Základním účelem každého respirátoru je jednoduše chránit dýchací systém před vdechováním nebezpečných atmosfér. Respirátory poskytují ochranu buď odstraněním nečistot ze vzduchu před jeho vdechnutím, nebo přivedením nezávislého zdroje dýchatelného vzduchu. Na těchto kategoriích jsou založeny hlavní klasifikace typů respirátorů.
Respirátor, který odstraňuje nečistoty z okolního vzduchu, se nazývá an respirátor pro čištění vzduchu. Respirátor, který poskytuje vzduch z jiného zdroje, než je okolní atmosféra, je an atmosférický respirátor. Oba typy lze dále rozdělit podle typu zakrytí vtoku a způsobu provozu. Obrázky 2-1 až 2-6 podrobně popisují dílčí klasifikace respirátorů, o kterých bude pojednáno v této kapitole.
- Přiléhavé krytiny Přiléhavé potahy, obvykle nazývané „lícnice“, jsou vyrobeny z pružné lisované pryže, silikonu, neoprenu nebo jiných materiálů. Současné návrhy zahrnují pryžové nebo tkané elastické popruhy na hlavu, které jsou připevněny ve dvou až šesti bodech. Vzadu na hlavě se k sobě sponou nebo mohou tvořit souvislou smyčku materiálu. Lícnice jsou k dispozici ve třech základních konfiguracích. První, zvaná „čtvrťová maska“, zakrývá ústa a nos a spodní těsnící plocha spočívá mezi bradou a ústy (obr. 2-7). Dobrá ochrana může být získána čtvrt-maskou, ale ta se snadněji sundá než jiné typy. Čtvrtinové masky se nejčastěji vyskytují na respirátorech proti prachu a mlze. Druhý typ, «polomaska», se hodí přes nos a pod bradu (obr. 2-8). Polomasky jsou navrženy tak, aby těsnily spolehlivěji než čtvrtmasky, takže jsou preferovány pro použití proti toxickým materiálům. Třetí typ, „celoobličejová maska“, pokrývá zhruba linii vlasů až pod bradu (obr. 2-9). V průměru poskytují největší ochranu, obvykle těsní nejspolehlivější a poskytují také určitou ochranu očí. Celoobličejové respirátory, jak pro čištění vzduchu, tak pro přívod atmosféry, jsou určeny pro použití při vyšších koncentracích toxických materiálů než respirátory se čtvrt nebo polomaskou. Obrázek 2 1-. Respirátory odstraňující částice
Obrázek 2 2-. Respirátory odstraňující páry a plyny
Obrázek 2 3-. Kombinované respirátory odstraňující částice a páry a plyny
Obrázek 2 4-. Samostatný dýchací přístroj
Obrázek 2 5-. Respirátory s přívodem vzduchu
Obrázek 2 6-. Kombinovaný dýchací přístroj a dýchací přístroj s přívodem vzduchu
Obrázek 2 7-. Typický polomaskový respirátor
Obrázek 2 8-. Typický polomaskový respirátor
Obrázek 2 9-. Typický celoobličejový respirátor Náústek se skládá z náustku drženého v zubech (rty těsní kolem něj) a svorky, která uzavírá nosní dírky (obr. 2-10). Náustkové respirátory by měly poskytovat dobré utěsnění, ale eliminují komunikaci, mohou způsobit únavu a neposkytují žádnou ochranu očí. Náustkové respirátory jsou proto certifikovány pro použití pouze jako únikové respirátory. - Volně padnoucí krytiny
Mezi volné pokrývky patří kapuce, helmy, obleky a halenky. Široká škála provedení vylučuje jakýkoli jednoduchý popis, ale na obr. 2-11 je znázorněna halenka, která znázorňuje základní principy konstrukce a provozu všech takových zařízení.
Obecně platí, že volné respirátory obepínají alespoň hlavu. Lehké ohebné zařízení pokrývající pouze hlavu a krk nebo hlavu, krk a ramena se nazývá kapuce. Pokud je do designu začleněna pevná ochranná pokrývka hlavy, nazývá se přilba. Halenky sahá až k pasu a některé mají rukávy dlouhé k zápěstí. Součástí krytu je systém, kterým je čistý stlačený vzduch distribuován kolem dýchací zóny.
Běžně používaným speciálním typem volně přiléhající krytiny je abrazivní tryskací kryt (obr. 2-12). Materiál krytu je navržen tak, aby odolal odrážejícím se částicím abrazivního materiálu. Obvykle také existuje nárazuvzdorná skleněná nebo plastová čočka s přídavným plastovým, skleněným nebo tkaným drátěným stíněním, které odrážejí odrážející se částice.
Respirátory s filtrem pevných částic Respirátory s filtrem pevných částic se používají k ochraně před prachem, výpary a/nebo mlhou. Prach je pevná, mechanicky vyrobená částice. Výpary jsou pevné kondenzační částice, obvykle z odpařeného kovu. Mlha je částice kapalné kondenzace. V současné době všechny respirátory s filtrem pevných částic používají k odstranění kontaminantů vláknitý materiál (filtr). Když jsou částice nasávány na nebo do filtru, jsou zachyceny vlákny. Pravděpodobnost, že bude zachycena jedna částice, závisí na takových faktorech, jako je její velikost vzhledem k velikosti vlákna; jeho rychlost; a do jisté míry složení, tvar a elektrický náboj jak částice, tak vlákna. Se současnými filtračními médii by jakýkoli filtr navržený tak, aby byl 100% účinný při odstraňování částic, bylo nepřijatelně obtížné dýchat. Obrázek 2 10-. Typický “náustkový” respirátor
Obrázek 2 11-. Halenka volného střihu
Obrázek 2 12-. Typický abrazivní tryskací kryt Výrobci se snaží vyrábět nejúčinnější filtr s nejnižším odporem při dýchání. Při použití částicového respirátoru se částice shromažďují na filtru a otvory mezi vlákny se zmenšují. To má za následek zvýšení dechového odporu. Filtr může být také účinnější. Existuje několik provedení filtrů respirátorů. Každý může být popsán svým filtračním mechanismem (mechanismy), výrobními metodami nebo typem, aerosolem, proti kterému je navržen, aby poskytoval ochranu, a účinností filtrace.
Když se proudy vzduchu přiblíží k vláknu ležícímu kolmo k jejich dráze, rozdělí se a stlačí, aby obtékaly vlákno a znovu se spojily na druhé straně (obrázek 2-13). Pokud se střed částice v těchto proudech vzduchu dostane do jednoho poloměru částice vlákna, narazí na povrch vlákna a zachytí se. S rostoucí velikostí částic se zvyšuje pravděpodobnost zachycení zachycení. Částice se tímto mechanismem neodchylují od své původní proudnice.
Sedimentací jsou zachyceny pouze velké částice (2 � a větší). Protože tento typ zachycování spoléhá na gravitaci, která vytahuje částice z proudu vzduchu, musí být průtok filtrem nízký (obrázek 2-14).
Jak se proudy vzduchu rozdělují a náhle mění směr, aby obcházely vlákno, částice s dostatečnou setrvačností nemohou dostatečně změnit směr, aby se vyhnuly vláknu. Dopadají tak na povrch vlákna (obrázek 2-15). Velikost, hustota, rychlost a tvar částice určují její setrvačnost.
Obrázky 2-13, 2-14, 2-15. Různé záchytné mechanismy, včetně zachycení, sedimentace a impakce. 1
1 Japuntich, Daniel A. Respiratory Particulate Filtration. J. Ind. Soc. Respir. Prot. 1984; (2)(1):137-169
Pohyb menších částic je ovlivněn srážkou molekul vzduchu s nimi. Částice pak mohou náhodně procházet proudem vzduchu a při průchodu se setkat s vláknem (obrázek 2-16). Tento náhodný pohyb je závislý na velikosti částic a teplotě vzduchu. Jak se velikost částic zmenšuje a teplota vzduchu se zvyšuje, difuzní aktivita částice se zvyšuje. To zvyšuje pravděpodobnost zachycení. Nižší průtok filtrem také zvyšuje pravděpodobnost záchytu, protože částice tráví více času v oblasti vlákna.
Při elektrostatickém záchytu se částice nabije a vlákna filtru mají opačný náboj. Proto jsou částice přitahovány k vláknům (obrázek 2-17). Mechanismus elektrostatického záchytu napomáhá ostatním záchytným mechanismům, zejména záchytu a difúzi.
Jak již bylo zmíněno dříve, přesná kombinace probíhajících záchytných mechanismů závisí na několika faktorech. Lze však provést určitá zobecnění. Velké těžké částice jsou obvykle odstraněny inerciálním dopadem a zachycením. Velké částice světla jsou odstraněny difúzí a zachycením. Difúze odstraňuje velmi malé částice.
Převládají tři typy filtrů pevných částic. Nejběžnějším typem, který je v současnosti k dispozici, je strojově vyráběný plochý kotouč z nahodile kladeného netkaného vláknitého materiálu, který je pečlivě řízen tak, aby poskytoval maximální účinnost filtru a minimální odpor.
Dalším typem (obrázek 2-18) je plochý kotouč ze stlačené přírodní vlny nebo plsti ze syntetických vláken nebo směsi, kterému se během výroby udělí elektrostatický náboj impregnací materiálu pryskyřicí a jeho mechanickým tlučením nebo „jehlováním“. Tento náboj zvyšuje účinnost filtru elektrostatickým přitahováním částic k vláknům. Tyto filtry dostatečně chrání před většinou průmyslového prachu, ale při jejich používání je třeba dbát na jedno opatření. Některá činidla, jako je olejová mlha, a skladování ve velmi vlhkém vzduchu odstraňují elektrostatický náboj. Proto by měl být tento typ filtru skladován v původním obalu, chráněn před olejovou mlhou a vysokou vlhkostí (>80 %) a měl by být použit co nejdříve po zakoupení.
Obrázky 2-16 a 2-17. Difuzní záchytný mechanismus 1 a elektrostatický záchyt
Obrázek 2 18-. Typický plstěný prachový filtr impregnovaný pryskyřicí
1 Japuntich, Daniel A. Respiratory Particulate Filtration. J. Ind. Soc. Respir. Prot. 1984; (2)(1):137-169
Pryskyřicí impregnovaný plstěný filtr lze snadno identifikovat jeho třením mezi prsty a následným třením prstů o sebe. Prsty budou lehce lepkavé.
Jiný typ prachového filtru je znázorněn na obrázku 2-19. Filtrační médium je ve filtrační nádobě zabaleno pouze volně, takže je mnohem silnější než stlačený typ. Takové filtry jsou obecně vyrobeny z vláknitého skla, i když byla použita neplstěná, pryskyřicí impregnovaná přírodní vlněná vlákna. Nejsou tak běžné jako plstěný typ. Typické prachové respirátory jsou znázorněny na obrázku 2-20.
Obrázek 2-21 ukazuje typický vysoce účinný prachový, kouřový a mlhový filtr a Obrázek 2-22 ukazuje vysoce účinné respirátory. Filtr je plochý list materiálu, který je složen a umístěn do nádoby filtru. Plisování poskytuje velkou filtrační plochu pro zlepšení kapacity zachycování částic a snížení dýchacího odporu. Při pohledu shora tento typ filtru zobrazuje řadu soustředných prstenců nebo řad záhybů. Tato konfigurace je běžná, ale používají se i jiné způsoby konstrukce.
Vyměnitelný nebo opakovaně použitelný prach a mlha
Respirátory, buď s vyměnitelnými nebo opakovaně použitelnými filtry, navržené jako ochrana dýchacích cest proti (1) prachu a mlze s limitem expozice nejméně 0.05 miligramu na metr krychlový vzduchu nebo (2) prachu a mlze s limitem expozice nejméně 2 milionů částic na kubickou stopu vzduchu.
Respirátory s výměnnými filtry, určené k ochraně dýchacích cest proti výparům různých kovů s limitem expozice nejméně 0.05 miligramu na metr krychlový.
Respirátory s vyměnitelnými filtry, určené k ochraně dýchacích cest proti prachu, výparům a mlze z materiálů s limitem expozice nižším než 0.05 miligramu na metr krychlový nebo 2 miliony částic na kubickou stopu vzduchu.
Obrázek 2 19-. Typický prachový filtr se ztrátovým médiem
Obrázek 2-20a. Typické prachové respirátory.
Obrázek 2-20b. Typické prachové respirátory.
Obrázek 2 21-. Typický vysoce účinný filtr
Obrázek 2-22a. Typické poloobličejové a celoobličejové vysoce účinné respirátory.
Obrázek 2 22-b. Typické poloobličejové a celoobličejové vysoce účinné respirátory.
Respirátory určené k ochraně dýchacích cest proti prachu produkujícímu pneumokoniózu a fibrózu nebo prachu a mlze. U jednorázového respirátoru je filtr buď nedílnou součástí obličejové masky, nebo je to celá maska samotná (viz obrázek 2-23).
Filtry s nejvyšší účinností (99.97 procent proti částicím 0.3 � dioktylftalátu) se používají na vysoce účinných respirátorech certifikovaných pro ochranu proti prachu, výparům a mlze s limitem expozice nižším než 0.05 miligramu na metr krychlový nebo 2 miliony částic na kubickou stopu vzduchu. .
Respirátory na prach, výpary a mlhu s limitem expozice ne nižším než 0.05 miligramu na metr krychlový mají filtry s nižší účinností, jak jsou klasifikovány v 30 CFR 11 (přibližně 99 procent proti aerosolu výparů olova).
Protiprachové, mlhové, jednorázové protiprachové a mlžné respirátory mají také filtry s nižší účinností, jak jsou klasifikovány v 30 CFR 11 (přibližně 99 procent proti prachovým částicím oxidu křemičitého s geometrickým středním průměrem 0.4 až 0.6 p a standardní geometrickou střední odchylkou ne větší než 2).
Druhou hlavní třídu znečišťujících látek ve vzduchu tvoří plyny a páry. K dispozici jsou respirátory čistící vzduch pro ochranu proti specifickým plynům a výparům, jako je plynný čpavek a rtuťové páry, a třídám plynů a par, jako jsou kyselé plyny a organické výpary. Na rozdíl od filtrů, které jsou do určité míry účinné bez ohledu na to, o jaké částice se jedná, jsou kazety a kanystry používané pro odstraňování par a plynů navrženy pro ochranu proti specifickým nečistotám.
Obrázek 2-23a. Typické respirátory na jedno použití
Obrázek 2-23b. Typické respirátory na jedno použití
Respirátory odstraňující páry a plyny normálně odstraňují kontaminant interakcí jeho molekul s g
