Фільтрувальний респіратор

Реферат: Фільтрувальний респіратор містить еластомерну півмаску з обтюратором і клапаном видихання, фільтрувальну коробку із клапаном вдихання та змінним фільтром, який з'єднано з півмаскою. Задня стінка фільтрувальної коробки виконана у формі конфузора (зрізаного конуса) із співвідношенням діаметрів її вихідного і вхідного отворів у діапазоні 0,4…0,8, при цьому фільтрувальна коробка жорстко з'єднана з півмаскою. UA 118789 U (12) UA 118789 U UA 118789 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області індивідуальних засобів захисту органів дихання людини від пилу і аерозолів, що містяться в атмосфері, і може бути використана в різних галузях промисловості. Відомий респіратор "Шахтар", який складається з гумової півмаски з вмонтованими двома вузлами клапанів видиху, обтюратора, фільтрувальної коробки, оснащеної двома послідовно встановленими гофрованими фільтрами, і наголів'я (патент України № 19750, МПК А62В 7/00, опубл. 2006). Проте, відомий протипиловий респіратор в умовах тяжкої праці, великої вологості повітря 3 (>80 %) та концентрації пилу (500 мг/м ) характеризується частою заміною фільтрів (3-4 рази за зміну) через швидке зростання опору дихання внаслідок "цементації" пилу при взаємодії з вологою, що видихається. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення є фільтрувальний респіратор типу Ф-62Ш або Пульс-М, який складається з еластомерної півмаски з обтюратором, фільтрувальної коробки із клапаном вдиху й змінним протиаерозольним фільтром, який фіксується з півмаскою за рахунок фланця, закріпленою у півмасці обоймою з клапаном видиху, до якої прикріплені пряжки для фіксації наголів'я (патент України 39711; u200811602 від 29.09.2008). Недоліками відомого респіратора є: - низький термін захисної дії в умовах тяжкої фізичної праці і високий початковий опір диханню, зумовлений: конструкцією фільтрувальної коробки, яка має незначний вихідний отвір та плоску задню стінку, до якої прилягає гофрований фільтр, що в умовах запиленості приводить до швидкого зростання перепаду тиску через нерівномірність повітряного навантаження за площею фільтра (частина повітря, яка проходить через фільтр навпроти вихідного отвору, вільно потрапляє до підмаскового простору, а інша частина повітря просмоктується між задньою стінкою коробки і гофрами фільтра, тобто щоб потрапити до вихідного отвору, їй необхідно подолати додатковий опір гофрів фільтра, які прилягають до задньої стінки); - низький коефіцієнт захисту через підсмоктування нефільтрованого повітря у місцях прилягання півмаски до обличчя, що викликано нерівномірністю розподілу притискних зусиль за смугою обтюрації півмаски через фіксацію наголів'я на обоймі клапану видихання у двох точках. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити фільтрувальний респіратор, в якому шляхом використання нової конструкції фільтрувальної коробки, її з'єднання з півмаскою та нового кріплення наголів'я стає можливим зменшити опір диханню, збільшити термін захисної дії та коефіцієнт захисту, тим самим забезпечити поліпшення експлуатаційних властивостей респіратора. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому фільтрувальному респіраторі, який містить еластомерну півмаску з обтюратором, фільтрувальну коробку із клапаном вдихання й змінним фільтром, який з'єднано з півмаскою, згідно з корисною моделлю, задня стінка фільтрувальної коробки виконана у формі конфузора (зрізаного конуса) із співвідношенням діаметрів її вихідного і вхідного отворів у діапазоні 0,4…0,8, при цьому фільтрувальна коробка жорстко з'єднана з півмаскою. Корисна модель, що заявляється, наведена на кресленнях: - на фіг. 1 наведений респіратор; - на фіг. 2 респіратор у розрізі; - на фіг. 3 схема руху повітря у фільтрувальних коробках прототипу і заявленого; - на фіг. 4 фотографію респіратора; - на фіг. 5 фотографії фільтрів після запилення. Респіратор (див. фіг. 1) містить еластомерну півмаску з обтюратором 1 і клапаном видиху 2, яка жорстко з'єднана з фільтрувальною коробкою 3. Між фільтрувальною коробкою і півмаскою розміщено розподільчу пластину 4 з чотирма точками для закріплення наголів'я 5 з кріпильним гарнітуром 6. Фільтрувальний патрон (фіг. 2) складається з корпусу 7, задня стінка якого виконана у формі конфузора (зрізаного конуса) 8 з вихідним отвором 9, в якому розташований клапан вдихання 10. Розмір вихідного отвору фільтрувальної коробки повинен бути не менше 0,4 від площі вхідного отвору. У коробці розташовані основний гофрований фільтр 11 і додатковий плоский - 12, які захищені кришкою 13 з вхідними жалюзійними отворами 14. Це дозволить зменшити початковий опір дихання фільтра, за рахунок забезпечення рівномірного повітряного навантаження за площею фільтра та виключення "мертвих" зон (зони, де не відбувається рух повітря), що підтверджено як моделюванням, так і експериментальними випробуваннями. На фіг. 3 наведені результати проведеного моделювання руху повітряного потоку прототипу і заявленої конструкції фільтрувальної коробки, які показують, що у останньої 1 UA 118789 U 5 10 15 20 25 30 обтікання повітрям поверхні фільтр більше майже у два рази. Відмітимо, що максимальний діаметр вихідного отвору задньої стінки фільтрувальної коробки обмежується еластичними властивостями матеріалу клапана вдихання, які впливають на час його спрацювання. При збільшенні діаметра клапана більше максимального зростає кількість видихаємого повітря, яка потрапляє до основного фільтра із підмаскового простору, насичуючи останній додатковою вологою. Таким чином, зменшення опору дихання і з'єднання жорстко фільтрувальної коробки з півмаскою з розташованою між ними розподільчою пластиною покращить коефіцієнт захисту респіратора за рахунок зменшення підсмоктування між обличчям і півмаскою. Респіратор працює таким чином. За допомогою наголів'я 5 і спеціального кріпильного гарнітуру 6 респіратор з півмаскою 1 фіксують на обличчі. При цьому рівномірне притискання за смугою обтюрації забезпечується за рахунок чотирьох точок кріплення наголів'я 5 на розподільчій пластині 4, що підвищує захисні властивості даного виробу. Для перевірки відсутності підсмоктувань фільтрувальну коробку закривають повітронепроникним матеріалом і виконують вдих, якщо під маскою утримується вакуум, респіратор одягнений правильно і він готовий до роботи. При диханні забруднене повітря послідовно проходить крізь кришку 13, попередній фільтр 12 та основний фільтр 11 і потрапляє через конфузор 8 та клапан вдихання 10 через вихідний отвір 9 до під маскового простору півмаски 1. Пил послідовно забруднює всю поверхню додаткового 12, а потім основного 11 фільтрів. При цьому конфузор 8 дозволяє поступово на шляху до клапана вдихання 10 зі зменшенням площі перерізу конуса поступово збільшувати швидкість повітряного потоку, що також сприяє рівномірному обтіканню гофрованої поверхні фільтра 11. Такий розподіл повітряного потоку у заявленій конструкції забезпечує у порівнянні з прототипом незначне зростання опору дихання на фільтрі при запиленні та збільшує термін захисної дії респіратора. Таким чином захисний індивідуальний пристрій, що заявляється, має поліпшені експлуатаційні властивості. Для моделювання процесу уловлювання пилу під чар роботи заявленого респіратора використовували манекен голови з дихальною машиною. При цьому продуктивність дихальної машини складає 2 л/цикл та відрегульована на 15 циклів за хвилину (30 л/хв.), концентрація 3 пилу у повітрі випробувальної камери підтримувалась на рівні 500 мг/м . Відповідно до ДНАОП 0.00-1.04-07 ознакою закінчення терміну захисної дії респіраторів є досягнення опору диханню 100 Па (гранично допустима величина) при витраті повітря 30 л/хв. Результати порівняльних випробувань респіраторів "Ф-62Ш" і "заявленого" наведені у таблиці. На фіг. 5 наведено фотографії запилених фільтрів: прототипу (а), заявленого (б). 35 Таблиця Результати лабораторних випробувань фільтрувальних респіраторів Показники Маса фільтра, г 2 Площа фільтра, см Коефіцієнт проникнення за тест-аерозолем хлорид натрію на добровольцях К, % Початковий опір вдихання фільтрувальної коробки при витраті повітря, 30 л/хв., Па Пиломісткість при запиленні з концентрацією пилу 3 3 500 мг/м , при витраті повітря 30 дм /хв. до досягнення граничного опору дихання 100 Па, г Час запилення фільтрів до досягання граничного опору дихання 100 Па, хв. 40 Значення показників прототипу заявлений 6 6 800 800 4 1,5 25 9 1,1 4,8 75 320 В таблиці наведені основні результати лабораторних випробувань фільтрувального респіратора, з яких видно, що початковій опір диханню у заявленого респіратора менший майже у два рази, ніж у прототипу. При цьому пиломісткість і термін захисної дії зросли більше, ніж в 3 чотири рази при концентрації пилу в повітря 500 мг/м . Крім того за рахунок жорсткого з'єднання півмаски з фільтрувальною коробкою і забезпеченні рівномірного розподілу притискних зусиль за смугою обтюрації та зменшенні опору дихання покращуються захисні властивості у засобу індивідуального захисту органів дихання у 2,5 рази. 2 UA 118789 U Заявлений респіратор рекомендується використовувати на вугільних шахтах зі значною запиленістю гірничих виробок. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Фільтрувальний респіратор, що містить еластомерну півмаску з обтюратором і клапаном видихання, фільтрувальну коробку із клапаном вдихання та змінним фільтром, який з'єднано з півмаскою, який відрізняється тим, що задня стінка фільтрувальної коробки виконана у формі конфузора (зрізаного конуса) із співвідношенням діаметрів її вихідного і вхідного отворів у діапазоні 0,4…0,8, при цьому фільтрувальна коробка жорстко з'єднана з півмаскою. 3 UA 118789 U 4 UA 118789 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5