для сохранения теплового баланса организма во всех его вариантах обладает более высокой эффективностью и более удобен в эксплуатации.In comparison with the prototype of the inventive element to maintain the thermal balance of the body in all its variants has higher efficiency and is more convenient to use.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004130019/12A RU2266765C1 (en) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | Element for providing thermal balance of organism (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004130019/12A RU2266765C1 (en) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | Element for providing thermal balance of organism (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2266765C1 true RU2266765C1 (en) | 2005-12-27 |
Family
ID=35870323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004130019/12A RU2266765C1 (en) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | Element for providing thermal balance of organism (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2266765C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013096034A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | Tenacious Holdings, Inc. | Cold climate air exchanger |
| RU188132U1 (en) * | 2018-11-01 | 2019-04-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Второе Дыхание ТМ" | HEAT MASK MASK FOR PROTECTION OF RESPIRATORY BODIES AND FACE FROM COLD |
| RU2720696C1 (en) * | 2019-03-27 | 2020-05-12 | Людмила Николаевна Расторгуева | Device for respiratory protection and principle of operation thereof |
-
2004
- 2004-10-11 RU RU2004130019/12A patent/RU2266765C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013096034A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | Tenacious Holdings, Inc. | Cold climate air exchanger |
| RU188132U1 (en) * | 2018-11-01 | 2019-04-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Второе Дыхание ТМ" | HEAT MASK MASK FOR PROTECTION OF RESPIRATORY BODIES AND FACE FROM COLD |
| RU2720696C1 (en) * | 2019-03-27 | 2020-05-12 | Людмила Николаевна Расторгуева | Device for respiratory protection and principle of operation thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2647153C2 (en) | User interface device providing improved skin cooling | |
| JP5604446B2 (en) | Humidification face mask | |
| USRE36165E (en) | Heating and humidifying respiratory mask | |
| US3249108A (en) | Mask for protecting respiratory tract | |
| US9763482B2 (en) | Neck gaiter | |
| US11439869B2 (en) | Positive expiratory pressure device | |
| US5595173A (en) | Rehumidification filter for ventilation mask | |
| US8567391B2 (en) | Heat and moisture exchanger, heat and moisture exchanging device, and mask | |
| JP2014501122A (en) | Headgear strap member with improved comfort | |
| GB2491897A (en) | A respiratory garment | |
| CN114271562A (en) | Breathing auxiliary device with soaking constant temperature and humidity function | |
| KR102086137B1 (en) | Mask | |
| KR102133650B1 (en) | A cold mask having a heating means | |
| RU2266765C1 (en) | Element for providing thermal balance of organism (versions) | |
| JP2023532515A (en) | Patient Interfaces and Positioning and Stabilizing Structures for Patient Interfaces | |
| JP2023532516A (en) | Inflatable headgear and patient interface | |
| RU188132U1 (en) | HEAT MASK MASK FOR PROTECTION OF RESPIRATORY BODIES AND FACE FROM COLD | |
| RU112051U1 (en) | BREATH MASK | |
| RU2342963C1 (en) | Device for independent thermal comfort of human body | |
| RU65388U1 (en) | MASK FOR PROTECTING THE HUMAN RESPIRATORY BODIES FROM THE COLD | |
| WO2009125539A1 (en) | Heat and moisture exchanger, heat and moisture exchanging device, and mask | |
| RU2720696C1 (en) | Device for respiratory protection and principle of operation thereof | |
| JP7473957B2 (en) | mask | |
| JP6949392B1 (en) | Mask with temperature control member | |
| RU2009650C1 (en) | Means for protecting from low temperature |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20070823 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071012 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090920 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121012 |