Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок
Мета. Дослідження працездатності різних конструкцій клапанів видиху на циклічному повітряному потоку. Методика. Випробування з визначення герметичності клапанів дихання проводились відповідно до вимог ДСТУ EN 149:2003 та ГОСТ 17263-79, а еластичність гуми проводили за ГОСТ 27110-86. Результати. Вста...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геотехнічна механіка |
|---|---|
| Datum: | 2014 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2014
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109567 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок / Т.І. Долгова, С.І. Чеберячко, Д.І. Радчук // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 115. — С. 199-209. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-109567 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Долгова, Т.І. Чеберячко, С.І. Радчук, Д.І. 2016-12-01T19:14:54Z 2016-12-01T19:14:54Z 2014 Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок / Т.І. Долгова, С.І. Чеберячко, Д.І. Радчук // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 115. — С. 199-209. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109567 614.894.28.001.5 Мета. Дослідження працездатності різних конструкцій клапанів видиху на циклічному повітряному потоку. Методика. Випробування з визначення герметичності клапанів дихання проводились відповідно до вимог ДСТУ EN 149:2003 та ГОСТ 17263-79, а еластичність гуми проводили за ГОСТ 27110-86. Результати. Встановлено, що герметичність залежить від товщини, еластичності гуми та способу закріплення клапанів видиху. При заданій еластичності гуми існує оптимальне значення товщини клапану видиху, яка забезпечить максимальну герметичність. Наявність сторонніх предметів або вибоїв на сідловині клапану погіршує герметичність, але збільшення вакууметричного тиску у клапанів грибкової форми зменшує витоки з-під маскового простору. Встановлено, що найбільша кількість аерозолю у підмасковий простір потрапляє під час закривання клапану видиху на початку фази вдиху. Всі перевірені клапани видиху відповідають вимогам стандартів за показником герметичність. Однак, найкращий результат був зафіксовано у грибкового клапану, найгірший – у пелюсткового. Наукова новизна. Герметичність клапану видиху грибкової форми при потраплянні на сідловину сторонніх предметів або вибоїв при збільшенні вакууметричного тиску покращується за рахунок еластичності гуми, яка може огинати предмети, що потрапили на сідловину, зменшуючи тим самим величину зазору, тоді як у клапанів грибкової форми цей показник погіршується. Практична значимість. Встановлено, що оптимальне значення товщини клапану видиху становить 0,4 мм, при еластичності гуми, з якої їх виготовляли межах 50 – 60%. Цель. Исследование работоспособности разных конструкций клапанов на циклическом воздушном потоке. Методика. Испытания по определению герметичности клапанов дыхания проводились в соответствии с требованиями ДСТУ EN 149:2003 и ГОСТ 17263-79, а эластичность резины проводилась по ГОСТ 27110-86. Результаты. Установлено, что герметичность зависит от толщины, эластичности резины и способа крепления клапанов выдоха. При определенной эластичности резины существует оптимальное значение толщины лепестка клапана выдоха, которое обеспечит максимальную герметичность. Присутствие посторонних предметов или повреждений на седловине клапана ухудшает герметичность, но увеличение вакуумметрического давления у клапанов грибковой формы уменьшает утечки из подмасочного пространства. Установлено, что наибольшее количество аэрозоля в подмасочное пространство поступает во время закрывания клапана выдоха в начале фазы вдоха. Все проверенные клапаны выдоха соответствуют требованиям стандартов по показателю герметичность. Но все же, наилучший результат был зафиксирован у клапана грибковой формы, а наихудший – у лепесткового клапана. Научная новизна. Герметичность клапана выдоха грибковой формы при попадании на седловину посторонних предметов или повреждений при увеличении вакуумметрического давления улучшается благодаря эластичности резины, которая может огибать предметы, которые попали на седловину, уменьшая тем самым величину зазора, тогда как у клапанов грибковой формы этот показатель ухудшается. Практическая значимость. Установлено, что оптимальное значение толщины клапана выдоха составляет 0,4 мм, при эластичности резины, из которой ее изготавливают в пределах 50- 60%. Purpose. To investigate efficiency of different exhalation valve constructions in a cyclical air stream. Methodology. Tests on determining exhalation valve leaktightness in accordance with the requirements of DSTU EN 149:2003 and GOST 17263-79; rubber elasticity was estimated in accordance with GOST 27110-86. Findings. It is stated that the leaktightness depends on the rubber thickness and elasticity and fastening of the exhalation valves. With a rubber certain elasticity, an optimum thickness of the exhalation valve petal should be observed in order to ensure maximum leaktightness. Foreign objects in or damages of the valve saddle may worsen the leaktightness, but the increased vacuum pressure of the valve of the mushroom form reduces leakage from the gap between the mask and face. It is also stated that the maximal quantity of aerosol comes into the gap between the mask and face during the closing of the exhalation valve in the early inhalation phase. All tested exhalation valves comply by their leaktightness with the standards. However, the best result was recorded with the valve of mushroom form and the worst – with the petal valve. Novelty. At contact of the saddle with the foreign objects, or in case of some damages caused by increased vacuum pressure, leaktightness of the exhalation valve of the mushroom form is improved thanks to the rubber elasticity as the rubber can tightly cover the objects which could get onto the saddle and, thereby, reduce size of the gap; at the same time, this characteristic worsens in the valves of the mushroom form. Practical value. It is stated that optimum value of the exhalation valve thickness is 0.4 mm with elasticity of the rubber within 50-60%. uk Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок Исследование эффективности работы клапанов выдоха фильтрующих полумасок Research of the exhalation valve effectiveness in the filtering half masks Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок |
| spellingShingle |
Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок Долгова, Т.І. Чеберячко, С.І. Радчук, Д.І. |
| title_short |
Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок |
| title_full |
Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок |
| title_fullStr |
Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок |
| title_full_unstemmed |
Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок |
| title_sort |
дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок |
| author |
Долгова, Т.І. Чеберячко, С.І. Радчук, Д.І. |
| author_facet |
Долгова, Т.І. Чеберячко, С.І. Радчук, Д.І. |
| publishDate |
2014 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Геотехнічна механіка |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Исследование эффективности работы клапанов выдоха фильтрующих полумасок Research of the exhalation valve effectiveness in the filtering half masks |
| description |
Мета. Дослідження працездатності різних конструкцій клапанів видиху на циклічному повітряному потоку. Методика. Випробування з визначення герметичності клапанів дихання проводились відповідно до вимог ДСТУ EN 149:2003 та ГОСТ 17263-79, а еластичність гуми проводили за ГОСТ 27110-86. Результати. Встановлено, що герметичність залежить від товщини, еластичності гуми та способу закріплення клапанів видиху. При заданій еластичності гуми існує оптимальне значення товщини клапану видиху, яка забезпечить максимальну герметичність. Наявність сторонніх предметів або вибоїв на сідловині клапану погіршує герметичність, але збільшення вакууметричного тиску у клапанів грибкової форми зменшує витоки з-під маскового простору. Встановлено, що найбільша кількість аерозолю у підмасковий простір потрапляє під час закривання клапану видиху на початку фази вдиху.
Всі перевірені клапани видиху відповідають вимогам стандартів за показником герметичність. Однак, найкращий результат був зафіксовано у грибкового клапану, найгірший – у пелюсткового. Наукова новизна. Герметичність клапану видиху грибкової форми при потраплянні на сідловину сторонніх предметів або вибоїв при збільшенні вакууметричного тиску покращується за рахунок еластичності гуми, яка може огинати предмети, що потрапили на сідловину, зменшуючи тим самим величину зазору, тоді як у клапанів грибкової форми цей показник погіршується. Практична значимість. Встановлено, що оптимальне значення товщини клапану видиху становить 0,4 мм, при еластичності гуми, з якої їх виготовляли межах 50 – 60%.
Цель. Исследование работоспособности разных конструкций клапанов на циклическом воздушном потоке. Методика. Испытания по определению герметичности клапанов дыхания проводились в соответствии с требованиями ДСТУ EN 149:2003 и ГОСТ 17263-79, а эластичность резины проводилась по ГОСТ 27110-86. Результаты. Установлено, что герметичность зависит от толщины, эластичности резины и способа крепления клапанов выдоха. При определенной эластичности резины существует оптимальное значение толщины лепестка клапана выдоха, которое обеспечит максимальную герметичность. Присутствие посторонних предметов или повреждений на седловине клапана ухудшает герметичность, но увеличение вакуумметрического давления у клапанов грибковой формы уменьшает утечки из подмасочного пространства. Установлено, что наибольшее количество аэрозоля в подмасочное пространство поступает во время закрывания клапана выдоха в начале фазы вдоха. Все проверенные клапаны выдоха соответствуют требованиям стандартов по показателю герметичность. Но все же, наилучший результат был зафиксирован у клапана грибковой формы, а наихудший – у лепесткового клапана. Научная новизна. Герметичность клапана выдоха грибковой формы при попадании на седловину посторонних предметов или повреждений при увеличении вакуумметрического давления улучшается благодаря эластичности резины, которая может огибать предметы, которые попали на седловину, уменьшая тем самым величину зазора, тогда как у клапанов грибковой формы этот показатель ухудшается. Практическая значимость. Установлено, что оптимальное значение толщины клапана выдоха составляет 0,4 мм, при эластичности резины, из которой ее изготавливают в пределах 50- 60%.
Purpose. To investigate efficiency of different exhalation valve constructions in a cyclical air stream. Methodology. Tests on determining exhalation valve leaktightness in accordance with the requirements of DSTU EN 149:2003 and GOST 17263-79; rubber elasticity was estimated in accordance with GOST 27110-86. Findings. It is stated that the leaktightness depends on the rubber thickness and elasticity and fastening of the exhalation valves. With a rubber certain elasticity, an optimum thickness of the exhalation valve petal should be observed in order to ensure maximum leaktightness. Foreign objects in or damages of the valve saddle may worsen the leaktightness, but the increased vacuum pressure of the valve of the mushroom form reduces leakage from the gap between the mask and face. It is also stated that the maximal quantity of aerosol comes into the gap between the mask and face during the closing of the exhalation valve in the early inhalation phase. All tested exhalation valves comply by their leaktightness with the standards. However, the best result was recorded with the valve of mushroom form and the worst – with the petal valve. Novelty. At contact of the saddle with the foreign objects, or in case of some damages caused by increased vacuum pressure, leaktightness of the exhalation valve of the mushroom form is improved thanks to the rubber elasticity as the rubber can tightly cover the objects which could get onto the saddle and, thereby, reduce size of the gap; at the same time, this characteristic worsens in the valves of the mushroom form. Practical value. It is stated that optimum value of the exhalation valve thickness is 0.4 mm with elasticity of the rubber within 50-60%.
|
| issn |
1607-4556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109567 |
| citation_txt |
Дослідження ефективності роботи клапанів видихуфільтрувальних півмасок / Т.І. Долгова, С.І. Чеберячко, Д.І. Радчук // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 115. — С. 199-209. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT dolgovatí doslídžennâefektivnostírobotiklapanívvidihufílʹtruvalʹnihpívmasok AT čeberâčkosí doslídžennâefektivnostírobotiklapanívvidihufílʹtruvalʹnihpívmasok AT radčukdí doslídžennâefektivnostírobotiklapanívvidihufílʹtruvalʹnihpívmasok AT dolgovatí issledovanieéffektivnostirabotyklapanovvydohafilʹtruûŝihpolumasok AT čeberâčkosí issledovanieéffektivnostirabotyklapanovvydohafilʹtruûŝihpolumasok AT radčukdí issledovanieéffektivnostirabotyklapanovvydohafilʹtruûŝihpolumasok AT dolgovatí researchoftheexhalationvalveeffectivenessinthefilteringhalfmasks AT čeberâčkosí researchoftheexhalationvalveeffectivenessinthefilteringhalfmasks AT radčukdí researchoftheexhalationvalveeffectivenessinthefilteringhalfmasks |
| first_indexed |
2025-11-24T02:17:54Z |
| last_indexed |
2025-11-24T02:17:54Z |
| _version_ |
1850837942383149056 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 199
The purpose of this work was to design a mathematical model of the bearing horizontal stream
flowing in the channels of the hydraulic horizontal classifier at the separation, sedimentation and
outflow stages.
The created mathematical model allows to specify values for the stream speeds and accelera-
tions at specific stages of the process and to ground rational parameters for the device used for the
gravity processing of the granular materials.
Key words: gravity separation, horizontal classifier, mathematical modeling, flow of liquid.
Статья поступила в редакцию 20.02.2014
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук В.П. Надутым
УДК 614.894.28.001.5
Т.І. Долгова, д-р техн. наук, професор,
С.І. Чеберячко, канд. техн. наук, доцент,
Д.І. Радчук, канд. техн. наук, доцент
(ДВНЗ «НГУ»)
ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ КЛАПАНІВ
ВИДИХУФІЛЬТРУВАЛЬНИХ ПІВМАСОК
Т.И. Долгова, д-р техн. наук, профессор,
С.И. Чеберячко, канд. техн. наук, доцент,
Д.И. Радчук, канд. техн. наук, доцент
(ГВУЗ «НГУ»)
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КЛАПАНОВ
ВЫДОХА ФИЛЬТРУЮЩИХ ПОЛУМАСОК
T.I. Dolgova, D.Sc. (Tech.), Professor,
S.I. Cheberyachko, Ph.D. (Tech.), Associate Professor
D.I. Radchuk, Ph.D. (Tech.), Associate Professor
(SHEE «NMU»)
RESEARCH OF THE EXHALATION VALVE EFFECTIVENESS IN
THE FILTERING HALF MASKS
Анотація. Мета. Дослідження працездатності різних конструкцій клапанів видиху на ци-
клічному повітряному потоку. Методика. Випробування з визначення герметичності клапа-
нів дихання проводились відповідно до вимог ДСТУ EN 149:2003 та ГОСТ 17263-79, а елас-
тичність гуми проводили за ГОСТ 27110-86. Результати. Встановлено, що герметичність за-
лежить від товщини, еластичності гуми та способу закріплення клапанів видиху. При заданій
еластичності гуми існує оптимальне значення товщини клапану видиху, яка забезпечить мак-
симальну герметичність. Наявність сторонніх предметів або вибоїв на сідловині клапану по-
гіршує герметичність, але збільшення вакууметричного тиску у клапанів грибкової форми
зменшує витоки з-під маскового простору. Встановлено, що найбільша кількість аерозолю у
підмасковий простір потрапляє під час закривання клапану видиху на початку фази вдиху.
© Т.И. Долгова, С.И. Чеберячко, Д.И. Радчук, 2014
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 200
Всі перевірені клапани видиху відповідають вимогам стандартів за показником гермети-
чність. Однак, найкращий результат був зафіксовано у грибкового клапану, найгірший – у
пелюсткового. Наукова новизна. Герметичність клапану видиху грибкової форми при потра-
плянні на сідловину сторонніх предметів або вибоїв при збільшенні вакууметричного тиску
покращується за рахунок еластичності гуми, яка може огинати предмети, що потрапили на
сідловину, зменшуючи тим самим величину зазору, тоді як у клапанів грибкової форми цей
показник погіршується. Практична значимість. Встановлено, що оптимальне значення тов-
щини клапану видиху становить 0,4 мм, при еластичності гуми, з якої їх виготовляли межах
50 – 60 %.
Ключові слова: клапан видиху, герметичність, вакууметричний тиск, коефіцієнт під-
смоктування.
Вступ. Захисна ефективність фільтрувальних півмасок складається з якості
фільтрів, величини підсмоктувань нефільтрованого повітря за смугою обтюра-
ції та через клапани видиху. Зараз захисні властивості фільтрів не викликають
сумнів. Проведено багато досліджень, які дозволяють забезпечити найкращі за-
хисні властивості останніх для будь-яких умов експлуатації. Складніше з роз-
робкою надійної смуги обтюрації. Вважається, що саме через неї погіршується
ступінь захисту засобів індивідуального захисту органів дихання (ЗІЗОД). Од-
нак, поступово з’являються конструкції обтюраторів, що можуть врахувати фі-
зіологічні особливості обличчя користувача [1]. Тим самим зменшується ймові-
рність підсмоктування шкідливих аерозолів в підмасковий простір. Щодо впли-
ву клапанів видихуна якість ЗІЗОД, то інформації у вітчизняній літературі зу-
стрічаються вкрай небагато. Так, у навчальному посібнику «Основы рациона-
льной защиты органов дыхания на производстве» Камінський С.Л. стверджує,
що клапан видиху є одним із важливих елементів, який покращує вентиляцію
підмаскового простору та зменшує опір диханню у порівнянні з безклапанними
конструкціями. До нього пред’являються відповідні вимоги – висока герметич-
ність,наявність захисного екрану, простота обслуговування. В той же час, існу-
ють публікації в яких йде мова про погіршення ефективності роботи ЗІЗОД че-
рез наявність клапану видиху [2-4]. Наприклад, через неефективне спрацьову-
вання повністю не виводиться волога з підмаскового простору [2]. Існують інші
причини, але головною вважаємо – відсутність чітких вимог до конструкції цих
клапанів, які зараз можуть виготовляться з різних матеріалів, на відміну як це
було прописано в ГОСТ 17263-79 «Детали резиновые к средствам индивиду-
альной защиты органов дыхания. Технические условия».
Розширення асортименту продукції протипилових півмасок призвело й до
збільшення різноманітних конструкцій клапанів видиху. Відсутність чітких ви-
мог зумовлює виробників самим вести пошуки, щоб, з одного боку, підвищити
їх якість, а з іншого – знизити собівартість продукції. Тому, виникає завдання у
встановлені закономірностей для оцінки основних властивостей конструкції
клапанів та матеріалу, з якого він виготовлений, на захисну ефективність
ЗІЗОД.
Клапани видиху складаються з трьох основних елементів:самого (пелюстки)
клапану, сідловини та кришки. Клапани виготовляють з натуральної або силіконо-
вої резини, неоперена у вигляді диску, грибка або пелюстки (рис. 1). Сідловини
сконструйовано у формі круглої основи з розміщеним у центрі штирком, до якого
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 201
приєднують клапан, щоб надійно блокувати отвір під час вдиху та відкрити його
під час видиху.
а б в
Рисунок 1 - Клапани видиху
(а – грибковий;
б, в, д – дискові;
г – пелюстковий)
г д
Відповідно до вимог ДСТУ EN 149:2003 півмаски повинні забезпечувати міні-
мальний коефіцієнт підсосу, але не більше 2 % при підмасковому просторі 250
см3. Якщо вважати, що фільтрувальна півмаска може працювати 6 годин поспіль,
то клапан видиху повинен бути придатний до роботи увесь цей час. Тому, вини-
кає зацікавленість у встановленні факторів, які впливають на збільшення величини
підсмоктувань. Крім того, необхідно визначити форму клапана та місце його роз-
ташування на півмасці для забезпечення максимальної зручності протягом часу
експлуатації півмасок
Методика. Для дослідження було взято декілька моделей клапанів видиху
(рис. 1): грибковий (а), що виготовлено з гуми, діаметром 0,30 мм та товщиною
0,5 мм; (б, в, д) дискові – з гуми, відрізняються між собою діаметром, товщи-
ною та формою (діаметри 0,30 та 0,34 мм, товщина 0,25, 0,35, 0,4 мм). Для порі-
вняння також був перевірений один пелюстковий клапан (г) з товщиною 0,3 мм
та шириною 23 мм. Перевірка клапанів видиху виконувалась за двома метода-
ми: статичним та динамічним.
Статичний дозволяє визначити герметичність або величину підсмоктування
нефільтрованого повітря крізь пелюсток клапана видиху. Випробування прово-
дяться відповідно до ГОСТ17263-79. Стенд для перевірки складається з: аспіра-
тора, вентилів для регулювання потоків повітря, манометрів, діафрагми, насад-
ки для розміщення клапану (рис. 2). Процедура полягає в наступному:перед по-
чатком роботи клапан видиху закріплюють на спеціальній насадці. Потім аспі-
ратором, відкачують повітря з-під клапанного простору до величини вакуумет-
ричного тиску 117,7 Па. Далі перекривають вентилем патрубок та виключають
аспіратора. Клапан вважається якісним, якщо рівень перепад тиску не впаде
нижче 82,3 Па впродовж 15 секунд. Для визначення величини підсмоктування
повітря крізь клапан видиху встановлюється діафрагма, перепад тиску на якій
дозволяє розрахувати витрату повітря.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 202
Рисунок 2 - Схема установки з випробування клапанів видиху на герметичність
В результаті експлуатації фільтрувальних півмасок можливі випадки, коли
на сідловині клапанів з’являються дефекти (наприклад, від падіння) або нако-
пичується бруд, що може погіршити герметичність та збільшити величину під-
смоктування повітря. Для моделювання таких ситуацій на сідловині під клапа-
ном розташовували дріт розміром 0,5 мм та вирізали отвір з розмірами – дов-
жиною 1 мм та глибиною 0,5 мм (рис. 3 та 4).
Динамічний метод випробувань дозволяє визначити коефіцієнт підсмокту-
вання клапану видиху під час його спрацьовування. Для проведення випробу-
вань за цим методом використовується схема, що подана на рис.5 [5]. Основни-
ми її елементами є камера з аерозолем NaCl, дихальна машина, аспіратор,
фільтр респіратора та вимірювальні пристрої: перепад тиску визначається за
електронним мікромановакууметром Тesto 512, а коефіцієнт підсмоктування –
за спектрофотометром.
Для моделювання роботи клапану у відповідності до динамічної перевірки,
насадка клапану встановлюється у випробувальній камері та приєднується до
циліндричної алюмінієвої труби, що імітує підмаскову порожнину. Остання, в
свою чергу, з’єднується з дихальною машиною та фільтром з респіратора.
Рисунок 3 - Схема розміщення дроту на сід-
ловині клапану
Рисунок 4 - Схема розташування отвору на
сідловині клапану
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 203
Рисунок 5 - Схема установки для визначення коефіцієнта підсмоктування крізь клапан
видиху
Всмоктування чистого повітря відбувається крізь фільтр, а його викидання –
відбувається через клапан у камеру з аерозолем. Саме під час його закривання,
коли дихальна машина робить зворотній хід, аерозоль може потрапити до алю-
мінієвої трубки. Проби аерозолю з камери та алюмінієвої трубки відбираються
аспіратором та подаються до спектрофотометра. Значення коефіцієнта підсмок-
тування аерозолю розраховується за формулою:
01
02
II
IIK
−
−
= ,
де І2 – показник спектрофотометра, знятий в алюмінієвій трубці після клапану
видиху, мА; І1 – показник спектрофотометра, знятий у камері до клапану
видиху, мА; І0 – фонові показники спектрофотометра, мА.
Результати та їх обговорення. На рис. 6 наведено результати з перевірки
герметичності різних конструкцій клапанів видиху. Бачимо, що всі перевірені
моделі відповідають нормативним вимогам, але найкращий показник з герме-
тичності має грибковий клапан, найгірший – пелюстковий. Скоріше за все дана
залежність виникаєчерез його одностороннє кріплення, що не дозволяє рівно-
мірно розподілити притискні зусилля за периметром сідловини. Також дослі-
дження показали, що під дією депресії пелюстковий клапан дещо деформується
і, тим самим, збільшується підсмоктування повітря (рис. 7). Тоді, як ребриста
форма грибкового клапану володіє більшою жорсткістю, що значно покращує
герметичність. Схожий результат фіксується й у дискового клапану з такою са-
мою формою. Доказами зробленого висновку можуть бути результати експери-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 204
ментів з розміщеним на поверхні сідловини клапану стороннього предмету
(дроту діаметром 1 мм), що імітує можливе забруднення. В цьому випадку гер-
метичність пелюсткового клапану зовсім відсутня (рис. 8), тоді як у грибкового
клапану вона дещо погіршилась, але рівень перепаду тиску не впав нижче 80 Па
за 15 с. Ймовірно, це виникає через еластичність гуми, яка може огинати пред-
мети, що потрапили на сідловину, зменшуючи тим самим величину зазору. Та-
кож, у цьому випадку, зі збільшенням вакууметричного тиску величина підсмо-
ктування саме у грибкового клапану зменшується, тоді як у пелюсткового на-
впаки збільшується (рис. 9).
1 – грибковий; 2 – дисковий
(товщина 0,4; діаметр 0,35)
3 – дисковий (товщина 0,5;
діаметр 0,25); 4 – пелюстковий
Рисунок 6 - Залежність вакуумметричного
тиску під клапаном від часу
1 – грибковий; 2 – дисковий;
3 – пелюстковий
Рисунок 7 - Залежність величини підсмокту-
вання повітря через клапан від вакууметрич-
ного тиску
1 – грибковий; 2 – дисковий (товщина 0,5;
діаметр 0,35); 3 – пелюстковий
Рисунок 8 - Залежність вакуумметричного
тиску під клапаном від часу при розташуван-
ні на сідловині дроту діаметром 0,5 мм
1 – грибковий; 2 – дисковий (товщина 0,5;
діаметр 0,35) 3 – дисковий (товщина 0,5; діа-
метр 0,3); 4 – пелюстковий
Рисунок 9 - Залежність величини підсмокту-
вання повітря через клапан від вакууметрич-
ного тиску при розташуванні на сідловині
дроту діаметром 0,5 мм
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 205
Аналіз отриманих результатів вказує на існування залежностей між величи-
ною підсмоктувань через клапан від його товщини та еластичності гуми (рис.
10 та 11). Так, дисковий клапан з товщиною 0,4 мм має кращі показники захис-
ту від підсмоктування, ніж з товщиною 0,25 мм через деформування останнього
під дією вакууметричного тиску. Однак, подальше збільшення товщини при-
зводить до погіршення герметичності. Складно забезпечити щільне прилягання
клапану до сідловини, необхідно змінювати вакууметричний тиск.
Щодо еластичності гуми, з якої виготовляли дискові клапани, то результати
досліджень також показують про існування її оптимальних показників в межах
50 – 60 %.
Еластичність гуми визначали за ГОСТ 27110-86 «Резина. Метод определе-
ния эластичности по отскоку на приборе типа Шоба»:
, %
де h– висота відскоку бойка маятнику після удару, мм; H – висота підйому бій-
ка маятника в початковому положенні, мм.
Зрозуміло, що зі збільшенням товщини або жорсткості матеріалу, з якого
виготовлено клапан, тим більша повинна бути сила видиху для початку роботи
клапану. Це підтверджують експериментальні дослідження з перевірки кількос-
ті накопичення СО2 у фільтрувальних півмасок [4]. Так, у деяких ЗІЗОД з кла-
паном видихання, порівнюючи з безклапанними, вуглекислого газу у підмаско-
вому просторі залишається набагато більше (табл. 1) [4]. Можна пояснити
отримані результати неповним спрацьовуванням клапану видиху саме при ни-
зьких витратах повітря. Тобто, необхідно враховувати властивості матеріалу
пелюсток клапана видиху.
Рисунок 10 - Залежність вакуумметричного
тиску під дисковим клапаном від його тов-
щини
Рисунок 11 - Залежність вакуумметричного
тиску під дисковим клапаном від
еластичності гуми
На рис. 12 наведено залежність перепаду тиску клапанів видиху від витрати
повітря. Бачимо, що найменший опір у пелюсткового. Тобто, цей клапан буде
працювати при незначних зусиллях дихальної мускулатури. Отже, виникає про-
тиріччя, коли для забезпечення герметичності необхідно збільшувати жорст-
кість клапану до певного рівня, а для ефективного виведення вологи з підмас-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 206
кового простору – її зменшувати. Можливо, вирішення даної задачі знаходить-
ся у виготовленні моделей з перемінною товщиною, які б не деформувались
при вдиханні та достатньо відкривались при незначній кількості видихуваного
повітря.
Таблиця 1 - Результати виміру концентрації
СО2 у підмасковому простору півмасок [4]
Вміст СО2 на
видиханні при
легеневій вети-
ляції
Півмаска Наяв-
ність
клапану
видиху
8 л/хв 50 л/хв
AffinityPro - 3,0 1,45
AffinityPro
(V)
+ 3,7 0,95
Willson2201 - 1,2 0,4
Willson2201(
V)
+ 1,3 0,3
грибковий (1); дискові (2), (3);
пелюстковий (4)
Рисунок 12 - Залежність перепаду тиску
клапанів видиху від витрати повітря
Динамічним випробуванням визначався коефіцієнт підсмоктування та пере-
пад тиску клапанів видиху. Найбільше значення підсмоктування повітря фіксу-
валось саме тоді, коли клапан закривався, під дією розрідження, яке створюєть-
ся зворотнім ходом дихальної машини (рис. 13, 14). Чим швидше клапан реагу-
вав на закриття, тим менше потрапляло аерозолю в підклапанний простір. Най-
гірший результат коефіцієнта підсмоктування аерозолю зафіксовано у дисково-
го клапану, який вільно закріплюється на штирку (рис. 15). Під час всмокту-
вання повітря для такої конструкції потрібно більше часу для щільного приля-
гання клапану до сідловини. В той же час, при жорсткому фіксуванню величина
підсмоктування клапану зменшується (рис. 16).
Рисунок 13 - Зміна в часі перепаду
тиску на клапані видиху
Рисунок 14 - Зміна в часі коефіцієнта
підсмоктування на клапані видиху
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 207
а б
Рисунок 15 - Конструкції дискових
клапанів видиху з вільним (а) та жо-
рстким (б) закріпленням на штирку
1 – дисковий (товщина 0,5); 2 – пелюстковий; 3 –
грибковий; 4 – дисковий ребриста форма
(товщина 0,4)
Рисунок 16 - Залежність коефіцієнта підсмоктуван-
ня від величини перепаду тиску
Висновки.
1. Встановлено, що всі перевірені клапани видиху відповідають вимогам
стандартів за показником герметичність. Однак, найкращий результат був зафі-
ксовано у грибкового клапану, найгірший – у пелюсткового.
2. На герметичність клапанів видиху впливає їх товщина, еластичність
гуми та спосіб закріплення. Так, при заданій еластичності гуми, існує оптима-
льне значення товщини клапану, яка забезпечить максимальну герметичність.
3. Наявність сторонніх предметів або вибоїв на сідловині погіршує герме-
тичність клапану, але збільшення вакууметричного тиску у клапанів грибкової
форми зменшує витоки, тоді як у пелюсткового навпаки збільшує.
4. Найбільший коефіцієнт підсмоктування було зафіксовано у дискового
клапану з вільним закріпленням на штирку, тоді як жорстке фіксування покра-
щує цей показник.
5. Встановлено, що найбільша кількість аерозолю у підмасковий простір
потрапляє під час закривання клапану видиху, коли починається фаза вдиху.
_________________________
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Голінько, В.І. Застосування респіраторів на вугільних і гірничорудних підприємствах / В.І. Го-
лінько, С.І. Чеберячко, Ю.І. Чеберячко // Монографія. – Дніпропетровськ: НГУ, 2008. – 99 с.
2. Yu-Mei Kuo. Evaluation of Exhalation Valves / Yu-Mei Kuo, Chane-Yu Lai, Chin-Chien Chen, Bo-
Hong Lu, Sheng-Hsiu Huang, Chun-Wan Chen // British Occupational Hygiene Society, 2005. –Vol .49. –
No.7 – Р. 563–568
3. Chen C.C. Aerosol penetration through filtering facepieces and cartridges / C.C. Chen, М. Lehtimaki,
К. Willeke // American Industrial Hygiene Association Journal, 1992. – №53. – pp. 56-74
4. Каминский, С.Л. Оценка эргономических свойств импортируемых СИЗОД. / С.Л. Каминский //
Рабочая одежда и средства индивидуальной защиты. – 2006. – №3. – С. 27-29.
5. Che-Ming Yang. A Dynamic Respirator Exhalation Valve Test Apparatus / Che-Ming Yang, Sheng-
Hsiu Huang, Chih-Chieh Chen // Conference Occupational Hygiene. - 2011, 5-7 April, 2011. Holiday Inn,
Stratford upon Avon, UK. – Р. 19-20.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 208
REFERENCES
1. Golinko V.I., Cheberyachko, S.I. and Cheberyachko, Yu.I., (2008), Zastosuvannya respiratoriv na
vugilnih i girnichorudnih pidpriemstvah [The use of respirators in the coal and mining companies], SIHE
«NMU», Dnepropetrovsk, Ukraine.
2. Yu-Mei Kuo, Chane-Yu Lai, Chin-Chien Chen, Bo-Hong Lu, Sheng-Hsiu Huang, and Chun-Wan
Chen, (2005), Evaluation of Exhalation Valves, British Occupational Hygiene Society, Vol .49, No.7,
pp.563–568.
3. Chen, C.C., Lehtimaki, М., and Willeke, К. (1992), Aerosol penetration through filtering facepieces
and cartridges, American Industrial Hygiene Association Journal, vol. 53, pp. 56-74.
4. Kaminsky S.L. (2006), Rating ergonomic properties imported inputs personal respiratory protection,
Work wear and PPE, vol. 3, pp. 27-29.
5. Che-Ming Yang, Sheng-Hsiu Huang, and Chih-Chieh Chen (2011), Conference Occupational Hy-
giene. - 2011, 5-7 April, 2011, Holiday Inn, Stratford upon Avon, UK – pp. 19-20.
____________________________________________
Про авторів
Долгова Тетяна Іванівна, доктор технічних наук, професор кафедри екології, Державний ВНЗ
«Національний гірничий університет», Дніпропетровськ, Україна.
Чеберячко Сергій Іванович, кандидат технічних наук, доцент кафедри Аерології та охорони пра-
ці, Державний ВНЗ «Національний гірничий університет», Дніпропетровськ, Україна, sihc@yandex.ru
Радчук Дмитро Ігорович, кандидат технічних наук, доцент кафедри Аерології та охорони праці,
Державний ВНЗ «Національний гірничий університет», Дніпропетровськ, Україна, md2185@mail.ru
About the authors
Dolgova Tetiana Ivanivna, Doctor of Technical Science (D.Sc.), Professor of Ecology department,
State Institution of Higher Education «National Mining University», Dnipropetrovs’k, Ukraine.
Cheberyachko Sergey Ivanovich, Candidate of Technical Science (Ph.D), Associate Professor of de-
partment Aerology and protection of labour, State Institution of Higher Education «National Mining Univer-
sity», Dnipropetrovs’k, Ukraine, sihc@yandex.ru.
Radchuk Dmytro Іgorovych, Candidate of Technical Science (Ph.D.), Associate Professor of depart-
ment Aerology and protection of labour, State Institution of Higher Education «National Mining University»,
Dnipropetrovs’k, Ukraine, md2185@mail.ru
_________________________________
Аннотация. Цель. Исследование работоспособности разных конструкций клапанов на
циклическом воздушном потоке. Методика. Испытания по определению герметичности кла-
панов дыхания проводились в соответствии с требованиями ДСТУ EN 149:2003 и ГОСТ
17263-79, а эластичность резины проводилась по ГОСТ 27110-86. Результаты. Установлено,
что герметичность зависит от толщины, эластичности резины и способа крепления клапанов
выдоха. При определенной эластичности резины существует оптимальное значение толщины
лепестка клапана выдоха, которое обеспечит максимальную герметичность. Присутствие по-
сторонних предметов или повреждений на седловине клапана ухудшает герметичность, но
увеличение вакуумметрического давления у клапанов грибковой формы уменьшает утечки
из подмасочного пространства. Установлено, что наибольшее количество аэрозоля в подма-
сочное пространство поступает во время закрывания клапана выдоха в начале фазы вдоха.
Все проверенные клапаны выдоха соответствуют требованиям стандартов по показателю
герметичность. Но все же, наилучший результат был зафиксирован у клапана грибковой
формы, а наихудший – у лепесткового клапана. Научная новизна. Герметичность клапана
выдоха грибковой формы при попадании на седловину посторонних предметов или повреж-
дений при увеличении вакуумметрического давления улучшается благодаря эластичности
резины, которая может огибать предметы, которые попали на седловину, уменьшая тем са-
мым величину зазора, тогда как у клапанов грибковой формы этот показатель ухудшается.
Практическая значимость. Установлено, что оптимальное значение толщины клапана выдоха
составляет 0,4 мм, при эластичности резины, из которой ее изготавливают в пределах 50-
60 %.
Ключевые слова: клапан выдоха, герметичность, вакуумметрическое давление, коэф-
mailto:sihc@yandex.�
mailto:sihc@yandex.ru�
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №115 209
фициент подсоса.
Abstract. Purpose. To investigate efficiency of different exhalation valve constructions in a
cyclical air stream. Methodology. Tests on determining exhalation valve leaktightness in accor-
dance with the requirements of DSTU EN 149:2003 and GOST 17263-79; rubber elasticity was es-
timated in accordance with GOST 27110-86. Findings. It is stated that the leaktightness depends on
the rubber thickness and elasticity and fastening of the exhalation valves. With a rubber certain elas-
ticity, an optimum thickness of the exhalation valve petal should be observed in order to ensure
maximum leaktightness. Foreign objects in or damages of the valve saddle may worsen the leak-
tightness, but the increased vacuum pressure of the valve of the mushroom form reduces leakage
from the gap between the mask and face. It is also stated that the maximal quantity of aerosol
comes into the gap between the mask and face during the closing of the exhalation valve in the
early inhalation phase. All tested exhalation valves comply by their leaktightness with the stan-
dards. However, the best result was recorded with the valve of mushroom form and the worst – with
the petal valve. Novelty. At contact of the saddle with the foreign objects, or in case of some dam-
ages caused by increased vacuum pressure, leaktightness of the exhalation valve of the mushroom
form is improved thanks to the rubber elasticity as the rubber can tightly cover the objects which
could get onto the saddle and, thereby, reduce size of the gap; at the same time, this characteristic
worsens in the valves of the mushroom form. Practical value. It is stated that optimum value of the
exhalation valve thickness is 0.4 mm with elasticity of the rubber within 50-60%.
Keywords: exhalation valve, leaktightness , pressure drop, leakage, pressure drop, leakage.
Статья поступила в редакцию 15.02.2014
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук Т.В. Бунько
УДК 622:504.53
М.О. Лаврик, асистент,
А.В. Павличенко, канд. біол. наук, доцент
(ДВНЗ “НГУ”)
ВИКОРИСТАННЯ РОСЛИН-ФІТОРЕМЕДІАНТІВ ДЛЯ ВІДНОВЛЕННЯ
ЗАСОЛЕНИХ ҐРУНТІВ В РАЙОНАХ РОЗТАШУВАННЯ
СТАВКІВ-ВІДСТІЙНИКІВ ШАХТНИХ ВОД
М.О. Лаврик, асистент,
А.В. Павличенко, канд. биол. наук, доцент
(ГВУЗ “НГУ”)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТЕНИЙ-ФИТОРЕМЕДИАНТОВ ДЛЯ
ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ В РАЙОНАХ
РАЗМЕЩЕНИЯ ПРУДОВ-ОТСТОЙНИКОВ ШАХТНЫХ ВОД
M.O. Lavrik, M.S. (Tech.),
Pavlichenko A.V., Ph.D. (Biol.), Associate Professor
(SHEE “NMU”)
THE USE OF PHYTOREMEDIANT PLANTS FOR RESTORATION OF
SALINE SOILS IN THE AREAS OF MINE WATER PONDS LOCATION
Анотація. Ставки-відстійники шахтних вод є джерелом комплексного негативного впли-
ву на стан об’єктів навколишнього середовища. В районах розміщення ставків відстійників
© М.О. Лаврик, А.В. Павличенко, 2014
|