Фильтрующе-поглощающая коробка экстренной защиты
Изобретение относится к области средств очистки воздуха, в частности к противогазовой технике. Фильтрующе-поглощающая коробка экстренной защиты содержит наружный цилиндрический корпус с горловиной, противоаэрозольный фильтр, дно с входным отверстием. Наружный цилиндрический корпус включает горловину с ответными направляющими, герметизирующую прокладку и закрепленный внутри блок в форме полого цилиндра, сужающегося к основанию, содержащий катализатор с осушителем в виде моноблока или насыпной; внутренний сорбирующий блок с резьбовой или байонетной горловиной для присоединения к лицевой части, направляющими, моноблочной или насыпной одно- или многослойной шихтой, отверстиями в нижней части горловины и выступами по периметру; рассекатель с герметизирующей прокладкой и отверстиями по краю, а также контроллер. Технический результат заключается в обеспечении надежной защиты от монооксида углерода в экстренной ситуации. 6 ил.
Изобретение относится к области средств очистки воздуха, в частности к противогазовой технике, и может быть использовано для очистки воздуха от газов, паров и аэрозолей вредных веществ.
В соответствии с требованиями нормативно-технических документов [1], [2] противогазовые фильтры подразделяют на марки и классы в зависимости от назначения и времени защитного действия.
Противогазовые фильтры конструктивно, в основном, состоят из корпуса с горловиной для подсоединения к лицевой части, дна с входным отверстием, а так же поглощающей части и противоаэрозольного фильтра.
Поглощающие слои в противогазовых фильтрах могут быть насыпными или в виде моноблока.
Известны противогазовые фильтры, шихта которых состоит из нескольких слоев поглотителей (полиномные фильтры) и защищает от вредных газов и паров различной химической природы: [3]-[8].
При использовании указанных противогазовых фильтров одним из существенных их недостатков является значительное снижение защитных свойств используемых поглотителей, особенно с хемосорбционными и каталитическими свойствами, при воздействии паров (газов) одного из класса веществ [9] для поглощения паров (газов) веществ других классов. Кроме того, защитные свойства противогазовых фильтров снижаются и при взаимодействии с парами воды при прохождении очищаемого воздуха через слой поглотителя даже в случае отсутствия в потоке вредных для человека веществ. В наибольшей степени воздействию паров воды подвержены катализаторы для защиты от монооксида углерода [10].
Таким образом, использование полиномных фильтров при выполнении производственных задач, в учебных или ремонтно-бытовых целях, для защиты от одного из вредных веществ, особенно в условиях повышенной влажности окружающего воздуха, при возникновении аварийной ситуации с появлением в окружающей атмосфере газов, поглощаемых по принципу катализа, в частности, монооксида углерода, фильтры не обеспечат требуемого уровня защитных свойств.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение надежной защиты от монооксида углерода в экстренной ситуации.
Данная техническая задача может быть решена путем исключения воздействия очищаемого воздуха на катализатор и, следовательно, попадания на него паров воды при эксплуатации противогазового фильтра в обычных условиях и переключения направления потока вдыхаемого воздуха при экстренной ситуации за счет конструктивного исполнения фильтра.
Фильтрующе-поглощающая коробка экстренной защиты включает в себя:
- наружный цилиндрический корпус с горловиной и ответными направляющими, герметизирующей прокладкой и закрепленным внутри блоком в форме полого цилиндра, сужающегося к основанию, содержащим катализатор (поглотитель) с осушителем в виде моноблока или насыпные;
- внутренний сорбирующий блок с резьбовой или байонетной горловиной для присоединения к лицевой части, направляющими, моноблочной или насыпной (одно- или многослойной) шихтой, отверстиями в нижней части горловины и выступами по периметру;
- рассекатель воздушного потока с герметизирующей прокладкой и отверстиями по краю (периметру);
- дно с противоаэрозольным фильтром;
- контроллер (устройство контроля переключения режимов работы фильтрующе-поглощающей коробки).
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг. 1 - общий вид разработанной и сконструированной фильтрующе-поглощающей коробки:
1 - наружный цилиндрический корпус с горловиной; 2 - блок катализатора (поглотителя) с осушителем; 3 - сорбирующий блок; 4 - ответные направляющие; 5 - направляющие; 6 - контроллер; 7 горловина для присоединения к лицевой части; 8, 13 - герметизирующая прокладка; 9, 14 - отверстия; 10 - шихта; 11 - рассекатель; 12 - выступы; 15 - дно с противоаэрозольным фильтром.
- на фиг. 2 - обычный режим работы;
- на фиг. 3 - экстренный режим работы.
Фильтрующе-поглощающая коробка экстренной защиты работает следующим образом.
1. Обычный режим. Зараженный воздух проходит через дно с противоаэрозольным фильтром 15, отверстия 14 рассекателя 11 и через шихту 10 сорбирующего блока 3 попадает в горловину 7.
2. Режим экстренной защиты. Зараженный воздух проходит через дно с противоаэрозольным фильтром 15, отверстия 14 рассекателя 11, через блок катализатора (поглотителя) с осушителем 2 и отверстия 9 горловины сорбирующего блока 3 и попадает в горловину 7.
Переход из обычного режима в режим экстренной защиты осуществляется вручную, превысив усилия контроллера 6, перемещением наружного корпуса 1 относительно сорбирующего блока 3 по вертикали вверх по направляющим 5 и ответным направляющим 4 горловины наружного корпуса 1. При этом сорбирующий блок 3 закрывается центральной частью рассекателя 11, герметизируется прокладкой 13 по периметру, выступы 12 открывают блок катализатора 2, а отверстия 9 - вход в горловину 7.
Герметизация соединения сорбирующего блока 3 и наружного корпуса 1 осуществляется прокладкой 8.
Изменение положения контроллера 6 свидетельствует о включении режима экстренной защиты.
Наружный корпус, внутренний сорбирующий блок, дно с фильтром и рассекатель могут быть изготовлены из металлического сплава или полимерного материала, а также возможны их комбинации.
Шихта сорбирующего блока и катализатор с осушителем могут быть насыпными (одно- или многослойными) или в виде моноблоков, а также возможны их комбинации.
Шихта сорбирующего блока формируется в зависимости от марки фильтрующе-поглощающей коробки по ГОСТ 12.4.193-99.
Количество, форма и расположение отверстий рассекателя формируются конструкционно из технологических возможностей обеспечения минимизации сопротивления воздушному потоку. Для придания каркасности рассекателю могут быть сформированы радиальные ребра жесткости.
Защитные (время защитного действия) и аэродинамические характеристики (сопротивление потку воздуха) сорбирующего блока, блока катализатора и дна с фильтром обеспечиваются технологически и конструкционно для соответствия уровню предъявляемых требований нормативных документов [9], [11].
Рассмотрим пример компоновки предлагаемой фильтрующе-поглощающей коробки.
В качестве габаритного аналога была выбрана фильтрующе-поглощающая коробка ГП-7 кБ, имеющая следующие показатели: материал корпуса - композитный полимер, внешний диаметр корпуса - 108 мм, высота шихты 20 мм, площадь поперечного сечения шихты - 85 см2, толщина стенок корпуса - 2 мм.
На фиг. 4 показана зависимость сопротивления моноблочной шихты от удельной скорости постоянного воздушного потока. Горизонтальной пунктирной линией обозначено требование нормативно-технической документации по сопротивлению противогазовых фильтров постоянному потоку воздуха [9] без учета сопротивления противоаэрозольного фильтра и рассекателя 10.
Из данных, представленных на фиг. 4, следует, что минимальная площадь поперечного сечения шихты 9 сорбирующего блока 3 должна составлять не менее 25 см2. Проведенными расчетами определено, что при толщине стенок сорбирующего блока 3 и блока катализатора 2, равных 2 мм, максимальная площадь поперечного сечения катализатора будет составлять 48,6 см2.
На фиг. 5 показана зависимость времени защитного действия по монооксиду углерода от удельной скорости постоянного воздушного потока при условиях испытаний, установленных в нормативно-технической документации [11], а горизонтальной пунктирной линией обозначено предъявляемое требование.
Из данных, представленных на фиг. 5, следует, что минимальная площадь поперечного сечения катализатора должна составлять 38,5 см2. При этом максимальная площадь поперечного сечения шихты будет составлять 42 см.2
На фиг. 6 показана зависимость времени защитного действия сорбента марки А от удельной скорости постоянного воздушного потока при условиях испытаний для класса 1 [1].
Из данных, представленных на фиг. 6, следует, что для фильтра марки и класса А1 минимальная площадь поперечного сечения шихты должна составлять 48 см2.
Тогда, для обеспечения соответствия требованиям [11], [12] наружный диаметр предлагаемой фильтрующе-поглощающей коробки должен быть равным 112 мм.
Таким образом, предлагаемая фильтрующе-поглощающая коробка экстренной защиты позволит обеспечить надежную защиту от монооксида углерода в экстренной ситуации, не зависимо от ее использования в обычных условиях эксплуатации. Аналогичным образом можно рассчитать необходимые размеры для обеспечения требований по защитным и аэродинамическим характеристикам предлагаемой фильтрующе-поглощающей коробки. В блоке катализатора могут быть размещены поглотители любого типа (например, для соответствия фильтра типу К (защита от аммиака и его производных), NO (защита от оксидов азота), SX (защита от специальных соединений), АХ (защита от органических веществ с температурой кипения до 65°С) и т.п. [1] в зависимости от необходимости обеспечения экстренной защиты). Кроме того, присоединение к лицевой части одновременно двух предлагаемых фильтрующе-поглощающих коробок позволит снизить их массогабаритные характеристики.
Литература
1 ГОСТ Р 12.4.251-2009 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Фильтры противогазовые и комбинированные. Общие технические требования. Методы испытаний. Маркировка. М.: Стандартинформ, 2011. - 14 с.
2 ГОСТ Р 12.4.232-2007 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. SX противогазовые и комбинированные фильтры для защиты от специальных соединений. Общие технические требования М.: Стандартинформ, 2007. - 7 с.
3 RU 2228211 С1 2004 г.
4 RU 98103975 С1 1999 г.
5 RU 2495694 13 С1 2013 г.
6 RU 2186598 С1 2002 г.
7 RU 2387474 С1 2010 г.
8 RU 2261132 С1 2005 г.
9 ГОСТ Р 12.4.193-99 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Фильтры противогазовые и комбинированные. Общие технические условия. М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - 14 с.
10 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.
11 ГОСТ Р 53261-2009 Самоспасатели фильтрующие для защиты людей от токсичных продуктов горения при эвакуации из задымленных помещений во время пожара. Общие технические требования. Методы испытаний
12 ГОСТ Р 22.9.19-2014 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Средства индивидуальной защиты органов дыхания в чрезвычайных ситуациях. Противогазы гражданские фильтрующие. Общие технические требования. М.: Стандартинформ, 2014. - 24 с.
Фильтрующе-поглощающая коробка экстренной защиты, содержащая наружный цилиндрический корпус с горловиной, противоаэрозольный фильтр, дно с входным отверстием, отличающаяся тем, что наружный цилиндрический корпус включает горловину с ответными направляющими, герметизирующую прокладку и закрепленный внутри блок в форме полого цилиндра, сужающегося к основанию, содержащий катализатор с осушителем в виде моноблока или насыпной; внутренний сорбирующий блок с резьбовой или байонетной горловиной для присоединения к лицевой части, направляющими, моноблочной или насыпной одно- или многослойной шихтой, отверстиями в нижней части горловины и выступами по периметру; рассекатель с герметизирующей прокладкой и отверстиями по краю, а также контроллер.
