СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ СВАРЩИКОВ

Изолирующие защитные маски сварщика

Шланговые и автономные изолирующие защитные маски имеют ряд пр« имуществ перед СИЗОД фильтрующего типа. Воздух подается в лице­вую часть маски в количестве, обеспечивающем постоянное избыточное давление, что исключает подсос в зону дыхания воэдуха, загрязненного токсическими веществами. При этом лицо работающего омывает струя чистого воздуха, что при высоких температурах обеспечивает требуемые микроклиматические условия. Отработанный воздух выходит наружу че­рез неплотности. В отличие от респираторов в подмасочном пространстве таких устройств отсутствует сопротивление дыханию, а содержание угле­кислого газа во вдыхаемом воздухе невелико.- Подача свежего воздуха предупреждает запотевание стекол маски. Период действия этих средств защиты ничем не ограничивается, кроме физиологических возможностей работающих в них [33].

Конструктивные особенности масок сварщика с системой подачи чис­того воздуха в зону дыхания предопределены необходимостью защитить органы дыхания от вредных веществ СА а глаза — от ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучений. Их основные параметры следую­щие: температура подаваемого воздуха 12-25 °С; относительная влаж­ность воздуха 50-60%; расход подаваемого воздуха 100-200 л/мин

Составными частями таких устройств являются защитная маска сварщика, фильтрующий элемент, побудитель подачи воздуха и со­единительный шланг

По способу подачи воздуха в подмасочное пространство рвзличают следующие системы: стационарные для очистки и подачи воздуха; пор­тативные с вентилятором и фильтром, устанавливаемыми на лоясе сварщика или на маске; централизованные с подачей и очисткой воз­духа от сети сжатого воздуха.

Маска должна иметь светофильтр, защищающий глаза от излучения сварочной дуги; причем в ее конструкции следует предусматривать воз­можность наблюдения за подготовительными операциями без подъема маски. В зависимости от этого разработаны танив виды масок: со свето­фильтром на жидких кристаллах с управляемой переменной оптической плотностью (автоматическое затемнение); со светофильтром на основе поликарбонатов с переменной оптической плотностью; с откидываю­щимся светофильтром постоянной оптичесной плотности.

Наиболее эффективными и удобными в эксплуатации являются маски со светофильтром на жидких кристаллах с автономной сис­темой очистки и подачи воздуха в зону дыхания. Общеизвестны масни «Speedglas Fresh Air* фирмы «Horneli Speedglas Inc.» (США), «Airstream» фирмы «Racat» (Великобритания), «Fresh Air Unit» фир­мы «Nedermanu (Швеция) (рис. 28) и др., обеспечивающие надежную защиту глаз, лица и органов дыхания сварщина.

В США разработана автоматическая сварочная маска с вентиляци­ей (39), предусматривающая защиту глаз от излучения и подачу воз­духа под маску. Она включает в себя устройство для перемещения защитного темного светофильтра и вентиляционное устройство для подачи воздуха во внутрь масни. Перемещающийся скользящий тем­ный защитный зкран позволяет открывать смотровое окно перед на­чалом сварки. Элентрическая система масни задерживает включение сварочного тока до момента закрытия глаз сварщика защитным све­тофильтром и обеспечивает его открытие после онончания горения дуги.

Более простыми являются сварочные шлемы с откидывающимся Н учную светофильтром и системой подачи свежего еоздуха в подма - очное пространство [40, 41]. Создана также каска для сеарщика с вен - іигтцией и устройством (портативный электродвигатель, помещенный внутри каски), позволяющим мгновенно поднимать или опускать свето­фильтр [42]. Управление таким светофильтром осуществляют путем нажатия на кнопку, размещенную на сварочной горелке или на элек - гридодержателе.

Определенный интерес представляют применяемые в масках с при­нудительной подачей воздуха защитные стекла из поли карбонатной < молы с покрытием из золота [43, 44], которые позволяют при сварке • сражать 99,9% излучения и (а отличие от обычных сеетофильтрое) наблюдать расплавленную ванну, горячий конец электрода и его дви­нь ние, а также четно видеть сварной шов в естественном свете, без ІН мутнвния.

Что касается системы подачи чистого еоздуха под маску, то наиболь - шге распространение за рубежом нашли автономные системы, которые можно крепить на поясе сварщика. Такие системы состоят из элентриче - f кого побудителя тяги, подающего воздух под маску, фильтрующего блона для очистки загрязненного сеарочными аэрозолями воздуха, за­бираемого из рабочей зоны сеарщика, и гибких шлангов, соединяющих систему очистки и подачи воздуха с защитной маской (рис. 28) [41].

Широко используют также шланговые маски, к которым поступает воздух от внутрицеховой компрессорной системы [45]. Комплект включает герметичную маску, фильтр с активированным углем для очистни воздуха от примесей, редуктор, подсоединенный к магистрали со сжатым воздухом, предохранительный клапан, спускающий воздух иэ маски при его избыточном давлении, индикаторное устройство, по­зволяющее определять степень загрязнения активированного угля в фильтре, и поясной ремень, на котором смонтированы все перечис­ленные элементы.

Известны также маски сварщика с системой отсоса сварочного аэ­розоля [46, 47]. Такие маски снабжены заборным устройством, соеди­ненным с побудителем тяги посредством гибких шлангов, подеешен - ных через балансир на подвижном рельсе, обеспечивающем возмож­ность передвижения сварщика при выполнении сеарочных работ. Мас­ка позволяет защищать от сварочного аэрозоля не только пользующих­ся ею сеарщиков, но и работающих рядом [48].

Не нашел широкого распространения щитон [^9j, в котором преду­смотрено устройство подачи сжатого воздуха с наружной стороны щит­ка, что создает воздушную преграду для проникновения под щиток вы­деляющегося при сварке аэрозоля.

Анализ литературных данных [50-53] дал возможность определить следующие основные требования и конструкции маски, применяемой в системах подачи воздуха в зону дыхания:

■ струя воздуха год щитком должна распределяться симметрично отно­сительно носа и рта сварщика;

■ скорости воздушных струй, исходящих из различных точен воздухорас­пределительного устройства, должны быть одинаковыми во избежание эжекциокного эффекта;

■ дли создания требуемого избыточного давления воздуха под маской, пре­пятствующего проникновению под нее сварочного аэрозоля, расход пода - ваемого воздуха должен составлять не менее 200л/мин. Однако с учетом фиэиолого-гигиенических требований к маске оптимальной является пода­ча воздуха под маску со скоростью 100-200п/мин.

По последним данным [54] Киевсного института медицины труда АМН Унраины для обеспечения норм микроклимата рвсход пода­ваемого воздуха должен составлять 30-40 л/мин. В зависимости от конструкции маски количество подаваемого воздуха в зону дыхания может быть и больше.

В ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины соеместно со специализиро­ванными организациями разработан ряд СИЗОД нового поколения — защитные маски с системами принудительной подачи очищенного воз­духа в зону дыхания.

Защитная маснв сварщика с портативной системой очистки и пода­чи еоздуха в зону дыхания. Нан превило, є зарубежных защитных мас­ках сварщика с притоном чистого воздуха для защиты глаз от излуче­ний используют светофильтры с автоматическим затемнением (с пе­ременной оптической плотностью), что обеспечивает непрерывное на­блюдение за рабочей зоной до и после начала сварки при зажигании дуги и после ее погасания без подъема и опускания маски. Для маски с принудительной подачей воздуха это позволяет повысить ее герметич­ность за счет подпора очищенного воздуха и тем самым обеспечить надежную защиту органов дыхания вследствие изоляции от окружаю­щей среды. Такие маски очень дорогие, поэтому для стран СНГ покв более выгодно было бы использовать отечественные разработки с руч­ным механическим перемещением светофильтра.

В ИЭС им. Е. О. Патона совместно с СНТБ Физико-химического ин­ститута им. А. В. Богатсного НАН Украины разработана маска сварщика с принципиально новой портативной системой очистки и подачи воз­духа в зону дыхания, получившая название «пояс-фильтр» мар­ки «Шмель-50» [рис. 29) [55, 56].

В начестве маски использован модифицированный щиток с подвиж­ным светофильтром. Щиток изготовлен из термостойкой пластмассы и снабжен съемным блоком с подвижным светофильтром постоянной оп­тической плотности с увеличенными размерами, улучшающими обзор. Механизм открывания и закрывания смотрового окна, в котором пере­мещается светофильтр, имеет плечевой рычаг и срабатывает при пово -

проходит фильтр и через воздуховод подается под маску После за­вершения работ поворотом регулятора отключают вентилятор, при этом прекращается поступление воздуха в полумаску.

Подготовка устройства н работе сводится к регулярной подзарядке аккумуляторной батареи. Для этого после окончания каждой рабочей смены необходимо вытащить из кожуха шнур с вилкой, установить пе­реключатель на панели кожуха турбоблона в положение «еыкл» и вста­вить вилку в розетку от сети 220 В. Загорание зеленого индикатора на крышке корпуса турбоблона свидетельствует о нормальной работе за­рядного устройстеа и, следовательно, о начавшемся процессе подзаряд­ки батареи. По прошествии 10 ч вилку еынутъ из розетки, и шнур с вил­кой уложить в кожух. Ножух застегнуть. Устройство готово к работе.

Техническая характеристика маски с поясом-фипьтром "Шмель-50»:

Номинальная объемная скорость подачи воздуха

под маску, л/мин..................................................................................... ........... .. ....50

Мощность электродвигателя

TOC o "1-5" h z центробежного вентилятора, Вт. . 20

Напряжение аккумулятора» 8.............................................................................................................................................. ..6

Продолжительность зарядки

аккумулятора, ч, не менее 6

Напряжение питания, подаваемое на

зарядное устройство. В.. .... .. 220

Продолжительность непрерывной работы до разрядки

аккумулятора, ч, не менее........................................................................................................................................................ 8

Площадь фильтра, м^:

рукавного................................................................................................................................................................................ 0,25

сильфонообразного......................................................................................................................................................... 0,5

Габаритные размеры пояса-фильтра, мм... 410x100x60

Масса масни. кг....................................................................... . ...0,6

Масса пояса-фильтра, кг................................................................................................................................................... ....1,6

Проведены сравнительные проиэеодстеенныв испытания защитной эффективности маски с поясом фильтром. Они выполнены при ручной дуговой сварке покрытыми электродами марни АНО-24 диаметром 4 мм на токе 180-200 А. В результате установлено, что при применении обыч­ного защитного лицевого щитка типа НН-С-705 У1 (ГОСТ 12.4.035-78) средняя концентрация СА под щитком составляла 0,472 мг/м3, при использовании предлагаемой маски с поясом-фильтром она снизи­лась до 0,022 мг/м3, т. е. более, чем в 21 раз. Таким образом, коэффи­циент защитной эффективности маски с системой очистки и подачи воздуха в зону дыхания составил 95,3%.

Маска с поясом-фильтром внедрена на предприятиях АСН «Укррвчфлот» для выполнения ремонтных сварочных работ в трюмах судов и барж.

Устройство очистки и подачи воздуха в зону дыхания сварщика ■Шмель-40». На основе пояса-фильтра в ИЭС им. Е. О. Патона совместно с СКТБ ФХИ им. А. В. Богатсного разработана еще одна модификация сис­темы очистки и подачи воздуха с дыхательной полумаской (рис. 30, 31) (29, 31]. Такая система позволяет наиболее эффективно защищать орга­ны дыхания, а также применять защитные щитки или маски различных конструкций без специального их подключения к системе очистки и пода­чи воздуха. Предложенное устройство получило название «Шмель-40».

В отличие от ранвв предложенной защитной маски сварщина с поясом-фильтром в новой системе очищенный воздух подавтся по воздуховоду, соединенному не со щитком сварщика, а с резиновой полумаской (см. рис. 30). Это обеспечивает полное изолирование ор­ганов дыхания от загрязненного аэрозолем воздуха при минимальной подаче воздуха (30-40 л/мин). Кроме того, данную систему можно исполь­зовать в комплекте с защитным щитком любой марки, специально не при­способленным для подключения к поясу-фильтру.

Данное устройство еключает систему очистни и подачи воздуха (турбоблок), резиновую полумаску с клапаном выдоха и оголовьем, соединительный воздуховод и поясной ремень (см. рис. 30).

Турбоблок состоит из корпуса, центробежного вентилятора, элек­тродвигателя, электронного блока управления с зарядным устройст­вом, аикумуляторной батареи, фильтра и кожуха.

Фильтрующий элемент системы имеет две ступени: первая — из ткани ФПП 15-1,5 или трехслойного фильтрующего материала из по­липропилена НФП-50-0.6А (ТУ У 13486464-003-96) для улавливания твердых частиц СА, вторая — из сорбционно-фильтрующего материа­ла для очистки воздуха от вредных газов.

Иожух турбоблона, который устанавлиеают на корпус, изготовлен из плотного дерматинового материала и защищает фильтр от механиче­ских повреждений. В лямки кожуха продевают поясной ремень, с по­мощью которого турбоблок крепят на поясе сварщика.

Для замены отработанного фильтра, проведения обслуживания вентилятора и аккумуляторной батареи (ее зарядки) кожух можно от­крыть с помощью замка типа «молния».

В качестве полумаски, куда подается очищенный воздух, используют стандартную резиновую полумаску ПР7 (см. рис. 30). Клапан выдоха мож­но крепить на ней как е нижней части, тан и в центре. В первом случае по­дача очищенного воздуха осуществляется через специальное устройство, позволяющее шлангу-воздухоеоду свободно вращаться вокруг клапана выдоха, не стесняя движений рабочего. Избыточное давление пода­ваемого воздуха позволяет работать без плотного прилегания обтюра - ционной части полумаски к лицу рабочего, что повышает комфорт­ность в работе с устройстеом.

В качестве воздуховода используют гибкий резиновый гофрироеан - ный шланг диаметром до 30 мм от обычного протиеогаза.

Устройство работает следующим образом. После закрепления фильтра на корпусе турбоблона, а шланга — на нагнетательном патрубке і» нтилятора застегивают замок «молнию» кожуха, а турбоблок закреп­ляют ремнем на поясе сварщика в удобном для него положении. Прове­рив регулятором работу вентилятора, с помощью оголовья подгоняют полумаску тан, чтобы она свободно без натяжения прилегала к лицу. Включают вентилятор и регулятором устанавливают желаемый расход **»идуха. Загрязненный воздух, проходя через отверстия є кожухе, очи­щается фильтром и через воздуховод подается е полумаску. После эа - *••1 членив работ поворотом регулятора отключают вентилятор, и при •Юм прекращается поступление воздуха в полумаску.

Подготовка устройства к работе аналогична подготовке к работе млски с поясом-фильтром «Шмель-50».

/ ехничесная харантеристина устройства очистни и подачи воздуха в зону дыхания *Шмель 40»:

Объемная скорость подачи воздуха е дыхательную полумаску, л/мин:

TOC o "1-5" h z минимальная................................................................................................................................................................. .,15

максимальная........................................................................................................................................................................ 4

Давление на выходе из турбоблона при 40л/мин, Па... .100

Площадь поверхности фильтра. ..0,2

Время непрерывной работы до разрядки

лнкумуляторной батареи, ч................................................................................................................................................ ..8,5

Время подзарядки аккумуляторной батареи после

полной разрядки, ч...................................................................................................................................................................... 10

Количество подзарядок аккумулятора, раз, не менее....800

Ток зарядки аккумулятора, мА, не более................................................................................................................... 100

Гмкость аннумуляторной батареи, Ач.......................................................................................................................... 1,0

Мощность, потребляемая

электродвигателем вентилятора, Вт........................................................................................................................... 2,5

Напряжение питания электродвигателя, В—......................................................................................................... 12

Напряжение подзарядки аккумуляторной батареи, В................................................................................... 220

Габаритные размеры турбоблона, мм........................................................... 130x100x80

Месса системы, кг.......................................................................................................................................................................... 1.2

Шланговая защитная маска сварщика с системой очистки и подачи воздуха в зону дыхания. В ИЭС им. Е. О. Патона разработана шланго­вая маска с системой очистки и подачи воздуха в зону дыхания (рис. 32) 131J, которую используют для стадион арных рабочих мест или в тех случаях, когда сварщику не нужно передвигать ся на большие рас­стояния в процессе работы.

t верху вниз против конвективных потоков загрязненного аэрозолем воздуха, препятствует его проникновению под маску, а затем в орга­ны дыхания. Требуемый защитный зффент маски достигается при по­даче воздуха с производительностью 150-200 л/мин. Воздух подбо­чится к масне через патрубок, расположенный в верхней части масни иод углом 45° к основанию, что исключает перегиб применяемых в донном случае медицинских шлангов.

Для очистки и подачи воздуха под маску предусмотрено две вариан­та. В первом варианте воздух подают от сети сжатого воздуха через регулировочное устройство и фильтрующий блон. Во втором— для очистки и подачи воздуха используют ФВА УФП2-УХЛ4, укомплекто­ванный специально разработанной второй ступенью фильтра для очи - t тии воздуха от вредных компонентов ГССА (СО, NO, N02, HF, SiF4) и И гул ятором расхода подаваемого под маску воздуха. Твким образом, данная установка очищает забираемый из производственного помеще­ния воздух как от ТССА, тан и от всех вредных компонентов ГССА. Это позволяет ее использовать в качестве нагнетателя воздуха под маску практически при всех способах сварни. Срок службы фильтров, приме­няемых в ФВА УФП2-УХЛ4, в этом случае достигает примерно одного года, так как они имеют очень большую емкость (по сравнению с порта­тивными системами очистки воздуха) и, кроме того, забор воздуха производится не на месте сварни, а на определенном расстоянии, где концентрации СА значительно ниже.

Физиопого-гигиеничесная оценка данной маски, проведенная в Ки­евском институте медицины труда, показала, что ее конструкция не оказывает выраженного отрицательного действия на основные физио­логические системы организма; параметры микроклимата подмасочно - то пространства соответствуют допустимым нормам. Субъективная оценка маски испытателями удовлетворительная.

Система кондиционирования маски сварщика. При работе в услови­ях с нормальными, регламентируемыми ГОСТ 12.1.005 параметрами микроклимата воздуха рабочей зоны, указанные СИЗОД практически удовлетворяют предъявляемым требованиям. Однако при сварке в ус­ловиях повышенных или пониженных температур, что нередко для сва­рочного производства, эффективность существующих СИЗОД недоста­точна, так как ни одно из них не предусматривает регулирование темпе­ратуры воздуха в зоне дыхания сварщика.

Этого недостатка лишена система (57], ноторая обеспечивает очистку и подачу под маску сварщика воздушного потока с заданной температурой от внешнего источника, не связанного с атмосферой, где производится сварка. Она разработана специалистами Харьковского авиационного института и ЗАО «Ремез» (Севастополь) совместно с ИЭС им. Е. О. Патона. Новая систе­ма кондиционирования маски сварщика (рис. 33) кроме обычно применяе­мых элементов (самой маски с воздухораспределительным блоком, блока редуцированна фильтров-маслоотделителей, осушительных патронов с активированным углем и многослойных фильтров из ткани ФПП Д для очи­стки воздуха от аэрозолей) включает в себя специальное устройство конди­ционирования воздуха в виде вихревой трубки, закрепленной на поясе сварщика.

Сжатый воздух от промышленной сети или индивидуального компрес­сора очищается в фильтре грубой и тонкой очистки производства симфе­ропольского завода «Пневматика» (ТУ 2-053-1358-78). Степень очистки составляет 99,9%, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 14266-69. Редук­ционный пневмоклапан обеспечивает поддержание постоянного давления в системе потребителя. Реле давления отключает потребителя при падении давления воздуха ниже допустимого. Очищенный воздух попадает в вихре­вую трубу по коммутационным соединениям. Здесь он вращается, в ре­зультате чего происходит разделение на охлажденную и нагретые части. Температуру и расход воздуха регулирует дроссельный вентиль.

Техническая характеристика системы кондиционирования маски

сварщика:

Регулирование температуры воздуха по отнопению и

температуре окружающей атмосферы, "С.......................................................................................................... .+12

Давление сжатого воздуха

на выходе из источника, МПа................................................................................................................................ 0,3-0,7

Расход сжатого воздуха, л/мин.............................................................................................................................. .До 160

Объемная скорость подачи воздуха в

зону дыхания, л/мин.......................................................................................................................................................... 60-150

Избыточное давление воздуха

TOC o "1-5" h z в зоне дыхания сварщика (под маской), МПа.................................................................................................... 0,001

Масса вихревой трубы, кг.................................................................................................................................................. 0,125

Общая масса системы кондиционирования без

коммутационных соединений, кг....................................................................................................................................... 4,5

Подготовленный воздух поступает в воздухораспределительный Опок, смонтированный в маске сварщика. Маска, разработанная специ­ально для работы с системой кондиционирования, предусматривает шубокий охват головы сварщика для исключения проникновения вред­ных примесей из атмосферы. Блок подвижного светофильтра имеет внутреннее оргстекло, защищающее от попадания сварочного аэрозоля й органы дыхания и окалины или шпана в глаза. Подвижный свето - | ильтр позволяет выполнять подготовительные операции перед свар - н ал и после нее без поднимания маски.

Предлагаемая система подачи воздуха под маску с системой конди­ционирования особенно необходима при работе сварщика в замннутых объемах, а также при повышенных или пониженных температурах ок­ружающего воздуха.

Контроль состояния воздуха в зоне дыхания (под маской) показал, что новая система подготовки воздуха значительно улучшает условия труда мюрщинов. Так, при ручной дуговой сварке алентродами АН О—4 содержа­ние сварочного аэрозоля под маской составляет 1-2 мг/мэ, в то время как пне маски его концентрация достигает 39 мг/м3. Содержание соединений марганца, монооксида углерода и диоксида азота под маской ниже пре­дельно допустимых концентраций.

Серийное производство системы кондиционирования воздуха для м+ски сварщина налажено на Севастопольском ремонтно-механиче - иом заводе (ЗАО «РЕМЕЗ»).