ПРОТИВОГАЗОВЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2010 года по МПК A62B19/00 A62B23/02 

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

Известен противогазовый фильтр, содержащий цилиндрический корпус с резьбовой горловиной для присоединения фильтра к маске, расположенные последовательно по ходу воздуха противоаэрозольный фильтр и шихтовую часть, дно с входным отверстием (патент ФРГ №2316278, кл. А62В 19/00 от 24.11.1977).

Также известен противогазовый фильтр, включающий цилиндрический корпус с резьбовой горловиной для присоединения фильтра к маске, расположенные последовательно по ходу воздуха противоаэрозольный фильтр и шихтовую часть, элементы крепления шихты, дно с входным отверстием (патент RU2186598, кл. А62В 23/00, 23/02, 23/19 от 10.08 2002).

Основными недостатками известных прототипов являются сравнительно высокое сопротивление потоку воздуха на вдохе, что затрудняет в рамках такой конструкции увеличивать длины слоев шихты для повышения защитных характеристик изделия.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является противогазовый фильтр, содержащий цилиндрический корпус с резьбовой горловиной для присоединения фильтра к маске, расположенные последовательно по ходу воздуха противоаэрозольный фильтр и шихтовую часть, элементы крепления шихты, дно с входным отверстием, причем шихтовая часть выполнена в виде полого цилиндра, стенки которого образованы большим и малым перфорированными цилиндрами, между которыми засыпается слой поглотителя. (Олонцев В.Ф. Противогаз: Наука и технологии. - Пермь: Пермский ЦНТИ, 2003. - 310 с.; стр.123).

Недостатком данного устройства является нестабильность работы вследствие неравномерного уплотнения шихты по высоте слоя и необходимость размещения противоаэрозольного фильтра на наружной поверхности большого цилиндра, ограничивающего насыпную шихту противогаза, т.к. в этом случае увеличивается аэродинамическое сопротивление как противоаэрозольного фильтра, так и противогазового фильтра в целом, из-за перекрытия отверстий материалом фильтра.

Технический результат заключается в повышении качества очистки воздуха противогазовым фильтром, увеличении ресурса работы и повышении надежности в работе фильтра.

Указанный технический результат достигается тем, что в противогазовом фильтре, содержащем цилиндрический корпус с резьбовой горловиной для присоединения фильтра к маске, расположенные последовательно по ходу воздуха противоаэрозольный фильтр и шихтовую часть, элементы крепления шихты, дно с входным отверстием, шихтовая часть выполнена в виде моноблока в форме полого цилиндра, стенки которого образованы гранулами поглотителя, зафиксированными с помощью гранул термопластичного полимера между верхним и нижним основаниями, изготовленными из термопластичного полимера, нижнее основание выполнено сплошным, а верхнее основание выполнено в виде кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру полости моноблока, противоаэрозольный фильтр выполнен прямоскладчатым и размещен в дне с входным отверстием, герметично закрепленным в корпусе противогазового фильтра, между противоаэрозольным фильтром и шихтой размещен газопроницаемый перфорированный элемент, фиксирующий шихтовую часть и обеспечивающий доступ воздуха к рабочей поверхности шихты, при этом наружный диаметр цилиндрического сорбирующего моноблока относится к внутреннему диаметру корпуса противогазового фильтра как 1:1,10-1,23, соотношение между массами гранул поглотителя и термопластичного полимера в моноблоке составляет 1:0,10÷0,25, а поглотитель содержит смесь активного угля, модифицированного углекислыми или марганцевокислыми солями щелочных металлов, и активного угля, модифицированного солями меди, хрома и серебра, взятыми в соотношении 1:0,75÷2.

Отличие предложенного устройства от известного заключается в том, что шихтовая часть выполнена в виде моноблока в форме полого цилиндра, стенки которого образованы гранулами поглотителя, зафиксированного с помощью термопластичного полимера между верхним и нижним основаниями, изготовленными из термопластичного полимера, нижнее основание выполнено сплошным, а верхнее основание выполнено в виде кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру полости моноблока, противоаэрозольный фильтр выполнен прямоскладчатым и размещен в дне с входным отверстием, герметично закрепленном на корпусе противогазового фильтра, между противоаэрозольным фильтром и шихтой размещен газопроницаемый перфорированный элемент, фиксирующий шихтовую часть и обеспечивающий доступ воздуха к рабочей поверхности шихты, при этом наружный диаметр цилиндрического сорбирующего моноблока относится к внутреннему диаметру корпуса противогазового фильтра как 1:1,10-1,23, соотношение между массами гранул поглотителя и термопластичного полимера в моноблоке составляет 1:0,10-0,25, а поглотитель содержит смесь активного угля, модифицированного углекислыми и марганцевокислыми солями щелочных металлов, и активного угля, модифицированного солями меди, хрома и серебра, взятыми в соотношении 1:0,75÷2.

Использование шихтовой части, выполненной в виде моноблока в форме полого цилиндра, стенки которого образованы гранулами поглотителя, зафиксированными с помощью термопластичного полимера между верхним и нижним основаниями, при этом нижнее основание выполнено сплошным, а верхнее - в виде кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру полости моноблока, противоаэрозольный фильтр выполнен прямоскладчатым и размещен в дне с входным отверстием, герметично закрепленном на корпусе противогазового фильтра, между противоаэрозольным фильтром и шихтой размещен газопроницаемый перфорированный элемент, фиксирующий шихтовую часть в сочетании с приведенными соотношениями между наружным диаметром сорбирующего моноблока и внутренним диаметром корпуса фильтра, между массой гранул поглотителя и массой термопластичного полимера, а также состав поглотителя в заявленных соотношениях между его компонентами из научно-технической литературы неизвестен.

Использование указанных признаков в предложенном устройстве позволяет достичь высокого качества очистки воздуха, повысить надежность эксплуатации изделий в экстремальных ситуациях, снизить сопротивление дыханию и увеличить фильтрующую поверхность, это становится возможным за счет того, что шихтовая часть выполнена в виде моноблока в форме полого цилиндра, стенки которого образованы гранулами поглотителя, зафиксированными с помощью термопластичного полимера между верхним и нижним основаниями, изготовленными из термопластичного полимера, нижнее основание выполнено сплошным, а верхнее - в виде кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру полости моноблока, противоаэрозольный фильтр выполнен прямоскладчатым и размещен в дне с входным отверстием, герметично закрепленном на корпусе противогазового фильтра, между противоаэрозольным фильтром и шихтой размещен газопроницаемый перфорированный элемент, фиксирующий шихтовую часть и обеспечивающий доступ воздуха к рабочей поверхности шихты, при этом наружный диаметр цилиндрического сорбирующего моноблока относится к внутреннему диаметру корпуса противогазового фильтра как 1:1,10-1,23, соотношение между массами гранул поглотителя и термопластичного полимера в моноблоке составляет 1:0,10-0,25, а поглотитель содержит смесь активного угля, модифицированного углекислыми или марганцевокислыми солями щелочных металлов, и активного угля, модифицированного солями меди, хрома и серебра, взятыми в соотношении 1:0,75÷2.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведен общий вид противогазового фильтра с частичным размером.

Предложенный противогазовый фильтр содержит цилиндрический корпус 1 с резьбовой горловиной 2 для присоединения фильтра к маске, расположенные последовательно по ходу воздуха противоаэрозольный фильтр 3 и шихтовую часть 4, выполненную в виде моноблока, которая фиксируется в корпусе с помощью газопроницаемого перфорированного элемента 5, который наряду с креплением шихтовой части 4 в корпусе 1 обеспечивает доступ воздуха к боковой фильтрующей поверхности моноблока. Прямоскладчатый фильтр 3 размещен в дне с входным отверстием, герметично закрепленном в нижней части корпуса 1.

Противогазовый фильтр работает следующим образом. С помощью резьбовой горловины 2 противогазовый фильтр через гофрированную трубку присоединяется к узлу вдоха маски.

При вдохе загрязненный воздух через отверстия в дне 6 поступает в противогазовый фильтр. Пройдя последовательно через противоаэрозольный фильтр 3 и шихтовую часть 4, зафиксированную в корпусе 1 с помощью газопроницаемого перфорированного элемента 5, расположенного между противоаэрозольным фильтром и шихтовой частью в виде моноблока в форме полого цилиндра, стенки которого образованы гранулами поглотителя, зафиксированными с помощью гранул термопластичного полимера, воздух очищается и через горловину 2 поступает в подмассочное пространство лицевой части и используется для дыхания.

Большим количеством экспериментов были подтверждены снижение сопротивления потоку воздуха противогазового фильтра на вдохе за счет выполнения шихты в виде моноблока в форме полого цилиндра и выполнения противоаэрозольного фильтра прямоскладчатым с размещением его в дне с входным отверстием, герметично закрепленном на корпусе коробки. Учитывая, что сопротивление потоку воздуха у противогазовых фильтров, взятых за прототипы и изготовленных традиционными способами с послойным снаряжением шихты или с развернутой зерненой шихтой, но с размещением противоаэрозольного фильтра на наружной поверхности большого цилиндра для фильтров высокой эффективности (3 класс фильтров по ГОСТ Р 12.4.193-99) при расходе 30 л/мин составляет до 280 Па (~28 мм вод.ст.), что соответствует требованиям ГОСТа, фактическое сопротивление противогазового фильтра по настоящему изобретению составляет около 14-15 мм вод.ст. или ~140-150 Па. Указанные показатели намного ниже требований ГОСТа, что существенно улучшает физиолого-гигиенические показатели при работе в надетом противогазе.

Как показали многочисленные эксперименты, соотношения между наружным диаметром сорбирующего моноблока и внутренним диаметром корпуса фильтра, а также между массами гранул поглотителя и термопластичного полимера в моноблоке оказывают существенное влияние на общие габариты устройства и на сопротивление потоку воздуха, проходящего через моноблок. В случае если соотношение между наружным диаметром сорбирующего моноблока и внутренним диаметром корпуса будет меньше чем 1:1,1, т.е. диаметр моноблока будет приближаться к диаметру корпуса уже при скоростях воздушного потока, равных 30 л/мин, сопротивление дыханию будет резко возрастать за счет недостаточного проходного сечения, образованного малым расстоянием между стенкой корпуса и наружной поверхностью моноблока. С другой стороны, ростом сопротивления будет сопровождаться уменьшение диаметра моноблока (соотношение диаметров больше чем 1:1,23) за счет уменьшения наружной поверхности моноблока, т.к. изменение этих соотношений приводит или к увеличению сопротивления, или увеличению габаритов фильтрующе-поглощающей системы. Также увеличение доли инертного термопластичного полимера в моноблоке приводит к снижению динамической активности шихты по целевым продуктам, а увеличение доли поглотителя приводит к уменьшению механической прочности шихты. Соотношение между компонентами поглотителя оказывает существенное влияние на качество очистки воздуха от широкой гаммы загрязнений и, как показало большое количество экспериментов, изменение этого соотношения, т.е. изменение содержания того или иного компонента в смеси существенным образом влияет на динамическую активность шихтовой части фильтра по парам органических веществ, неорганических веществ и кислых газов.

Выполнение поглотителя из смеси активного угля, модифицированного углекислыми или марганцевокислыми солями щелочных металлов и активного угля, модифицированного солями меди, хрома и серебра, взятыми в указанных соотношениях, позволяет обеспечить выполнение требований ГОСТ 12.4.193-99 по 2 степени очистки воздуха от паров органических и неорганических веществ и 3 степени очистки воздуха от кислых газов.

Таким образом, предложенный противогазовый фильтр за счет того, что шихтовая часть выполнена в виде моноблока в форме полого цилиндра, стенки которого образованы гранулами поглотителя, зафиксированными с помощью гранул термопластичного полимера, между верхним и нижним основаниями, изготовленными из термопластичного полимера, нижнее основание выполнено сплошным, а верхнее основание выполнено в виде кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру полости моноблока, противоаэрозольный фильтр выполнен прямоскладчатым и размещен в дне с входным отверстием, герметично закрепленном на корпусе противогазового фильтра, между противоаэрозольным фильтром и шихтой размещен газопроницаемый перфорированный элемент, фиксирующий шихтовую часть и обеспечивающий доступ воздуха к рабочей поверхности шихты, при этом наружный диаметр цилиндрического сорбирующего моноблока относится к внутреннему диаметру корпуса противогазового фильтра как 1:1,10-1,23, а соотношение между массами гранул поглотителя и термопластичного полимера в моноблоке составляет 1:0,10-0,25, а также, что поглотитель содержит смесь активного угля, модифицированного углекислыми или марганцевокислыми солями щелочных металлов, и активного угля, модифицированного солями меди, хрома и серебра, взятыми в соотношении 1:0,75-2, дает технический результат, позволяющий достичь высокого качества очистки воздуха, обеспечить надежность и универсальность защиты органов дыхания в экстремальных ситуациях от широкого спектра СДЯВ, улучшить физиолого-гигиенические показатели применения противогазового фильтра за счет снижения сопротивления дыханию, а также понижения температуры вдыхаемого воздуха, делая более комфортной и безопасной работу в средствах защиты органов дыхания.

Изобретение может быть использовано для очистки воздуха от паров вредных веществ при проведении технологических процессов в промышленном производстве и чрезвычайных ситуациях. Противогазовый фильтр содержит цилиндрический корпус с резьбовой горловиной для присоединения фильтра к маске, расположенные последовательно по ходу воздуха противоаэрозольный фильтр и шихтовую часть, элементы крепления шихты, дно с входным отверстием. Шихтовая часть выполнена в виде моноблока в форме полого цилиндра, стенки которого образованы гранулами поглотителя, зафиксированными с помощью гранул термопластичного полимера, между верхним и нижним основаниями, изготовленными из термопластичного полимера. Нижнее основание выполнено сплошным, а верхнее основание выполнено в виде кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру полости моноблока. Противоаэрозольный фильтр выполнен прямоскладчатым и размещен в дне с входным отверстием, герметично закрепленном на корпусе противогазового фильтра. Между противоаэрозольным фильтром и шихтой размещен газопроницаемый перфорированный элемент, фиксирующий шихтовую часть и обеспечивающий доступ воздуха к рабочей поверхности шихты. Наружный диаметр цилиндрического сорбирующего моноблока относится к внутреннему диаметру корпуса противогазового фильтра как 1:1,10-1,23, а соотношение между массами гранул поглотителя и термопластичного полимера в моноблоке составляет 1:0,10-0,25. Поглотитель содержит смесь активного угля, модифицированного углекислыми или марганцевокислыми солями щелочных металлов, и активного угля, модифицированного солями меди, хрома и серебра, взятых в соотношении 1:0,75-2. Обеспечивается повышение качества очистки воздуха, увеличение ресурса и повышение надежности в работе фильтра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Противогазовый фильтр, содержащий цилиндрический корпус с резьбовой горловиной для присоединения фильтра к маске, расположенные последовательно по ходу воздуха противоаэрозольный фильтр и шихтовую часть, элементы крепления шихты, дно с входным отверстием, отличающийся тем, что шихтовая часть выполнена в виде моноблока в форме полого цилиндра, стенки которого образованы гранулами поглотителя, зафиксированными с помощью гранул термопластичного полимера, между верхним и нижним основаниями, изготовленными из термопластичного полимера, нижнее основание выполнено сплошным, а верхнее основание выполнено в виде кольца, внутренний диаметр которого равен диаметру полости моноблока, противоаэрозольный фильтр выполнен прямоскладчатым и размещен в дне с входным отверстием, герметично закрепленном на корпусе противогазового фильтра, между противоаэрозольным фильтром и шихтой размещен газопроницаемый перфорированный элемент, фиксирующий шихтовую часть и обеспечивающий доступ воздуха к рабочей поверхности шихты, при этом наружный диаметр цилиндрического сорбирующего моноблока относится к внутреннему диаметру корпуса противогазового фильтра как 1:1,10-1,23, а соотношение между массами гранул поглотителя и термопластичного полимера в моноблоке составляет 1:0,10-0,25.

2. Противогазовый фильтр по п.1, отличающийся тем, что поглотитель содержит смесь активного угля, модифицированного углекислыми или марганцово-кислыми солями щелочных металлов, и активного угля, модифицированного солями меди, хрома и серебра, взятых в соотношении 1:0,75-2.