Испытание противогазов Главная / Дыхательные аппараты / Испытание противогазов
Для определения качества и надежности работы новой, ycовершенствованной или видоизмененной конструкции противогаза необходимо, чтобы он прошел следующие стадии испытания:
Наиболее объективными являются испытания противогазов на лабораторных приборах. Эти испытания дают возможность дифференцировать методы испытания в отношении отдельных частей противогаза, применять к прибору любые нагрузки и длительности испытаний; результаты их отличаются точностью и воспроизводимостью. Однако одними испытаниями на приборах обойтись нельзя, так как при их помощи нельзя проверить физиологическую реакцию на работу в данном противогазе, субъективные ощущения комфорта и удобство использования аппарата. Некоторые приборы, имитирующие условия дыхания человека в противогазе, еще недостаточно совершенны, чтобы ими можно было полностью заменить человека. Так, например, модели голов, на которых испытывается герметичность обтюраторов масок и шлемов, не могут полностью заменить человечески лицо с его меняющимися по всему периметру упругостью и пластичностью мышц и кожи. Кроме того, все приборы, имитирующие процессы дыхания и газообмена, не полностью имитируют физиологические процессы и обычно включают некоторые условности. Поэтому испытания на лабораторных приборах обязательно проверяются испытаниями на людях, но также в лабораторных условиях, т. е. с применением объективных методов учета нагрузок на противогаз и регистрации результатов испытания. Все же и этих повторных испытаний противогаза еще недостаточно для всестороннего суждения о его достоинствах и недостатках. Его соответствие некоторым техническим требованиям может быть проверено лишь в реальной производственной обстановке. Таковы, например, требования к устойчивости в (отношении механических и химических повреждении в условиях работы подземных выработках, к удобству ношения при выполнении различных горноспасательных работ и сохранению защитных свойств после длительного ношения. Основным прибором для лабораторных испытании регенеративных патронов, коробок фильтрующих противогазов и дыхательных приборов в целом являются искусственные легкие. Искусственными легкими называется прибор, дающий возможность имитировать условия дыхания человека в противогазе в окружении отравленной атмосферы. При испытании регенеративных патронов или изолирующих противогазов в целом в искусственных легких создается пульсирующий ток воздуха с попеременным нагнетанием и отсасыванием (с объемной скоростью обычно 30 л/мин), подогрев выдыхаемого воздуха до 34—36°, с концентрацией углекислого газа 4% и насыщенной влажностью. При испытании фильтрующих противогазов для защиты от окисей углерода к вдыхаемому воздуху (при 100%-ном его увлажнении) примешивается окись углерода в концентрации от 0,5 до 2%. Определение состава воздуха внутри противогаза и времени защитного действия производится при помощи введенных в схему прибора индикаторов или путем отбора проб воздуха. Для создания в искусственных легких пульсирующего потока применяются так называемые поршневые приборы, одна из моделей которых (разработанная в Московском горном институте имени И. В. Сталина) показана на рис. 106. Движения поршня 15 в цилиндре 13 вверх и вниз создают попеременно «выдохи» и «вдохи», объем которых регулируется путем установки высоты хода поршня.
Отношение длительностей фаз вдоха и выдоха регулируется путем соответствующей установки кривошипно-кулиссного механизма 6, 7. Частота дыханий регулируется при помощи маховичка 25, вращение которого обеспечивает сцепление одной из четырех пар зубчаток 5, 19 коробки скоростей. При помощи описываемого поршневого прибора можно менять емкость каждого дыхания от 0,55 до 3,35 л, отношение длительности фазы выдоха к продолжительности вдоха -от 1,03 до 1,6, частоту дыханий — от 15 до 30 в минуту и объемную скорость движения газовых смесей от 8 до 100 л/мин. Динамическая активность поглотителей определяется обычно на постоянном потоке на собранных из стекла лабораторных приборах. Эффективность противодымных фильтров определяется при помощи дымообразователей, в которых генерируется дым (например махорочный) или туман, и счетных ультра-микроскопов или нефелометров. Качество химического поглотителя для регенеративных патронов проверяется путем определения влажности в сушильном шкафу и количества поглощенного углекислого газа в кальциметре с соляной кислотой, растворяющей ХПИ и выделяющей из него углекислый газ. Твердость поглотителей определяется по методу размола в шаровых мельницах, а крупность поглотителей - методами ситового анализа. В отношении масок или шлемов определяется плотность их прилегания к лицу, объем вредного пространства и величина поля зрения. Плотность прилегания определяется на моделях голов разной формы и величины. Объем вредного пространства — путем наполнения водой подмасочного пространства между моделью головы и стенками маски при давлении, соответствующем моменту выдоха. Для определения величины поля зрения, ограниченного стеклами маски или противодымными очками, применяют так называемые апертометры, представляющие собой полусферы или дуги, при помощи которых определяются крайние видимые глазом (при неподвижной голове) точки охватываемого каждым глазом пространства. Нанесение этих точек (окончаний лучей, идущих от каждого глаза к крайним видимым точкам полусферы) на проекцию полусферы на плоскость дает возможность ограничить кривой видимую каждым глазом, через стекла или очки, область (поле зрения) и сравнить ее с полем зрения глаз при отсутствии очков. Поле зрения в современных масках и шлемах составляет от 80 до 85% от нормального. Для испытания противогазов на людях следует прежде всего отбирать вполне здоровых испытуемых, которые соответствовали бы по своим анатомическим и физиологическим данным условному стандарту, например:
Производимая испытуемыми работа должна измеряться каким-нибудь общепринятым способом. Внешняя работа, совершаемая человеком, может быть выражена двумя способами: произведением веса тела на путь в горизонтальном направлении и произведением веса тела на путь в вертикальном направлении. Единицей измерения в первом случае является метрокилограмм, во втором случае—килограммометр (сокращенно мкг и кгм). В горноспасательном деле принято считать, что одному кгм соответствует 18 мкг работы. По данным различных физиологов, этa величина может колебаться в пределах от 16 до 20. Количество работы, выполняемое в 1 минуту, называется мощностью работы, которая может быть выражена в кгм, или л. с.; 4500 кгм/мин = 1 л. с. Из определения мощности работы следует, что боец весом в 70 кг, нагруженный противогазом, одеждой и инструментом с общим весом 20 кг, идущий по ровной горизонтальной поверхности со скоростью 80 м/мин (4,8 км/час), совершает работу мощностью
т. е. 24000 кг/час, или около 0,09 л. с. При подъеме человека по лестнице часть работы, совершаемой им при перемещении по горизонтали, настолько мала по сравнению с количеством работы, производимой при подъеме в вертикальном направлении, что первой можно пренебречь. Количество работы при подъеме на лестницу, таким образом, принимается равным произведению высоты подъема в метрах на вес тела и нагрузки в килограммах. При подъемах по уклону и спусках по уклонам и лестницам человеческое тело совершает более сложную работу, которая в первом случае не является средней величиной между работой при движении по горизонтали и при движении по вертикали, а во втором — «отрицательной» работой. На основании исследования энергетических затрат на выполнение работ по передвижению на спусках и подъемах можно, для практических целей дозирования работы, определять количество выполняемом при подъемах и спусках по уклонам работы из следующих отношений: при подъеме по уклону до 5°, R=R1+R1·18sin α. (130) При подъеме по уклону от 5 до 8°, R=R1+R1·26sin α, (131) где R1 — количество работы, соответствующее передвижению на то же расстояние по горизонтали; α — угол подъема. Работа, производимая при спусках по уклонам и по лестницам, принимается равной половине работы, производимой пр подъеме по тем же уклонам или лестницам. Для всестороннего испытания респиратора желательно не ограничиваться такими простыми движениями, как ходьба по ровной поверхности, подъем и спуск по лестнице или по уклон с углом падения до 8°. В испытания желательно включать таки движения, как бег, ползание на животе и на боку, подъем спуск по уклонам с крутым падением и т. п. Однако мощность работы, учитывая специфические условия (стесняющий движения респиратор), в этих случаях может быть определена лишь очень приближенно. Поэтому при испытаниях, включающих такие относительно сложные движения, как бег в респираторе, ползание, подъем по крутому уклону при различных характеристиках почвы в отношении трения, следует ориентироваться на учет работы по газообмену. При сравнении энергетических затрат испытуемых, двигавшихся по ровному полу лабораторного помещения и по ровной заросшей травой почве, с одинаковыми скоростями, энергетические затраты во втором случае были в среднем в 1,23 раза больше чем в первом. Можно полагать, что при движении по мокрой глинистой почве или по почве неровной, с рытвинами и ухабами, разница была бы еще больше и в расчет мощности работы, производимой при ходьбе, следовало бы включать поправочные коэффициенты порядка 1,4—1,5 и больше. Дозирование работы путем выполнения испытуемыми различных движений неудобно в том отношении, что требует постоянного наблюдения и подсчета выполняемой ими работы. Для одновременного дозирования и учета работы применяются рабочие машины или так называемые эргометры следующих типов:
Простейшим типом эргометра, широко применяемым в горноспасательных частях, является вертикальный эргометр. Он представляет собой шкив с перекинутым через него канатом, на одном конце которого закреплен груз, на другом—рукоятка. При весе груза, например, 20 кг и высоте подъема его, регулируемой ограничителем, 1 м, каждый подъем груза потребует затраты работы 20 кгм. Однако, так как человек при подъеме груза осуществляет сложные движения своего тела, в особенности если работа производится в противогазе, и, кроме того, затрачивает некоторые усилия на притормаживание спуска груза, действительная мощность работы на вертикальном эргометре больше произведения веса груза на высоту подъема, на величину А, которая, по данным В. Л. Чумичева (физиологическая лаборатория ВГСЧ Кузбасса), составляет:
где А — работа на перемещение тела во время одного цикла подъема — спуска груза, кгм; Н — рост испытуемого, см; Р—вес тела испытуемого, кг; Г—вес противогаза, кг. При работе на вертикальных эргометрах наибольшая нагрузка приходится на мышцы рук. Работа на велосипедных эргометрах переносит основную нагрузку на мышцы ног. Велоэргометры представляют собой обычные велосипеды без переднего колеса, закрепленные на станине таким образом, что усилие, требуемое для вращения заднего колеса при помощи педалей, может регулироваться большим или меньшим напряжением тормозной ленты. Усилие на педаль (P, кг), требуемое для приведения во вращение приторможенного колеса, обычно определяется экспериментально, после чего работа, выполняемая на велоэргометре, может быть определена по формуле: R = PLn. (133) где Р - работа, выполненная при n оборотах педали, кгм; Р - среднее усилие на педаль, кг; L - длина окружности, описываемой педалью при ее вращении ногой. При этом достаточно учитывать работу, выполняемую на одной педали, так как усилие на педаль прилагается каждой ногой только на протяжении половины окружности пути педали L. Число подъемов на вертикальном эргометре и число вращений педали на велоэргометрах обычно автоматически регистрируются счетчиком. Ручные ротационные эргометры основаны на том же принципе, что и велоэргометры. Иногда притормаживание рабочего медного колеса осуществляется в них при помощи электромагнитой, что дает возможность регистрировать работу элемромагнитов, что даёт возможность регестрировать работу электрометрическими методами. Беговой мостик представляет собой бесконечную конвейерную ленту, натягиваемую натяжным и рабочим шкнвамн и поддерживаемую катками, скорость движения которой устанавливается (например при помощи коробки скоростей) на величину, соответствующую требуемым скоростям ходьбы или бега испытуемого. Натяжной шкив снабжен домкратом, позволяющим придавать беговому мостику различные углы наклона. Беговой мостик с двух сторон оборудован перилами, помогающими сохранять испытуемому устойчивость. Таким образом, скорость движения, а следовательно, количество выполняемой испытуемым работы диктуется ему режимом работы бегового мостика. Поэтому контроль количества выполняемой на беговом мостике работы очень прост, а длина пути, которая должна быть пройдена испытуемым в единицу времени или в течение всего испытания, определяется из формулы:
где k — коэффициент перевода кгм в мкг (18); R — требуемые мощность или количество работы, кг/мин или кгм; Р—вес испытуемого с нагрузкой (одежда, противогаз), кг; α — угол наклона бегового мостика. При испытании противогазов целесообразно не только чередовать работу испытуемого на эргометрах различных типов, но и задавать различные виды работы, не учитываемые эргометрами но приближающиеся к естественным условиям работы в подземных выработках. В таких случаях учет произведенной работы может быть приближенно произведен по газообмену. Автором обработан материал физиологических исследований по различным источникам и получена зависимость поглощения кислорода и выделения углекислого газа в зависимости от мощности работы, приведенная в табл. 22. Таблица 22. Зависимость поглощения кислорода и выделения углекислого газа от мощности работы, кг/час
При нагрузках выше 25 000 кгм/час увеличение энергетических затрат не приводит к пропорциональному увеличению мощности работы: увеличение выделения двуокиси углерода вдвое соответствует повышению мощности работы только в полтора раза. Это указывает уже на ненормальность нагрузки, вызывающей непропорционально высокие энеритические затраты. В практике испытания противогазов учет энергетических затрат может проводиться как по кислороду, так и по двуокиси углерода. При учете поглощения кислорода следует определять состав воздуха в противогазе в начальный (сразу после включения в противогаз) и конечный (перед выключением) периоды работы и снабдить экспериментальный противогаз специальным герметически закрывающимся штуцером для отбора проб из дыхательного мешка, переделав корпус избыточного клапана таким образом, чтобы на припаянный к нему штуцер можно было надевать мешок для улавливания избыточной газовой смеси. При соблюдении этих условий количество поглощенного испытуемым за время работы в противогазе кислорода может быть вычислено из формулы
где Qк — количество поглощенного кислорода при температуре опыта, л; V — объем кислородного баллона, л; k — коэффициент степени чистоты кислорода (для медицинского кислорода 0,97—0,98); P1 — начальное давление в баллоне, ат; Р2 — конечное давление в баллоне, ат; ζ1 — коэффициент сжимаемости кислорода при начальном давлении; ζ2 — коэффициент сжимаемости кислорода при конечном давлении; w — объем легких испытуемого в момент выдоха, л; υ—объем системы противогаза в момент выдоха, л; с — концентрацня (частичная) кислорода по данным анализа в начальный момент работы в противогазе; с1 — конечная концентрация кислорода в системе противогаза; c2 — концентрация кислорода в мешке, улавливающем газовую смесь, выброшенную через избыточный клапан; β — объем уловленной в мешок избыточной газовой смеси, л. Подсчитав количество поглощенного кислорода, его необходимо привести ко времени работы и по табл. 22 или постренному пo данным этой таблицы графику определить мощно произведенной работы. При учете мощности работы по двуокиси углерода необходимо, сохранив ту же систему анализа воздуха, для учета кол чества CO2, проскочившей через патрон и попавшей в систеиу противогаза и в избыточную газовую смесь, произвести пер началом работы анализ химпоглотителя на содержание в нем СаСО3. По окончании опыта надо произвести либо послойный анализ химпоглотителя в регенеративном патроне на содержание в нем СаСО3, либо растворить весь химпоглотитель в соляной кислоте и сразу определить количество улетучившейся CO2, ка это делается в кальциметре. После вычисления, на основании анализа количеств связанной химпоглотителем СО2 до и после работы в противогазе, количество выделенной в процессе работы СО2 можно вычислить по формуле: Qу=V2 — V1+cυ+с1β, (136) где Q — количество выделенной двуокиси углерода, л; V2 — содержание углекислого газа в химпоглотителе в конце опыта, л; V1 — содержание углекислого газа в химпоглотителе в начале опыта, л; с — концентрация СО2 в системе противогаза в конце опыта (частичная); с1 — концентрация СО2 в мешке для улавливания избыточного газа в конце опыта; υ — объем системы противогаза в момент выдоха, л; β — объем газоуловитсльного мешка в конце опыта, л. Для всестороннего испытания противогазов на людях в условиях, приближающихся к реальным условиям борьбы с аварией в подземных выработках, устраиваются так называемые теплогазовые камеры. Для устройства такой камеры достаточно помещение площадью 8—10 м2 с кубатурой 15—20 м3. Стены камеры делаются газонепроницаемыми и теплоизолирующими. Внутри камеры устанавливаются приборы:
Последним этаном испытания противогазов является их многочасовая работа в производственных условиях под наблюдением врачей, конструкторов и лабораторных работников. Обычно одно или несколько подразделений ВГСЧ снабжается на некоторый срок испытуемыми противогазами; после окончания производственных испытаний противогазы возвращаются в лабораторию для тщательного осмотра, испытания отдельных узлов и повторного испытания противогазов в целом на лабораторных приборах и на людях. |
Сайт горноспасателей
Бывший СССР - Россия, Казахстан, ...
Посвящается командиру Бестобинского военизированного горноспасательного взвода филиала «Жолымбетский ВГСО» РГКП «ЦШ ПВАСС» Галимжану Даржимановичу Гемалетдинову. Галимжан Даржиманович посвятил горноспасательной службе более 36 лет. Сейчас уже сложно подсчитать сколько раз он участвовал в ликвидации сложнейших аварийных ситуаций на шахтах обслуживаемых опасных объектов промышленности.
(132)
(134)
(135)
