Средства индивидуальной защиты органов дыхания → Применение средств защиты дыханияСредства индивидуальной защиты органов дыхания → Применение средств защиты дыханияСредства индивидуальной защиты органов дыхания → Применение средств защиты дыханияПроблема достижения необходимого уровня защиты в случае применения противогазов является более острой потому, что противогазы применяются при необходимости работы в среде, в которой вредные примеси составляют или высокую концентрацию, или ими являются высокотоксичные вещества. Из этого следует, что при дыхании в такой атмосфере в подмасочное пространство допускаются очень малые подсосы из рабочей зоны через полосу контакта лицевой части с поверхностью лица. В связи с этим, кроме высокой степени фильтрации вдыхаемого воздуха, от противогазов требуется исключительно высокая надежность сохранения герметичности узлов, в т. ч. и через полосу обтюрации в процессе их ношения. Следует иметь в виду, что в отличие от состава воздуха, прошедшего очистку фильтрующим элементом противогаза, состав воздуха в канале подсоса полностью повторяет состав воздуха в рабочей зоне и разбавляется вдыхаемым очищенным воздухом в пропорции, равной коэффициенту проницаемости противогаза.
Для изучения вопроса оценки защитной способности СИЗОД можно принять объемы вдыхаемого человеком воздуха близкими к постоянным. Как следствие, постоянными для каждого вида конструкций СИЗОД будут и предельные возможности герметизации подмасочного пространства, т. е. объемы подсасываемого воздуха, которые оцениваются коэффициентом проницаемости. При таком подходе к объяснению процесса подсоса становится более конкретной сущность выбора определенного вида СИЗОД. Эта сущность состоит в том, что допустимое ограничение объема подсасываемого воздуха разбавляется вдыхаемым воздухом до концентраций, не превышающих предельно допустимые. Следовательно, степень допускаемого разбавления подсасываемого воздуха в выбранном виде СИЗОД должна быть определяющим показателем его защитных свойств. Для определения такой величины может быть применена величина коэффициента проницаемости СИЗОД. В связи с тем, что после разбавления в подмасочном пространстве концентрация вредного вещества не должна быть выше предельно допустимой, то выбор типа СИЗОД должен определяться токсичностью вредного вещества, т. е. его ПДК (которая нами обозначается как Спдк и связана.с однотипностью вводимых обозначений).
Расчеты показывают, что при объеме одного вдоха 500 см3 требование к герметичности противогаза при коэффициенте проницаемости 0,0001% (по требованию стандартов) допускает подсос атмосферного воздуха за один вдох не более 0,005 см3. Этот объем подсасываемого вредного вещества с концентрацией С0 будет разбавляться вдыхаемым очищенным воздухом в соотношении, определяемом величиной коэффициента проницаемости:
Приведенный пример показывает те жесткие требования, которым отвечает конструкция отечественных противогазов, комплектуемых шлем-масками. Но особо важной характеристикой лицевых частей в виде шлем-маски является исключительно высокая ее надежность при движениях головой, других механических воздействиях. Ни одна другая лицевая часть не обладает такой высокой герметичностью ее подгонки и надежностью ее сохранения при механических воздействиях на нее, которая оценивается в тысячные доли процента. Особенно важным отличием таких конструкций лицевых частей от панорамных масок является зависимость их надежности главным образом от их конструкций, т.е. при проведении правильной индивидуальной подгонки герметичность прилегания их к лицу не зависит от уровня подготовленности рабочего в применении средств защиты. В отличие от панорамных масок при существующих методах подгонки шлем-маски являются единственной конструкцией лицевых частей, обладающей этим свойством. До настоящего времени такие лицевые части не производит ни одна другая страна. При защите дыхания рабочих на многочисленных предприятиях страны по переработке сырьевых материалов, на химических предприятиях, особенно при защите от биологических аэрозолей сохранение такого средства защиты является необходимостью в системе охраны труда, по надежности защиты не конкурирующей ни с какими другими конструкциями лицевых частей.
Выше неоднократно указывалось, что наиболее вероятными участками образования подсосов при ношении СИЗОД является полоса контакта лицевой части противогаза с поверхностью лица (полоса обтюрации). На следующем месте стоит клапан выдоха. Вероятным участком подсоса может быть узел резьбового соединения лицевой части с противогазовой коробкой или шлангом.
Подсос через полосу обтюрации является следствием высокого разнообразия профилей поверхности лиц людей в области контакта с лицевой частью. В отличие от респираторов наличие в области полосы обтюрации участков с более высокими костными выступами (лобные бугры, скуловые выступы), чем на полосе обтюрации полумасок, отодвигают поверхность лицевой части от«поверхности лица и снижают контактное давление в образующихся впадинах между ними. Необходимая плотность контакта поверхности резины с поверхностью лица достигается при определенных давлениях со стороны лицевой части. По мере снижения необходимого давления в зоне контакта создается пористость, связанная с микронеровностями, микрошероховатостью поверхности резины и поверхности лица, между микровыступами которых может образоваться подсос на фазе вдоха (рис. 3.14).
Рис. 3.14. Фотоснимки шероховатостей внутренней поверхности резины лицевой части ШМ-62у и кожи лица.
Достичь более однородного распределения давления по всей полосе обтюрации удается в лицевых частях в виде панорамной маски, что обеспечивается разработкой более удачного механизма формирования плотности контакта. Но более равномерное распределение давления в нужном диапазоне его величин достигается регулированием натяжения тесем наголовника, которое определяет сам рабочий при индивидуальной подгонке. Такие возможности у лицевых частей в виде шлем-масок отсутствуют. Поэтому необходимое давление по полосе обтюрации шлем-маски достигается только за счет повышения ее общего механического воздействия на голову. В связи с тем, что общее механическое воздействие на голову не может быть высоким, что связано с недопустимостью пережатия кровеносных сосудов на голове, линий нервной системы и др., возникла необходимость создания нескольких ростовочных размеров лицевых частей; маски, имея большие возможности в подгонке к лицу, имеют не более двух размеров, шлем-маски - 5 размеров.
Дальнейшее повышение надежности лицевых частей в случаях необходимости может быть достигнуто применением подачи воздуха в подмасочное пространство, что при правильном регулировании подаваемого расхода воздуха позволяет полностью исключить образование подсоса при разрежении под маской на фазе вдоха.
Кратко рассматривая вопрос о требованиях к герметичности подгонки лицевых частей, обратим внимание на влияние отличий конструкций обтюрационной области шлем-маски и маски. Данный вопрос следует анализировать вместе с влиянием на герметичность подмасочного пространства давления воздуха в нем в течение всего дыхательного цикла.
Рис. 3.15. Взаимодействие сил, развивающихся при надевании шлем-маски (а) и панорамной маски (б), обеспечивающих герметизацию подмасочного пространства.
На рис. 3.15 приводятся сечения обоих видов надетых лицевых частей. Корпус шлем-маски (рис. 3.15а) прижимается к корпусу головы при взаимодействии сил, образованных давлениями Рш.м, складывающихся из составляющей силы упругости растяжения корпуса шлем-маски Р и атмосферного давления Ратм: Рш.м = Рупр. + Ратм. На фазе вдоха контактное давление Ркон определяется соотношением:
Если давление под маской Рподм = Ратм, то контактное давление определяется только давлением составляющей силы упругости корпуса Рупс. Это означает, что на фазе выдоха, когда Рподм >Ратм, контактное давление уменьшается и может преодолеть составляющую Р корпуса лицевой части, при этом оно может превысить Рупр корпуса. В последнем случае произойдет разгерметизация подмасочного пространства, и воздух из-под маски начнет выходить наружу (Рподм >Рата ). Такая разгерметизация особой опасности не представляет (кроме случаев, когда линейная скорость течения воздуха меньше скорости диффузии молекул вредного вещества).
Контакт резины панорамной маски (рис. 3.15б) с поверхностью лица образуется под действием давления: Р"кон= Рупр+ Рподм
Давление Рупр определяется толщиной резины в области обтюратора и составляющей силы натяжения тесьмы на данном участке маски (на рисунке не показано для его упрощения). Если сумма этих давлений будет меньше Ратм, то под действием разности давлений (Рупр+ рподм) - Ратм начнет образовываться подсос атмосферного воздуха в подмасочное пространство маски.