СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОТИВОГАЗОВОГО ФИЛЬТРА Российский патент 2009 года по МПК A62B27/00 G01N27/22 

Изобретение относится к противогазовой технике и может быть использовано при разработке противогазовых фильтров, обладающих возможностью контроля текущего состояния своей фильтрующе-поглощающей системы.

Основным элементом фильтрующе-поглощающей системы противогазового фильтра является сорбент, он размещается внутри противогазового фильтра с обеспечением возможности прохождения через него очищаемого воздуха, см., например, авторские свидетельства СССР: [1] - SU №278429, А62В 19/00, 05.08.1970; [2] - SU №490475, A62B 23/02, 05.11.1975; [3] - SU №1762948, А62В 19/00, А62В 23/02, 23.09.1992; патенты РФ: [4] - RU №2108822 (C1), А62В 19/00, A62B 23/02, 20.04.1998; [5] - RU №2124912 (C1), A62B 23/02, B01D 27/08, 20.01.1999; [6] - RU №2218954 (C1), A62B 23/02, 20.12.2003; [7] - RU №2261132 (C1), A62B 23/00, А62В 19/00, 27.09.2005. Наиболее распространенными сорбентами, применяемыми в противогазовых фильтрах, являются углеродные сорбенты на основе активных углей, представленные в гранулированной форме в виде шихты.

Для противогазовых фильтров существует проблема ограниченного ресурса времени защитного действия, связанная с истощением шихты (уменьшением поглощающих свойств шихты) в процессе ее насыщения поглощаемыми веществами.

Ресурс времени защитного действия противогазового фильтра обычно определяют путем пропускания через противогазовый фильтр тест-вещества. При этом измеряют интервал времени, по истечении которого на выходе противогазового фильтра концентрация тест-вещества достигает порогового уровня (см., например, [8] - ГОСТ 12.4.160-90. Средства индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующие. Метод определения времени защитного действия фильтрующе-поглощающих коробок по оксиду углерода; [9] - ГОСТ 12.4.161-75. Противогазы и респираторы промышленные фильтрующие. Метод определения времени защитного действия фильтрующе-поглощающих коробок по парам ртути). Достижение пороговой концентрации тест-вещества на выходе испытуемого противогазового фильтра фиксируют приборными методами с помощью химических анализаторов. Испытания проводят в измерительных лабораториях на стендах, оснащенных средствами подготовки воздушной смеси, обеспечивающими заданную концентрацию тест-вещества в воздушной смеси, средствами, обеспечивающими прохождение этой воздушной смеси через противогазовый фильтр, и средствами, позволяющими оценивать концентрацию тест-вещества на выходе противогазового фильтра.

Контроль противогазовых фильтров в соответствии со способами [8], [9] дает возможность оценивать степень истощения шихты и, соответственно, временной ресурс противогазового фильтра перед началом его применения, но не позволяет производить оценку текущего состояния шихты и остающегося временного ресурса противогазового фильтра непосредственно в ходе его применения.

В отдельных случаях контроль текущего состояния шихты противогазового фильтра непосредственно в ходе его применения может производиться способом, описанным в патенте [10] - RU №2257925 (С2) А62В 27/00, 10.08.2005. Суть этого способа заключается в том, что в помещении, где осуществляется работа человека в противогазе, создают определенную концентрацию тест-вещества, обладающего характерным запахом, воспринимаемым человеком в противогазе в случае истощения шихты противогазового фильтра и/или нарушения изолирующих свойств маски противогаза. Недостатком этого способа является узкая область возможного применения - в закрытых, изолированных от внешней среды помещениях, в которых необходимо создавать и поддерживать определенную концентрацию тест-вещества в течение всего рабочего времени.

В качестве прототипа заявляемого способа контроля противогазового фильтра выбран способ, описанный в патенте [11] - RU №2174420 (C1), А62В 27/00, 10.10.2001, представляющий собой модификацию стандартизованного способа определения ресурса времени защитного действия противогазового фильтра по парам ртути. Суть способа-прототипа заключается в том, что заранее подготовленную воздушную смесь, в состав которой входит тест-вещество (пары ртути), пропускают через испытуемый противогазовый фильтр и осуществляют оценку параметра, характеризующего текущее состояние шихты на момент проведения испытаний, в качестве которого выступает промежуток времени, по истечении которого концентрация тест-вещества на выходе противогазового фильтра достигает уровня, фиксируемого индикатором.

Недостатком способа-прототипа, как и стандартизированных способов, описанных в [8] и [9], является то, что он не позволяет осуществлять контроль текущего состояния шихты противогазового фильтра непосредственно в процессе его применения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа контроля противогазового фильтра, позволяющего осуществлять оперативный контроль текущего состояния шихты противогазового фильтра непосредственно в процессе его применения.

Сущность изобретения заключается в следующем. В способе контроля противогазового фильтра, при котором осуществляют оценку параметра, характеризующего текущее состояние шихты противогазового фильтра, в отличие от прототипа указанную оценку осуществляют путем измерения электрической емкости между электродами, установленными в зоне размещения шихты, при этом формируют сигнал, пропорциональный измеренной емкости, который сравнивают с тестовым сигналом и по результатам сравнения формируют информационный сигнал, характеризующий степень истощения шихты.

Способ базируется на том, что измеряемая электрическая емкость между электродами, установленными в зоне размещения шихты, зависит от степени насыщения шихты поглощаемыми веществами. Связано это с тем, что диэлектрическая проницаемость шихты, влияющая прямо пропорционально на измеряемое значение электрической емкости, увеличивается по мере накопления в ней поглощенных веществ. Это позволяет использовать измеренные значения емкости для характеристики текущего состояния шихты, сравнивать их с тестовыми значениями и по результатам сравнения судить о степени истощения шихты и ресурсе противогазового фильтра, а также сигнализировать о достижении критического истощения шихты.

Сущность заявляемого способа и возможность его осуществления поясняется чертежами, представленными на фиг.1 и 2, где:

на фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ;

на фиг.2 - график, поясняющий характер изменения электрической емкости шихты в зависимости от степени ее истощения.

Устройство, реализующее заявляемый способ, содержит, см. фиг.1, противогазовый фильтр 1, внутри которого размещена шихта 2, например гранулированный углеродный сорбент на основе активного угля. В зоне размещения шихты 2 установлены электроды 3, функцию которых могут выполнять, например, фиксирующие шихту 2 перфорированные перегородки, выполненные из электропроводящего материала.

В состав противогазового фильтра 1 могут также входить противопылевые и противоаэрозольные фильтры (на фиг.1 не показаны).

Корпус противогазового фильтра 1 может быть выполнен из пластмассы, например, аналогично противогазовому фильтру, описанному в патенте [5].

Выведенные наружу выводы 4 электродов 3 электрически соединены с измерительным блоком 5, содержащим последовательно соединенные измеритель емкости 6 и индикатор 7. Измерительный блок 5 может быть выполнен в виде отдельного от противогазового фильтра 1 блока, связанного с ним соответствующим кабелем, оснащен автономным блоком питания, например в виде аккумуляторных батарей, и чехлом для закрепления на одежде (на фиг.1 не показаны).

Измеритель емкости 6, входящий в состав измерительного блока 5, может быть выполнен по любой из известных схем измерения электрической емкости, формирующих на своем выходе электрический сигнал, пропорциональный измеренному значению емкости, например, как описано в книгах: [12] - К.К.Тычино, Н.К.Тычино. Многофункциональные цифровые измерительные приборы. / М., Радио и связь, 1981, с.16-17, рис.11; [13] - Ф. Мейзда. Электронные измерительные приборы и методы измерений. / М., Мир, 1990, с.330-331, рис.13.13, 13.14.

Индикатор 7, входящий в состав измерительного блока 5, содержит последовательно соединенные устройство сравнения 8 и сигнализатор 9, а также подключенный к опорному входу устройства сравнения 8 формирователь тестового сигнала 10. Устройство сравнения 8 может быть выполнено на основе компараторов, формирователь тестового сигнала 10 - на основе формирователей напряжения, сигнализатор 9 - в виде светового табло. В простейшем случае сигнализатор 9 содержит два световых сегмента, соответствующие двум градациям состояния шихты - рабочему состоянию, характеризуемому допустимым истощением шихты, и критическому состоянию, характеризуемому критическим истощением шихты. В состав сигнализатора 9 может также входить источник звукового сигнала - зуммер, служащий для дополнительного оповещения о критическом состоянии шихты.

Контроль противогазового фильтра 1 в соответствии с заявляемым способом осуществляют следующим образом. Включают источник питания измерительного блока 5, после чего с помощью измерителя емкости 6 измеряют электрическую емкость между электродами 3, установленными в зоне размещения шихты 2. Формируемый на выходе измерителя 6 электрический сигнал, пропорциональный измеренной электрической емкости, подают на вход индикатора 7, т.е. на сигнальный вход устройства сравнения 8, где он сравнивается с тестовым сигналом, поступающим с выхода формирователя тестового сигнала 10. Тестовый сигнал определяет пороговое значение измеряемой емкости С_кр, характеризующее критическое истощение шихты. В случае если измеренное значение емкости не превышает пороговое значение С_кр, на соответствующем выходе устройства сравнения 8 формируется информационный сигнал «Норма». Наличие этого сигнала индицируется сигнализатором 9, например, путем свечения зеленого сектора табло. В случае если измеренное значение емкости превышает пороговое значение С_кр, на другом выходе устройства сравнения 8 формируется информационный сигнал «Тревога», который индицируется сигнализатором 9, например, свечением красного сектора табло с одновременным включением зуммера, входящего в состав сигнализатора 9, и погашением зеленого сектора. Сигнал «Тревога» сигнализирует о критическом истощении шихты 2 и предупреждает об опасности дальнейшей эксплуатации противогазового фильтра 1.

Выбор порогового значения емкости С_кр и, соответственно, тестового сигнала осуществляют по тестовой кривой, отражающей зависимость измеряемой электрической емкости С_изм шихты 2 от степени ее истощения, определяемой, например, отношением израсходованного временного ресурса Т_i к исходному временному ресурсу Т₀, т.е. (T_i/Т₀)×100%. В обобщенном виде график, поясняющий характер изменения измеряемой электрической емкости С_изм шихты 2 в зависимости от степени ее истощения, показан на фиг.2. График имеет рабочий участок в пределах от 0% до 80% степени истощения шихты 2 и участок насыщения, соответствующий критическому истощению шихты 2, на границе этих участков находится пороговое значение емкости С_кр. Тестовые кривые получают экспериментальным путем на тестовых образцах, идентичных эксплуатируемому противогазовому фильтру 1. При построении тестовых кривых в качестве значений измеряемой емкости С_изм используют значения выходного сигнала измерителя емкости 6, израсходованный временной ресурс Т_i определяют как разность исходного временного ресурса Т₀ и оставшегося временного ресурса Т_ост (T_i=Т₀-Т_ост), которые, в свою очередь, определяют стандартизированными методами, например представленными в стандартах [8], [9].

Таким образом, рассмотренное показывает, что заявляемое изобретение технически осуществимо и обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в разработке способа контроля противогазового фильтра, позволяющего осуществлять оперативный контроль текущего состояния шихты противогазового фильтра непосредственно в процессе его применения.

Источники информации

1. SU №278429, А62В 19/00, опубл. 05.08.1970.

2. SU №490475, А62В 23/02, опубл. 05.11.1975.

3. SU №1762948, А62В 19/00, А62В 23/02, опубл. 23.09.1992.

4. RU №2108822 (С1), А62В 19/00, А62В 23/02, опубл. 20.04.1998.

5. RU №2124912 (С1), А62В 23/02, B01D 27/08, опубл. 20.01.1999.

6. RU №2218954 (С1), А62В 23/02, опубл. 20.12.2003.

7. RU №2261132 (С1), А62В 23/00, А62В 19/00, опубл. 27.09.2005.

8. ГОСТ 12.4.160-90. Средства индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующие. Метод определения времени защитного действия фильтрующе-поглощающих коробок по оксиду углерода.

9. ГОСТ 12.4.161-75. Противогазы и респираторы промышленные фильтрующие. Метод определения времени защитного действия фильтрующе-поглощающих коробок по парам ртути.

10. RU №2257925 (С2), А62В 27/00, опубл. 10.08.2005.

11. RU №2174420 (С1), А62В 27/00, опубл. 10.10.2001.

12. К.К.Тычино, Н.К.Тычино. Многофункциональные цифровые измерительные приборы. / М., Радио и связь, 1981, с.16-17, рис.11.

13. Ф. Мейзда. Электронные измерительные приборы и методы измерений. / М., Мир, 1990, с.330-331, рис.13.13, 13.14.

Изобретение относится к противогазовой технике и может быть использовано при разработке противогазовых фильтров. Способ оценки параметра, характеризующего текущее состояние шихты противогазового фильтра, заключается в том, что включают источник питания измерительного блока, после чего с помощью измерителя емкости измеряют электрическую емкость между электродами, установленными в зоне размещения шихты, формируемый на выходе измерителя электрический сигнал, пропорциональный измеренной электрической емкости, подают на сигнальный вход устройства сравнения, в котором он сравнивается с тестовым сигналом, поступающим с выхода формирователя тестового сигнала, причем тестовый сигнал определяет пороговое значение измеряемой электрической емкости С_кр, характеризующее критическое истощение шихты. Изобретение позволяет осуществлять оперативный контроль текущего состояния шихты противогазового фильтра непосредственно в процессе его применения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ оценки параметра, характеризующего текущее состояние шихты противогазового фильтра, отличающийся тем, что включают источник питания измерительного блока, после чего с помощью измерителя емкости измеряют электрическую емкость между электродами, установленными в зоне размещения шихты, формируемый на выходе измерителя электрический сигнал, пропорциональный измеренной электрической емкости, подают на сигнальный вход устройства сравнения, в котором он сравнивается с тестовым сигналом, поступающим с выхода формирователя тестового сигнала, причем тестовый сигнал определяет пороговое значение измеряемой электрической емкости С_кр, характеризующее критическое истощение шихты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае, если значение электрической емкости не превышает значение С_кр, на первом выходе устройства сравнения формируют информационный сигнал «Норма», а в случае, если измеренное значение емкости превышает пороговое значение С_кр, на втором выходе устройства сравнения формируют информационный сигнал «Тревога».