ФИЛЬТРУЮЩЕ-ПОГЛОЩАЮЩАЯ КОРОБКА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) человека от паров и газов различной химической природы, а также от аэрозолей.
Известны фильтрующе-поглощающие коробки, используемые в противогазах, состоящие из одного (патент РФ №2103041 публ. 27.01.98 бюлл. №3, кл. А62В 23/02) или двух (патент РФ №1762948 публ. 23.09.92 бюлл. №35, кл. А62В 19/00) цилиндрических металлических корпусов с дном, резьбовой горловиной, противопылевым тампоном, противоаэрозольным фильтром, верхней и нижней ограничительными металлическими сетками, снабженными узлами крепления и размещенной между ними шихтой, представляющей зерненый сорбент-поглотитель.
Недостатком этих фильтрующе-поглощающих коробок является сравнительно низкая коррозиционная стойкость металлического корпуса к химически активным добавкам поглотителей и катализаторов, недостаточно высокая стойкость к пылевыдуванию при тряске и транспортировке, вследствие измельчения зерненых сорбентов, а также высокие величины массы.
Наиболее близким к предлагаемой конструкции является фильтрующе-поглощающая коробка, используемая в промышленных противогазах, включающая цилиндрический корпус с внешним патрубком, шихту, две решетки и противопылевой тампон, размещенный во внутренней полости корпуса в нижней части шихты, крышку с отверстиями для поступления вредных веществ из воздуха. Патент РФ №2225730 публ. 20.03.2004 год, бюлл. №8, кл. А62В 19/00.
В известной конструкции фильтрующе-поглощающей коробки корпус выполнен из полиэтилена и снабжен патрубком, расположенным под углом 90 градусов к плоскости днища корпуса. Во внутренней полости корпуса размещена шихта сорбента-поглотителя с закрепляющими ее верхней и нижней сетками и противопылевой тампон. Фильтрующе-поглощающая коробка имеет крышку-манжету изготовленную из полиэтилена.
Недостаток конструкции данной фильтрующе-поглощающей коробки заключается в использовании для закрепления шихты двух сеток - верхней и нижней, из-за необходимости применения зерненого сорбента-поглотителя; крышки (манжеты), механически закрепленной на корпусе коробки; из-за использования в качестве материала корпуса и крышки - полиэтилена. Использование зерненого сорбента-поглотителя приводит и к невысокой стойкости шихты к пылевыдуванию при тряске и транспортировке. Фильтрующе-поглощающая коробка имеет также недостаточно высокую механическую прочность, вследствие использования полиэтилена. Таким образом, когда насыпная шихта находится под давлением, между двумя закрепляющими ее сетками, с течением времени происходит необратимая деформация полиэтиленового корпуса фильтрующе-поглощающей коробки, что приводит к разуплотнению шихты с образованием пристеночных эффектов, снижающих время защитного действия фильтрующе-поглощающей коробки. Кроме того, использование металлических сеток приводит к уменьшению срока хранения фильтрующе-поглощающей коробки вследствие их низкой коррозионной стойкости. Механическое соединение корпуса и крышки-манжеты не надежно и не герметично.
Техническая задача предлагаемой полезной модели состоит в повышении эксплуатационных и эргономических характеристик фильтрующе-поглощающих коробок при обеспечении высокой защитной мощности.
Указанный технический результат достигается тем, что фильтрующе-поглощающая коробка, включающая цилиндрический корпус с внешним патрубком, размещенные во внутренней полости корпуса шихту сорбента-поглотителя, решетку и противопылевой тампон в нижней части шихты, крышку с отверстием для поступления вредных веществ из воздуха, содержит дополнительный противопылевой тампон в верхней части шихты, шихта представляет собой блочно - монолитную структуру с внутренней пористостью, в которой частицы адсорбента выполнены неправильной формы и соединены связующим полимером между собой, с внутренними стенками корпуса и с верхним и нижним противопылевыми тампонами, крышка соединена с корпусом посредством сварного шва, выполненного термоконтактной сваркой, с обеспечением прочности соединения 0,97-0,98 от прочности материала корпуса и крышки, причем в качестве материала корпуса, сетки и крышки используют композиции на основе полипропилена либо блок-сополимера полипропилена.
К рассмотрению предлагается три варианта конструктивного выполнения фильтрующее поглощающей коробки, которые объединены между собой единым изобретательским замыслом, но отличаются друг от друга конкретным выполнением одного из основных узлов всей конструкции, а именно, крышки.
Вариант 1.
В предлагаемой конструкции фильтрующее-поглощающей коробки крышка выполнена в виде монолитного диска. Предлагаемая конструкция фильтрующе-поглощающей коробки выполнена в газозащитном исполнении без использования противоаэрозольного фильтра. Данная конструкция обеспечивает защиту только от газов и не может применяться для защиты от аэрозоля.
Вариант 2.
В предлагаемой конструкции фильтрующее-поглощающей коробки крышка выполнена в форме стакана, во внутренней полости которого размещен противоаэрозольный фильтр, выполненный в виде полотна из стекловолокна, сложенного по принципу гармошки прямыми параллельными вертикальными складками постоянной высоты и закрепленного в крышке посредством двухкомпонентного полиуретанового состава.
Вариант 3.
В предлагаемой конструкции фильтрующее-поглощающей коробки крышка выполнена в форме стакана, во внутренней полости которого размещен противоаэрозольный фильтр из единого полотна из стекловолокна, сложенный в виде кольцевых концентрических складок постоянной высоты и закрепленного в крышке посредством двухкомпонентного полиуретанового состава.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция фильтрующе-поглощающей коробки - общий вид и вариант 1, на фиг.2 - фильтрующе-поглощающая коробка - вариант 2, на фиг.3 - фильтрующее-поглощающая коробка - вариант 3, на фиг.4 - фильтрующе-поглощающая коробка с противоаэрозольным фильтром (вариант 2), вид сверху; на фиг.5 - фильтрующе-поглощающая коробка с противоаэрозольным фильтром (вариант 2), объемное изображение, на фиг.6 - фильтрующе-поглощающая коробка с противоаэрозольным фильтром (вариант 3), вид сверху.
Фильтрующее-поглощающая коробка (варианты 1, 2 и 3 - см. соответственно фиг.1, 2 и 3) состоит из цилиндрического корпуса 1 с внешним резьбовым патрубком 2, позволяющим закреплять ее как с боковой стороны лицевой части противогаза, так и с фронтальной, и крышкой 3 с отверстием для поступления вредных веществ из воздуха. Во внутренней полости корпуса 1 размещена шихта 4 сорбента поглотителя с решеткой 5, установленной в нижней части корпуса 1 под шихтой 4, и противопылевые тампоны 6 и 7, установленные соответственно в верхней и нижней частях корпуса 1 соответственно над и под шихтой 4. Для сохранности шихты 4 от воздействия внешних факторов фильтрующе-поглощающая коробка (варианты 1, 2, 3 - см. фиг.1, 2 и 3) при хранении герметично закрывается снизу колпачком 8 с прокладкой 9, а сверху - пробкой резиновой 10.
Шихта 4 представляет собой блочно - монолитную структуру с внутренней пористостью, в которой частицы адсорбента выполнены неправильной формы и соединены связующим полимером между собой, с внутренними стенками корпуса 1 и с противопылевыми тампонами 6 и 7.
Шихта 4, имеющая блочно-монолитную структуру, спаянную с внутренними стенками корпуса 1 и с противопылевыми тампонами 6 и 7, в отличие от шихты зерненных адсорбентов, не позволяет перемещаться твердым частицам относительно друг друга при тряске и транспортировке и выделять пыль. Поэтому отпадает необходимость и целесообразность использования сетки в верхней части шихты 4.
Кроме того, данная структура имеет относительно рыхлую внутреннюю упаковку частиц адсорбента, связанных полимерным связующим, что обеспечивает низкое сопротивление фильтрующе-поглощающей коробки.
Блочно-монолитную структуру шихты 4 с внутренней пористостью достигают путем термоформования мелких частиц адсорбента неправильной формы с полимерным полиолефиновым связующим (например, полиэтиленом) совместно с противопылевыми тампонами 6 и 7 на основе полиолефинов (например, полипропилена) в корпусе из пластика полиолефинового ряда (например, минеральнонаполненный блок-сополимер пропилена). Это обеспечивает, с одной стороны, высокую адгезионную прочность связующего с частицами сорбента и с внутренними стенками фильтрующего патрона, а, с другой стороны, пористость за счет сравнительно рыхлой внутренней упаковки частиц сорбента в блочной шихте. Использование для термоформования сорбента мелких частиц с размером менее 1 мм, рыхлоупакованных между собой, позволяет увеличить кинетику поглощения, обеспечить хорошую диффузию газов и паров в структуру шихты и высокие защитные характеристики фильтрующе-поглощающей коробки.
В качестве материала корпуса 1, решетки 5 и крышки 3 используют либо морозостойкий пластик - блоксополимер полипропилена с высоким модулем упругости либо морозостойкие композиции полипропилена.
Композиции на основе полипропилена либо блок-сополимера пропилена обладают высокой химической стойкостью. Модификация полипропилена и блок-сополимера пропилена путем введения в него стекловолокна, минеральных наполнителей и других модифицирующих добавок позволяет существенно изменить свойства базового материала, придать композициям:
- повышенную жесткость и прочность,
- повышенную стойкость материала к воздействию атмосферных факторов, высоких и низких температур.
Применяемые материалы для изготовления корпуса отличаются устойчивостью к низким температурам, высоким модулем упругости, высокой химической стойкостью, стабильными свойствами во влажной среде, стойкостью атмосферных факторов.
Соединение корпуса 1 с крышкой 3 обеспечивается методом термоконтактной сварки с образованием сварного шва 11 с обеспечением прочности соединения 0,97-0,98 от прочности материала корпуса 1 и крышки 3.
Сварной шов обеспечивает высокую герметичность конструкции коробки, ее неразборность и, следовательно, исключает разъединение коробки в процессе эксплуатации.
Отличие конструкции фильтрующе-поглощающей коробки (3 варианта) состоит в конкретном конструктивном исполнении крышки 3.
Вариант 1.
На фиг.1 представлена конструкция фильтрующе-поглощающей коробки выполненной в газозащитном исполнении без использования противоаэрозольного фильтра. Данная конструкция обеспечивает защиту только от газов и не может применяться для защиты от аэрозоля.
В данном варианте крышка 3 выполнена в виде монолитного диска.
Вариант 2.
На фиг.2, 4 и 5 представлена конструкция фильтрующе-поглощающей коробки по варианту 2.
Крышка 3 выполнена в форме стакана, во внутренней полости которого размещен противоаэрозольный фильтр 12, выполненный в виде полотна из стекловолокна, сложенного по принципу гармошки прямыми параллельными вертикальными складками 13 (фиг.4 и фиг.5) постоянной высоты и закрепленного в крышке 3 посредством двухкомпонентного полиуретанового состава 14.
Данная конструкция, за счет фиксирования фильтровальных складок 13 полимером 15 на минимальном расстоянии друг от друга, позволяет получать противоаэрозольный фильтр с минимальным сопротивлением при дыхании. В данном варианте для закрепления и герметизации противоаэрозольного фильтра 12 в крышке 3 предусматривается использование двухкомпонентного полиуретанового состава 14.
Вариант 3.
На фиг.3 и 6 представлена конструкция фильтрующе-поглощающей коробки по варианту 3.
На фиг.3 и фиг.6 представлена конструкция фильтрующе-поглощающей коробки с противоаэрозольным фильтром 16 в исполнении в виде концентрических колец 17 с использованием для закрепления и герметизации противоаэрозольного фильтра 16 в крышке 3 специальной решетки 18 и силиконового герметика 19.
Данная конструкция, за счет складок в виде концентрических колец 17 (фиг.6), находящихся на максимальном расстоянии друг от друга, позволяет получать противоаэрозольные фильтры с высокой пылеемкостью (для работы в условиях сильной запыленности).
В данном варианте предусматривается для закрепления и герметизации противоаэрозольного фильтра 16 в крышке 3 использование специальной решетки 18 с внешним цилиндрическим бортом, служащим для поджатия последнего звена фильтра к внутренней стенки крышки 3.
Фильтрующее-поглощающая коробка функционирует следующим образом:
При вдохе воздух через отверстие в крышке 3 поступает во внутреннюю часть фильтрующе-поглощающей коробки. Пройдя через противоаэрозольной фильтр 12 (вариант 2) либо через противоаэрозольный фильтр 16 (вариант 3) либо минуя фильтр (вариант 1 - в случае газозащитного исполнения) и блочно-композиционную структуру шихты 4 с противопылевыми тампонами 6 и 7, воздух очищается и через горловину корпуса 1 поступает в подмасочное пространство лицевой части противогаза (на чертеже не показано).
Предлагаемая фильтрующе-поглощающая коробка обладает повышенными эксплуатационными и эргономических характеристиками, так как обеспечивает отсутствие пылевыдувания при тряске, транспортировке и эксплуатации, низкое сопротивление дыханию, низкую массу как в газозащитном, так и газопылезащитном исполнениях, коррозионную устойчивость, повышенную жесткость и прочность конструкции, повышенную стойкость материала к воздействию высоких и низких температур, возможность увеличения сроков хранения без изменения качественных характеристик, высокие защитные показатели при снаряжении шихты различными поглотителями.
Испытания показали, что варианты фильтрующе-поглощающей коробки удобны при хранении и в эксплуатации и обладают заявленными высокими эргономическими и защитными характеристиками.
Планируется производство предлагаемого фильтрующего патрона с высотой шихты 25 и 35 мм различных марок.