ФИЛЬТРУЮЩЕ-ПОГЛОЩАЮЩАЯ КОРОБКА ЭКСТРЕННОЙ ЗАЩИТЫ
FILTERING AND ABSORBING EMERGENCY PROTECTION BOX

Изобретение относится к области средств очистки воздуха, в частности к противогазовой технике, и может быть использовано для очистки воздуха от газов, паров и аэрозолей вредных веществ.
В соответствии с требованиями нормативно-технических документов [1], [2] противогазовые фильтры подразделяют на марки и классы в зависимости от назначения и времени защитного действия.
Противогазовые фильтры конструктивно, в основном, состоят из корпуса с горловиной для подсоединения к лицевой части, дна с входным отверстием, а так же поглощающей части и противоаэрозольного фильтра.
Поглощающие слои в противогазовых фильтрах могут быть насыпными или в виде моноблока.
Известны противогазовые фильтры, шихта которых состоит из нескольких слоев поглотителей (полиномные фильтры) и защищает от вредных газов и паров различной химической природы: [3]-[8].
При использовании указанных противогазовых фильтров одним из существенных их недостатков является значительное снижение защитных свойств используемых поглотителей, особенно с хемосорбционными и каталитическими свойствами, при воздействии паров (газов) одного из класса веществ [9] для поглощения паров (газов) веществ других классов. Кроме того, защитные свойства противогазовых фильтров снижаются и при взаимодействии с парами воды при прохождении очищаемого воздуха через слой поглотителя даже в случае отсутствия в потоке вредных для человека веществ. В наибольшей степени воздействию паров воды подвержены катализаторы для защиты от монооксида углерода [10].
Таким образом, использование полиномных фильтров при выполнении производственных задач, в учебных или ремонтно-бытовых целях, для защиты от одного из вредных веществ, особенно в условиях повышенной влажности окружающего воздуха, при возникновении аварийной ситуации с появлением в окружающей атмосфере газов, поглощаемых по принципу катализа, в частности, монооксида углерода, фильтры не обеспечат требуемого уровня защитных свойств.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение надежной защиты от монооксида углерода в экстренной ситуации.
Данная техническая задача может быть решена путем исключения воздействия очищаемого воздуха на катализатор и, следовательно, попадания на него паров воды при эксплуатации противогазового фильтра в обычных условиях и переключения направления потока вдыхаемого воздуха при экстренной ситуации за счет конструктивного исполнения фильтра.
Фильтрующе-поглощающая коробка экстренной защиты включает в себя:
- наружный цилиндрический корпус с горловиной и ответными направляющими, герметизирующей прокладкой и закрепленным внутри блоком в форме полого цилиндра, сужающегося к основанию, содержащим катализатор (поглотитель) с осушителем в виде моноблока или насыпные;
- внутренний сорбирующий блок с резьбовой или байонетной горловиной для присоединения к лицевой части, направляющими, моноблочной или насыпной (одно- или многослойной) шихтой, отверстиями в нижней части горловины и выступами по периметру;
- рассекатель воздушного потока с герметизирующей прокладкой и отверстиями по краю (периметру);
- дно с противоаэрозольным фильтром;
- контроллер (устройство контроля переключения режимов работы фильтрующе-поглощающей коробки).
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг. 1 - общий вид разработанной и сконструированной фильтрующе-поглощающей коробки:
1 - наружный цилиндрический корпус с горловиной; 2 - блок катализатора (поглотителя) с осушителем; 3 - сорбирующий блок; 4 - ответные направляющие; 5 - направляющие; 6 - контроллер; 7 горловина для присоединения к лицевой части; 8, 13 - герметизирующая прокладка; 9, 14 - отверстия; 10 - шихта; 11 - рассекатель; 12 - выступы; 15 - дно с противоаэрозольным фильтром.
- на фиг. 2 - обычный режим работы;
- на фиг. 3 - экстренный режим работы.
Фильтрующе-поглощающая коробка экстренной защиты работает следующим образом.
1. Обычный режим. Зараженный воздух проходит через дно с противоаэрозольным фильтром 15, отверстия 14 рассекателя 11 и через шихту 10 сорбирующего блока 3 попадает в горловину 7.
2. Режим экстренной защиты. Зараженный воздух проходит через дно с противоаэрозольным фильтром 15, отверстия 14 рассекателя 11, через блок катализатора (поглотителя) с осушителем 2 и отверстия 9 горловины сорбирующего блока 3 и попадает в горловину 7.
Переход из обычного режима в режим экстренной защиты осуществляется вручную, превысив усилия контроллера 6, перемещением наружного корпуса 1 относительно сорбирующего блока 3 по вертикали вверх по направляющим 5 и ответным направляющим 4 горловины наружного корпуса 1. При этом сорбирующий блок 3 закрывается центральной частью рассекателя 11, герметизируется прокладкой 13 по периметру, выступы 12 открывают блок катализатора 2, а отверстия 9 - вход в горловину 7.
Герметизация соединения сорбирующего блока 3 и наружного корпуса 1 осуществляется прокладкой 8.
Изменение положения контроллера 6 свидетельствует о включении режима экстренной защиты.
Наружный корпус, внутренний сорбирующий блок, дно с фильтром и рассекатель могут быть изготовлены из металлического сплава или полимерного материала, а также возможны их комбинации.
Шихта сорбирующего блока и катализатор с осушителем могут быть насыпными (одно- или многослойными) или в виде моноблоков, а также возможны их комбинации.
Шихта сорбирующего блока формируется в зависимости от марки фильтрующе-поглощающей коробки по ГОСТ 12.4.193-99.
Количество, форма и расположение отверстий рассекателя формируются конструкционно из технологических возможностей обеспечения минимизации сопротивления воздушному потоку. Для придания каркасности рассекателю могут быть сформированы радиальные ребра жесткости.
Защитные (время защитного действия) и аэродинамические характеристики (сопротивление потку воздуха) сорбирующего блока, блока катализатора и дна с фильтром обеспечиваются технологически и конструкционно для соответствия уровню предъявляемых требований нормативных документов [9], [11].
Рассмотрим пример компоновки предлагаемой фильтрующе-поглощающей коробки.
2
В качестве габаритного аналога была выбрана фильтрующе-поглощающая коробка ГП-7 кБ, имеющая следующие показатели: материал корпуса - композитный полимер, внешний диаметр корпуса - 108 мм, высота шихты 20 мм, площадь поперечного сечения шихты - 85 см, толщина стенок корпуса - 2 мм.
На фиг. 4 показана зависимость сопротивления моноблочной шихты от удельной скорости постоянного воздушного потока. Горизонтальной пунктирной линией обозначено требование нормативно-технической документации по сопротивлению противогазовых фильтров постоянному потоку воздуха [9] без учета сопротивления противоаэрозольного фильтра и рассекателя 10.
2
2
Из данных, представленных на фиг. 4, следует, что минимальная площадь поперечного сечения шихты 9 сорбирующего блока 3 должна составлять не менее 25 см. Проведенными расчетами определено, что при толщине стенок сорбирующего блока 3 и блока катализатора 2, равных 2 мм, максимальная площадь поперечного сечения катализатора будет составлять 48,6 см.
На фиг. 5 показана зависимость времени защитного действия по монооксиду углерода от удельной скорости постоянного воздушного потока при условиях испытаний, установленных в нормативно-технической документации [11], а горизонтальной пунктирной линией обозначено предъявляемое требование.
2
2
Из данных, представленных на фиг. 5, следует, что минимальная площадь поперечного сечения катализатора должна составлять 38,5 см. При этом максимальная площадь поперечного сечения шихты будет составлять 42 см.
На фиг. 6 показана зависимость времени защитного действия сорбента марки А от удельной скорости постоянного воздушного потока при условиях испытаний для класса 1 [1].
2
Из данных, представленных на фиг. 6, следует, что для фильтра марки и класса А1 минимальная площадь поперечного сечения шихты должна составлять 48 см.
Тогда, для обеспечения соответствия требованиям [11], [12] наружный диаметр предлагаемой фильтрующе-поглощающей коробки должен быть равным 112 мм.
Таким образом, предлагаемая фильтрующе-поглощающая коробка экстренной защиты позволит обеспечить надежную защиту от монооксида углерода в экстренной ситуации, не зависимо от ее использования в обычных условиях эксплуатации. Аналогичным образом можно рассчитать необходимые размеры для обеспечения требований по защитным и аэродинамическим характеристикам предлагаемой фильтрующе-поглощающей коробки. В блоке катализатора могут быть размещены поглотители любого типа (например, для соответствия фильтра типу К (защита от аммиака и его производных), NO (защита от оксидов азота), SX (защита от специальных соединений), АХ (защита от органических веществ с температурой кипения до 65°С) и т.п. [1] в зависимости от необходимости обеспечения экстренной защиты). Кроме того, присоединение к лицевой части одновременно двух предлагаемых фильтрующе-поглощающих коробок позволит снизить их массогабаритные характеристики.
Литература
1 ГОСТ Р 12.4.251-2009 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Фильтры противогазовые и комбинированные. Общие технические требования. Методы испытаний. Маркировка. М.: Стандартинформ, 2011. - 14 с.
2 ГОСТ Р 12.4.232-2007 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. SX противогазовые и комбинированные фильтры для защиты от специальных соединений. Общие технические требования М.: Стандартинформ, 2007. - 7 с.
3 RU 2228211 С1 2004 г.
4 RU 98103975 С1 1999 г.
5 RU 2495694 13 С1 2013 г.
6 RU 2186598 С1 2002 г.
7 RU 2387474 С1 2010 г.
8 RU 2261132 С1 2005 г.
9 ГОСТ Р 12.4.193-99 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Фильтры противогазовые и комбинированные. Общие технические условия. М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - 14 с.
10 Батырев В.В., Живулин Г.А., Сосунов И.В., Садовский И.Л. Оценка эффективности и качества фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания населения в чрезвычайных ситуациях: Монография / Под общ. ред В.В. Батырева / МЧС России. М.: ФГБУ ВНИИ ГО ЧС (ФЦ), 2017. - 424 с.
11 ГОСТ Р 53261-2009 Самоспасатели фильтрующие для защиты людей от токсичных продуктов горения при эвакуации из задымленных помещений во время пожара. Общие технические требования. Методы испытаний
12 ГОСТ Р 22.9.19-2014 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Средства индивидуальной защиты органов дыхания в чрезвычайных ситуациях. Противогазы гражданские фильтрующие. Общие технические требования. М.: Стандартинформ, 2014. - 24 с.