СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОТИВОГАЗОВОГО ФИЛЬТРА
METHOD OF CONTROL OVER ANTI-GAS FILTER

Изобретение относится к противогазовой технике и может быть использовано при разработке противогазовых фильтров, обладающих возможностью контроля текущего состояния своей фильтрующе-поглощающей системы.
Основным элементом фильтрующе-поглощающей системы противогазового фильтра является сорбент, он размещается внутри противогазового фильтра с обеспечением возможности прохождения через него очищаемого воздуха, см., например, авторские свидетельства СССР: [1] - SU №278429, А62В 19/00, 05.08.1970; [2] - SU №490475, A62B 23/02, 05.11.1975; [3] - SU №1762948, А62В 19/00, А62В 23/02, 23.09.1992; патенты РФ: [4] - RU №2108822 (C1), А62В 19/00, A62B 23/02, 20.04.1998; [5] - RU №2124912 (C1), A62B 23/02, B01D 27/08, 20.01.1999; [6] - RU №2218954 (C1), A62B 23/02, 20.12.2003; [7] - RU №2261132 (C1), A62B 23/00, А62В 19/00, 27.09.2005. Наиболее распространенными сорбентами, применяемыми в противогазовых фильтрах, являются углеродные сорбенты на основе активных углей, представленные в гранулированной форме в виде шихты.
Для противогазовых фильтров существует проблема ограниченного ресурса времени защитного действия, связанная с истощением шихты (уменьшением поглощающих свойств шихты) в процессе ее насыщения поглощаемыми веществами.
Ресурс времени защитного действия противогазового фильтра обычно определяют путем пропускания через противогазовый фильтр тест-вещества. При этом измеряют интервал времени, по истечении которого на выходе противогазового фильтра концентрация тест-вещества достигает порогового уровня (см., например, [8] - ГОСТ 12.4.160-90. Средства индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующие. Метод определения времени защитного действия фильтрующе-поглощающих коробок по оксиду углерода; [9] - ГОСТ 12.4.161-75. Противогазы и респираторы промышленные фильтрующие. Метод определения времени защитного действия фильтрующе-поглощающих коробок по парам ртути). Достижение пороговой концентрации тест-вещества на выходе испытуемого противогазового фильтра фиксируют приборными методами с помощью химических анализаторов. Испытания проводят в измерительных лабораториях на стендах, оснащенных средствами подготовки воздушной смеси, обеспечивающими заданную концентрацию тест-вещества в воздушной смеси, средствами, обеспечивающими прохождение этой воздушной смеси через противогазовый фильтр, и средствами, позволяющими оценивать концентрацию тест-вещества на выходе противогазового фильтра.
Контроль противогазовых фильтров в соответствии со способами [8], [9] дает возможность оценивать степень истощения шихты и, соответственно, временной ресурс противогазового фильтра перед началом его применения, но не позволяет производить оценку текущего состояния шихты и остающегося временного ресурса противогазового фильтра непосредственно в ходе его применения.
В отдельных случаях контроль текущего состояния шихты противогазового фильтра непосредственно в ходе его применения может производиться способом, описанным в патенте [10] - RU №2257925 (С2) А62В 27/00, 10.08.2005. Суть этого способа заключается в том, что в помещении, где осуществляется работа человека в противогазе, создают определенную концентрацию тест-вещества, обладающего характерным запахом, воспринимаемым человеком в противогазе в случае истощения шихты противогазового фильтра и/или нарушения изолирующих свойств маски противогаза. Недостатком этого способа является узкая область возможного применения - в закрытых, изолированных от внешней среды помещениях, в которых необходимо создавать и поддерживать определенную концентрацию тест-вещества в течение всего рабочего времени.
В качестве прототипа заявляемого способа контроля противогазового фильтра выбран способ, описанный в патенте [11] - RU №2174420 (C1), А62В 27/00, 10.10.2001, представляющий собой модификацию стандартизованного способа определения ресурса времени защитного действия противогазового фильтра по парам ртути. Суть способа-прототипа заключается в том, что заранее подготовленную воздушную смесь, в состав которой входит тест-вещество (пары ртути), пропускают через испытуемый противогазовый фильтр и осуществляют оценку параметра, характеризующего текущее состояние шихты на момент проведения испытаний, в качестве которого выступает промежуток времени, по истечении которого концентрация тест-вещества на выходе противогазового фильтра достигает уровня, фиксируемого индикатором.
Недостатком способа-прототипа, как и стандартизированных способов, описанных в [8] и [9], является то, что он не позволяет осуществлять контроль текущего состояния шихты противогазового фильтра непосредственно в процессе его применения.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа контроля противогазового фильтра, позволяющего осуществлять оперативный контроль текущего состояния шихты противогазового фильтра непосредственно в процессе его применения.
Сущность изобретения заключается в следующем. В способе контроля противогазового фильтра, при котором осуществляют оценку параметра, характеризующего текущее состояние шихты противогазового фильтра, в отличие от прототипа указанную оценку осуществляют путем измерения электрической емкости между электродами, установленными в зоне размещения шихты, при этом формируют сигнал, пропорциональный измеренной емкости, который сравнивают с тестовым сигналом и по результатам сравнения формируют информационный сигнал, характеризующий степень истощения шихты.
Способ базируется на том, что измеряемая электрическая емкость между электродами, установленными в зоне размещения шихты, зависит от степени насыщения шихты поглощаемыми веществами. Связано это с тем, что диэлектрическая проницаемость шихты, влияющая прямо пропорционально на измеряемое значение электрической емкости, увеличивается по мере накопления в ней поглощенных веществ. Это позволяет использовать измеренные значения емкости для характеристики текущего состояния шихты, сравнивать их с тестовыми значениями и по результатам сравнения судить о степени истощения шихты и ресурсе противогазового фильтра, а также сигнализировать о достижении критического истощения шихты.
Сущность заявляемого способа и возможность его осуществления поясняется чертежами, представленными на фиг.1 и 2, где:
на фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ;
на фиг.2 - график, поясняющий характер изменения электрической емкости шихты в зависимости от степени ее истощения.
Устройство, реализующее заявляемый способ, содержит, см. фиг.1, противогазовый фильтр 1, внутри которого размещена шихта 2, например гранулированный углеродный сорбент на основе активного угля. В зоне размещения шихты 2 установлены электроды 3, функцию которых могут выполнять, например, фиксирующие шихту 2 перфорированные перегородки, выполненные из электропроводящего материала.
В состав противогазового фильтра 1 могут также входить противопылевые и противоаэрозольные фильтры (на фиг.1 не показаны).
Корпус противогазового фильтра 1 может быть выполнен из пластмассы, например, аналогично противогазовому фильтру, описанному в патенте [5].
Выведенные наружу выводы 4 электродов 3 электрически соединены с измерительным блоком 5, содержащим последовательно соединенные измеритель емкости 6 и индикатор 7. Измерительный блок 5 может быть выполнен в виде отдельного от противогазового фильтра 1 блока, связанного с ним соответствующим кабелем, оснащен автономным блоком питания, например в виде аккумуляторных батарей, и чехлом для закрепления на одежде (на фиг.1 не показаны).
Измеритель емкости 6, входящий в состав измерительного блока 5, может быть выполнен по любой из известных схем измерения электрической емкости, формирующих на своем выходе электрический сигнал, пропорциональный измеренному значению емкости, например, как описано в книгах: [12] - К.К.Тычино, Н.К.Тычино. Многофункциональные цифровые измерительные приборы. / М., Радио и связь, 1981, с.16-17, рис.11; [13] - Ф. Мейзда. Электронные измерительные приборы и методы измерений. / М., Мир, 1990, с.330-331, рис.13.13, 13.14.
Индикатор 7, входящий в состав измерительного блока 5, содержит последовательно соединенные устройство сравнения 8 и сигнализатор 9, а также подключенный к опорному входу устройства сравнения 8 формирователь тестового сигнала 10. Устройство сравнения 8 может быть выполнено на основе компараторов, формирователь тестового сигнала 10 - на основе формирователей напряжения, сигнализатор 9 - в виде светового табло. В простейшем случае сигнализатор 9 содержит два световых сегмента, соответствующие двум градациям состояния шихты - рабочему состоянию, характеризуемому допустимым истощением шихты, и критическому состоянию, характеризуемому критическим истощением шихты. В состав сигнализатора 9 может также входить источник звукового сигнала - зуммер, служащий для дополнительного оповещения о критическом состоянии шихты.
кр
кр
кр
Контроль противогазового фильтра 1 в соответствии с заявляемым способом осуществляют следующим образом. Включают источник питания измерительного блока 5, после чего с помощью измерителя емкости 6 измеряют электрическую емкость между электродами 3, установленными в зоне размещения шихты 2. Формируемый на выходе измерителя 6 электрический сигнал, пропорциональный измеренной электрической емкости, подают на вход индикатора 7, т.е. на сигнальный вход устройства сравнения 8, где он сравнивается с тестовым сигналом, поступающим с выхода формирователя тестового сигнала 10. Тестовый сигнал определяет пороговое значение измеряемой емкости С, характеризующее критическое истощение шихты. В случае если измеренное значение емкости не превышает пороговое значение С, на соответствующем выходе устройства сравнения 8 формируется информационный сигнал «Норма». Наличие этого сигнала индицируется сигнализатором 9, например, путем свечения зеленого сектора табло. В случае если измеренное значение емкости превышает пороговое значение С, на другом выходе устройства сравнения 8 формируется информационный сигнал «Тревога», который индицируется сигнализатором 9, например, свечением красного сектора табло с одновременным включением зуммера, входящего в состав сигнализатора 9, и погашением зеленого сектора. Сигнал «Тревога» сигнализирует о критическом истощении шихты 2 и предупреждает об опасности дальнейшей эксплуатации противогазового фильтра 1.
кр
изм
i
0
i
0
изм
кр
изм
i
0
ост
i
0
ост
Выбор порогового значения емкости С и, соответственно, тестового сигнала осуществляют по тестовой кривой, отражающей зависимость измеряемой электрической емкости С шихты 2 от степени ее истощения, определяемой, например, отношением израсходованного временного ресурса Т к исходному временному ресурсу Т, т.е. (T/Т)×100%. В обобщенном виде график, поясняющий характер изменения измеряемой электрической емкости С шихты 2 в зависимости от степени ее истощения, показан на фиг.2. График имеет рабочий участок в пределах от 0% до 80% степени истощения шихты 2 и участок насыщения, соответствующий критическому истощению шихты 2, на границе этих участков находится пороговое значение емкости С. Тестовые кривые получают экспериментальным путем на тестовых образцах, идентичных эксплуатируемому противогазовому фильтру 1. При построении тестовых кривых в качестве значений измеряемой емкости С используют значения выходного сигнала измерителя емкости 6, израсходованный временной ресурс Т определяют как разность исходного временного ресурса Т и оставшегося временного ресурса Т (T=Т-Т), которые, в свою очередь, определяют стандартизированными методами, например представленными в стандартах [8], [9].
Таким образом, рассмотренное показывает, что заявляемое изобретение технически осуществимо и обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в разработке способа контроля противогазового фильтра, позволяющего осуществлять оперативный контроль текущего состояния шихты противогазового фильтра непосредственно в процессе его применения.
Источники информации
1. SU №278429, А62В 19/00, опубл. 05.08.1970.
2. SU №490475, А62В 23/02, опубл. 05.11.1975.
3. SU №1762948, А62В 19/00, А62В 23/02, опубл. 23.09.1992.
4. RU №2108822 (С1), А62В 19/00, А62В 23/02, опубл. 20.04.1998.
5. RU №2124912 (С1), А62В 23/02, B01D 27/08, опубл. 20.01.1999.
6. RU №2218954 (С1), А62В 23/02, опубл. 20.12.2003.
7. RU №2261132 (С1), А62В 23/00, А62В 19/00, опубл. 27.09.2005.
8. ГОСТ 12.4.160-90. Средства индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующие. Метод определения времени защитного действия фильтрующе-поглощающих коробок по оксиду углерода.
9. ГОСТ 12.4.161-75. Противогазы и респираторы промышленные фильтрующие. Метод определения времени защитного действия фильтрующе-поглощающих коробок по парам ртути.
10. RU №2257925 (С2), А62В 27/00, опубл. 10.08.2005.
11. RU №2174420 (С1), А62В 27/00, опубл. 10.10.2001.
12. К.К.Тычино, Н.К.Тычино. Многофункциональные цифровые измерительные приборы. / М., Радио и связь, 1981, с.16-17, рис.11.
13. Ф. Мейзда. Электронные измерительные приборы и методы измерений. / М., Мир, 1990, с.330-331, рис.13.13, 13.14.