РЕСПИРАТОРЫ И ПРОТИВОГАЗЫ С МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКОЙ ВОЗДУХА (PARP) - РАЗДЕЛ 2

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА 1

УПРАВЛЕНИЕ ПОТОКОМ ВОЗДУХА ПРОХОДЯЩИМ ЧЕРЕЗ ФИЛЬТР


СТАТЬИ КНИГИ ФОРУМ ГОСТЕВАЯ КНИГА ССЫЛКИ ОБ АВТОРЕ

<~~ Предыдущая глава
Оглавление статьи
Следующая глава ~~>


Автор: Михаил Васильевич Супотницкий.

Об авторе : Михаил Васильевич Супотницкий - кандидат биологических наук.


Использование механического датчика

Hilton Joseph R (GB2032284, 25.09.1979) первым решил эту задачу путем установки механического датчика, поддерживающего положительное давление в подмасочном пространстве. Сам же датчик мог по его замыслу иметь несколько принципов работы: 1) реагировать на увеличение давления в подмасочном пространстве на выдохе пользователя, если оно превысит определенную величину, и включать вентилятор (соответственно, выключать его, когда давление снизится); 2) поддерживать большее давление в подмасочном пространстве, чем в окружающей пользователя среде, установив заданный уровень его превышения над атмосферным, например, равным 15 мм водного столба.

На рис. 19 схема управления работой вентилятора показана следующим образом. Переключатель (1) закрыт во время вдоха, но он открывается движением диафрагмы на выдохе, и включает через сопротивление (2)  подачу тока на вентилятор (3) от электрической батареи (4). Излишек воздуха удаляется через клапан выдоха.

Рис. 19. Схема управления работой вентилятора у респиратора положительного давления (GB2032284, 25.09.1979)

Рис. 19. Схема управления работой вентилятора у респиратора положительного давления (GB2032284, 25.09.1979)

На рис. 20 показана работа респиратора высокого давления применительно к шлему AIRSTREAM («воздушный поток»). Шлем включает оболочку (11), которая на лицевой стороне закрыта прозрачным забралом (12) и герметизирующим уплотнителем (13). Нижний край забрала герметизирован отдельным уплотнителем (14). В кожухе шлема (15) установлен вентилятор (16), приводимый в движение электрическим мотором. Вентилятор тянет воздух через фильтр (17) в направлении подмасочного пространства. Воздух фильтруется еще и через фильтровальный мешок (18). В нижнем углу прозрачного забрала установлен клапан выдоха (19), над глазами пользователя установлен датчик давления (20). С электродвигателем он соединен с помощью специального провода (20').

Рис. 20. Работа респиратора высокого давления применительно к шлему AIRSTREAM (GB2032284, 25.09.1979)

Рис. 20. Работа респиратора высокого давления применительно к шлему AIRSTREAM (GB2032284, 25.09.1979)

Дыхательный шлем, показанный на рис. 21, сходен со шлемом, показанном на рис. 20, за исключением того, что фильтры и двигатель с вентилятором помещены в специальный контейнер (21), закрепляемый на поясе пользователя, который связан гибким воздуховодом (22) с кожухом (15). Насос закачивает воздух в патроны фильтра (23) через входные отверстия (24), расположенные на контейнере (21).

Рис. 21. Дыхательный шлем с фильтрами (GB2032284, 25.09.1979)

Рис. 22. Дыхательный шлем с фильтрующими картриджами (GB2032284, 25.09.1979)

Фильтрующие патроны сменные и могут периодически заменяться на новые. Двигатель включается кнопкой (25), затем он переходит под управление датчика (20). На рис. 22 показана комплектация дыхательного устройства, предназначенного для работы в атмосфере, содержащей токсические вещества. Вместо бумажных фильтров к контейнеру через резьбовые соединения (26) прикручиваются противогазные коробки (23А).

На рис. 23. показано дыхательное устройство на основе полнолицевой маски (31), включающей в себя «большое окно» (32) и клапан выдоха (33). Датчик (34) установлен не на маске, а в узле (35), который соединяет воздуховод с маской. Датчик (34) связан с электродвигателем (21) посредством проводов (36), проходящих внутри воздуховода (22).

Рис. 23. Дыхательное устройство на основе полнолицевой маски GB2032284, 25.09.1979)

На рис. 24 показана полулицевая маска (40) положительного давления, оснащенная клапаном выдоха (41), резьбовым входным отверстием, предназначенным для подсоединения воздуховода (42).

Рис. 24. Полулицевая маска положительного давления, оснащенная клапаном выдоха (GB2032284, 25.09.1979)

На рис. 25 и 26 показано дыхательное устройство, предназначенное для работы в очень токсичной воздушной среде. Оно включает внешнюю маску (50), закрывающую лицо пользователя; и внутреннюю маску (51), герметически охватывающую нос и рот пользователя. Внешняя маска обеспечена ремнями (52), посредством которых она закреплена на голове пользователя; и иллюминаторами (53). Внешняя маска снабжена клапаном выдоха (54), который связан также и с внутренней маской. Внутренняя маска оснащена односторонними клапанами вентилятора (55), которые открываются на вдох и закрываются во время выдоха. С внешней стороны маска имеет входное отверстие (56), к которому подсоединена фильтрующая коробка (57). Внутреннее впускное отверстие (56) подсоединено к перекрестной трубе, расположенной латеральнее и выше клапана вдоха (54) и поперек фронта внешней маски. Электрически запускаемый вентилятор (59) установлен в пределах воздуховода (58) и тянет воздух в маску через фильтрующую коробку (57). Через выход (60) он подает его в пространство между внутренней и внешней масками.

Рис. 25. Дыхательное устройство, предназначенное для работы в очень токсичной воздушной среде (спереди)

Рис. 26. Дыхательное устройство, предназначенное для работы в очень токсичной воздушной среде (сбоку)

Во время вдоха фильтрованный воздух попадает во внутреннюю маску через клапан (55) и выдыхается через клапан выдоха (54). Во время выдоха, клапан вдоха (55) закрыт, и давление определяется датчиком, расположенным во внутренней маске (61). Во время выдоха давление растет во внешней маске, во внутренней оно становится отрицательным. Это обеспечивает пользователю двойную защиту от агрессивной воздушной среды.

Использование потенциометра

Заявлено тем же Hilton Joseph R в США (US4430995, 24.05.1982). Устройство работает следующим образом (рис. 27, 28 и 29). Вентилятор (1) приводится в движение электрическим током от батареи (2) посредством включателя (3), запускающего электродвигатель (4). Вентиляторный блок имеет два входа (6) с резьбовыми соединениями (7), к которым прикручиваются фильтрующие элементы. Посредством выходного адаптера (9) вентиляторный блок прикручивается к узлу (10), который снабжен запирающим или односторонним клапаном (12). Сам узел является частью расположенного выше дыхательного меха (13), способного расширяться и сжиматься за счет движения складчатого контура (14). Одна стена меха (15) смонтирована на опоре (16), другая (17) усилена металлической или пластмассовой пластиной (18), на которую давит плечо (19). Плечо имеет опору в своем нижнем конце (20) и смещается посредством кольцевой пружины (21), которая создает опоре противоположное расширению меха направление. Потенциометр (22) включен в цепь питания двигателя вентилятора, которая состоит из источника питания и переключателя.Он варьирует величину подаваемого на двигатель тока и тем самым управляет воздушным потоком. Когда меха раздуваются, работа двигателя замедляется, когда воздух выкачивается из мехов, работа двигателя ускоряется.

Рис. 27. Общий вид устройства по US4430995, 24.05.1982

Рис. 28. Фильтрующий блок устройства по US4430995, 24.05.1982

Рис. 29. Принципиальная схема функционирования устройства по US4430995, 24.05.1982

Меха имеют альтернативные выходы (23, 24) для подключения гибкого воздуховода (25), присоединяемого к полнолицевой маске (26)  с внутренней маской (27) и обеспечивают подачу фильтрованного воздуха в подмасочное пространство. Клапаны выдоха имеют относительно небольшое сопротивление — приблизительно 128 паскаль. Плечо (19), приводимое в движение пружиной, создает давление на меха, которые, в свою очередь, создают положительное давление в подмасочном пространстве, равное или меньшее сопротивлению клапана выдоха (29). Насос работает с усилием, достаточным для раздувания мехов против силы, создаваемой пружиной, но только до тех пор, пока не будет преодолено сопротивление клапана выдоха (29) лицевой маски. Таким образом, когда пользователь не испытывает тяжелой физической нагрузки, после максимального раздутия мехов, вентилятор отключается микропереключателем. Как только снижение давление в мехах станет ниже максимального, микропереключатель будет закрыт, и заполнение мехов будет контролироваться через потенциометр (22).

Использование клапанов вдоха и выдоха

Компания RACAL SAFETY LTD(EР0094757,13.05. 1982) создала респиратор, у которого воздух затягивается вентилятором через фильтрующий картридж и подается пользователю через небольшой вход в лицевой части маски. Там же установлен однонаправленный клапан, открывающийся во время выдоха пользователя и позволяющий воздуху выйти наружу, когда разница между величинами давления в маске и снаружи ее станет больше заранее установленного. Пружина выходного клапана отрегулирована таким образом, чтобы он был плотно закрытым во время вдоха пользователя, но открывался при давлении в подмасочном пространстве, равном 600 паскаль. Вентилятор прокачивает через фильтр от 200 до 0 л/мин, в зависимости от потребности пользователя в воздухе и от сопротивления воздушному потоку, оказываемому фильтром.

На рис. 30 показан внешний вид респиратора, на рис. 31 принципиальная схема его работы.

Рис. 30. Внешний вид респиратора по EР0094757, 13.05.1982

Рис. 31. Принципиальная схема респиратора по EР0094757,13.05.1982

Респиратор включает полнолицевую маску (1), плотно прилегающую к лицу пользователя и закрывающую его рот и нос; клапан выдоха (2), входное отверстие (3) для воздушного шланга (4), подающего в подмасочное пространство профильтрованный с помощью фильтрующего блока (5) воздух. Фильтрующий блок крепится на поясе пользователя, но может крепиться и на лицевой части маски. Он состоит из специального кожуха и размещенных в нем центробежного вентилятора с электродвигателем, батареи питания. Так же он содержит специальный выход (8) для подсоединения воздуховода (4) и три входных отверстия (10) для подсоединения фильтрующих патронов или фильтров (11). Неиспользуемые входные отверстия могут быть закрыты заглушками (12). Двигатель связан кабелем (27) с блоком питания (6) и запускается от включателя/регулятора мощности (7). Батарея может быть установлена в фильтрующем блоке (5). Полная лицевая маска (1) содержит внутреннюю маску (15), плотно охватывающую рот и нос пользователя, на которой установлены один или несколько входных однонаправленных клапанов (16).

Режим работы вентилятора установлен таким образом, чтобы во время выдоха давление в пределах подмасочного пространства росло до превышения его давления в воздуховоде (4), тогда клапан (13) закрывается, и это становится причиной постепенного наращивания давления в воздуховоде (4), которое, в свою очередь, значительно снижает интенсивность работы вентилятора или прекращает ее совсем, в результате сокращается или прекращается втягивание воздуха через фильтры. При закрытом клапане вдоха (13) открывается клапан выдоха (2), тогда давление в подмасочном пространстве вновь падает и клапан вдоха открывается, вентилятор активируется и начинает нагнетать фильтрованный воздух в подмасочное пространство. Такой режим работы PAPR позволяет экономить до 80% ресурса картриджей. На рис. 32 и 33 показано предпочтительное выполнение дыхательных клапанов респиратора данного типа. Клапан (13) является створчатым (flap valve), содержащим гибкий диск (20), который герметизирует поверхность (21) вокруг входного клапана (3). Поднятие диска над этой поверхностью (21) позволяет воздуху пройти в подмасочное пространство, когда давление воздуха в подмасочном пространстве будет ниже чем в воздуховоде (4).

Рис. 32. Предпочтительное выполнение клапанов (2 и 13) по EР0094757 (13.05.1982)

Рис. 33. Предпочтительное выполнение фильтрующего блока (5) по EР0094757 (13.05.1982)

Клапан выдоха (2) представляет собой створчатый клапан, включающий негнущийся (жесткий) диск (22), который установлен против наружной поверхности клапана (23) и обрамляет ее,открывая или закрывая выход.Закрытие клапана происходит снаружи, в результате прижатия диска спиральной пружиной (14) к поверхности вокруг выходного отверстия. Воздух выходит из клапана через отверстие (24), сообщающееся с герметизируемым отверстием (23) и ствол (28) центробежного вентилятора (29), нагнетающего воздух в воздуховод через отверстие (8). К вентилятору воздух поступает через три входа (10), каждый из которых может быть оснащен фильтрующим картриджем (11). Свободные закрываются заглушками (12). Когда давление в подмасочном пространстве достигает 600 паскаль, вентилятор достигает максимума производительности — 200 л/мин, и тогда клапан (13) открывается.