RU2284840C1 - Respirator - Google Patents

Abstract

FIELD: air cleaning equipment, in particular, respirators adapted for cleaning of air in working zone from vapors and aerosols of hazardous substances and serving as individual protection means used in carrying out of works connected with release of hazardous substances under domestic conditions.

SUBSTANCE: respirator has air-permeable face part made in the form of folded filtering half mask consisting of front and terminating layers of filtering materials, elastic headband and nose clip, said layers being arranged successively in the course of flow of air. Air-permeable face part is made in the form of equilateral trapezium, with ratio of small and large bases of said trapezium making 1:1.1-1.25. Filtering surface is made in the form of M-shaped fold with ratio of width of each generatrix of its inner surfaces to width of outer surfaces making 1:1.25-1.45. Layer of elastic sorption material is located between front and closing layers of elastic filtering materials.

EFFECT: improved quality of cleaning air by means of respirator, wider range of application, increased service life and enhanced reliability in operation.

5 dwg

Description

Изобретение относится к области производства средств для очистки воздуха, в частности к респираторной технике, и может быть использовано для очистки воздуха рабочей зоны от паров и аэрозолей вредных веществ.The invention relates to the field of production of means for air purification, in particular to respiratory technology, and can be used to clean the air of the working area from vapors and aerosols of harmful substances.

Известен респиратор в виде фильтрующей полумаски одноразового использования, выполненный из различных материалов, один из которых - внутренний - каркасный, поддерживающий контакт с лицом, а наружный - фильтрующий для задержания находящихся в воздухе аэрозольных частиц. Корпус маски снабжен системой завязок для крепления на лице (патент США US 6173712 ВА, кл. 7 А 62 В 18/02, опубл. 16.01.2001 г., приоритет 29.04.1998 г.).A known respirator in the form of a disposable filtering half mask made of various materials, one of which is internal - frame, which maintains contact with the face, and external - filtering to hold aerosol particles in the air. The mask body is equipped with a system of ties for fastening on the face (US patent US 6173712 VA, CL 7 A 62 B 18/02, publ. 16.01.2001, priority 04.29.1998).

Недостатками известного респиратора являются, во-первых, невозможность защиты органов дыхания работающего от паров вредных веществ, и, во-вторых, низкая эффективность защиты от аэрозолей, связанная с тем, что известный респиратор не обладает, вследствие своих конструктивных особенностей, развернутой поверхностью фильтрации; все это существенно ограничивает возможности применения указанного респиратора.The disadvantages of the known respirator are, firstly, the impossibility of protecting the respiratory system of harmful substances working from vapors, and, secondly, the low efficiency of protection against aerosols, due to the fact that the known respirator does not have, due to its design features, an expanded filtering surface; all this significantly limits the possibilities of using this respirator.

Также известен респиратор, содержащий воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски чашеобразной формы, состоящей из расположенных по ходу воздуха лобового и замыкающего слоев эластичных фильтрующих материалов, между которыми расположен слой сорбирующего материала, эластичное оголовье и носовой зажим (патент России RU 2101052 С1, кл. А 62 В 7/10, 10.01.1998 г., приоритет 16.02.1996 г.). Изготовление такого респиратора осуществляется методом горячего формования плоских листов на многократно применяемой матрице.Also known is a respirator containing a breathable front part in the form of a filtering half-mask of a cup shape, consisting of frontal and closing layers of elastic filtering materials located along the air, between which there is a layer of sorbent material, an elastic headband and a nose clip (Russian patent RU 2101052 C1, cl. A 62 B 7/10, 10.01.1998, priority 02.16.1996). The manufacture of such a respirator is carried out by hot forming flat sheets on a reusable matrix.

Недостатками известного устройства являются, как правило, нестабильность защитных показателей, так как при горячем формовании происходит нарушение фильтрующих свойств материалов, как за счет неизбежных процессов термодеструкции волокон, так и ненормируемой термоусадки самих материалов. Вместе с тем процессы формования эластичных сорбирующих материалов часто приводят к их повреждению из-за сравнительно низкой механической прочности последних.The disadvantages of the known device are, as a rule, the instability of protective indicators, since during hot molding, there is a violation of the filtering properties of materials, both due to the inevitable processes of thermal degradation of the fibers, as well as non-normalized heat shrinkage of the materials themselves. At the same time, the processes of forming elastic sorbent materials often lead to their damage due to the relatively low mechanical strength of the latter.

Все это, а также отсутствие сформованного обтюратора, позволяющего обеспечить надежную герметизацию респиратора на лице работающего в нем человека, приводит к потере защитных свойств респиратора и снижению его надежности при эксплуатации.All this, as well as the absence of a molded obturator that allows for reliable sealing of the respirator on the face of the person working in it, leads to a loss of the protective properties of the respirator and a decrease in its reliability during operation.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является респиратор, содержащий воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски складчатого типа, состоящий из расположенных последовательно по ходу воздуха лобового и замыкающего слоев эластичных фильтрующих материалов, эластичное оголовье и носовой зажим (патент Германии DE 2929104 А1, кл. А 62 В 7/10, опубл. 31.01.1980 г., приоритет США от 10.09.1979 г.).Closest to the proposed technical essence is a respirator containing an air-permeable front part in the form of a folded filter half mask, consisting of frontal and closing layers of elastic filtering materials arranged in series along the air, an elastic headband and nose clip (German patent DE 2929104 A1, cl. A 62 B 7/10, published on January 31, 1980, US priority of September 10, 1979).

Недостатком данного устройства является то, что ненормируемое отношение длины стороны, на которой крепятся носовой зажим, верхнее и нижнее оголовья к длине противоположной стороны может привести к тому, что не происходит самораскрывания складок респиратора при его надевании на голову работающего, и, как следствие, значительная часть фильтрующей поверхности выходит из строя, что в конечном итоге приводит к ухудшению защитных характеристик респиратора и повышению сопротивления дыханию. С другой стороны, наличие большого количества складок (не менее 3) также приводит к перекрытию рабочей поверхности при пользовании респиратором, а следовательно, ухудшаются защитные свойства респиратора и повышается сопротивление дыханию. Вместе с тем отсутствие сорбирующего слоя существенно ограничивает применение респиратора в различных отраслях промышленности, так как в настоящее время большинство технологических процессов сопровождается, наряду с выделением аэрозолей, выделением вредных веществ в паровой фазе.The disadvantage of this device is that the non-standardized ratio of the length of the side on which the nose clip is attached, the upper and lower headband to the length of the opposite side can lead to the fact that there is no self-opening of the folds of the respirator when it is put on the head of the worker, and, as a result, a significant part of the filtering surface fails, which ultimately leads to a deterioration in the protective characteristics of the respirator and increased resistance to breathing. On the other hand, the presence of a large number of folds (at least 3) also leads to overlapping of the working surface when using a respirator, and therefore, the protective properties of the respirator are deteriorated and respiratory resistance is increased. At the same time, the absence of a sorbent layer significantly limits the use of a respirator in various industries, since at present most technological processes are accompanied, along with the release of aerosols, the release of harmful substances in the vapor phase.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества очистки воздуха респиратором, расширении области его применения, увеличении ресурса и повышении надежности его работы.The technical result of the invention consists in improving the quality of air purification by a respirator, expanding its scope, increasing its resource and increasing the reliability of its operation.

Указанный технический результат достигается тем, что в респираторе, содержащем воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски складчатого типа, состоящем из расположенных последовательно по ходу воздуха лобового и замыкающего слоев эластичных фильтрующих материалов, эластичного оголовья и носового зажима, воздухопроницаемая лицевая часть выполнена в форме равнобедренной трапеции, малое и большое основания которой относятся как 1:1,1÷1,25 фильтрующая поверхность представляет собой М-образную складку с отношением ширины каждой из образующих ее внутренних поверхностей к ширине наружных, как 1:1,25÷1,45, а между лобовым и замыкающими слоями эластичных фильтрующих материалов помещен слой эластичного сорбирующего материала.The specified technical result is achieved by the fact that in a respirator containing an air-permeable front part in the form of a folded-type filter half mask, consisting of frontal and closing layers of elastic filtering materials, an elastic headband and a nose clip located sequentially along the air, the air-permeable front part is made in the form of an isosceles trapezoid , the small and large bases of which are referred to as 1: 1.1 ÷ 1.25, the filtering surface is an M-shaped fold with a width ratio each of its inner surfaces forming to the outer width, as 1: 1.25 ÷ 1.45, and a layer of elastic sorbent material is placed between the frontal and closing layers of elastic filtering materials.

Отличие предложенного устройства от известного заключается в том, что воздухопроницаемая лицевая часть выполнена в форме равнобедренной трапеции, малое и большое основания которой относятся, как 1:1,1÷1,25, фильтрующая поверхность представляет собой М-образную складку с отношением ширины каждой из образующих ее внутренних поверхностей к ширине наружных, как 1:1,25÷1,45, а между лобовым и замыкающим слоями эластичных фильтрующих материалов помещен слой эластичного сорбирующего материала.The difference between the proposed device and the known one is that the breathable front part is made in the form of an isosceles trapezoid, the small and large bases of which are referred to as 1: 1.1 ÷ 1.25, the filtering surface is an M-shaped fold with a ratio of the width of each forming its inner surfaces to the width of the outer ones, as 1: 1.25 ÷ 1.45, and between the frontal and trailing layers of the elastic filter materials a layer of elastic sorbent material is placed.

Выполнение воздухопроницаемой лицевой части в форме равнобедренной трапеции с указанными соотношениями длин малого и большого оснований, фильтрующей поверхности в виде М-образной складки с указанными соотношениями между шириной внутренних и наружных поверхностей, в сочетании с введением эластичного сорбирующего материала между лобовым и замыкающим слоями эластичных фильтрующих материалов авторам из научно-технической литературы неизвестно.The implementation of the breathable front in the form of an isosceles trapezoid with the indicated ratios of the lengths of the small and large bases, the filtering surface in the form of an M-shaped fold with the indicated ratios between the width of the inner and outer surfaces, in combination with the introduction of an elastic sorbent material between the frontal and closing layers of elastic filtering materials authors from the scientific and technical literature are unknown.

Использование указанных признаков в предложенном устройстве позволяет достичь высокого качества очистки воздуха как от аэрозолей, так и от паров вредных веществ, увеличить ресурс и повысить надежность работы респиратора. На фиг.1 приведен общий вид респиратора; на фиг.2, а) - узел А на фиг.1, б) - вид В на фиг.1.Using these features in the proposed device allows to achieve high quality air purification from both aerosols and vapors of harmful substances, to increase the resource and improve the reliability of the respirator. Figure 1 shows a General view of the respirator; figure 2, a) - node A in figure 1, b) is a view In figure 1.

Предложенный респиратор включает воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски складчатого типа 1, состоящую из расположенных последовательно по ходу воздуха лобового 2 и замыкающего 3 слоев эластичных фильтрующих материалов, между которыми помещен слой эластичного сорбирующего материала 4. Воздухопроницаемая лицевая часть 1 выполнена в форме равнобедренной трапеции с малым 5 и большим 6 основаниями. Фильтрующая поверхность лицевой части представляет собой М-образную складку с внутренними 7 и наружными 8 поверхностями. Для крепления респиратора на голове служит эластичное оголовье 9. Для фиксации формы респиратора в области носа служит носовой зажим 10.The proposed respirator includes an air-permeable front part in the form of a folded filter half mask 1, consisting of a frontal 2 and sequential 3 layers of elastic filter materials arranged sequentially along the air, between which a layer of elastic sorbent material 4 is placed. The breathable front part 1 is made in the form of an isosceles trapezoid with small 5 and large 6 bases. The filtering surface of the front part is an M-shaped fold with inner 7 and outer 8 surfaces. An elastic headband 9 is used to fasten the respirator to the head. To fix the shape of the respirator in the nose, the nose clip 10 is used.

Респиратор работает следующим образом. С помощью эластичного оголовья 9 респиратор закрепляется на лице работающего, и носовым зажимом 10 фиксируется его форма в области носа. При входе загрязненный воздух проходит последовательно лобовой 2, сорбирующий 4 и замыкающий 3 слои материалов и, очищенный от паров и аэрозолей вредных веществ поступает в подмасочное пространство для дыхания.The respirator operates as follows. Using an elastic headband 9, the respirator is fixed on the face of the worker, and its shape in the nose area is fixed with the nose clip 10. At the entrance, the contaminated air passes successively frontal 2, sorbing 4 and closing 3 layers of materials and, purified from vapors and aerosols of harmful substances, enters the submask for breathing.

В качестве лобового слоя может быть использован широкий спектр противопылевых материалов, способных очищать воздух от грубодисперсных аэрозолей: полотно термоскрепленное, различных модификаций материалы объемного типа и подобные материалы, обладающие низким сопротивлением потоку воздуха.As a frontal layer, a wide range of anti-dust materials can be used that can clean the air of coarse aerosols: thermally bonded canvas, various types of volumetric materials and similar materials with low resistance to air flow.

В качестве замыкающего слоя предпочтительно использовать фильтрующие материалы, позволяющие проводить высокоэффективную очистку воздуха от тонкодисперсных аэрозолей: фильтрующие материалы типа ФПП, РФМ, РМПК, ФПКС и другие модификации «тканей Петрянова», а также фильтрующие материалы на основе полипропиленовых и других типов волокон, очищающие воздух от тонкодисперсных аэрозолей при низком сопротивлении.As the closing layer, it is preferable to use filtering materials that allow highly efficient air purification from fine aerosols: filtering materials such as FPP, RFM, RMPK, FPKS and other modifications of Petryanov’s fabrics, as well as filtering materials based on polypropylene and other types of fibers that clean the air from fine aerosols at low resistance.

В качестве сорбирующего слоя могут быть использованы тканые и нетканые материалы на основе активированных угольных волокон и угленаполненные фильтрующие и композиционные материалы различных типов и модификаций.Woven and non-woven materials based on activated carbon fibers and carbon-filled filtering and composite materials of various types and modifications can be used as the sorbing layer.

Для придания респиратору защитных свойств по парам широкого спектра веществ используются сорбирующие материалы, импрегнированные различными каталитическими и хемосорбционными добавками.To give the respirator protective properties for the vapors of a wide range of substances, sorbent materials are used impregnated with various catalytic and chemisorption additives.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации респиратор может снабжаться клапаном выдоха.Depending on the purpose and operating conditions, the respirator may be equipped with an exhalation valve.

Основные результаты испытаний приведены на фиг.3 и 4. На фиг.3 приведены графики эффективности очистки (Э_ф) паров органических веществ (бензол) и сопротивления (R) в зависимости от величины соотношения между малым и большим основаниями трапеции, форму которой имеет респиратор в сложенном состоянии.The main test results are shown in figure 3 and 4. Figure 3 shows graphs of the cleaning efficiency (E _f ) of vapors of organic substances (benzene) and resistance (R) depending on the ratio between the small and large bases of the trapezoid, the shape of which is a respirator when folded.

Как следует из представленных данных, при l_б/l_м=1,1,As follows from the data presented, with l _b / l _m = 1,1,

где l_б - длина большого основания трапеции;where l _b is the length of the large base of the trapezoid;

l_м - длина малого основания трапеции,l _m - the length of the small base of the trapezoid,

достигается высокая степень очистки воздуха от паров вредных веществ при низком сопротивлении.A high degree of air purification from vapors of harmful substances with a low resistance is achieved.

При l_б/l_м〈1,1 эффективность очистки и сопротивление ниже допустимых нормативов.When l _b / l _m 〈1.1, the cleaning efficiency and resistance are below acceptable standards.

Анализ полученных результатов показывает, что при l_б/l_м〈1,1 результаты эксперимента не удовлетворяют нормативам из-за того, что в этом случае поверхность фильтрации низка, в то время как при l_б/l_м〉1,25 нарастание сопротивления и падение эффективности очистки связано, по-видимому, с тем, что часть фильтрующей поверхности перекрывается «неразвернувшейся» складкой и образованием вследствие этого «застойных зон».An analysis of the results shows that for l _b / l _m 〈1.1, the experimental results do not meet the standards because in this case the filtration surface is low, while for l _b / l _m 〉 1.25 the resistance increases and the drop in cleaning efficiency is apparently due to the fact that part of the filtering surface is blocked by an “unfolded” fold and the formation of “stagnant zones” as a result.

Поэтому, как видно из графика на фиг.3, явившегося результатом многочисленных экспериментов, оптимальным соотношением между длиной малого основания и длиной большого основания трапеции, характеризующей форму респиратора, является 1:1,1÷1,25.Therefore, as can be seen from the graph in figure 3, which was the result of numerous experiments, the optimal ratio between the length of the small base and the length of the large base of the trapezoid, characterizing the shape of the respirator, is 1: 1.1 ÷ 1.25.

На фиг.4 приведены графики зависимости сопротивления респиратора (R) и коэффициента проскока аэрозолей (К_пр) в подмассочное пространство респиратора, фильтрующая поверхность которого представляет собой М-образную складку, от соотношения между шириной каждой из образующих ее внутренних поверхностей (l_в) к ширине наружных (l_н).4 shows plots of the resistance of the respirator (R) and the slip ratio aerosols (K _etc.) podmassochnoe space in the respirator, which filter surface is M-shaped fold, the ratio between the width of each of the generators of its internal surfaces (l _c) to the width of the outside (l _n ).

Пунктирными линиями обозначены требования ГОСТ(а), предъявляемые по указанным показателям, к данному классу респираторов.Dotted lines indicate the requirements of GOST (a), presented by the indicated indicators, for this class of respirators.

Анализ экспериментальных данных, приведенных на фиг.4, показывает, что выполнение М-образной складки в соотношении между шириной внутренних поверхностей (l_в) к ширине наружных (l_н) как 1:1,25÷1,45 приводит к тому, что в этом интервале сопротивление (R) и проскок аэрозолей вредных веществ (К_пр), как показывают многочисленные эксперименты, становятся минимальными, что указывает на оптимальное соотношение между длинами сторон М-образной складки: с одной стороны, по-видимому, не допускающей сильного перекрытия рабочей поверхности, когда ширина внутренней складки увеличивается при l_н/l_в≥1,25, а с другой стороны, сохраняющей достаточную каркасность при достаточно малой высоте внутренней складки, когда l_н/l_в=1,45.Analysis of the experimental data shown in figure 4 shows that the implementation of the M-shaped fold in the ratio between the width of the inner surfaces (l _in ) to the width of the outer (l _n ) as 1: 1.25 ÷ 1.45 leads to the fact that in this interval, the resistance (R) and aerosol breakthrough of harmful substances (K _ol ), as shown by numerous experiments, become minimal, which indicates the optimal ratio between the lengths of the sides of the M-shaped fold: on the one hand, apparently, not allowing strong overlap work surface when inside width of the crease increases with l _n / l _at ≥1.25, and on the other hand, which retains a sufficient skeleton at a sufficiently low height of the inner fold, when l _n / l _at = 1.45.

Таким образом, выполнение респиратора в виде фильтрующей полумаски складчатого типа в форме равнобедренной трапеции, малое и большое основания которой относятся как 1:1,1÷1,25, фильтрующая поверхность представляет собой М-образную складку с отношением ширины каждой из образующих ее внутренних поверхностей к ширине наружных как 1:1,25÷1,45 и введение между лобовым и замыкающим слоями эластичных фильтрующих материалов слоя эластичного сорбирующего материала, дает технический результат, позволяющий повысить качество очистки воздуха респиратором, расширить область его применения, а также увеличить ресурс и надежность его работы.Thus, the implementation of the respirator in the form of a folded filter half mask in the form of an isosceles trapezoid, the small and large bases of which are referred to as 1: 1.1 ÷ 1.25, the filter surface is an M-shaped fold with the ratio of the width of each of its inner surfaces forming it to the width of the outside as 1: 1.25 ÷ 1.45 and the introduction of a layer of elastic sorbent material between the frontal and closing layers of elastic filtering materials gives a technical result that improves the quality of air purification of the respirator th, to expand the scope of its application, as well as increase the life and reliability of its work.

Claims (1)

Респиратор, содержащий воздухопроницаемую лицевую часть в виде фильтрующей полумаски складчатого типа, состоящую из расположенных последовательно по ходу воздуха лобового и замыкающего слоев эластичных фильтрующих материалов, эластичное оголовье и носовой зажим, отличающийся тем, что воздухопроницаемая лицевая часть выполнена в форме равнобедренной трапеции, малое и большое основания которой относятся как 1:1,1÷1,25, фильтрующая поверхность представляет собой М-образную складку с отношением ширины каждой из образующих ее внутренних поверхностей к ширине наружных как 1:1,25÷1,45, а между лобовым и замыкающим слоями эластичных фильтрующих материалов помещен слой эластичного сорбирующего материала.A respirator containing an air-permeable front part in the form of a folded-type filter half-mask, consisting of frontal and closing layers of elastic filter materials arranged sequentially along the air, an elastic headband and nose clip, characterized in that the air-permeable front part is made in the form of an isosceles trapezoid, small and large the bases of which are referred to as 1: 1.1 ÷ 1.25, the filtering surface is an M-shaped fold with a ratio of the width of each of its internal surfaces to the width of the outer as 1: 1.25 ÷ 1.45, and between the frontal and trailing layers of the elastic filtering materials placed a layer of elastic sorbent material.

Images