FI87047C

FI87047C - Air exchange system for respiratory protection and respiratory protection

Info

Publication number: FI87047C
Application number: FI912138A
Authority: FI
Inventors: Hannu Inkinen
Original assignee: Air Ace Oy
Priority date: 1991-05-02
Filing date: 1991-05-02
Publication date: 1992-11-25
Also published as: DE69215868T2; EP0582612A1; CA2102296C; FI912138A; EP0582612B1; ATE146089T1; FI87047B; CA2102296A1; WO1992019322A1; JP3438073B2; FI912138A0; DE69215868D1; AU1655992A; JPH06506845A

Abstract

The object of this invention is a valve arrangement of a protective respirator intended for protecting the wearer against dust or gases. The invention sets out how the exhalation air is guided as soon as possible out of the face section (7) and further how te air can be caused to pass through an air enclosure (11) in between the face section (7) and the frame section (3).

Description

1 870471 87047

HENGITYSSUOJAIMEN ILMANOHJAUSJÄRJESTELMÄ JA HENGITYSSUOJAINRESPIRATORY AIR CONTROL SYSTEM AND RESPIRATORY PROTECTION

Keksinnön kohteena on ilmanohjausjärjestelmä hengityssuojaimeen ja hengityssuojain.The invention relates to an air control system for a respirator and a respirator.

Hengityssuojaimia on perinteisesti käytetty pääasiassa teollisuus- ja maataloustöissä haitallisilta pölyiltä ja kaasuilta suojautumiseen. Enenevässä määrin suojaimia käytetään myös kotitalouksissa, esimerkiksi siitepölyallergian välttämiseksi. Seu-raavassa esitetään muutamia erilaisia ratkaisuja hengityssuojaimien venttiilijärjestelyistä.Respirators have traditionally been used primarily in industrial and agricultural work to protect against harmful dusts and gases. Increasingly, protectors are also used in households, for example to avoid pollen allergies. The following are a few different solutions for respiratory valve arrangements.

FI-patenttihakemuksen 833006 mukaan suodinsiltatyyppisen puo-linaamarin uloshengitysventtiili on sijoitettu vinosti naamarin kasvo-osan yläosaan, josta venttiilin kautta ilma kulkeutuu ulkoilmaan. EP-patenttihakemuksen 258508 mukaan uloshengitysventtiili ja sisäänhengitysventtiili on sijoitettu samakeskisesti kasvo-osaan suojaimen etuosaan. Uloshengitysilma kulkeutuu suoraan ulkoilmaan kasvo-osasta.According to FI patent application 833006, the exhalation valve of a filter bridge-type half-mask is arranged obliquely at the top of the face of the mask, from where air flows through the valve to the outside air. According to EP patent application 258508, the exhalation valve and the inhalation valve are arranged concentrically in the face part at the front of the shield. Exhaled air travels directly to the outside air from the facial part.

Eräs hengityssuojaimien suurimmista ongelmista on lauhdeveden muodostuminen kasvo-osan tiivistepinnoille. Ylimääräinen kosteus aiheuttaa bakteerikasvuston voimakasta lisääntymistä ihoa vasten oleville pinnoille synnyttäen ihottumaa ja yliherkkyyttä. Lisäksi naamari on erittäin epähygieeninen, mikäli useampi ihminen vuorottelee naamarin käytössä. Lauhdeveden muodostuminen johtuu siitä, että suojaimien kasvo-osan ulkopuolella ilman lämpötila on alhaisempi kuin kasvo-osan sisäpuolella. Lämmin ja kostea uloshengitysilma tiivistyy vedeksi kasvo-osan pinnoille silloin, kun niiden lämpötila on ns. kastepistelämpötilan alapuolella.One of the biggest problems with respirators is the formation of condensate on the sealing surfaces of the face. Excess moisture causes a strong increase in bacterial growth on surfaces against the skin, causing rashes and hypersensitivity. In addition, the mask is very unhygienic if several people take turns using the mask. The formation of condensate is due to the fact that the air temperature outside the face of the shields is lower than inside the face. Warm and moist exhaled air condenses into water on the surfaces of the facial part when their temperature is so-called. below the dew point temperature.

Toinen merkittävä ongelma on kylmän sisäänhengitysilman hengittäminen pakkassäällä. Koska hengityssuojaimen läpi hengittäminen aiheuttaa aina jonkin verran hengitysvastusta, joutuu suojaimen käyttäjä yleensä hengittämään sellaisella hengitystekniikalla, että varsinkin kohtuullisen raskaasti työskennellessään kylmä ilma kulkee suoraan hengityselimiin. Astmaatikoille tämä aiheuttaa suoranaisen terveysriskin.Another significant problem is inhaling cold inhaled air in cold weather. Since inhaling through a respirator always causes some resistance to respiration, the wearer of the respirator usually has to breathe with such a breathing technique that, especially when working reasonably hard, cold air passes directly to the respiratory tract. For asthmatics, this poses a direct health risk.

Pakkanen aiheuttaa usein myös jään muodostumista uloshengitys- 2 87047 venttiiliin, jolloin suodattamaton ilma saattaa vuotaa jäätyneen uloshengitysventtiilin kautta väärään suuntaan kasvo-osan sisään.Frost often also causes ice to form in the exhalation valve, which may cause unfiltered air to leak through the frozen exhalation valve in the wrong direction inside the face.

Yleinen puute hengityssuojaimissa on se, että uloshengitysilma poistuu suojaimesta liian lähellä sisäänhengitysilman sisäänme-noa. Tällöin aiheutuu se vaara, että hengitysilman hiilidioksidipitoisuus nousee liian korkeaksi. Korkeaksi kumuloitunut hiilidioksidipitoisuus aiheuttaa päänsärkyä, väsymystä ja pahimmassa tapauksessa jopa tajunnan menetyksen. Turvallisena rajana viranomaiset pitävät n. 1 %:n pitoisuutta sisäänhengitettäessä.A common disadvantage of respirators is that exhaled air exits from the respirator too close to the inhaled air inlet. This poses a risk of the carbon dioxide concentration in the breathing air becoming too high. Cumulatively high levels of carbon dioxide cause headaches, fatigue and, in the worst case, even loss of consciousness. The safe limit is considered by the authorities to be about 1% by inhalation.

Eräs työturvallisuutta ja käyttömukavuutta vähentävä epäkohta useissa nykyisin käytössä olevissa naamareissa on silmälasien ja suojalasien sumentuminen lämpimän ja kostean uloshengitysilman vaikutuksesta. Tämä johtuu tavallisesti siitä, että uloshengi-tysilmalla on mahdollisuus ohjautua esteettä uloshengitysvent-tiilistä suoraan laseihin.One drawback that reduces occupational safety and comfort in many of the masks currently in use is the fogging of goggles and goggles by warm and humid exhaled air. This is usually due to the fact that the exhaled air has the possibility of directing unobstructed from the exhalation valve directly to the glasses.

Koska vanhoissa hengityssuojaimissa uloshengitysventtiili on naamarin ulkopinnassa välittömässä yhteydessä ympäröivään epäpuhtaaseen ilmaan, uloshengitysventtiilin mahdollinen vuoto saa aikaan sen, että venttiilin ulkopuolella sen välittömässä läheisyydessä oleva likainen ilma saattaa päästä pienissä määrin si-säänhengitysilmaan sisäänhengitysvaiheessa syntyvän alipaineen takia.Because in older respirators, the exhalation valve is in direct contact with the ambient air on the outer surface of the mask, possible leakage of the exhalation valve causes dirty air outside the valve in its immediate vicinity to enter the inhaled air to a small extent due to the inspiratory pressure.

Keksinnön mukaisella suojaimen ilmanohjausjärjestelmän avulla saadaan aikaan ratkaiseva parannus edellä esitettyihin epäkohtiin. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle turvahengitin-tyyppisen suojaimen ilmanohjausjärjestelylle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, sekä suojaimelle, mitä on esitetty vaatimuksessa 7.By means of the air control system of the shield according to the invention, a decisive improvement in the above-mentioned drawbacks is achieved. To achieve this, the air control arrangement of the safety respirator-type shield according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1 and by the shield as set forth in claim 7.

Keksinnön tärkeimpänä etuna voidaan pitää, että lauhdeveden muodostuminen kasvo-osan tiivistepinnoille vähenee oleellisesti. Samalla sisäänhengitysilma lämpiää, ja suojaimen käyttö on turvallista myös pakkasella. Myös uloshengitysilman sekoittuminen sisäänhengitysilmaan minimoituu.The most important advantage of the invention is that the formation of condensate on the sealing surfaces of the face part is substantially reduced. At the same time, the inhaled air warms up, and the protection is safe even in the cold. The mixing of exhaled air with the inhaled air is also minimized.

87047 387047 3

Keksinnön mukaisessa järjestelyssä uloshengitysventtiilin sijainnin takia uloshengitysventtiilin vuotama ilma on huomattavasti puhtaampaa kuin suojaimen ympäröimä ilma, koska epäpuhdas ympäristön ilma ei ole uloshengitysventtiilin välittömässä läheisyydessä, vuotoilma on pääosin kerran suodatettua ja uloshen-gitettyä ilmaa. Esim. hiukkasia epäpuhtautena sisältävä ilma on puhtaampaa runko- ja kasvotiivisteosan välissä kuin naamarin ulkopinnalla, koska uloshengitetty ilma viipyy hengitysten välisen ajan uloshengitysventtiilin ympärillä ja uloshengitysilman paineen työntäessä likaista ilmaa poispäin venttiiliaukosta.In the arrangement according to the invention, due to the location of the exhalation valve, the air leaked by the exhalation valve is considerably cleaner than the air surrounded by the shield, because the impure ambient air is not in the immediate vicinity of the exhalation valve. For example, air containing particles as an impurity is cleaner between the body and face seal portion than on the outer surface of the mask because the exhaled air lingers around the exhalation valve for the time between exhalations and the exhaled air pressure pushes the dirty air away from the valve orifice.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla.In the following, the invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawings.

Kuva 1 esittää turvahengitintä räjäytyskuvana.Figure 1 shows the safety respirator in an exploded view.

Kuva 2 esittää turvahengitintä ylhäältä päin osittain leikattuna.Figure 2 shows the safety respirator from above in partial section.

Kuva 3 esittää turvahengitintä sivulta päin osittain kuvan 2 linjaa C-C pitkin leikattuna.Figure 3 shows the safety respirator from the side, partly in section along the line C-C in Figure 2.

Kuvat 4a ja 4b esittävät lämmönsiirtopintojen kahta erilaista toteutusmuotoa.Figures 4a and 4b show two different embodiments of heat transfer surfaces.

Kuva 5 esittää keksinnön mukaisen suojaimen isometristä kokoon-panokuvaa.Figure 5 shows an isometric assembly view of a shield according to the invention.

Kuva 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista turvahengitintä räjäytyskuvana. Suojain koostuu suodatinta suojaavasta ritilä-osasta 1, suodattimesta 2, kannatinrivat sisältävästä runko-osasta 3, jossa on reikä sisäänhengitysilmaa varten, venttiili-kehyksestä 4, johon liitetään sisään- ja uloshengitysventtiilit 5 ja 6, sekä kasvotiivisteosasta 7, joka kiinnitetään venttiili-kehykseen 4, suojaimen kiinnityshihnoista, joita ei ole esitetty kuvassa 1. Suojaimen runko-osan 3 yläosaan on sijoitettu ilman ohjainlevy 8.Figure 1 shows schematically an exploded view of a safety respirator according to the invention. The shield consists of a grate part 1 protecting the filter, a filter 2, a body part 3 with support ribs with a hole for inhalation air, a valve frame 4 to which the inhalation and exhalation valves 5 and 6 are connected, and a face seal part 7 attached to the valve frame 4. , of the guard mounting straps not shown in Fig. 1. An air guide plate 8 is placed in the upper part of the guard body 3.

Kuvassa 2 on turvahengitin esitetty kokoonpantuna ylhäältä päin osittain leikattuna. Kuvassa kiinnityshihnat 9 on esitetty kat- 4 87047 koviivoilla.Figure 2 shows the safety respirator assembled from above and partially sectioned. In the figure, the fastening straps 9 are shown with cut lines 4 87047.

Kuva 3 esittää sivulta osittain kuvan 2 linjaa C-C pitkin leikattua naamaria kokoonpantuna ja kasvoille asennettuna. Kuvasta nähdään, miten lämmin uloshengitysilma ohjautuu uloshengitys-venttiilin 6 läpi runko-osan 3 ja kasvotiivisteosan 7 väliseen ilmatilaan 11. Lämmin uloshengitysilma kohoaa konvektion vaikutuksesta ylöspäin ilmatilassa 11, kunnes se kohtaa ilman ohjain-levyn 8. Ohjainlevy 8 ohjaa suurimman osan lämpimästä ilmasta takaviistoon kohti turvahengittimen käyttäjän korvia. Näin ollen turvahengittimen runko-osan ja kasvotiivisteosan väliseen ilmatilaan syntyy lämpimän ilman virtaus, joka pitää kyseisen ilmatilan lämpötilan oleellisesti ulkoilman lämpötilaa korkeammalla. Numerolla 16 on esitetty irrotettavaa suojavisiiriä.Figure 3 is a side view of the mask partially cut along line C-C of Figure 2, assembled and mounted on the face. The figure shows how warm exhaled air is directed through the exhalation valve 6 to the air space 11 between the body part 3 and the face seal part 7. The warm exhaled air rises upwards in the air space 11 until it meets the air guide plate 8. The guide plate 8 directs most of the warm air safety respirator ears. Thus, a flow of warm air is created in the air space between the body part of the safety respirator and the face seal part, which keeps the temperature of that air space substantially higher than the temperature of the outside air. Number 16 shows a removable protective visor.

Ilmatilassa oleva lämmin uloshengitysilma pitää kasvotiivisteosan ulkopinnan kastepistelämpötilan yläpuolella, ja siten lauhdeveden muodostuminen kasvotiivisteosan sisäpinnoille vähenee oleellisesti.The warm exhaled air in the air space keeps the outer surface of the face seal member above the dew point temperature, and thus the formation of condensate on the inner surfaces of the face seal member is substantially reduced.

Ilmatilassa oleva lämmin uloshengitysilma lämmittää myös runko-osan 3 takapintana olevan lämmönsiirtopinnan 12. Lämmönsiirto-pinnasta lämpö siirtyy johtumalla kannatusripoihin 13. Lämmenneet kannatusrivat luovuttavat lämpöä ripojen välissä kulkevaan suodatettuun sisäänhengitysilmaan. Näin ollen sisäänhengitysil-man lämpötila ei ole vaarallisen kylmä astmaatikoillekaan.The warm exhaled air in the air also heats the heat transfer surface 12 on the rear surface of the body part 3. From the heat transfer surface, heat is transferred to the support fins 13. The heated support fins transfer heat to the filtered inhalation air passing between the fins. Thus, the temperature of the inhaled air is not dangerously cold even for asthmatics.

Koska hiilidioksidipitoinen uloshengitysilma kulkeutuu omassa ilmatilassaan ja poistuu olennaisesti suojaimen päistä, sillä on pienet mahdollisuudet kulkeutua uudelleen sisäänhengitettäväksi. Tämä parantaa suojaimen käyttöturvallisuutta.Because the carbon dioxide-containing exhaled air travels in its own air space and essentially exits the ends of the shield, it has little chance of re-inhaling for inhalation. This improves the operational safety of the protector.

Ohjainlevyn 8 ansiosta lämmin ilma ei pääse aiheuttamaan silmä-suojaimien huurtumista.Thanks to the guide plate 8, warm air does not cause the eye protection to mist up.

Kuvissa 4a ja 4b on esitetty toinen mahdollinen ratkaisu lämmönsiirtopinnan 12 rakenteeksi. Rivat 13 ovat niin muodostetut, että runko-osa 3 on olennaisesti yhtä paksu ripojen kärkien kohdalla kuin ilman siirtokanavien 10 kohdalla. Tällä konstruktiolla saadaan aikaan tehokkaampi lämmönsiirto suuremman pinta-alan 5 87047 ja tasaisemman runko-osan paksuuden ansiosta.Figures 4a and 4b show another possible solution for the structure of the heat transfer surface 12. The ribs 13 are formed so that the body part 3 is substantially as thick at the tips of the ribs as at the air transfer channels 10. This construction provides more efficient heat transfer due to the larger surface area of 5,87047 and the smoother body thickness.

Kuvassa 5 on numerolla 15 merkitty kiinnitystappia, jolla riti-läosa 1 kiinnitetään runko-osaan. Paineen tasausaukot 14 voidaan tehdä esim. ritiläosan 1 suojaimen alle kaartuvaan osaan, jolloin tasausaukot yhtyvät suojaimen ollessa kokoonpantuna runko-osan 3 vastaaviin kohtiin tehtyihin aukkoihin.In Fig. 5, the fastening pin marked with the number 15 is used to fasten the grate part 1 to the body part. The pressure equalization openings 14 can be made, for example, in the part curved under the guard of the grate part 1, whereby the equalization openings coincide with the openings made in the corresponding parts of the body part 3 when the guard is assembled.

Erityisesti on huomattava, että keksinnön mukaista suojainta on selitetty vain yhteen sen edulliseen toteuttamisesimerkkiin viitaten. Tällä ei kuitenkaan millään tavoin haluta rajoittaa keksintöä vain tätä esimerkkiä koskevaksi vaan monet muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.In particular, it should be noted that the shield according to the invention has been described with reference to only one preferred embodiment thereof. However, this is in no way intended to limit the invention to this example only, but many modifications are possible within the scope of the inventive idea defined by the following claims.

Claims

6 87047

An air control system for an air pollution shielding respirator formed by a face seal part (7) made of a rubber-type material, exhalation and inhalation valves (5, 6) connected to the body part (3) and the valve frame (4), a filter (2) , through which air is inhaled into the face part (7), characterized in that the air coming through the exhalation valve (6) is directed to the space (11) between the body and the face seal part (3, 7).

Air control system according to Claim 1, characterized in that the upper part of the body part (3) of the respirator has an air guide plate (8) which takes into account the shape of the face and is directed substantially towards the face of the wearer body (3).

Air control system according to Claim 1, characterized in that the exhaled air heats the heat transfer surface (12) of the body part (3) and the heat transfer fins (13), from which heat is transferred to the inhaled air.

Air control system according to claim 1, characterized in that the exhaled air heats the outer surface of the face sealing part (7), keeping its internal temperature above the dew point, preventing the formation of condensate inside the face sealing part (7).

Air control system according to Claim 1, characterized in that cavities or grooves parallel to the fins are formed in the heat transfer fins (13).

Air control system according to Claim 1, characterized in that the exhaled air leaves the shield substantially parallel to the filter surface when the heat transfer surface (12) of the body part (3) and the guide plate (8) control the air flow. 7. a respirator for protection against airborne contaminants, consisting of a face seal part (7) made of a rubber-type material, exhalation and inhalation valves (5, 6) connected to the body part (3) and the valve frame (4), a filter ( 2), through which air is inhaled into the face part (7), characterized in that the outlet of the exhalation valve (6) is between the body and face seal part (3, 7) and the inlet of the inhalation valve (5) in the body part (3) below the filter surface .

Shield according to Claim 7, characterized in that the heat transfer surfaces (12) which are integral with one another are connected to the heat transfer surface (12) on the second wall of the space (11).

Protector according to Claim 8, characterized in that the wall facing the space (11) of the heat transfer surface (12) has preferably elongate grooves and / or cavities which are open in the space (11).

Protector according to Claim 8, characterized in that pressure equalizing openings (14) are provided in the body part (3) and in the grille (1) outside and / or below the exhalation valve (6). 87047