Респиратор

Изобретение относится к области производства средств для очистки воздуха, в частности к респираторной технике, и может быть использовано для очистки воздуха рабочей зоны от паров и аэрозолей вредных веществ, а также может служить средством индивидуальной защиты при проведении работ, связанных с выделением вредных веществ в виде паров и аэрозолей, в бытовых условиях. Респиратор содержит воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски складчатого типа, состоящую из расположенных последовательно по ходу воздуха лобового и замыкающего слоев эластичных фильтрующих материалов, эластичное оголовье и носовой зажим. Воздухопроницаемая лицевая часть выполнена в форме равнобедренной трапеции, малое и большое основания которой относятся как 1:1,1-1,25. Фильтрующая поверхность представляет собой М-образную складку с отношением ширины каждой из образующих ее внутренних поверхностей к ширине наружных как 1:1,25-1,45. Между лобовым и замыкающим слоями эластичных фильтрующих материалов помещен слой эластичного сорбирующего материала. Обеспечивается повышение качества очистки воздуха респиратором, расширение области его применения, увеличение ресурса и повышение надежности его работы. 5 ил.

 

Изобретение относится к области производства средств для очистки воздуха, в частности к респираторной технике, и может быть использовано для очистки воздуха рабочей зоны от паров и аэрозолей вредных веществ.

Известен респиратор в виде фильтрующей полумаски одноразового использования, выполненный из различных материалов, один из которых - внутренний - каркасный, поддерживающий контакт с лицом, а наружный - фильтрующий для задержания находящихся в воздухе аэрозольных частиц. Корпус маски снабжен системой завязок для крепления на лице (патент США US 6173712 ВА, кл. 7 А 62 В 18/02, опубл. 16.01.2001 г., приоритет 29.04.1998 г.).

Недостатками известного респиратора являются, во-первых, невозможность защиты органов дыхания работающего от паров вредных веществ, и, во-вторых, низкая эффективность защиты от аэрозолей, связанная с тем, что известный респиратор не обладает, вследствие своих конструктивных особенностей, развернутой поверхностью фильтрации; все это существенно ограничивает возможности применения указанного респиратора.

Также известен респиратор, содержащий воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски чашеобразной формы, состоящей из расположенных по ходу воздуха лобового и замыкающего слоев эластичных фильтрующих материалов, между которыми расположен слой сорбирующего материала, эластичное оголовье и носовой зажим (патент России RU 2101052 С1, кл. А 62 В 7/10, 10.01.1998 г., приоритет 16.02.1996 г.). Изготовление такого респиратора осуществляется методом горячего формования плоских листов на многократно применяемой матрице.

Недостатками известного устройства являются, как правило, нестабильность защитных показателей, так как при горячем формовании происходит нарушение фильтрующих свойств материалов, как за счет неизбежных процессов термодеструкции волокон, так и ненормируемой термоусадки самих материалов. Вместе с тем процессы формования эластичных сорбирующих материалов часто приводят к их повреждению из-за сравнительно низкой механической прочности последних.

Все это, а также отсутствие сформованного обтюратора, позволяющего обеспечить надежную герметизацию респиратора на лице работающего в нем человека, приводит к потере защитных свойств респиратора и снижению его надежности при эксплуатации.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является респиратор, содержащий воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски складчатого типа, состоящий из расположенных последовательно по ходу воздуха лобового и замыкающего слоев эластичных фильтрующих материалов, эластичное оголовье и носовой зажим (патент Германии DE 2929104 А1, кл. А 62 В 7/10, опубл. 31.01.1980 г., приоритет США от 10.09.1979 г.).

Недостатком данного устройства является то, что ненормируемое отношение длины стороны, на которой крепятся носовой зажим, верхнее и нижнее оголовья к длине противоположной стороны может привести к тому, что не происходит самораскрывания складок респиратора при его надевании на голову работающего, и, как следствие, значительная часть фильтрующей поверхности выходит из строя, что в конечном итоге приводит к ухудшению защитных характеристик респиратора и повышению сопротивления дыханию. С другой стороны, наличие большого количества складок (не менее 3) также приводит к перекрытию рабочей поверхности при пользовании респиратором, а следовательно, ухудшаются защитные свойства респиратора и повышается сопротивление дыханию. Вместе с тем отсутствие сорбирующего слоя существенно ограничивает применение респиратора в различных отраслях промышленности, так как в настоящее время большинство технологических процессов сопровождается, наряду с выделением аэрозолей, выделением вредных веществ в паровой фазе.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества очистки воздуха респиратором, расширении области его применения, увеличении ресурса и повышении надежности его работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в респираторе, содержащем воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски складчатого типа, состоящем из расположенных последовательно по ходу воздуха лобового и замыкающего слоев эластичных фильтрующих материалов, эластичного оголовья и носового зажима, воздухопроницаемая лицевая часть выполнена в форме равнобедренной трапеции, малое и большое основания которой относятся как 1:1,1÷1,25 фильтрующая поверхность представляет собой М-образную складку с отношением ширины каждой из образующих ее внутренних поверхностей к ширине наружных, как 1:1,25÷1,45, а между лобовым и замыкающими слоями эластичных фильтрующих материалов помещен слой эластичного сорбирующего материала.

Отличие предложенного устройства от известного заключается в том, что воздухопроницаемая лицевая часть выполнена в форме равнобедренной трапеции, малое и большое основания которой относятся, как 1:1,1÷1,25, фильтрующая поверхность представляет собой М-образную складку с отношением ширины каждой из образующих ее внутренних поверхностей к ширине наружных, как 1:1,25÷1,45, а между лобовым и замыкающим слоями эластичных фильтрующих материалов помещен слой эластичного сорбирующего материала.

Выполнение воздухопроницаемой лицевой части в форме равнобедренной трапеции с указанными соотношениями длин малого и большого оснований, фильтрующей поверхности в виде М-образной складки с указанными соотношениями между шириной внутренних и наружных поверхностей, в сочетании с введением эластичного сорбирующего материала между лобовым и замыкающим слоями эластичных фильтрующих материалов авторам из научно-технической литературы неизвестно.

Использование указанных признаков в предложенном устройстве позволяет достичь высокого качества очистки воздуха как от аэрозолей, так и от паров вредных веществ, увеличить ресурс и повысить надежность работы респиратора. На фиг.1 приведен общий вид респиратора; на фиг.2, а) - узел А на фиг.1, б) - вид В на фиг.1.

Предложенный респиратор включает воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски складчатого типа 1, состоящую из расположенных последовательно по ходу воздуха лобового 2 и замыкающего 3 слоев эластичных фильтрующих материалов, между которыми помещен слой эластичного сорбирующего материала 4. Воздухопроницаемая лицевая часть 1 выполнена в форме равнобедренной трапеции с малым 5 и большим 6 основаниями. Фильтрующая поверхность лицевой части представляет собой М-образную складку с внутренними 7 и наружными 8 поверхностями. Для крепления респиратора на голове служит эластичное оголовье 9. Для фиксации формы респиратора в области носа служит носовой зажим 10.

Респиратор работает следующим образом. С помощью эластичного оголовья 9 респиратор закрепляется на лице работающего, и носовым зажимом 10 фиксируется его форма в области носа. При входе загрязненный воздух проходит последовательно лобовой 2, сорбирующий 4 и замыкающий 3 слои материалов и, очищенный от паров и аэрозолей вредных веществ поступает в подмасочное пространство для дыхания.

В качестве лобового слоя может быть использован широкий спектр противопылевых материалов, способных очищать воздух от грубодисперсных аэрозолей: полотно термоскрепленное, различных модификаций материалы объемного типа и подобные материалы, обладающие низким сопротивлением потоку воздуха.

В качестве замыкающего слоя предпочтительно использовать фильтрующие материалы, позволяющие проводить высокоэффективную очистку воздуха от тонкодисперсных аэрозолей: фильтрующие материалы типа ФПП, РФМ, РМПК, ФПКС и другие модификации «тканей Петрянова», а также фильтрующие материалы на основе полипропиленовых и других типов волокон, очищающие воздух от тонкодисперсных аэрозолей при низком сопротивлении.

В качестве сорбирующего слоя могут быть использованы тканые и нетканые материалы на основе активированных угольных волокон и угленаполненные фильтрующие и композиционные материалы различных типов и модификаций.

Для придания респиратору защитных свойств по парам широкого спектра веществ используются сорбирующие материалы, импрегнированные различными каталитическими и хемосорбционными добавками.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации респиратор может снабжаться клапаном выдоха.

Основные результаты испытаний приведены на фиг.3 и 4. На фиг.3 приведены графики эффективности очистки (Э_ф) паров органических веществ (бензол) и сопротивления (R) в зависимости от величины соотношения между малым и большим основаниями трапеции, форму которой имеет респиратор в сложенном состоянии.

Как следует из представленных данных, при l_б/l_м=1,1,

где l_б - длина большого основания трапеции;

l_м - длина малого основания трапеции,

достигается высокая степень очистки воздуха от паров вредных веществ при низком сопротивлении.

При l_б/l_м〈1,1 эффективность очистки и сопротивление ниже допустимых нормативов.

Анализ полученных результатов показывает, что при l_б/l_м〈1,1 результаты эксперимента не удовлетворяют нормативам из-за того, что в этом случае поверхность фильтрации низка, в то время как при l_б/l_м〉1,25 нарастание сопротивления и падение эффективности очистки связано, по-видимому, с тем, что часть фильтрующей поверхности перекрывается «неразвернувшейся» складкой и образованием вследствие этого «застойных зон».

Поэтому, как видно из графика на фиг.3, явившегося результатом многочисленных экспериментов, оптимальным соотношением между длиной малого основания и длиной большого основания трапеции, характеризующей форму респиратора, является 1:1,1÷1,25.

На фиг.4 приведены графики зависимости сопротивления респиратора (R) и коэффициента проскока аэрозолей (К_пр) в подмассочное пространство респиратора, фильтрующая поверхность которого представляет собой М-образную складку, от соотношения между шириной каждой из образующих ее внутренних поверхностей (l_в) к ширине наружных (l_н).

Пунктирными линиями обозначены требования ГОСТ(а), предъявляемые по указанным показателям, к данному классу респираторов.

Анализ экспериментальных данных, приведенных на фиг.4, показывает, что выполнение М-образной складки в соотношении между шириной внутренних поверхностей (l_в) к ширине наружных (l_н) как 1:1,25÷1,45 приводит к тому, что в этом интервале сопротивление (R) и проскок аэрозолей вредных веществ (К_пр), как показывают многочисленные эксперименты, становятся минимальными, что указывает на оптимальное соотношение между длинами сторон М-образной складки: с одной стороны, по-видимому, не допускающей сильного перекрытия рабочей поверхности, когда ширина внутренней складки увеличивается при l_н/l_в≥1,25, а с другой стороны, сохраняющей достаточную каркасность при достаточно малой высоте внутренней складки, когда l_н/l_в=1,45.

Таким образом, выполнение респиратора в виде фильтрующей полумаски складчатого типа в форме равнобедренной трапеции, малое и большое основания которой относятся как 1:1,1÷1,25, фильтрующая поверхность представляет собой М-образную складку с отношением ширины каждой из образующих ее внутренних поверхностей к ширине наружных как 1:1,25÷1,45 и введение между лобовым и замыкающим слоями эластичных фильтрующих материалов слоя эластичного сорбирующего материала, дает технический результат, позволяющий повысить качество очистки воздуха респиратором, расширить область его применения, а также увеличить ресурс и надежность его работы.

Респиратор, содержащий воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски складчатого типа, состоящую из расположенных последовательно по ходу воздуха лобового и замыкающего слоев эластичных фильтрующих материалов, эластичное оголовье и носовой зажим, отличающийся тем, что воздухопроницаемая лицевая часть выполнена в форме равнобедренной трапеции, малое и большое основания которой относятся как 1:1,1÷1,25, фильтрующая поверхность представляет собой М-образную складку с отношением ширины каждой из образующих ее внутренних поверхностей к ширине наружных как 1:1,25÷1,45, а между лобовым и замыкающим слоями эластичных фильтрующих материалов помещен слой эластичного сорбирующего материала.