РЕСПИРАТОРЫ И ПРОТИВОГАЗЫ С МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКОЙ ВОЗДУХА (PARP)

ВВЕДЕНИЕ

СТАТЬИ КНИГИ ФОРУМ ГОСТЕВАЯ КНИГА ССЫЛКИ ОБ АВТОРЕ

 
Оглавление статьи
Следующая глава ~~>


Автор: Михаил Васильевич Супотницкий.

Об авторе : Михаил Васильевич Супотницкий - кандидат биологических наук.


В начале 1990-х гг. в США, Западной Европе и Австралии на рынок средств индивидуальной защиты (СИЗ) стали поступать респираторы и противогазы с механической очисткой воздуха (powered air purifying respirators, PAPR). Их появление вызвано как технологическими достижениями, так общественными потребностями, не удовлетворенными в рамках традиционных подходов к фильтрации воздуха в СИЗ данного типа.

В основе технологических предпосылок создания PAPR находятся достижения в области конструирования малогабаритных бесшумных турбовентиляторов и источников электропитания к ним, позволяющие осуществлять длительную автономную прокачку воздуха через фильтрующее устройство без ощутимого для пользователя утяжеления конструкции в целом, а также параллельное развитие микроэлектронных и микромеханических устройств, оптимизирующих дыхательный режим в новом поколении СИЗ.

Среди общественных потребностей основной является повышение требований к безопасности СИЗ органов дыхания в целом, вызванное тем, что за почти столетний период их конструирования, так и не удалось создать универсальную маску, идеально прилегающую к лицу любого пользователя. Кроме того, весьма важным в конкурентной борьбе стало предложение обеспеченному потребителю респиратора с повышенной комфортностью, позволяющего ему длительное время находиться в опасной среде без ухудшения физического самочувствия. В качестве объективного фактора, способствующего появлению конкурентных преимуществ у PAPR перед традиционными фильтрующими респираторами и противогазами, можно считать вполне обоснованные ожидания террористических актов с применением ядерных, биологических и химических средств поражения.

В настоящее время респираторы данного типа по давлению, создаваемому в подмасочном пространстве, делятся на два типа: с отрицательным давлением (negative-pressure types) и с положительным давлением (рositive-pressure type). Как правило они состоят из следующих конструктивных элементов: защитный капюшон или маска (полумаска для респиратора с положительным давлением); фильтрующий картридж или фильтр, предназначенные для очистки воздуха; портативный вентиляторный блок с аккумулятором. Фильтрующий картридж и вентиляторный блок обычно крепят на поясе пользователя.

В респираторах отрицательного давления, фильтры или картриджи очистки воздуха подсоединены через воздухопроводящий шланг и клапан вдоха к плотно облегающей лицо маске. Отрицательное давление воздуха в подмасочном пространстве создается вентилятором, втягивающим загрязненный воздух через фильтр и выводящим его через специальное вытяжное приспособление, закрепленное на маске. Герметизация маски на лице пользователя достигается за счет отрицательного давления в подмасочном пространстве. Однако в процессе эксплуатации таких респираторов было обнаружено, что как и у респираторов традиционного типа, маска типа «negative-pressure» может разгерметизироваться при попадании волос или любых других посторонних объектов между ней и кожей пользователя. Тогда, благодаря отрицательному давлению в подмасочном пространстве, загрязненный воздух легко «находит» такие лазейки.

Респираторы с положительным давлением создают более надежную защиту пользователю благодаря тому, что отфильтрованный воздух нагнетается вентилятором в подмасочное пространство в количествах значительно превышающих потребности дыхания.

Стоимость респираторов и противогазов с механической очисткой воздуха, как правило, на порядок выше, чем обычных, и начинается с 450 долларов за единицу. Тем не менее в маркетинговой стратегии фирм, занимающихся разработкой и продажей СИЗ, они, благодаря своим очевидным преимуществам перед традиционными, занимают доминирующее место и обычно фигурируют на основных рекламных плакатах (рис. 1). Также PAPR широко представлены на рекламных постерах, посвященных действиям армейских спецподразделений, спасателей и полиции (рис. 2). На их фоне отечественные СИЗ органов дыхания выглядят архаичными и, видимо, утратят конкурентоспособность в ближайшем будущем даже в малоразвитых странах.

Знаковым событием в конкурентной экспансии нового поколения СИЗ стала выдача в марте 2004 г. Национальным институтом профессиональной безопасности и здоровья США (The National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH) двум американским компаниям первых свидетельств об сертификации PAPR. Были сертифицированы респиратор MSA Millenium APR (номер сертификата TC-14G-0270), разработанный Mine Safety Appliances Co. (MSA, Питтсбург); и респиратор 3M FR-M40 (номер сертификата TC-14G-0271), разработанный 3M Corp. (Maplewood, Миннесота). Эти сертификаты показывают, что респираторы были подвергнуты серьезным лабораторным испытаниям согласно критериям NIOSH марта 2003 г., и способны защитить человека в чрезвычайных обстоятельствах при содержании кислорода в атмосферном воздухе не ниже 19,5%, а их производители имеют право ставить на изделиях знак «Сертифицировано Национальным институтом профессиональной безопасности и здоровья США».

Рис. 1. Рекламный плакат компании NBC SYS

Рис. 1. Рекламный плакат компании NBC SYS

Однако анализ рекламной продукции фирм, разработчиков PAPR, не позволяет установить тонкие особенности их конструкции и создает ложное впечатление простоты их технического замысла и изготовления, что ограничивает наши возможности по планированию НИР и ОКР в данной области. Поэтому целью работы является выявление достигнутого уровня и тенденций в конструировании респираторов с механической очисткой воздуха.

Рис.2.Спасатели с респиратором SE400AT-2

Рис.2.Спасатели с респиратором SE400AT-2

Для достижения поставленной цели нами решались следующие задачи:

•         выявлялись уже производимые для коммерческой продажи конструкции PAPR и их изготовители, изучались заявленные в рекламных проспектах технические характеристики изделий;

•         выявлялись патенты основных разработчиков PAPR, проводился системный анализ заявленных ими технических решений; особое внимание уделялось выявлению чертежей и схем, иллюстрирующих особенности конструкции отдельных образцов;

разрабатывались предложения по патентной политике в данной области.

Основное внимание уделено исследованию патентных описаний. Такой выбор источников информации обусловлен тем, что:

•         подавляющее большинство новых научно-технических идей описано в патентной документации;

•         в соответствии с международным юридическим статусом  патентных документов они являются первыми опережающими публикациями;

•         патентные документы охватывают все области науки и техники;

•         патентный фонд всех основных стран классифицирован по единой для них международной классификацией изобретений;

•         прогнозный потенциал патентных источников составляет 5–10 лет, т.е. средний срок действия патента.

Для подготовки данной работы использовались исключительно источники англоязычной технической литературы. Цифровая обработка изображений проводилась в графическом редакторе Fhotoshop 7.