CC BY
12
Данюшевский Б. Ю. В кн.: Вопросы вентиляции нефтеперерабатывающих и машиностроительных заводов. М.—Л., 1953, стр. 36—63, 95—107. — Калягин В. А. В кн.: Вопросы промышленной вентиляции. Казань, 1953, стр. 109 — 127. — Малых А. А. Душирующие веерные агрегаты. Свердловск — М., 1953.— Садов-■с к а я Н. Н. В кн.: Труды Всесоюзного научно-исследовательского ин-та охраны труда в Ленинграде 1927—1952 гг. Л., 1953, стр. 173—178. — Т р о я н о в с к и й В. Н. Вентиляция и отопление мокрых цехов кожзаводов. М., 1953. — Ф и а л к о в -с к а я Т. А. и Ш и ф м а н Г. М. Оздоровление условий труда при пульверизационной окраске в машиностроении. М., 1954.
Поступила 17/1 |956 г.
THE PROBLEM OF INDUSTRIAL VENTILATION TODAY
V. V. Batourin, doctor of technical sciences
The article presents a survey of modern achievements in the theory and practice of industrial ventilation, particularly, the aeration of industrial buildings, the air-showers, the air-curtains, the local exhaust ventilation, the ventilation of crane-driver's cabins and ventilation during pulverization painting of railway cars. Besides, the author discusses the question of centralized air supply for heating and ventilation systems and investigates the action of a stream of air (.irculating in a limited space.
The author points out that problems of ventilation may be most successfully solved on models of heating and ventilation systems.
iz is i!
МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ РАДИОЧАСТОТ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Кандидат биологических наук А. С. Пресман
Из физико-гигиенической лаборатории Института гигиены труда и профессиональных
заболеваний АМН СССР
Генераторы высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот широко ■используются почти во всех областях науки и техники. В настоящее время установлено, что длительное пребывание человека в зоне электромагнитных полей, создаваемых вблизи таких генераторов, может оказывать неблагоприятное воздействие на организм.
Вопросы защиты от действия электромагнитных полей радиочастот не нашли еще, однако, достаточного освещения в литературе по гигиене труда.
В зависимости от назначения и типа генератора источники электромагнитных полей могух быты самыми разнохарактерными. Однако можно в общих чертах указать на основные источники полей и волн для некоторых типов устройств.
В агрегатах для индукционного нагрева (плавка, закалка и пайка металлов) обязательным источником высокочастотного поля (с частотой от десятков до сотен килогерц) является индукционная катушка — индуктор. Внутрь катушки помещается либо тигель с расплавляемым металлом, либо деталь, подлежащая нагреву или спайке. Энергия магнитного поля, сконцентрированного с наибольшей плотностью внутри катушки, в основном затрачивается'на нагрев металла. Воздействие на персонал, обслуживающий агрегат, может оказывать лишь значительно более слабое внешнее поле катушки.
В агрегатах для диэлектрического нагрева (нагрев пластмасс, сушка древесины и др.) источником поля (десятки мегагерц) может являться рабочий конденсатор с наибольшей концентрацией электрического поля между его пластинами и менее интенсивным внешним воздействующим полем. Однако на практике конденсатор обычно помещается в экранированном шкафу.
Наряду с этим источниками полей могут быть отдельные элементы генераторов: катушки контура, катушки связи, конденсаторы и двухпроводные фидерные линии, подводящие высокочастотную энергию к индуктору или рабочему конденсатору. Большинство из этих элементов (кроме фидерных линий) может быть смонтировано в общем экранированном шкафу, что и делается в новых типах фабричных генераторов. Однако в ряде генераторов старых типов, а также кустарно изготовленных некоторые из этих элементов могут быть неэкранированными и, следовательно, являться источниками полей. В некоторых случаях высокочастотная энергия от одного генератора подается на несколько индукторов или конденсаторов при помощи неэкранированных фидеров, вблизи которых возникают поля.
При производственных испытаниях различных генераторов сантиметровых волн (частоты — тысячи мегагерц) нередко потребителем энергии генератора служит антенна, излучающая поток энергии в пространство рабочего помещения и являющаяся основным источником волн, воздействующих на персонал. Наряду с этим источниками излучений волн могут быть отверстия и щели в волноводных и коаксиальных линиях передачи энергии, катодные выводы магнетронов и т. д.
Основной задачей при разработке средств защиты от действия полей радиочастот является уменьшение интенсивности воздействующих полей и волн до значений, не превышающих предельно допустимых. При частотах до десятков мегагерц интенсивность воздействующего поля выражают в величинах напряженности электрического поля Е (в У/м) и магнитного поля Н (в А/и). При частотах в тысячи мегагерц интенсивность воздействующего электромагнитного поля волн выражают в величинах плотности потока мощности (в р-АУ/см2). Для высокочастотных и ультравысокочастотных полей (от десятков килогерц до десятков мегагерц) в качестве временной допустимой интенсивности рекомендована напряженность электрического поля 10 У/м. При защите от действия сантиметровых волн рекомендуется как допустимая плотность потока мощности 10 [хАУ/см2.
Уменьшение интенсивности воздействующих полей и волн может быть осуществлено уменьшением интенсивности полей и волн у их основного источника, общим экранированием высокочастотных элементов аппаратуры, индивидуальными средствами защиты.
Степень ослабления интенсивности полей за счет экранирования определяют эффективностью экранирования — Э. Это — величина, показывающая, во сколько раз уменьшается на данном рабочем участке интенсивность поля при экранировании его источника. При частотах до десятков мегагерц эффективность экранирования выражается отношениями:
_ г» г» //ц
5 = —,ИЛИЭ = —. п>
где Е0 и #о — напряженность поля без экранирования источника;
Еэ и Нэ — напряженность поля при экранировании.
При частотах в тысячи мегагерц эффективность экранирования выражается отношением:
(2)
где Рп —плотность потока мощности без экранирования источника волн;
Рэ— плотность потока мощности при экранировании.
В агрегатах для индукционного нагрева интенсивность поля вблизи индуктора можно в некоторых случаях1 уменьшить, применяя экрани-
1 Например, при однотипном индукторе и однотипных обрабатываемых деталях.
рование последнего при помощи цилиндрического волноводного фильтра, схематически изображенного на рис. 1 А. Такой фильтр представляет собой открытый цилиндр, окружающий катушку. Эффективность экра-
Рис. 1. Экранирование волноводными фильтрами. А — волноводный фильтр для экранирования индуктора; О — диаметр цилиндра фильтра; 1 — расстояние от края индуктора до края цилиндра; В — волноводный фильтр для экранирования конденсатора; а — ширина трубы фильтра; 1 — расстояние от края пластин конденсатора до края трубы фильтра;
1 — стенка шкафа генератора.
нирования Э зависит от отношения расстояния I (от края катушки до края цилиндра) к диаметру цилиндра £) и может быть приближенно определена как: 3
Э = е ,
где е — основание натуральных логарифмов.
Ближайшее расстояние от катушки до стенок цилиндра (по радиусу; должно быть не менее радиуса катушки. Цилиндр можно изготовлять из листовой стали, меди и латуни толщиной не менее 0,5 мм.
В агрегатах диэлектрического нагрева конденсатор следует полностью экранировать, что обычно и делается в некоторых типах генераторов. Если же такое экранирование по техническим причинам невозможно, то можно применить прямоугольный волноводный фильтр (рис. 1,5), эффективность которого может быть приближенно определена из отношения:
те/
а ^ (4)
Э = е
Поля, создаваемые вблизи фидерных двухпроводных линий, могут быть значительно ослаблены посредством экранирования линий трубой из листовой стали, латуни или алюминия толщиной не менее 0,5 мм. Более экономично применять вместо экранированного двухпроводного фидера коаксиальный фидер, представляющий собой металлическую трубу (являющуюся одним проводом линии) с расположенным внутри нее, по оси, проводом (второй провод линии).
Конденсаторы и катушки, находящиеся вне экранированного шкафа генератора, следует экранировать.
При испытаниях генераторов сантиметровых волн наиболее эффективным методом уменьшения излучений является замена антенны эквивалентной нагрузки — поглотителем мощности. Поглотитель мощности присоединяется вместо антенны к выходному концу волноводной или коаксиальной линии (по которой к антенне передается энергия от генератора) и является нагрузкой, поглощающей практически всю подводимую энергию. Разработаны различные типы поглотителей, рассчитанных на поглощение средней мощности сантиметровых волн от долей
до сотен ватт. Поглощение мощности происходит за счет рассеяния ее в заполняющем поглотитель веществе, обладающем большим коэффициентом поглощения. В качестве заполнителей применяются графит и его смеси с разными наполнителями (цемент, песок, резина, пластмассы и т. д.), различные пластмассы, порошковое железо с различными наполнителями (бакелит, керамика и др.), дерево, вода и ряд других веществ.
Экранирование отдельных элементов высокочастотной аппаратуры (конденсаторов, катушек и т. п.) может быть осуществлено при помощи замкнутых камер из листового металла или металлической сетки.
Для частот до десятков мегагерц приближенный расчет эффективности Э — экранирующей камеры может быть произведен по уравнению и кривым, предложенным Д. Н. Шапиро:
Э=(4,2—• Эх-, (5)
з
где Я = ^ ; V—объем конструируемой камеры.
Выражение, заключенное в скобках, определяет собой зависимость эффективности экранирования от линейных размеров камеры и длины волны X (соответствующей частоте генератора) а З1 определяет зависимость эффективности экранирования от материала экрана.
Приведенная расчетная формула (5) верна, если величина много X
меньше . Если же это условие «е соблюдено, то реальная эффективность будет меньше расчетной. Величина 3] для каждой частоты может быть найдена по специальным кривым для сплошного и сетчатого экрана. Для приближенного определения этой величины приводим табл. 1, составленную по этим кривым.
Таблица 1
Эффективность экранирования (зависящая от материала—Э|) полей высоких частот металлическими листами и металлическими сетками
Частота (в кгц)
Вид экрана Материал экрана 10 100 1000 10 000 100 000
Металлические Сталь 2,5-106 5-103 Больше 101 а
листы толщиной 0,5 мм Медь Алюминий 5-10е 3-10« 10? 4- 10в 6-108 108 Больше Больше 10" 1012
Металлические сетки Медь. Диаметр проволоки 0,1 мм, ячейки 1x1 мм 3,5-106 3-105 10"> 1,5-104 1.5-10''
Медь. Диаметр проволоки 1 мм, ячейки 10 V Ю мм 10в 1.5-104 1.5-103 1,5-10'
Сталь. Диаметр проволоки 0,1 мм, ячейки 1x1 мм 6-10« 5-10« 1,5-10« 4-103 9-10!-
Сталь. Диаметр проволоки 1 мм, ячейки 10x10 мм 2-105 5-104 2-Ю* 1,5-Юз 1,5-10-'
1 Длина волны X может быть вычислена по частоте / из соотношения:
3 • 10е
Эффективность экранирования Э возрастает с частотой для сплошного экрана и почти не изменяется для сетчатого. Поэтому расчет эффективности по уравнению (5) следует проводить для самой низкой частоты генератора. Швы между листами металла или сетки, образующими камеру, должны обеспечивать .надежный электрический контакт. В зависимости от необходимой эффективности экранирования применяется пайка или сварка по шву или точечная сварка с интервалами от 5 до 10 см. Заземление камеры должно быть сделано при помощи широкой медной шины.
Рис. 2. Конструкции вентиляционных отверстий в экранирующих
камерах.
я — короб с двойной сеткой; б — прямоугольная решетка; в_трубка.
При конструировании экранирующих камер возникают вопросы об отверстиях для вентиляции, смотровых окнах и дверях. Примеры конструкций смотровых окон и вентиляционных отверстий приведены на рис. 2: а) окно в виде короба с двойной экранировкой густой сеткой, б) прямоугольная решетка и в) трубка. Эффективность экранирования двойной сеткой такой конструкции (рис. 2, а) приближенно равна квадрату эффективности одинарной сетки. Эффективность ослабления поля в прямоугольной трубе и решетке может быть вычислена по уравнению (4); эффективность ослабления в круглой трубе —по уравнению (3). Двери в камере следует конструировать с таким расчетом, чтобы они обеспечивали хороший электрический контакт с камерой по всему периметру двери.
В диапазоне сантиметровых волн эффективность экранирования может быть приближенно найдена как
Эп = Э* (6)
и выражать, как уже указывалось, ослабление не напряженности поля, а плотности потока мощности волн.
Наилучшим материалом для камер, экранирующих источники сантиметровых волн, является листовая латтунь и т. п. Однако при интенсив-ностях излучений, с которыми приходится иметь дело в производственных условиях, можно применять и густую латунную сетку. В табл. 2 приведены значения Э п различных латунных сеток (для 10-сантиметровых волн), полученные нами экспериментально. Листы металла или сетки, образующие камеру для источников сантиметровых волн, должны тщательно пропаиваться или свариваться по всему шву. Удобным и надежным методом является накладывание на шов полоски из жести и пропайка вдоль ее краев.
Вентиляционные отверстия, смотровые окна и двери в камерах для экранирования источников сантиметровых волн конструируются по опи-
санным выше методам. При расчете эффективности экранирования для круглой и прямоугольной вентиляционной трубы следует пользоваться уравнениями:
Таблица 2
Эффективность экранирования (Эп) 10 сантиметровых волн латунными сетками
7,2 I
Э = /——— для круглой
№ Диаметр Число ячеек
сеток проволоки (ми) на 1 см' Эп
1 0,53 16 9-Ю3
2 0,43 25 7-Юз
3 0,35 64 3-10*
4 0,25 81 6-Юз
5 0,20 169 9-10*
6 0.14 186 9-101
7 0,075 441 8-10*
8 0,08 559 1№
Э =
И
2г/
трубы
(7)
а
для прямоуголь-
ной,
(8)
при этом Она должны быть X
меньше — .
В ряде случаев бывает необходимо предусмотреть возможность управления аппаратом — источником излучения сантиметровых волн, заключенным внутри камеры, и для этого выводить сквозь стенки камеры ручки управления, настройки и т. д.
Ручки управления могут быть выведены сквозь стенки экранирующей камеры различными методами: например, это металлическая труба с проходящим внутри нее стержнем из диэлектрика. При достаточно малом диаметре трубки — волновода (значительно меньше X/2) энергия волн в ней будет ослабляться.
Вывод ручек может представлять собой коаксиальную линию, внешний проводник которой образуется металлической трубкой, а внутренний металлическим стержнем, служащим ручкой управления. Внутренняя часть трубки заполнена порошковым железом или графитом, электрически изолированным от стенок трубки цилиндрической прокладкой из диэлектрика. Коэффициент ослабления энергии при заполнении порошковым железом — порядка 10—15 дб/см.
В некоторых случаях полное или частичное экранирование источника сантиметровых волн может привести к нарушению технологического процесса. Так, при испытаниях антенных устройств излучаемые волны будут отражаться от внутренней поверхности экранирующей камеры, что может привести к искажению результатов испытаний. Наиболее радикальным решением в рассматриваемом случае является применение на стенах камеры покрытий, поглощающих энергию падающих волн. Основные требования, предъявляемые к таким покрытиям: минимальное отражение энергии волн в возможно более широком диапазоне, небольшой вес, отсутствие вредных испарений при нагреве поглощающего ма-материала за счет поглощенной энергии. Этим условиям удовлетворяют специальные поглощающие материалы, изготовляемые отечественными заводами.
При направленном излучении (остро направленные антенные устройства) возможно применение незамкнутых экранов — ширм П-образного типа. Основной направленный поток излучения рассеивается в поглощающем покрытии, не проникая за стенку экрана, расположенного напротив антенны; излучение, направленное под некоторым углом к основному потоку, поглощается в покрытии на боковых стенках.
До сего времени не было предложено целесообразных средств индивидуальной защиты. Предлагавшиеся в свое время защитные костюмы из металлической марли, парчи и т. д. ни в коей мере не отвечают тре-
бованиям как с гигиенической, так и с технической'точки зрения. Для эффективного экранирования костюм должен быть полностью замкнутым,, что, конечно, недопустимо с гигиенической точки зрения. Кроме того, нецелесообразно ставить вопрос об экранировании всего тела, так как уменьшение излучений у их источников описанными выше методами не встречает практических затруднений.
При нахождении в зоне излучения сантиметровых волн с интенсивностью более 10 [iW/см2 рекомендуется защищать глаза. Нами были разработаны два типа защитных очков для волн 10-сантиметровоп> диапазона. Оба типа очков имеют вид полумаски из мелкой латунной сетки с выпуклыми поверхностями над глазами. Во избежание проникновения энергии волн под полумаску под всей прилегающей к лицу поверхностью проложена поглощающая прокладка. Очки дают ослабление интенсивности облучения в 50—100 раз.
Рассмотренные методы не охватывают, конечно, все случаи защиты от действия электромагнитных полей радиочастот. Примеры расчетов и конструкций даны только для устройств индукционного и диэлектрического нагрева и генераторов сантиметровых волн. Большое разнообразие применяемых в науке и технике генераторов радиочастот и быстрое расширение области их применения делают весьма затруднительной задачу всестороннего решения вопросов зашиты. Мы ставили своей задачей сказать помощь гигиенистам в решении этих вопросов для наиболее распространенных в промышленности видов источников полей и волн.
В заключение выражаем глубокую признательность кандидату технических наук Д. Н. Шапиро за ценные советы по вопросам экранирования.
ЛИТЕРАТУРА
Временные санитарные правила для работы с промышленными ламповыми установками высокочастотного нагрева. М., 1955. — Гордон 3. В., Пресман А. С Профилактические и защитные мероприятия при работе с генераторами сантиметро вых волн. М., 1956. — Краткий справочник по радиоизмерительным приборам. М.,
1956.— П р е с м ал А. С. Гиг. и сан., 1956, № 9, стр. 32—37,—О н же. Там же,
1957, № 1, стр. 29—35. — Ш а п и р о Д. Н. Радиотехника, 1955, т. 10, № 4, стр. 36—47.
Поступила 18/VI 1956 г.
PROTECTIVE MEASURES AGAINST THE ACTION OF RADIOFREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELDS IN INDUSTRY
A. S. Presman
The author has studied the main sources of electromagnetic fields and waves from a. high-frequency and a superhigh-frequency generator in industry. He describes the construction and calculation of a screening device against the field of various frequencies. The means of individual protection are discussed as well.
й ir it
О НЕКОТОРЫХ ОСОБЕННОСТЯХ И ЗАДАЧАХ ГИГИЕНЫ ДЕТЕЙ
И ПОДРОСТКОВ
Проф. А. Я- Гуткин Из Ленинградского санитарно-гигиенического медицинского института
В системе гигиенических наук, получивших значительное развитие за время, прошедшее после Великой Октябрьской социалистической революции, особое место занимает та ее отрасль, которая в наибольшей
