Способ определения коэффициента подсоса изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде
Владельцы патента RU 2729083:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области исследований показателей качества материалов и изделий, а именно способу определения герметичности изолирующих дыхательных аппаратов со сменными регенеративными патронами на химически связанном кислороде по показателю коэффициента проницаемости масляного тумана. Сущность предлагаемого способа заключается в обеспечении необходимого количества очищенного воздуха внутри системы - «дыхательный мешок - лицевая часть» в зависимости от физиологических функций дыхания пользователя. Указанная зависимость осуществляется путем подачи очищенного воздуха с помощью нагнетательного устройства, работа которого контролируется датчиками. Предлагаемый способ позволяет проводить оценку всего ИДА в атмосфере масляного тумана и определять значение коэффициента проницаемости в цифровом выражении. 1 табл.
Предлагаемое изобретение относится к области исследований показателей качества материалов и изделий, в частности, к контролю показателей качества средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД).
Для обеспечения защиты населения и личного состава аварийно-спасательных команд в условиях чрезвычайных ситуаций широко используются средства индивидуальной защиты органов дыхания [1]. В настоящее время основную часть СИЗОД составляют фильтрующие противогазы, которые обладают рядом достоинств и выполняют возложенные на них функции. Однако существует ряд достаточно серьезных ограничений, при которых их использование невозможно или категорически запрещено. К таковым относят следующие ограничения:
- недостаточное количество кислорода в атмосфере (менее 17%);
- наличие в атмосфере веществ, защита от которых фильтрующе-поглощающей коробкой противогаза не обеспечивается;
- воздействие паровой фазы опасных химических веществ в концентрации близкой к концентрации насыщения (аварии на химически опасных объектах, проливы в закрытых помещениях и т.д.);
- неизвестная химическая обстановка, которая может сложиться при аварии на химически опасном объекте, имеющем в производственных циклах широкий перечень химикатов различных классов опасности.
В этих случаях для защиты необходимо использовать изолирующие дыхательные аппараты (ИДА).
В мировой практике создания ИДА наибольшее распространение получили два типа: на химически связанном кислороде (ХСК) и на сжатом воздухе (СВ) или кислороде (СК). Выбор той или иной конструкции ИДА обусловлен, в первую очередь, характером его использования. К достоинствам ИДА на ХСК по сравнению с ИДА на СВ (СК) относятся:
- большее удельное время защитного действия;
- меньший вес и габариты;
- взрывобезопасность при механических воздействиях;
- простота конструкции;
- не требуется дополнительного оборудования, предназначенного для их переснаряжения, и специально подготовленного персонала.
Конструктивно ИДА на ХСК состоит из следующих основных элементов [2]:
- лицевая часть с соединительной трубкой;
- регенеративный патрон;
- дыхательный мешок с клапаном избыточного давления;
- каркас или подвесная система;
- сумка для хранения и переноски;
Принцип работы ИДА на ХСК основан на изоляции органов дыхания, очистке выдыхаемого воздуха от диоксида углерода и воды и обогащении его кислородом без обмена с окружающей средой. Избыток выделяемой регенеративным патроном газовой смеси удаляется из системы дыхания через клапан избыточного давления, который автоматически удерживает в дыхательном мешке необходимый для вдоха ее объем под незначительным давлением [2].
Одним из основных показателей степени защищенности пользователя СИЗОД, в том числе ИДА, является коэффициент подсоса, определяемый отношением концентрации тест-вещества под лицевой частью к концентрации тест-вещества в атмосфере испытательной камеры, и является функцией ряда частных случаев [3, 4]. В качестве тест-вещества для определения коэффициента проникания используется масляный туман [5]. Определение коэффициента подсоса образцов СИЗОД в целом проводится с привлечением испытателей нефелометрическим методом [3, 5]. Используемый способ является наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению.
В настоящее время для ИДА определяется значение коэффициента подсоса масляного тумана только под лицевую часть [3, 5, 6], позволяющего оценить поступление масляного тумана через полосу обтюрации и конструктивные элементы: очковый узел, клапана, места соединения с соединительной трубкой и т.д. Однако проникание аэрозоля во внутреннее пространство ИДА может происходить по местам дефектов (производственных или эксплуатационных) основных элементов его конструкции: дыхательного мешка, соединительной трубки, регенеративного патрона, лицевой части и клапана избыточного давления.
Использование способа определения коэффициента подсоса СИЗОД в целом с использованием нефелометрического метода [5] для ИДА в сборе по масляному туману невозможно по мерам техники безопасности. Обусловлено это тем, что при работе регенеративного патрона происходит выделение чистого кислорода, взаимодействие которого с масляным туманом с высокой вероятностью может привести к возгоранию или взрыву [2, 7].
В конечном итоге, проверяя по масляному туману только лицевую часть нельзя полностью гарантировать, что аппарат в целом будет обеспечивать нормированное значение коэффициента подсоса, и как следствие обеспечивать требуемый уровень защиты. Герметичность регенеративного патрона обеспечивается при производстве и гарантируется изготовителем, что подтверждается наличием пломб на заглушках и пусковом устройстве [2].
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение возможности оценки коэффициента подсоса ИДА в сборе по аэрозолю масляного тумана с соблюдением техники безопасности.
Данная техническая задача может быть решена путем физического моделирования условий дыхания в ИДА на ХСК, осуществляемого без использования штатного регенеративного патрона.
Способ определения коэффициента подсоса изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде с использованием нефелометрического метода согласно предлагаемого технического решения заключается в том, что для безопасного определения коэффициента подсоса масляного тумана изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде создают и поддерживают избыточное давление в замкнутой системе аппарата не за счет кислорода, выделяющегося при работе регенеративного патрона, а чистым воздухом, нагнетаемым в систему пропорционально циклам дыхания пользователя.
Техническим результатом является обеспечение определения коэффициента подсоса ИДА в сборе по масляному туману с соблюдением техники безопасности.
Сущность предлагаемого способа заключается в обеспечении необходимого объема воздуха внутри системы - «дыхательный мешок - лицевая часть» в зависимости от физиологических функций дыхания пользователя и поддержания избыточного давления в диапазоне срабатывания клапана избыточного давления путем подачи очищенного воздуха с помощью нагнетательного устройства.
Для практической апробации предлагаемого способа были проведены экспериментальные исследования по определению коэффициента подсоса ИДА ИП-4М существующим (только лицевая часть) и предлагаемым (ИДА в сборе) способами. Во всех случаях использовалась лицевая часть которая подбиралась и подгонялась в соответствии с рекомендациями [2]. В случае получения значения коэффициента подсоса более НО"4% проводилось определение места проникания аэрозоля способом определения негерметичных мест [8]. Результаты исследований представлены в таблице 1.
Из данных, представленных в таблице 1, следует, что предлагаемый способ позволяет определять коэффициент подсоса ИДА на ХСК в сборе и выявлять места проникания аэрозоля внутрь аппарата.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить оценку ИДА на ХСК в сборе по масляному туману и определять значение коэффициента подсоса в цифровом выражении с соблюдением техники безопасности. Кроме того, применяя известный способ определения негерметичных мест [8], предложенный способ позволяет находить места нарушения герметичности элементов ИДА. Предлагаемый способ может быть использован для определения коэффициента подсоса различных по конструкции ИДА на ХСК на этапах их жизненного цикла (разработка, производство и эксплуатация, включая хранение).
Литература
1 Батырев В.В., Живулин Г.А., Сосунов И.В., Садовский И.Л. Оценка эффективности и качества фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания населения в чрезвычайных ситуациях: Монография / Под общ. ред В.В. Батырева / МЧС России. М.: ФГБУ ВНИИ ГО ЧС (ФЦ), 2017. - 424 с.
2 Изолирующий противогаз ИП-4М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М.: Воениздат, 1989. - 49 с.
3 ГОСТ 12.4.273-2007 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2007. - 11 с.
4 ГОСТ 12.4.119-1982 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Метод оценки защитных свойств по аэрозолям. - М.: Стандартинформ, 2003. - 10 с.
5 ГОСТ 12.4.157-1975 Система стандартов безопасности труда. Противогазы промышленные фильтрующие. Нефелометрический метод определения коэффициента подсоса под лицевую часть. - М.: Стандартинформ, 2003. - 12 с.
5 ГОСТ Р 22.9.32-2016 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Аппараты дыхательные изолирующие с химически связанным кислороде. Общие технические требования. - М.: Стандартинформ, 2016. - 11 с.
6 ГОСТ 12.4.272-2014 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Изолирующие дыхательные аппараты с химически связанным или сжатым кислородом. Технические требования. Методы испытаний. Маркировка. Правила отбора проб. - М.: Стандартинформ, 2015. - 28 с.
7 Гудков СВ., Дворецкий СИ., Путин СБ., Таров В.П. Изолирующие дыхательные аппараты и основы их проектирования: учебное пособие. - М.: Машиностроение, 2008. - 188 с.
8RU 25781 1 1 С1 2016 г.
Способ определения коэффициента подсоса изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде, отличающийся тем, что для определения коэффициента подсоса масляного тумана изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде в сборе создают и поддерживают избыточное давление в замкнутой системе аппарата не за счет кислорода, выделяющегося при работе регенеративного патрона, а чистым воздухом, нагнетаемым в систему пропорционально циклам дыхания пользователя.
