CC BY
2
УДК 614.89
Протипиловий pecnipaTop з визшрювачем
перепаду тиску
Чеберячко С. /., Чеберячко Ю. /., Дерюггн О. В., Славгнський Д. В.
Нацкшалышй тохшчшш ушворситот "Дшировська иолггохшка" E-mail: dirnnikeon&gniaiL com
Серед професшпих захворювапь перше м!сце палежпть хворобам оргашв дпхаш1я. Це е пасл!дком забрудпеппя повиря робочо! зопи шшдливими речовипами. або впкорпсташ1я прагцвпиками засоб!в ищшмдуалыюго захпсту оргап!в дпхаппя (3130Д), як! не дозволяють коптролюватп тормш захиспо! до i тпм самим збглынують рпзпк вшшкпеппя профеойпих захворювапь. Сучасш фгльтри хара-ктерпзуються високими захпспимп властивостями. одпак впасл!док оодаппя пилових аерозол!в па mix збглынуеться onip дихашно, що з часом призведе до зпачпого шдсмоктуваппя пефгльтровапого пов!тря через шдлппп м!ж швмаското i обличчям. як! викликаш педоскопал1стю копструкцш швмасок i р1зпою aiiTponoMCTpieio обличчя прагцвпишв. Метою досл1джеппя е шдвищеппя коефщ1епту захисту протипилового ресшратора за рахупок автоматичного контролю захиспо! ефективпост! протппплового ресшратора шляхом встаповлешш па швмаску вим!рювача перепаду тиску. який дозволяв оцшити в!дпов1дшсть швмаски ресшратора аптропометричпим розм!рам обличчя. пцльшсть прилягаппя (в!д-сутшсть шдлип за смугою обтюрацп та иоверхиею обличчя). а також встаповити тормш захиспо! дп фгльтруючих елемептав. Встаповлепо. що за допомогою датчика тиску. який встаповлепий у шдма-сковому простор! можпа оцпповати пцльшсть прилягашш швмаски ресшратора к поверхш обличчя прагцвпика шд час викопаппя !м виробпичо! д1ялыюст1. а також коптролювати тормш захиспо! дп фгльтруючих елемептв. Розроблопо копструкцпо вгмрювача перепаду тиску протипилового ресшратора, запропоповапо алгоритм його роботи. який дозволяв коптролювати змшу перепаду тиску дихаппя через зростаппя опору ф!льтр1в при пакопичепш пилового осаду па !х поверхш. через втрату пцлыюст! прилягашш швмаски ресшратора до поверхш обличчя прагцвпика шд час викопаппя !м виробшио! дцяльпоси.
Клюноог слова: шшдлшм аеродиспорсш частники: протипиловий ресшратор: швмаска: пцльшсть прилягаппя: фгльтр: вим!рювач тиску
DOI: 10.20535/RADAP.2019.78.43-51
Вступ
Серед профеййних захворювапь. зафшсованих за иерюд 2017-2018 рр., перше мкце належить хворобам оргашв дихання 40.1% вщ загалыго! кшько-ста профоспших захворювапь. Це с наслщком забрудпеппя повиря робочо! зони шшдливими аеродис-персними частниками (пил. дим. туман), газами та парами, вщсутноста або використання засоб1в индивидуального захисту оргашв дихання (3130Д). яш не вщповвдають вимогам гцодо 1х функщонально-го призначення та антропометричним рисам облич корнету вач1в.
Сучасш фшьтри забезпечують достатшй ступит захисту при уловлюванш навиъ субхйкронних частинок. Водночас на захисш властивосп 3130Д впливас утворення пцлин мЬк швмаскою 1 обличчям. що викликано недосконалктю конструкгш обтюратора (ущшьшовача). сповзанням швмаски шд час роботи. нср1вном1ршстю розподшу притискних
зусиль системи кршлення [1]. Це призводить до виникнення шдсмоктуваппя забрудненого повиря через утвореш ненцлыгосп при зростанш опору дихання фшьтр1в по хйр1 накопнчення пилового осаду. Вказаиа проблема вимагас проведения ввдповвдних досшджонь для пошуку шлях1в 11 виршмння.
1 Теоретичний анал1з захисно1 ефективност1 протипилових ресшратор1в та постановка задали дослщження
Анатз опублжованих роби [2 4] з ефективносп використання протипилових ресшратор1в дозволив зробити иаступиий висиовок. що в конструкциях розповсюдженнх моделей. яш складаються з ела-стохйрнси швмаски з вмонтованими двома вузла-ми клапашв вдихання та видихаиня. обтюратора.
фшьтрувально! коробки, що споряджена двома по-слщовно встановленими гофрованими фшьтрами, 1 нагол1в'я в умовах важко! пращ, велико!' вологост! пов1тря (> 80%) та концентрацп пилу (> 500 мг/м3) е наступи! експлуатацшш недолжи:
- коефщент захисту пщ час роботи значно зни-жуеться та виникае необхщшсть часто!' замши фшь-труючих елемешлв;
- вщбуваеться пщсмоктувания нефшьтрованого пов1тря через смугу обтюрацп' швмаски в насль док нер!виом!рност! розподшу притискних зусиль; - вщсутнш контроль термшу захисно! дп' фшьтр1в.
У бшыност! випадюв розв'язання наведенпх проблем проводиться за рахуиок забезпечеиня вщ-повщних розм1р1в швмаски протипилового ресш-ратора до антропометр!!' облпччя корпстувач!в [5], мон!торпнгом притискних зусиль системи кршлен-ня [6].
Також деяю дослщники з метою иокращення роботи 3130Д заиропонували оснащувати швмаски протипилових рестратор1в вентилятором, який зменшував розрщжения у пщмасковому простор!, сприяв виведенню додатково! вологи тим самим збшынував терм!н захисно! дп [7]. Однак, проана-л!зован! способи покращення роботи протипилових ресшратор!в, не дозволяють постшно контролюва-тп правпльн!сть розташування швмаски на обличч! иращвника пщ час викоиания виробиичих операщй ! не дозволяють ощнити строк служби фшьтр1в.
3 проведеного аиал!зу можна зробити висновок, що вдосконалення конструкцп протипилових реси!-ратор!в е актуальною проблемою.
Метою дослщження е пщвищення коеф1щенту захисту протипилового респ!ратора за рахуиок оперативного контролю опору диханню, виникнення можливих щшин м!ж смугою обтюрацп та поверх-нею обличчя пращвника при виконаин! р!зиих виробиичих операщй та встановлення реального термшу захисно! дп фшьтр1в.
2 Конструкщя протипилового респ1ратора з вим1рювачем перепаду тиску
Вир!шеиня поставлено! задач! вбачаеться у дода-ванш до конструкцп протипилового респ!ратора — вим!рювача перепаду тиску, який реал!зовано у ви-гляд! датчика контролю тиску, блоку управлшня та обробки шформацп, пристрою запису та збершання !иформацп, блока сигнал!зацп ! джерела живлен-ня. Конструкщя протипилового ресшратора з вимь рювачем перепаду тиску складаеться з наступних елеменпв: 1 - кришка фшьтрувально! коробки; 2 -фшьтрувальна коробка; 3 - кришка блока управлшня; 4 - корпус блока управлшня; 5 - патрон з клапаном вдихання; б - швмаска; 7 - клапан видиху (рис. 1а). Запропонована конструкщя впм!рювача
перепаду тиску збшынить вагу фшьтрувально! коробки ресшратора на 70 г, що в сум! з масою фшьтра не перевищуе допустимих меж у 300 г вщповщно до вимог [8].
(б)
Рис. 1. Схема протипилового ресшратора з вимь рювачем перепаду тиску: а - схема конструкцп; б - промисловий зразок [9]
Запропонована конструкщя протипилового ресшратора з вим!рювачем перепаду тиску дозволить збшынити захисш властивосш ! зменшити пщсмоктувания иов!тря через нещшьносш, яю утворюю-ться м!ж смугою обтюрацп ! поверхнею обличчя пращвника пщ час викоиания виробничих операщй через послабления системи кршлення або перевище-ння опору пропускно! спроможиост! фшьтр1в ! ви-значеиня критичного стану !'х експлуатацп. У блощ управл!иня та обробки !нформацп метиться !нфор-мащя про певнпй д!апазон величин опору дихаиня, иев!дпов!ди!сть якому визначного перепаду тиску буде говорити про необхщшсть замши фшьтра чи про попршення герметпчност! прилягання швмаски протипилового ресшратора до обличчя пращвника. У випадку фжсацп меншого значения опору диха-ння протипилового ресшратора ймов!рно швмаска одягнена неправильно, або вона сповзла ! з'явились пщсмоктувания в нещшьностях м!ж смугою обтюрацп та поверхнею обличчя пращвника. В цьому
випадку будо автоматично спрацьована шдикаторна звукова сигнатзащя. У раз1 поровищоння граничного опору диханшо через фшьтрувалыи елементи шд час експлуатащ1 протипилового росшратора та-кож будо подано сигнал про нообхщшсть 1х засини. У пристро! запису та зберЬання шформащ! роз-ташовано таймер, який фшеуе час роботи людини в протипиловому росшраторь що дозволить точно визначати пилове навантаження. На рис. 2 представлено алгоритм взаемода основних складових елеменпв втирювача перепаду тиску протипилового росшратора.
П1вмаска респ1ратору
Блок ситал1заци
Блок управл1ння та обробки шформацп
Блок запису та збер1гання даних
Блок живлення
Датчик тиску
Рис. 2. Схома взаемода основних складових оло-менпв втирювача поропаду тиску протипилового росшратора [7]
Структурна схома складаеться з датчика тиску. шформащя вщ якого потрапляе в блок управлшня та обробки шформащ!, блоку запису та зборЬання даних, блоку сигнатзащ! з шдикатором поропаду тиску на фшьтруючому елемента та шдикатором заряду батареи та блоку жнвлоння.
Схома блока управлшня з датчиком перепаду тиску та засобами в1зуатзащ1 процосу автоматичного контролю для оперативно! оцшки роботи ресш-ратора зображено на рис. 3.
1 4
10 2
5
6
7
Рис. 3. Схома блока управлшня з датчиком перепаду тиску: 1- вимикач: 2 - блок зарядки акумулятора: 3 - акумулятор: 4 мшросхема стабЫзащ! напруги: 5 - плата "Агс1шпо"; 6 - свиловий шдикатор: 7 -розширювач канатв; 8 - датчик перепаду тиску: 9 -карта пам'ятк 10 - реле реального часу
Блок управлшня вмикаеться за допомогою тумблера 1. напруга живлення можо подаватися як вщ акумулятора 3 (автономний режим), так i вщ блоку зарядки (стащонарний режим). Датчик тиску 8 з'бдианий з шдмасковим простором протипилового росшратора i навколишшм соредовищом. Иого ви-хщ з'еднано з входом блоку управлшня та обробки шформацп', який виконано на 6a3Í мшроконтролера "Arduino" 5. Оброблона шформащя пор1внюеться з вихщними параметрами та за допомогою розши-рювача канатв 7 посту-пае до пристрою запису i зберЬання шформацп' 9. а також до cbíthobiix та звукових шдикатор1в 4.6 (рис. 3). Ьщикаторна сигнатзащя мае pÍ3iiy звукову частоту i заложить вщ воличшш тиску у шдмасковому простор! протипилового росшратора при здШснонш вдиху/видиху пращвником шд час викоиаиия виробиичих опора-щй. Для фшеування тривалосп роботи пращвника у протипиловому pccnipaTopi втпрювач перепаду тиску MicTiiTb реле реального часу 10.
Протипиловий росшратор з втирювачем перепаду тиску працюе таким чином. За допомогою нагсьтв'я i спещалыго1 кршильнсм гарштури poeni-ратор з швмаскою фшеують на обличай пращвника. Включають втпрювач перепаду тиску. Шсля чо-го перов1ряють його працездатшеть: фшьтрувальцу коробку закривають горметичним матор1алом i викоиують вднх/внднх. Якщо шдикатори сигналь зуватнмуть про поровищоння тиску. датчик працюе правильно. Пот1м роблять вднх/внднх через фшь-трувальну коробку, якщо на шдикатор1 вв1мкнеться золений Kcuiip, то шдсмоктування вщеутш або не-3iia4iii i швмаска одягнона правильно. Якщо на in-днкатор1 вв1мкнеться чорвоне cbítho i будо спрацьована шдикаторна сигнатзащя нообхщно тормшово зворнутн увагу на герметичшеть noBepxiii приляган-ня швмаски протипилового росшратора до обличчя пращвника i тормшово вжити заходи. яш спрямо-Baiii на усуноння цього явшца. При забруднонш фшьтрувалышх елементав протипилового росшратора, втирювач перепаду тиску сигнатзуе про не-обхщшеть замши фшьтра. У випадку сповзання швмаски, шд час виконання пращвником внробнн-чо1 дшлыгоси, також можуть утворитися додатков1 щшини, яш змоишать тиск у шдмасковому npocTopi протипилового росшратора, про що будо повщомле-но вщповщними звуковими i cbítobiimii сигналами. Po6íthhk будо змушоннй поправити швмаску щоб вщключнтн звуковий сигнал.
3 Розробка алгоритму роботи визшрювача перепаду тиску протипилового ресшратора
Алгоритм роботи блоку управлшня наведено на рис. 4. Bilí дозволяе визначати вихщш даш: кшь-к1сть циюпв вдихання i внднхання та встановити
мпималышй початковий ошр диханшо через фшь-три для кожного пращвника, при якому буде фь ксуватись ефективна робота швмаски. У результат! зменшення щя воличини будо подано сигнал, гцо евщчитимо про сповзання швмаски та утворення щшин хйж смугою обтюращ! та поверхнею обличчя пращвника шд час виконання виробничем дояльно-ста.
Контроль перепаду тпеку у протпппловому ро-сшратор1 визначаеться в залежносп вщ тяжкосп пращ для чого проводився анатз штонсивносп пе-рюд1в дихання шд час виконання виробничо! дояль-носп безпосередньо пращвником. Для опнеу отри-манея шформащ! слад проводити анатз двох вза-смопов'язаннх масив1в даиих отримаие значения перепаду тиску та час експлуатащ! ресшратора, тоб-то поеднання цих масив1в за допомогою операщ! дискротизащ!', тобто перетворения аналогов их (не-иерервних) сигнатв, безиерервних по аргументу, у функщ1 миттевих зиачеиь сигнатв по дискретному аргументу. Миттбта значения заиисуються до карти иам'яп для подальшого анатзу, з метою внесения коригувань у роботу пристрою контролю. Опера-щя днекретизащ!' виконусться для обох неперервних значень перепад тиску та час ексилуатацп. На-прнклад для 30 хв. оксплуатацп вщиовщний перепад тиску складав 100 Па. Для 80 хв вщповщно 110 Па. Дана методика описана в [9].
4 Експериментальш дослщже-ння працездатносш протипи-лового ресшратора з визшрю-вачем перепаду тиску
Для перев1рки функщеягалыго! ирацездатносп протнпнлового ресшратора з втирювачем перепаду тиску були проведен! лабораторш доелвдження. Роботу втпрювача перепаду тиску на протпппловому рсстрате>р1 перев1ряли при запилеш фшьтруваль-них елеменпв па спещалыгому випробувалыгому стенд1 (рис. 5). який ввдповщае вимогам [10].
Площа перетину вищюбувалыго! камери скла-дае - 0,42 м2. Концентращю доломиового пилу за-безпечували па р1вш 500±50 мг/м3. Час запилеппя визиачався досягиеииям фшьтрувалышми коробками кшцевого перепаду тиску 100 Па.
Доломиовий пил за допомогою ежектора 3 1 ком-
3
з генератора пилу 10 через дифузор 4 1 розподшю-вач пилу 11 у випробувальну камеру 13. Дифузор 1 розподшювач у кеягетрукцп стенду забезпечують р1вном1рнс розподшення пилу та повщжгого потоку за висотою камери. Витрата повиря в камер1 контролюсться витрателпреш 6. Для ввдведеиия пн-лу з камери 1 захисту навколишнього середовища встаиовлеио витяжний вентилятор 7 з циклоном 5.
Протипиловий ресшратор з фшьтрами (табл. 1) встановлювався у випробувалыий камср1 на манекен голови. до якого приеднано мшроманометр для контролю опору повирянешу потоку. Через фшьтр
за допомогою протипилового ресшрате>ра фшьтру-
3
центращю пилу втпрювали за допомогою пробо-в1дб1рника з аналиичним фшьтреш «АФА», який розмщуеться у ссредиш камери бшя випробовува-
ного зразка. Вщб1р проби проводили з витратою 3
чеиия втирювач перепаду тиску повинен подати ввдповщний сигнал 1 зафшеувати час запилення.
Табл. 1 Характеристика фшьтр1в протипилового ресшратора для випробувань
Номер фшь-тра Витрата повиря через фшьтр, Щшыисть упакуваиия волокон, 2 Перепад тиску на фшьтрь Па
л/хв.
1 25-30 6
2 30-35 14
3 30 40-45 18
4 45-50 23
5 50-55 29
Концентращю пилу у камср1 визначали за фор мулою:
1000 • (т2 - то1)
С =
Я • г
(1)
То1 То2
«АФА» з пилом теля ввдбору проби, мг; ^ - витрата повиря, дм3/хв.; £ - час вадбору проби повиря, хв.
Перепад тиску на фшьтрувалышх коробках кон-тролювали за допомогою компеисащйного мшрома-нометру "МКВ 250" (внробннк НВФ "Стандарт-М", Укра'ша) та розраховувалн за формулою:
Д =9, 81 • (В^ - Д0) • К1,
(2)
де Дг — вим1ряпе значения, мм вод. ст.; До — вла-сний ошр манометру, мм вод. ст.; К1 - поправочннй коефщент на температуру I атмосферний тиск.
На шдстав1 отрпманпх результате визначали не-визначешеть вим1рювань при Р < 0.05 вщиовщно до вимог 1 рекомеидащй з визиачеиия иевизиаче-1госп при проведеии1 вим1рюваиь [11]. Результата доелвджеиия наведен! в табл. 2.
У результат! проведено! лабораторией перев1ркп було встановлено час опращовання внм1рювача перепаду тнеку при досягненш критично! воличини перепаду тиску шд час запилення ф1льтр1в протипилового ресшратора. Встановлено, що розб1жшсть отриманих результат1в но поревищувала 10%, що с допустимим у шженерних розрахуиках.
Рис. 4. Алгоритм роботи вим1рювача перепаду тиску протипилового рестратора
Рис. 5. Загальний вигляд випробувального стенду: 1,9- подача стисненого повгтря; 2 - попереднш фшьтр очищения стисненого повгтря; 3 - ежектор; 4 - дифузор; 5 - циклон; 6 - витратом1р; 7 - витяжний вентилятор; 8 - вих1дний патрубок; 10 - генератор пилу; 11 - розподшювач пилу; 12 - заслшка; 13 -
випробувальна камера
Табл. 2 Розультати дослщжоння часу запилеппя протипилових pocnipaTopiB при концентрацп пилу 500мг/м3
Номер фшь- Показники протипилового ресшратору Показники протипилового ресшратору
з вимтювачем тиску боз втпрювача тиску
Кшцовий перепад ти- Час запплоння Кшцовий перепад ти- Час запплоння, хв.
тра ску на фшьтрь Па до спращовання шдикатору, хв. ску на фшьтрь Па
1 99,5 132 100 141
2 99,8 106 100 112
3 100,1 78 100 83
4 100,3 61 100 66
5 100,1 42 100 47
5 Обговорення отриманих результатов
Основною вщмшшетю запропонованого проти-пилового росшратора вщ звичайних, яш ирисутш в оксплуатацп. с пост1йний контроль перепаду ти-ску у шдмасковому простора що дозволяс визна-чати роалышй тормш захиснси ди фшьтр1в, а та-кож забезпечити правильно розташування швмаски на обличай пращвннка, що контролюеться як раз шдтримкою мпималыго1 велнчннн розрщжоння в шдмасковому npocTopi. За цимн показникамн i ви-значають CTyniiib захисту пращвннка при виконанш виробничих операщй у 3130Д. Отже, запровадже-ння втпрювача перепаду тиску у 3130Д дозволить шдвищити захшцешеть пращвнишв в1д пилу шд час викоиаиия виробничих опорацш.
Вщмиимо, що одшяо з причин вщмови пращв-iiiikîb ввд користуваиия протипиловим pecnipaTopoM шд час виконаиня профоспших операщй с утрудно-ння диханшо. Заиропонований прилад дозволить контролювати onip диханшо ф1льтр1в i свосчасно сигнал1зувати про ïx забрудноння. Прийнятшсть да-ного шдходу була дослщжеиа та шдтверджена но тшьки за допомогою лабораторних nepoBipoK, що наведеш вшце, а й проведениям тесту на ирида-TiiicTb до користувача вимогам ''Quant fit test" [12, 13]. За його допомогою визначають чи в змоз1 шв-маска протппплового pecnipaTopa забезпечити заданий CTyniiib 1золювання opraiiiB дихання пращвннка шд час внконання виробничих операщй. Сутшсть полягае у контрат датчиком тиску величини роз-ряджения в шдмасковому npocTopi протипилового росшратора, що створюеться за допомогою acni-ратору, який при затримщ дихання пращвником (вппробувачом) на 7-10 секунд дихання, вщемоктуе деякий об'см повиря [13]. При nepoBipnj визначае-ться вщхнлоння в1д встановленого датчиком тнеку розрщження, 3Miiia якого внклнкасться наявшетю шдсмоктувань через щшшш хйж смугою обтюрацп i поверхною обличчя пращвннка. Порев1рка показала задовшышй результат.
Висновки
1. Запропоновано cnoci6 автоматичного контролю захисно1 офективносп протипилового росшрато-ра шляхом встановлоння на швмаску втпрювача перепаду тиску, який дозволяе оцшити вщповщ-nicTb швмаски антропометричним розм1рам обличчя пращвннка, щшыисть прнлягання шд час його оксплуатащ! (вщеутшеть пцлин м1ж облнччям i шв-маскою шд час сповзання, поворопв голови, нахщпв тулуба), а також тормш захисно1 дп фшьцлв до набуття ними критичного значения перепаду тиску, що говорить про нообхщшеть i'x замши.
2. Запропоновано алгоритм роботи втпрювача перепаду тиску протипилового росшратора, який дозволяе контролювати змшу перепаду тиску через зростання опору фшьтр1в при накопиченш пило-вого осаду, через сповзання швмаски i noripniciiira прнтнекннх зуенль нагсипв'я.
3. Запропонована конструкщя протипилового росшратора з датчиком тиску дозволяе бшын офе-ктивно захищати пращвннка шд час внконання вн-робничем доялыгосп в умовах запплоння робочого простору.
4. Запропонована методика може використову-ватися на шдприемствах, яш займаються внпуском протипилових pocnipaTopiB для виробничих шдпри-емств.
Перелж посилань
1. Zhipeng L. Head form and N95 Filtering Facepiece Respirator Interaction: Contact Pressure Simulation and Validation / L. Zhipeng, .I.Y. Jingzhou, Z. Ziqing // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - "2012. - No 9. - pp. 46-58.
2. Gutierrez Л. Designing an improved respirator for automotive painters / Alma Maria Jennifer Л. Gutierrez. Melissa D. Galang. Rosemary R. Seva, Michelle C. Lu, Diana Rose S. Ту // International Journal of Industrial Ergonomics - 2014 - No 44. - pp. 131-139.
3. Plebani C. Filtering facepieces: elfect of oily aerosol load on penetration through the liltering material / C. Plebani. S. Listrani and M.Di. Luigi // Med. Lav. - 2010. - No 101(4). - pp. 293-302.
4. Janssen L.L. Eflicioncyofdogradod electretsfilters: Part 1: [ laboratory testing against NaCland DOP before and after exposure to workplace aerosols / L.L. Janssen. J.O. Bi-dwell. H.E. Mullins, T.J. Nelson // J. Int. Soc. Resp. Prot.
- 2003. - Vol 20. - pp. 71-80.
[
5. Groce D. Three-dimensional facial parameters and principal component scores: Association with respirator lit / D Groce.. S. GuITey. D.J. Viscusi // Journalof the International Society for Respiratory Protection. - 2010. - № 27(1).
- P. 1-15.
[
6. Zhou S. AnlntelligentFFRwithaSelf-AdjustableVentilationFan / S. Zhou. H. Li. Sh. Shen. S. Li. W. Wang. X. Zhang.
J. Yang // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2017. - V.21. - P. 23-33.
m
7. Пат. № 122788 Укра'ша. M11K A62B 23/02. Фшьтру-вшьшш pocnipaTop" / B.l. Голшько. Ю.1. Чеберячко. В.Ю. Фруидш. G.l. Чеберячко. Д.1. Рад чу к, Д.В. Сла-вшськии; заявиик ДВНЗ "НГУ". №и 2017 07973; заяв. 31.07.2017 : от-бл. 25.01.2018. Вюл. № 2.
[81
8. ДОТУ EN 143:2002/Змша № 1:2015 (EN 143:2000/A1:2006. 1DT) Засоби шдшидуалышго за-хисту оргашв дихания. Протиаерозольш фшьтри. Вимоги. вииробуваиия. марку ваиия.Держстаидарт Украши. 2016 р. - 24 с.
[9]
9. Заболотши G.B. Цифрове обробления сигиашв: lioci-биик для студентов [Електрошши ресурс] / Авт.-укл. G.B. Заболотши; за ред. проф. Ю.Г. Леги; Черкас, держ. техиол. уи-т. - Черкаси: ЧДТУ. 2010. - 119 с. [Ю]
10. Чеберячко G.l. Досшджепия захисшн ефективиост! фшьтрувалышх peciiipa'ropiii при цикшчшшу потоков! иоштря // Оучасш pecypco36epii'aio4i техиологй' ripiiu-
чого виробшщтва. - 2013. - №2 (12). - G.205-212. [;q"|
11. JGGM 100:2008. Evaluation of measurement data Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. -JGGM. 2008. - 120 p. " [12j
12. Zhuang Z. Gorrelation Between Quantitative Fit Factors and Workplace Protection Factors Measured in Actual Workplace Environments at a Steel Foundry / Z. Zhuang. G.G. CoITov, P.A. Jensen; D.L. Gampbell; R.B. Lawrence; W.R. Myers // American Industrial Hygiene Association Journal."- 2004. - Vol. 64. - № 6. - P. 730-739. r13i
13. ДОТУ EN 529:2006 Засоби шдишдуалышго захи-сту оргашв дихания. Рекомепдаци щодо выбору, використания. догляду i обслуговуваипя. Настано-ва (EN529:2005.ШТ): 4CTyEN529:2006. Держсиожив-стаидарт Укра'ши. 2008 р. - 40 с.
References
[1] Lei Z.. Yang .!.(. and Zhuang Z. (2012) Headform and N95 Filtering Facepiece Respirator Interaction: Contact Pressure Simulation and Validation. .Journal of Occupational and Environmental Hygiene. Vol. 9. Iss. 1. pp. 46-58. DOl: 10.1080/15459624.2011.635130
[2] Outierrez A.M..I.A.. Oalang MD.. Rosemary R.S.. Lu MC. and Ty D.R.S. (2014) Designing an improved respirator for automotive painters. International .Journal of Industrial Ergonomics, Vol. 44. Iss. 1. pp. 131-139. DOl: 10.1016/j.ergon.2013.11.004
[3] Plebani C.. Listrani S. andDi M. (2010) Luigi Filtering facepieces: elfect of oily aerosol load on penetration through the liltering material. La Medicina del lauoro. Vol. 101. No. 4. pp. 293-302.
Janssen L.. Bidwell J.. Mullins H. and Nelson T. (2003) 221. Field Efficiency Study of Degraded Electret Filters. Part 1: Methods and Laboratory Testing Results. AlHce 2003. DOl: 10.3320/1.2757899
Oroce D.. Ouifey S. and Viscusi D.J. (2010) Three-dimensional facial parameters and principal component scores: Association with respirator lit. .Journal of the International Society for Respiratory Protection. Vol. 27. No. 1. pp. 1-15.
Zhou S.. Li H.. Shen S.. Li S.. Wang W.. Zhang X. and Yang J. (2017) An intelligent FFR with a self-adjustable ventilation fan. .Journal of Occupational and Environmental Hygiene, Vol. 14. Iss. 11. pp. D173-D178. DOl: 10.1080/15459624.2017.1366036
Holinko V.I.. Cheberiachko Yu.L. Frundin V.Yu.. Cheberiachko S.I.. Radchuk D.L and Slavinskyi D.V. (2018) Filtruvalnyi respirator [Filter respirator]. Patent UA201707973.
Derzhstandart Ukrainy (2016) Zasoby indyvidualnoho zakhystu orhaniv dykhannia. Protyaerozolni ftttry. Vymohy, vyprobuvannia, markuvannia [Respiratory protection. Anti-aerosol lilters. Requirements, tests, marking] DSTU EN 143:2000/A1:2006. IDT. 24 p.
Zabolotnii S.V. and Lehy Yu.H. eds (2010) Tsyfrove obroblennia syhnaliv [Digital signal processing]. Cherkasy. ChDTlJ. 119 p.
Cheberiachko S. 1. (2013) The study of the liltering respirator breathing resistance under cyclic current of air. Scientific Bulletin of National Mining University, Vol. 2. No. 12. pp. 205-212. (in Ukrainian)
J COM 100:2008 (2008) Evaluation of measurement data Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. JCOM. p. 120.
Zhuang Z.. CoITov C.C.. Jensen P.A.. Campbell D.L.. Lawrence R.B. and Myers W.R. (2003) Correlation Between Quantitative Fit Factors and Workplace Protection Factors Measured in Actual Workplace Environments at a Steel Foundry. A1HA Journal, Vol. 64. Iss. 6. pp. 730. DOl: 10.1202/475.1
Derzhstandart Ukrainy (2005) Zasoby indyvidualnoho zakhystu orhaniv dykhannia. tiekomendatsii shchodo vyboru, vykorystannia, dohliadu i obsluhovuvannia [Respiratory protection. Recommendations for selection, use. care and maintenance!. DSTU EN 529:2006 IDT.
Противопыльный респиратор с измерителем перепада давления
Чеберячко С. И., Чеберячко Ю. И., Дерюгин О. В., Славинский Д. В.
Вступление. Среди профессиональных заболеваний первое место принадлежит болезням органов дыхания. Это является следствием загрязнения воздуха рабочей зоны вредными аеродисперспими частицами, газами. парами, или использованием средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) работников, которые не позволяют контролировать срок защитного действия. Вследствие чего увеличивается риск возникновения профессиональных заболеваний.
Теоретический анализ защитной эффективности противопылевых респираторов и постановка
задачи исследования. Использование иротивопыле-вых респираторов сопровождается следующими эксплуатационными недостатками: коэффициент защиты во время работы значительно снижается и возникает необходимость частой замены фильтрующих элементов; происходит подсос нефильтрованного воздуха через полосу обтюрации полумаски в следствии неравномерности распределения прижимных усилий системы крепления; отсутствует контроль срока защитного действия фильтров.
Конструкция противопылевого респиратора с измерителем перепада давления. Решение поставленной задачи выполнено в добавлении к конструкции противопылевого респиратора - измерителя перепада давления, который реализован в виде датчика контроля давления, блока управления и обработки информации, устройства записи и хранения информации, блока сигнализации и источника питания. Предложенная конструкция противопылевого респиратора с измерителем перепада давления позволит увеличить защитные свойства и уменьшить подсос воздуха через неплотности, образующиеся между полосой обтюрации и поверхностью лица работника во время выполнения производственных задач из-за ослабления системы крепления или превышение сопротивления пропускной способности фильтров и определения критического состояния их эксплуатации.
Разработка алгоритма работы измерителя перепада давления противопылевого респиратора. Датчик контроля перепада давления размещен в подма-сковом пространстве респиратора. Его выход соединен с входом блока управления и обработки информации, который передает данные в блок сигнализации и устройства записи и хранения информации. После обработки информация сравнивается с базовыми значениями, которые соответствуют нормативным показателям (стандартам) и выдаются управляющие сигналы для включения световых и звуковых индикаторов. Кроме того информация записывается для хранения в устройствах записи и хранения информации. Предупредительные сигналы различной длительности и цикличности в зависимости от значения давления в подмасковом пространстве при осуществлении вдоха человеком хорошо видны в темноте и повышают вероятность привлечения внимания человека.
Экспериментальные исследования работоспособности противопылевого респиратора с измерителем перепада давления. Проверка работоспособности измерителя перепада давления установленного на противопылевом респираторе в лабораторных условиях показала сходимость результатов измерений перепада давления на фильтрах при опылении. Установлены периоды, когда измеритель перепада давления подает сигналы о необходимости замены фильтра и в случае сползания полумаски во время работы, когда образуются дополнительные зазоры.
Обсуждение полученных результатов. Основным отличием предложенного противопылевого респиратора от обычных, которые присутствуют в эксплуатации, является постоянный контроль перепада давления в подмасковом пространстве, что позволяет определять реальный срок защитного действия фильтров, а также обеспечить правильное расположение полумаски на
лице работника, контролируется как раз поддержкой минимальной величины разрежения в подмасковом пространстве. По этим показателям и определяют степень защиты работника при выполнении производственной деятельности в СИЗОД. Следовательно, введение измерителя перепада давления в СИЗОД позволит повысить защищенность работников от пыли во время выполнения производственной деятельности.
Выводы. Разработана конструкция измерителя перепада давления противопылевого респиратора, предложен алгоритм его работы, который позволяет контролировать изменение перепада давления дыхание из-за роста сопротивления фильтров при накоплении пылевого осадка на их поверхности, из-за потери плотности прилегания полумаски респиратора к поверхности лица работника во время выполнения им производственной деятельности.
Ключевые слова: вредные аэродисперсные частицы; противопылевой респиратор; полумаска; плотность прилегания; фильтр; измеритель давления
Dust Mask with a Pressure Drop Measuring Device
Cheberiachko S.I., Cheberiachko Yu.I., Deriuhin O. V., Slavinskyi D.V.
Introduction. Respiratory diseases are the leaders among the scope of occupational diseases. This result from air pollution in working area by hazardous air disperse particles, gases, vapours or using individual respiratory protective devices (IRPD), which do not allow control of respiratory-protection period and thus increase the risk of occupational diseases.
Theoretical analysis of protective efficiency of dust respirators and research purpose statement. The use of dust respirators is associated with the following operational problems: protection factor is significantly reduced during the work activities, so it is needed to replace filtering components very often; non filtrated air leaks through the obturation line of half mask as a result of no uniform distribution of pressure; control of respiratory-protection period of filters is impossible.
Design of dust respirator with differential pressure meter. The solution of the problem is suggested as change of dust respirator by adding of differential pressure meter consisting of pressure control sensor, unit of control and information processing, appliance for information recording and storage, signal unit, and power source. The suggested design of dust respirator enables improvement of protection properties and reduction of air leakage through the gaps between obturation line and worker's face occurring during the work activities because of head harness weakening or exceeding of resistance of filters performance and determining of critical state of their exploitation.
Algorithm development for pressure meter operation of dust respirator. Pressure sensor is placed under the respirator mask. Its output is connected to input of unit of control and information processing, which transmits data to signal unit and appliance for information recording and storage. After the processing the information
is compared to settings and control signals are transmitted to turn on light and sound indicators. Moreover, the information is recorded to be stored in appliance for information recording and storage. Alert sounds of variable duration and cycles depending on pressure under the mask during the air inhalation are easy-to-see in darkness and are likely to attract worker's attention.
Experimental studies of workability of dust respirator with pressure meter. Laboratory workability check of pressure meter of respirator has demonstrated similarity of measuring results of pressure difference in filters in case of dusting. The periods were determined for pressure meter signals the need in filter change and in case of half mask sliding during the work activities resulting in new gaps.
Discussion. The main feature of the developed dust respirator in comparison with the common ones in sale is permanent monitoring of pressure difference under the
mask. It enables determining of actual protection period of filters and provides the right place of mask on face as being controlled by the maintenance of minimum value of air exhaustion under the mask. The level of worker protection during work activities wearing IRPD is determined with respect to the indicators. Thus, addition of pressure meter into IRPD enables improvement of workers' protection from dust during their work activities.
Conclusions. The design of pressure meter for dust respirator was developed. The algorithm of meter operation was proposed; it enables control of change of breath pressure difference using increase of filters resistance resulting from dust deposits on their surface, improper seal of respirator half mask and worker's face during the work activities.
Key words: harmful airborne particles; dust mask; half mask; fit density; filter; pressure gauge
