СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ПОТОКОВ ВОЗДУХА, ПРОХОДЯЩИХ ЧЕРЕЗ ПАКЕТ ФИЛЬТРУЮЩЕ-СОРБИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ СРЕДСТВ ПРЕВЕНТИВНОЙ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ, МАНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ Российский патент 2012 года по МПК B01D53/00 

Способ определения скоростей потоков воздуха, проходящих через пакет фильтрующе-сорбирующих материалов средств превентивной защиты органов дыхания, манометрическим методом.

Изобретение относится к области исследований показателей качества материалов и изделий.

В настоящее время состояние дел в сфере обеспечения химической и биологической безопасности позволяет сделать вывод, что защищенность населения и среды его обитания на территории Российской Федерации от опасных биологических и химических факторов не доведена до уровня, при котором отсутствуют недопустимые риски причинения вреда жизни и здоровью людей, окружающей среде и техносфере [1].

Следует отметить, что в области обеспечения химической и биологической безопасности Российской Федерации значительное внимание уделяется вопросам создания средств превентивной защиты.

При определении защитных и физиолого-гигиенических характеристик средств превентивной защиты органов дыхания (СПЗОД) важное значение имеет скорость удельных потоков воздуха, проходящих через пакет фильтрующе-сорбирующих материалов (ФСМ) образца.

В настоящее время при проведении испытаний скорость подачи газовоздушного потока на образец находится как отношение общего расхода воздуха к общей площади испытуемого образца, подразумевая, что работает вся поверхность ФСМ образца при одинаковых условиях [2, 3].

Однако, как показывает практика экспериментальных исследований, из-за конструктивных особенностей превентивного образца не вся его поверхность участвует в процессах фильтрации и сорбции в равных скоростных режимах.

Известно, что в настоящее время отсутствуют методики, которые позволяют определять действительные (реальные) скорости воздушных потоков, необходимые для определения защитных и физиолого-гигиенических показателей СПЗОД.

В этой связи авторами был разработан способ определения скоростей удельных потоков воздуха, проходящих через пакет материалов технических средств превентивной защиты органов дыхания, основанный на измерении градиентов давлений, возникающих за счет разрежения, вызываемого дыханием человека.

Для проведения исследований была разработана и сконструирована установка (фиг.1), состоящая из следующих элементов: 1 - ротаметр; 2 - муляж головы человека; 3 - СПЗОД; 4 - пробоотборник; 5 - микроманометр; 6 - воздуховоды.

Муляж головы (2) с надетым образцом (3) через ротаметр (1) подсоединялся к вакуумной линии. Расход воздуха, отбираемого вакуумом из подмасочного пространства муляжа, устанавливался в зависимости от требуемой физической нагрузки - 30, 60, 90 и 120 л·мин^-1.

Лицевая часть СПЗОД условно делилась на зоны площадью не менее 1/10 от общей площади. В середине каждой зоны устанавливался пробоотборник (4), который представлял собой стальную трубку с внутренним диаметром 2 мм. Перед началом измерений строился градуировочный график зависимости показаний микроманометра от линейной скорости потока.

Для проведения градуировки было собрано устройство (фиг.2), состоящее из следующих элементов: 4 - пробоотборник; 7 - стеклянный тройник; 8 - резиновая пробка. Выполнялось обязательное условие, что длина стеклянного тройника в десять раз больше его диаметра. Это необходимо для того, чтобы внутри трубки воздушные потоки стабилизировались и приобрели ламинарный характер. После этого через необходимые интервалы устанавливался расход воздуха от 10 до 250 л·мин^-1, фиксировались показания микроманометра и строился градуировочный график.

Исследование скоростей проводилось в следующем порядке. В середину первой зоны помещался пробоотборник и подсоединялся к манометру, включался вакуум с заданным расходом и определялась разность давления ΔР. Затем процедура повторялась в остальных зонах. По полученным результатам и градуировочному графику определялись значения скорости удельных потоков воздуха для каждой зоны.

На следующем этапе нами была апробирована разработанная методика. С этой целью был исследован респиратор общевойсковой универсальный РОУ. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты определения скоростей воздушных потоков Расход воздуха, л·мин^-1 Номер зоны Средняя скорость потока, см·с^-1 Расход воздуха, л·мин^-1 Номер зоны Средняя скорость потока, см·с^-1 30 1 2,31±0,30 90 1 13,72±1,20 2 4,95±0,50 2 15,84±1,40 3 2,31±0,30 3 13,63±1,20 4 2,50±0,30 4 15,32±1,50 5 1,19±0,20 5 14,80±1,40 6 1,25±0,20 6 15,63±1,50 7 3,76±0,40 7 14,04±1,40 8 5,35±0,50 8 15,38±1,50 9 3,72±0,35 9 14,08±1,40 60 1 3,70±0,40 120 1 28,12±2,50 2 6,60±0,55 2 38,35±3,50 3 3,50±0,30 3 26,80±2,20 4 3,04±0,30 4 19,40±1,80 5 4,36±0,40 5 21,52±2,00 6 4,49±0,40 6 21,12±2,00 7 5,15±0,50 7 26,58±2,20 8 9,90±0,90 8 34,53±3,20 9 5,05±0,50 9 27,21±2,40

Анализ полученных экспериментальных данных показывает, что максимальная скорость воздушных потоков наблюдалась во второй и восьмой зонах (между линзами очкового узла и под клапаном выдоха).

В дальнейшем определялись удельные скорости потоков, проходящих через маску СПЗОД. Для этого найденная скорость потока делилась на площадь зоны, в которой проводились исследования. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2 Результаты определения средних удельных скоростей воздушных потоков Расход воздуха, л·мин^-1 Номер зоны Средняя скорость потока, см·с^-1 Средняя удельная скорость, л·мин^-1·см^-2 30 1 2,31±0,30 0,14±0,01 2 4,95±0,50 0,29±0,02 3 2,31±0,30 0,14±0,01 4 2,50±0,30 0,15±0,01 5 1,19±0,20 0,07±0,01 6 1,25±0,20 0,08±0,01 7 3,76±0,40 0,23±0,02 8 5,35±0,50 0,32±0,03 9 3,72±0,35 0,22±0,02 60 1 3,70±0,40 0,22±0,02 2 6,60±0,55 0,40±0,04 3 3,50±0,30 0,21±0,02 4 3,04±0,30 0,18±0,02 5 4,36±0,40 0,26±0,02 6 4,49±0,40 0,27±0,02 7 5,15±0,50 0,31±0,03 8 9,90±0,90 0,59±0,05 9 5,05±0,50 0,30±0,03

При проведении исследований согласно существующим методическим подходам удельная скорость подачи газовоздушного потока на образец для 30 л·мин^-1 составляет 0,067 л·мин^-1·см^-2, для 60 л·мин^-1 - 0,134 л·мин^-1·см^-2. Однако анализ данных, приведенных в таблице 2, показал, что реальные удельные скорости превышают используемые для проведения испытаний в 2-5 раз.

Таким образом, приведенные выше данные свидетельствуют о том, что заявляемый способ может быть использован для оценки скоростей воздушных потоков, проходящих через пакет материалов средств превентивной защиты органов дыхания, и имеет явные преимущества, позволяя устанавливать скорость воздушного потока непосредственно для любой точки поверхности фильтрующе-сорбирующей лицевой части.

Литература

1. Концепция федеральной целевой программы "Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009-2013 г.)". Утверждена распоряжением Правительства РФ от 28 января 2008 г. №74-р.

2. Система общих технических требований к видам вооружения и военной техники. Вооружения и средства радиационной, химической и биологической защиты. Средства индивидуальной защиты от ОВ, СИЯВ, РП, РВ, КРТ и СДЯВ [Текст]: ОТТ 7.2.301 - 02. - Вольск - 18:33 ЦНИИИ МО РФ. 2003. - 242 с.

3. Коллективные и индивидуальные средства защиты. Контроль защитных свойств [Текст]. - М.: Деловой экспресс, 2004. - 210 с.

Изобретение относится к области исследований показателей качества материалов и изделий, а именно к созданию способа определения скоростей потоков воздуха, проходящих через пакет фильтрующе-сорбирующих материалов средств превентивной защиты органов дыхания, манометрическим методом. Определение скоростей потоков воздуха производится в следующей последовательности: градуировка пробоотборника (построение графика зависимости показаний микроманометра - градиентов давления от линейной скорости потока воздуха); обозначение зон на поверхности фильтрующе-сорбирующей лицевой части, в которых будут производиться измерения; измерение градиентов давления непосредственно для каждой зоны поверхности фильтрующе-сорбирующей лицевой части; нахождение скоростей потоков воздуха по градуировочному графику. Изобретение позволяет устанавливать скорость воздушного потока непосредственно для любой точки поверхности фильтрующе-сорбирующей лицевой части. 2 табл., 2 ил.

Способ определения скоростей потоков воздуха, проходящих через пакет фильтрующе-сорбирующих материалов средств превентивной защиты органов дыхания, отличающийся тем, что фильтрующе-сорбирующая поверхность условно делится на зоны площадью не менее 1/10 от общей площади образца и в каждой из них определяются градиенты давлений, возникающие за счет разрежения, вызываемого дыханием человека, позволяющие устанавливать скорость воздушного потока непосредственно для любой точки поверхности фильтрующе-сорбирующей лицевой части.