Фільтруючий елемент протипилового респіратора

Фільтруючий елемент протипилового респіратора, що містить концентричні складки з двох однакових шарів електростатично зарядженого поліпропіленового матеріалу з поверхневою 2 ЩІЛЬНІСТЮ шару в діапазоні 0,045 0,055кг/м і діаметром волокон у діапазоні 1 7 мкм, виготовленого із конусної заготівки, який відрізняється тим, що конусна заготівка фільтра виконана з площею поверхні 320 550см при числі концентричних складок 3 5 і співвідношенні висоти складок фільтруючого елемента і ширини між складками (0,8 3,2) 1 Винахід відноситься до області індивідуальних засобів захисту органів дихання людини від пилу та аерозолів, що містяться в атмосфері, і може бути використаний в різних галузях промисловості Відомий фільтруючий елемент складчастого фільтра протипилового респіратора що складається із шару полімерних ультратонких волокон, підкладки і основи При цьому підкладка виконана у вигляді термозкріпленого полотна, яке складається з лавсанових шарів з поверхневою ЩІЛЬНІСТЮ 0,025 - 0,035кг/м2, а основа виконана з полотнини, що містить лавсанові і ВІСКОЗНІ волокна при їхньому співвідношенні, мас % високою ЩІЛЬНІСТЮ, а також значну товщину фільтруючого елемента і мала пилоємність, через неповне використання робочої поверхні фільтра, викликаного змиканням сусідніх складок на значній площі фільтра При зазначеній поверхневій ЩІЛЬНОСТІ шарів і співвідношенню висоти складок фільтруючого елемента до ширини між складками, спостерігається практично повне змикання поверхонь складок у зоні перекриття фільтруючого матеріалу (див Поз 1 на фіг 1), і зміщення ковпачка відносно центра фільтра, що приводить до неповного використання 45 - 55% робочої поверхні фільтра Зменшення зони перекриття фільтруючого матеріалу в таких фільтруючих елементах (див поз 2 на фіг1) приводить до збільшення проникнення часток аерозолю через зону перекриття (46) 15 01 2002, Бюл № 1, 2002 р (72) Голінько Василь Іванович, Іщенко Олександр Степанович, Чеберячко Сергій Іванович, Васильченко Микола Миколайович, Дядюшко Віктор Романович, Заярнюк Віталій Андрійович, Кірєєв Юрій Миколайович, Ковріпн Сергій Олександрович, Наумов Микола Іванович, Піскунов Микола Володимирович, Савченко Костянтин Кирилович (73) Товариство з обмеженою відповідальністю науково-виробниче підприємство "СТАНДАРТ-1" Лавсанові волокна ВІСКОЗНІ волокна 68-99 1 -32 з поверхневою ЩІЛЬНІСТЮ 0,03 - 0,04кг/м , при цьому співвідношення висоти складок фільтруючого елемента і ширини між складками дорівнює (3 5) 1 Шар полімерних ультратонких волокон містить волокна діаметром 1,0 - 8,0мкм, при їхньому співвідношенні в шарі, мас % Волокна 0 1 , 0 - 2,5мкм Волокна 02,0 - 8,0мкм 60-70 30-40 [патент РФ 2031668, БИ № 9, 1995] Недоліками наведеного фільтруючого елементу є підвищений опір диханню через те, що фільтруючий елемент включає багато шарів з відносно Найбільш близьким по технічній сутності до запропонованого є фільтруючий елемент протипилового респіратора, що містить 6 концентричних складок із двох однакових шарів електростатично зарядженого поліпропіленового матеріалу, з площею фільтруючого елемента 700см і співвідношенням висоти складок фільтруючого елемента і ширини між складками 3,8 1 При цьому кожен шар фільтруючого матеріалу має поверхневу ЩІЛЬНІСТЬ у діапазоні 0,045 - 0,055кг/м2 і містить волокна діаметром 1 - 7мкм [патент України 22314, БИ № З, 1998] Недоліком цього фільтруючого елемента є мала питома пилоємність (пилоємність на одиницю площі фільтруючого матеріалу) і відносно ве 44101 ликі витрати фільтруючого матеріалу на його виготовлення При зазначених параметрах фільтрувального елемента (вони зазначені розмірами фільтруючого патрона респіратора), через невелику відстань між сусідніми шарами фільтруючого елемента спостерігається часткове змикання їхніх поверхонь, що призводить до збільшення опору фільтруючого елемента потоку повітря, неповному використанню фільтрувального матеріалу і зниженню пилоємності фільтруючого елемента При виготовленні фільтруючих елементів використовуються поліпропіленові матеріали з різним процентним співвідношенням волокон у зазначеному діапазоні розмірів (типу "Me тблоун" (Чехія), НФП, Элефлен (Україна) і ш ) При ВМІСТІ у поліпропіленовому фільтруючому матеріалі великої частки тонких волокон, фільтруючий елемент (поз 3 на фіг 1) має відносно меншу СТІЙКІСТЬ і змикання поверхонь складок спостерігається під дією перепаду тиску на фільтрі при вдиху При збільшенні у поліпропіленовому фільтруючому матеріалі частки більш грубих волокон фільтруючий елемент здобуває велику СТІЙКІСТЬ, однак при цьому спостерігається часткове змикання поверхонь складок фільтра після його формування з конусної заготівки (поз 4 на фіг 1) Як і у першому, так і в другому випадку це призводить до збільшення опору фільтруючого елемента потоку повітря і неповному використанню фільтрувального матеріалу В основу винаходу поставлена задача удосконалення фільтруючого елемента, шляхом іншого конструктивного виконання окремих елементів фільтра, що забезпечить при зменшенні площини заготівки, збільшення ефективності використання фільтруючого матеріалу, за рахунок використання всієї робочої поверхні фільтра Це приведе до зменшення початкового опору повітряному потоку і до збільшення пилоємності фільтруючого елемента Крім того, зменшиться витрата матеріалу при цьому ефективність фільтрації залишається незмінною Фільтруючий елемент, що містить концентричні складки з двох однакових шарів електростатично зарядженого поліпропіленового матеріалу з поверхневою ЩІЛЬНІСТЮ шару в діапазоні 0,045 0,055кг/м2 і діаметром волокон у діапазоні 1 7мкм, виготовленого із конусної заготівки, згідно з винаходом конусна заготівка фільтра виконана з площею поверхні 320 - 550см2, при числі концентричних складок 3 - 5 і співвідношенні висоти складок фільтруючого елемента і ширини між складками (1,8-3,2) 1 На фіг 1 приведено зображення фільтруючих елементів респіратора по прототипу На фіг 2 зображена схема фільтруючого елементу На кресленні прийняті наступні позначення Н - висота складок фільтруючого елемента, а - ширина між складками фільтруючого елемента, 1 складки фільтруючого елемента, 2 - ковпачок Фільтруючий елемент складається з концентричних складок 1 і ковпачка 2 На фіг 3 проведено розгортай фільтруючих елементів 1 шестискладчатого фільтру, 2 - п'ятискладчастого фільтру Фільтруючий елемент працює наступним чином Запилене повітря надходить на поверхню складок 1 (фіг 2) фільтруючого елемента Частки пилу, більші 15мкм, вдаряючись об гладку поверхню складок 1 (фіг 2), випадають не затримуючись на ній Частки розміром менш 15мкм частково виділяються на поверхні складок 1 (фіг 2), а частково, проникають до його внутрішньої структури і там за рахунок електростатичного заряду, нанесеного на поліпропіленові волокна, а також дифузійного й інерційного ефектів, вони затримуються [Високоефективне очищення повітря Перли, с англ /Под ред П Уайта, С Смита - М Атомиздат, 1967 -312 с] У таблиці приведенні результати досліджень, що підтверджують можливість здійснення винаходу, що були отримані в випробувальній лабораторії «Технічної експертизи засобів колективного та індивідуального захисту трудящих» при Національній гірничій академії України (Атестат акредитації в Системі сертифікації УкрСЕПРО №UA 6 001Н 171 від "29" червня 1998р) Приведені результати випробувань фільтруючих елементів, отриманні після статистичної обробки вибірки з 20 штук кожного виду фільтруючих елементів протипилових респіраторів і порівняння їх зі значеннями, регламентованими нормативною документацією Таблиця Результати лабораторних випробувань фільтрів протипилових респіраторів Значення показників Фактично отримані Обумовлені показники Площа фільтруючого елемента (ФЕ), див^ Співвідношення висоти складок фільтруючого елемента і ширини між складками Вимоги Прототип ГОСТ 5-ти 4-х скла(6-ти скла3-х склад12 4 041-89 складча- дчастий дчастий частий ФЕ стий ФЕ ФЕ ФЕ) 700 530 410 340 3,8 1 3,1 1 2,5 1 1,91 17,6 ± 1,4 12 + 1,1 Початковий опір постійному потоку повітря з не більш 60 21,1 ±1,5 витратою через фільтруючий елемент 15л/хв, Па 14,8 ± 1,4 5 44101 Є Па Пилоємність фільтрувального елемента по вугільному пилу (до досягнення опору 1 ООПа), г 5,1 ±0,5 7,2 ±0,6 Питома пилоємність фільтрувального елемента по вугільному пилу, мг/см 7,3 ±0,7 13,6 ±1,1 15,4 ±0,9 13,8 ±1,2 Як видно з наведених даних виконання фільтруючих елементів з числом концентричних складок З - 5 при співвідношенні висоти складок фільтруючого елемента і ширини між складками (1,8 - 3,2) 1 з конусних заготівок площею (320 - 550)см2 дозволяє при ІСТОТНІЙ економії фільтрувального матеріалу зменшити початковий опір фільтрувальних елементів потоку повітря (мінімальне значення характерне для 4-х складчастих фільтрів), збільшити пилоємність фільтрувальних елементів (максимальне значення характерне для 5-й складчастих фільтрів) і істотно збільшити ефективність використання фільтрувальних матеріалів (питома пилоємність елементів, що заявляються, практично в два рази більше чим у прототипу) На фіг 3 представлені розгортки фільтруючих елементів після накопичення на них вугільного пилу (до досягнення опору ЮОПа) 6-ти складчастого фільтра-прототипу (поз 1) і 5-ти складчастого фільтра (поз 2), що пропонується Як видно для фільтра, що заявляється (поз 2 фіг 3), характерно практично рівномірне запилення всієї поверхні На поверхні фільтра-прототипу (поз 1 фіг 3) мається безліч світлих ділянок симетричних щодо лінії вигину складська яких практично немає пилу, що свідчить про непродуктивне використання робочої поверхні фільтра Це підтверджує переваги фільтрів, що запропоновані, перед прототипом Виконання фільтруючого елемента з числом концентричних складок 3 - 5 і співвідношенні висоти складок фільтруючого елемента і ширини між складками (1,8 - 3,2) 1 з конусної заготівки фільтра площею (320 - 550) см 2 дозволяє збільшити величину зазорів між складками фільтруючого елемен 6,3 ±0,4 4,7 ±0,5 та, забезпечити достатню СТІЙКІСТЬ конструкції, знизити початковий опір фільтра, збільшити ефективність використання фільтрувального матеріалу і знизити витрати на виготовлення фільтрувальних елементів При КІЛЬКОСТІ складок більш 5 і співвідношенні висоти складок фільтруючого елемента і ширини між складками більш 3,2 1 спостерігається часткове змикання фільтруючих поверхонь, що приводить до збільшення опору фільтруючого елемента потоку повітря, неповному використанню фільтрувального матеріалу і зниженню пилоємності фільтруючого елемента При КІЛЬКОСТІ складок менше 3 і співвідношенні висоти складок фільтруючого елемента і ширини між складками менше 1,8 1 складки в результаті збільшеного кута втрачають форму, що викликає труднощі при заміні фільтруючого елемента, спостерігається зниження пилоємності фільтруючого елемента і ріст його початкового опору Використання заготівок із площею більш 550см2, при зазначеному числі складок і співвідношенні висоти складок фільтруючого елемента і ширини між складками, веде до збільшення габаритів фільтрувальних коробок, їхньої маси й обмеженню поля зору, а використання заготівок із площею менше 320см2 веде до істотного зниження пилоємності фільтруючого елемента і вимагає більш частої його заміни ляє Таким чином, запропонований пристрій дозво - зменшити опір фільтруючого елемента в 1,2 1,7 рази, при збільшенні чи практичному збереженні пилоємності прототипу, - зменшити витрати фільтруючого матеріалу для виготовлення фільтрів у 1,3 - 2 рази 44101 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90