Способ отбора проб воздуха и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК A62B18/02 G01N1/24 

Изобретение относится к способам и устройствам для длительного отбора интегральных проб пыли и/или газов (паров) из воздуха и может найти применении при санитарно-гигиенических исследованиях, а также при паспортизации нестационарных рабочих мест преимущественно при отсутствии стационарного электропитания и специапьно- го оператора во время пробоотбора.

Целью изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости пылегазоанализа в ус-повиях длительного отбора проб воздуха на нестационарных рабочих Местах с частыми изменениями расположения зоны дыхания и уровня ее загрязненности во времени. На фиг.1 представлена блок-схема устройства для отбора проб воздуха из зоны дыхания; на .фиг.2 - схема за- .крепления на работающем устройства для отбора проб воздуха из зоны дыхания; на фиг.З - конструкция фильтродержателя; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.З; на фиг.5 - график оценки точности способа путем изменения концентрации пыли от продолжительности пауз; на фиг.6 - график зависимости скорости движения воздуха на фильтрующей поверхности от высоты конуса.

05 О

го сд

4

QO

Устройство для отбора проб возду- ха из зоны дыхания содержит аспира- ционный и фильтрующий блоки. Аспира- ционный блок 1, который крепится на поясном ремне работающего, состоит и блока питания 2 (один элемент батаре типа 2КПБ-2) со стабилизатором 3,ддя работы в течение 8 ч, временного командного устройства 4 для управления интегральным пробоотбором в дискретном режиме, одного пускового электромагнитного реле 5 и одного аспиратора типа ПРВ-Ш, состоящего из побудителя 6 расхода, микроэлектродвигате- пя 7, расходомера 8 с выходным настроечным дросселем 9, Фильтрующий блок 10, который закрепляется вместо одного из патронов двухпатронного респиратора П например, Астра-2 или Ру-бОМ, и соединяется с аспира- ционным блоком 1 гибким шлангом 12, состоит из фильтра 13 и фильтродер- жателя. Последний включает корпус 14 с радиальной перфорацией и выпуклым днищем, напрессованного коллектора 15 с кольцевым уступом для плотной герметичной посадки в гнезде респиратора, выходного штуцера 16 и прижимного кольца-крышки 17,

Устройство работает следующим образом.

Сначала оператор осуществляет подготовку к работе аспирационного блока: установку предварительно-заряженного аккумулятора, контрольное включение, выбор и установку режима про- боотбора, закрепление на работающем. При выборе дискретного режима пробо- отбора Величины экспозиции и паузы определяются требованием максимально полного улавливания-загрязнения в условиях его возможного выноса из зоны дыхания воздушными потоками на рабочем месте или оседания во время паузы Установлено, что для тонкодис- персной пыли, газов и паров подвижность воздуха не искажает результат оценки его загрязнённости, если при экспозиции 15-60 с пауза не будет превышать 30-120 с т,е, обеспечивается соотношение не более 1;2, Для гру- бодисперсной пыли, которая менее подвержена выносу из зоны дыхания, допустимо повышение указанного соотношения до 1;4, т.е. при экспозиции 15-30 с возможна пауза с. При этом во всех случаях пауза оказывается достаточно небольшой, чтобы исклкг0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

чить погрешность пробоотбора в результате оседания пыли. Оптимальной является экспозиция 30 с, удовлетворяющая любому агрегатному состоянию и дисперсности вредного вещества в зоне дыхания. При скорости движения воздуха относительно фильтра, превышающей 2 м/с (резкие перемещения работающего порывы ветра и др.), необходимо сокращать экспозицию до 15 м/с, увеличивая таким образом частоту пробоотбора для повьшения его точности, Если скорость менее 0,5- м/с, то при пробоотборе грубодисперсной пыли возможно увеличение экспозиции до 60 с для повышения точности пробоотбора за счет его большей стабильности.

Затем оператор подготавливает к работе фильтрующий блок 10:. фиксирует предварительно взвешенный фильтр 13 в корпусе фильтродержателя 14 с помощью прижимного кольца-крьш1ки 17, устанавливает фильтродержатель в гнездо респиратора 11 и подсоединяет шлангом 12 к аспирационному блоку 1. Установкой фильтродержателя на место одного из патронов двухпатронного респиратора достигается полное соответствие анализируемого и вдыхаемого воздуха, поскольку фильтр устройства работает в тех же условиях, что и фильтр респиратора. Использование корпуса фильт- родержателя с радиальной Перфорацией и днищем в виде конуса с высотой 2/3 от ширины корпуса позволяет выровнять поле скоростей всасывания на поверхности фильтра и таким образом обеспечить его равномерную загрузку за счет того, что между конической поверхностью фил ьтродержателя и фильтром образуется воздуховод переменного сечения, имеющий одинаковое сопротивление дви- жению воздуха по .всему диаметру фильтра,

Оператор начинает пробоотбор ручным включением временного командного устройства, которое автоматически обеспечивает пробоотбор в заданном режиме, а по окончании рабочей смены извлекает фильтр для дальнейшей обработки стандартньхм методом.

Пример, Определяющим фактором, который характеризует режим пробоотбора, является продолжительность паузы,- Для ее выбора была проведена .экспериментальная оценка точности способа дискретного пробоотбора путем измерения концентршдии пыли при различной дискретности, т.е. продолжительности паузы Д. При этом учитывалась дисперсность пыли и подвиж ность воздуха V в рабочей зоне. Результаты представлены на фиг,5, Как видно из графиков 1 и 2, характерных для. малых возмущений воздушной среды (V 0,3 м/с), возрастающее влияние дискретности наблюдается лишь при Д. 120 с вне зависимости от степени дисперсности (кривая 1 - для тонкодисперсного сварочного аэрозоля, кривая 2 - для грубодисперсной комбикормовой пыли). При значительных возмущениях воздушной среды (V «2 м/с), как видно из графиков 3 и 4, необходимо уменьшать продолжительность паузы до 30 с для тонкодисперсной пыли и до 60 с для грубодисперсноГ; пыли (кривые 3 и 4 соответственно).

Продолжительность непрерывного фильтрования (экспозиция 6) также устанавливали экспериментальным путем с учетом дисперсности и подвижности воздуха рабочей зоны. При этом принимали во внимание, что экспозиция должна быть минимальной для снижения сопротивления фильтра и уменьшения разрядки аккумулятора в целях стабилизации расхода воздуха, В то же время экспозиция должна быть достаточно большой, чтобы получить необходимый привес пыли на фильтре. Как показали исследования, достаточно иметь в этих целях S 60 с, а при нестабильных процессах пьшеобразования и повышения неподвижности воздуха целесообразно сокращать экспозицию до 15 с.

Максимальное значение экспозиции 60 с установлено таким образом, чтобы даже при минимальном значении паузы емкость батарейного источника пит тания оказалась достаточной для про- боотбора в течение половины рабочей смены, Оптимальйая экспозиция ЗП с в этом дискретном решении обеспеивает пробоотбор в течение всей смены, Ми- нимштьное значение экспозиции 15 с рекомендуется при повышенной лодвиж- ности наружного воздуха,

Цискрытный режим интегрального пробоотбора - это режим, при котором пробоо тбор пpoиcxo ;ит циклично (экспозиция плюс пауза) с повторением циклов в течение длитеЭтьного времени (например, рабочей смены) и суммированием (т.е . накогшением) загрязнения в виде пыли или газа в фильтре после каждого цикла.

Если режим будет недискретным,т.е.

непрерывным (стандартный способ про- боотбора), то на стационарных рабочих местах невозможно осуществить оценку загрязненности воздуха без большой погрешности.

Предусмотренная в устройстве установка .фильтродержателя на месте одного из патронов, респиратора обусловила конструктивную необходимость замены осевого стока фильтруемого воздуха через корпус фильтродержателя на радиальный. В результате этого воз никло существенное отличие в расстояниях от точки стока воздуха до точек на фильтрующей поверхности. Из

вестно, что скорость вытяжных струй

5

5

изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от стока. Поэтому возникает опасность неравномерной пылевой нагрузки на фильтр, его быстрого забивания, исключающего возможность длительного пробоотбора воздуха лри стабильном расходе без его дополнительного автоматического регулирования, усложняющего устройство. При- 0 менение в устройстве удаления воздуха через отверстия в корпусе фильтродержателя снижает градиен.т скорости воздуха на фильтрующей поверхности. Для более полного выравнивания поля скоростей применен кольцевой перфорированный отсос с воздуховодом переменного сечения, образованного пространством между поверхностью фильтра 13 и выпуклым днищем фильтродержателя 14.

Поскольку расчет скоростей вытяжных струй, как известно, носит при- ближеннь1Й характер, достаточно точ-. ное распределение скоростей может быть выявлено только экспериментально. При расходе 20 л/мин, обеспечиваемом принятым .ас11иратором, и ис- пользовании стандартных фильтров АФА.. В-18 и АФА В-10 средние скорости дви- Q жения воздуха на фильтрующей поверхности находятся в диапазоне 0,2,. .0,4 м/с, который соответствует характе- ,ристике стандартных электроанемометров и потому был оценен экспериментально. Измерения подтвердили влияние профиля кольцевого воздуховода на распределение скорости Уф. движения воздуха на.фильтрующей поверхности радиусом R в зависимости от расстоя0

5

16

ния от края этой поверхности () до ее центра (1 R). Результаты измерений по четырем вариантам профиля воздуховода, применительно к исполь- зованию фильтра АФА-В-10, представленные на фиг,4 в качестве примера, позволяют Нзшвить оптимальную высоту h конусной поверхности днища фильтро- держателя, равную 2/3 ширины b его корпуса.

Ожидаемый эффект заключается в возможности объективно оценить уело- ВИЯ труда на нестационарных рабочих местах с целью их нормализации и

уменьшения компенсационных затрат, в снижении трудоемкости и повышении точности пыпегазоанализа, который только для целей аттестации должен выполняться на всех нестационарных рабочих местах, где возможно загрязнение зоны дыхания вредными вешества- ми.

Формула изобретения

1, Способ отбора проб воздуха, включаю1Ций пробоотбор в течение рабочей смены в зоне дыхания работающего, отличающийся тем,что, с целью

8

повышения точности и снижения трудоемкости пылегазоанализ а в нестационарных рабочих зонах, осуществляют дискретный интегральный пробоотбор, при котором проводят непрерывную фильтрацию в течение 15-60 с паузами через каждые 30-120 с.

2. Устройство дпя отбора проб воздуха, содержащее двухпатронный респиратор, подключенный к его выходу аспиратор с микродвигателем, связанным с побудителем расхода, вход которого подключен к расходомеру, а выход - к 1 астроечному дросселю, и автономный блок питания со стабилизатором напряжения, к выходу которого подключен временной командный блок с электромагнитным реле для дискретного интегрального пробоотбора, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно фильтрующим элементом, установленным на место одного патрона респиратора противоположно патрону, при этом корпус фильтрующего элемента выполнен с радиальной перфорацией, а его днище выполнено в виде конуса с высотой не менее 2/3 ширины корпуса.

Изобретение относится к способам и устройствам для длительного отбора интегральных проб пыли из воздуха. Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости пылегазоанализа в нестационарных рабочих зонах за счет осуществления дискретного режима интегрального пробоотбора путем непрерывной фильтрации в течение 15-60 с через каждые 30-120 с паузы. Устройство, закрепляемое на работающем, содержит один фильтрующий элемент с подключенным к его входу аспирационным блоком, состоящим из питания со стабилизатором, временного командного устройства с реле, побудителя расхода микродвигателя, расходометра и дросселя, причем фильтрующий элемент располагается в зоне дыхания рабочего с помощью фильтродержателя, включающего корпус с радиальной перфорацией и выпуклым днищем в виде конуса с высотой не менне 2/3 ширины корпуса, коллектор со штуцером и прижимное кольцо. 2 с.п.ф-лы, 6 ил.

Г

Фиг.1

Фиг.2

Фиг.З

С,МГ/м

О 3060 90 120 , 150 180

Фиг. 5,се/г

A-/I

ФигЛ

Ф,1с

fpui,6 .f 0,4R 0,6fl 0,8R