Способ наполнения фильтрующего материала тонкоизмельченным сорбентом и устройство для его осуществления

Способ наполнения фильтрующего материала тонкоизмельченным сорбентом и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретения относятся к области производства сорбционно-фильтрующих материалов и преимущественно могут быть использованы при изготовлении средств индивидуальной защиты органов дыхания для очистки воздуха от содержащихся в нем газов и паров, прежде всего, сорбционно-фильтрующих элементов облегченных респираторов, а также газовых аналитических фильтров.

Среди способов наполнения фильтрующих материалов тонкоизмельченным сорбентом известны способы изготовления сорбционно-фильтрующих материалов для облегченных респираторов серии "Лепесток" (Технологическая инструкция по производству сорбционно-фильтрующих респираторов "Лепесток-В". ТИ АД. 14.01-86. - Силламяэ, Эстонская ССР, 1986. Александров Л.А. Установка напыления сорбента. Информационный лист о научно-техническом достижении №87-2362. - М.: ВИМИ, 1987. "Лепесток" (Легкие респираторы) / Петрянов И.В. и др. - М.: Наука, 1984, с.187-188, 193-195), которые в общей для них части включают раскрой волокнистого фильтрующего материала типа ФП (фильтр Петрянова) и пропитанной марли на круги-заготовки, комплектование сорбционно-фильтрующего материала путем наложения на круг-заготовку из волокнистого фильтрующего материала круга-заготовки из пропитанной марли и нанесение пылевидного сорбента путем пропускания через образованную заготовку сорбционно-фильтрующего материала потока пылевоздушной смеси.

Поскольку, согласно закону фильтрации, при пропускании пылевоздушной смеси через заготовку волокнистого материала частицы пылевидного сорбента осаждаются на волокнах и располагаются в его слое так, что их концентрация убывает по экспоненциальной зависимости по мере увеличения глубины их проникновения в слой, причем крутизна этой зависимости увеличивается с возрастанием сопротивления воздушному потоку материала, частицы пылевидного сорбента недостаточно проникают вглубь заготовки материала. Происходящая при напылении в соответствии с данными известными способами нагартовка частиц сорбента на внешней по отношению к движущейся пылевоздушной смеси поверхности заготовки материала препятствует дальнейшему наполнению его пылевидным сорбентом. Это не дает возможности получить достаточно протяженный слой пылевидного сорбента в объеме сорбционно-фильтрующего материала и ограничивает количество вносимого в него сорбента, не позволяя получить поверхностную плотность сорбента (масса сорбента, приходящаяся на единицу площади сорбционно-фильтрующего материала) более 4-5 мг/см². При этом частицы пылевидного сорбента, недостаточно глубоко проникшие в слой сорбционно-фильтрующего материала и недостаточно прочно осевшие на его волокнах, в процессе изготовления, транспортировки и хранения респиратора высыпаются, что еще более уменьшает поверхностную плотность сорбента. Кроме того, данные известные способы не обеспечивают равномерности нанесения пылевидного сорбента на заготовку сорбционно-фильтрующего материала. В результате всех этих причин оказываются недостаточными сорбционная емкость изготовленного сорбционно-фильтрующего материала и время защитного действия, которое ограничивается 6-8 часами.

Известен способ получения сорбционно-фильтрующего материала по патенту Российской Федерации №2114681 C1, 1998, B 01 D 39/00, В 32 В 31/06, G 21 F 1/12, который включает продувание воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом через волокнистый материал при наложении на слой волокнистого материала или на поток воздуха знакопеременной пульсирующей вибрации, создаваемой соответственно механическим вибратором или пульсатором давления.

Использование в данном известном способе наложения на слой заготовки волокнистого материала или на поток воздуха знакопеременной пульсирующей вибрации препятствует нагартовке частиц тонкоизмельченного сорбента на поверхности заготовки материала, внешней по отношению к движущемуся потоку воздуха с распыленным сорбентом, и поэтому способствует более глубокому проникновению частиц тонкоизмельченного сорбента в слой получаемого сорбционно-фильтрующего материала. Как указано в описании данного изобретения, это позволяет увеличить с 2 до 3-7 мг/см² поверхностную плотность сорбента в сорбционно-фильтрующем материале, получаемом на основе волокнистого полимерного фильтрующего материала типа ФПП-70-0,3, и поэтому увеличить его сорбционную емкость и время защитного действия респиратора на его основе.

Однако указанные значения поверхностной плотности сорбента в сорбционно-фильтрующем материале являются недостаточно высокими. Как и при использовании вышеописанных способов, частицы тонкоизмельченного сорбента все же недостаточно глубоко проникают в слой сорбционно-фильтрующего материала и недостаточно прочно осаждаются на его волокнах, что приводит к их высыпанию в процессе изготовления, транспортировки и хранения респиратора и еще большему уменьшению поверхностной плотности сорбента. Кроме того, данный известный способ, как и все вышеперечисленные аналоги, не обеспечивает равномерности нанесения пылевидного сорбента на заготовку сорбционно-фильтрующего материала. Это существенно ограничивает сорбционную емкость сорбционно-фильтрующего материала и время защитного действия респиратора на его основе.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к предлагаемому способу наполнения фильтрующего материала тонкоизмельченным сорбентом следует считать способ изготовления фильтра облегченных сорбционно-фильтрующих респираторов по патенту Российской Федерации №2053820 С1, 1996, А 62 В 7/10, А 62 В 18/02.

Указанный известный способ, выбранный за прототип, включает раскрой фильтрующего материала на круги-заготовки, комплектование фильтра путем наложения на круги-заготовки из фильтрующего материала кругов-заготовок из пропитанной марли, нанесение пылевидного сорбента на образованную заготовку фильтра путем пропускания через заготовку фильтра пылевоздушной смеси, электризованной и закрученной в вихревом потоке при давлении 0,10-0,15 МПа, и воздействия на заготовку фильтра со стороны, противоположной направлению пылевоздушного потока, пульсирующим перепадом давления с частотой 700-1000 импульсов в минуту.

В указанном известном способе изготовления фильтра облегченных сорбционно-фильтрующих респираторов, выбранном для заявляемого способа в качестве прототипа, использование нанесения пылевидного сорбента на образованную заготовку фильтра при воздействии на заготовку фильтра со стороны, противоположной направлению пылевоздушного потока, пульсирующим перепадом давления также препятствует нагартовке частиц пылевидного сорбента на поверхности заготовки фильтра со стороны движения пылевоздушного потока и поэтому способствует более глубокому и равномерному распределению частиц пылевидного сорбента в слое получаемого фильтра. Электризация частиц пылевидного сорбента и закручивание пылевоздушной смеси в вихревом потоке способствуют не только более глубокому проникновению частиц пылевидного сорбента вглубь заготовки фильтра, но и более прочному осаждению их на волокнах заготовки фильтра, что препятствует их высыпанию при изготовлении, транспортировке и хранении респиратора. Как следует из материалов описания данного изобретения, относительное отклонение от номинального значения поверхностной плотности сорбента по поверхности сорбционно-фильтрующего материала, изготовленного на основе волокнистого полимерного фильтрующего материала типа ФПП-70-0,5 в соответствии с данным известным способом не превышает ±(10-24)%.

Вместе с тем, практика промышленного использования данного известного способа изготовления фильтра облегченных сорбционно-фильтрующих респираторов показала, что указанные значения относительного отклонения от номинального значения поверхностной плотности сорбента по поверхности сорбционно-фильтрующего материала могут быть достигнуты при наполнении тонкоизмельченным сорбентом только сравнительно тонких слоев волокнистых полимерных фильтрующих материалов, подобных фильтрующему материалу типа ФПП-70-0,5, но обладающих, как и данный материал, сравнительно большим сопротивлением воздушному потоку, равным 5 Па, при скорости воздушного потока 1 см/с. При этом не удается получить поверхностную плотность сорбента более 5-7 мг/см², что существенно ограничивает сорбционную емкость получаемого сорбционно-фильтрующего материала и следовательно время защитного действия респиратора на его основе.

Однако при наполнении тонкоизмельченным сорбентом слоев волокнистых полимерных фильтрующих материалов большей толщины, позволяющих получать более высокую поверхностную плотность сорбента, но имеющих небольшие значения сопротивления воздушному потоку, таких значений относительного отклонения от номинального значения поверхностной плотности сорбента по поверхности сорбционно-фильтрующего материала данным известным способом получить не удается. В этих случаях относительное отклонение от номинального значения поверхностной плотности сорбента по поверхности сорбционно-фильтрующего материала может достигать 30-50%, что приводит к снижению времени защитного действия респиратора на его основе.

При этом получению высокой равномерности сорбента по поверхности сорбционно-фильтрующего материала препятствует то обстоятельство, что при формировании потока пылевоздушной смеси в соответствии с известным способом в нем возникают сквозные воздушные каналы с пониженным содержанием тонкоизмельченного сорбента, приводящие к неоднородности потока пылевоздушной смеси как по его поперечному сечению, так и вдоль него. Кроме того, в процессе наполнения по мере расходования загруженного в камеру напыления тонкоизмельченного сорбента его концентрация в потоке пылевоздушной смеси уменьшается и становится более неравномерной по его поперечному сечению, что приводит к неравномерности как поверхностной плотности сорбента по поверхности, так и концентрации сорбента по глубине слоя одной отдельно взятой заготовки сорбционно-фильтрующего материала, а также к различиям поверхностной плотности сорбента нескольких заготовок, наполненных сорбентом последовательно во времени. Это приводит к снижению времени защитного действия сорбционно-фильтрующего материала и нестабильности качественных показателей респиратора на его основе.

Получению сорбционно-фильтрующего материала с более высокой поверхностной плотностью сорбента при использовании данного известного способа препятствует то, что при пропускании пылевоздушной смеси через заготовку волокнистого материала частицы пылевидного сорбента осаждаются на волокнах и располагаются в его слое так, что их концентрация убывает по экспоненциальной зависимости по мере увеличения глубины их проникновения в слой. С одной стороны, это не дает возможности получить достаточно протяженный слой пылевидного сорбента в объеме сорбционно-фильтрующего материала и ограничивает количество вносимого в него сорбента, а значит и поверхностную плотность сорбента. С другой стороны, это приводит к тому, что большинство частиц пылевидного сорбента оказываются сконцентрированными в поверхностном слое заготовки волокнистого материала. В результате такие частицы пылевидного сорбента, которые недостаточно глубоко проникли в слой сорбционно-фильтрующего материала и поэтому недостаточно прочно закрепились на его волокнах, в процессе изготовления, транспортировки и хранения респиратора высыпаются, что приводит к уменьшению поверхностной плотности сорбента в его сорбционно-фильтрующем материале. Все это ограничивает сорбционную емкость и следовательно время защитного действия сорбционно-фильтрующего материала, получаемого с использованием выбранного за прототип известного способа.

Поэтому недостатком выбранного за прототип способа изготовления фильтра облегченных сорбционно-фильтрующих респираторов является ограниченность сорбционной емкости и времени защитного действия получаемого сорбционно-фильтрующего материала, что обусловлено низким значением поверхностной плотности сорбента и недостаточной ее равномерностью.

Среди устройств для наполнения фильтрующих материалов тонкоизмельченным сорбентом известна установка для осуществления способа получения сорбционно-фильтрующего материала по патенту Российской Федерации №2114681 С1, 1998, B 01 D 39/00, В 32 В 31/06, G 21 F 1/12, которая содержит вентилятор, камеру напыления с распылителем, бункер с сорбентом, лентопротяжный механизм для протягивания волокнистой ленты-заготовки через камеру напыления, вспомогательные фильтры очистки, а также механический вибратор или пульсатор давления.

Использование в данной известной установке механического вибратора или пульсатора давления для наложения на слой заготовки волокнистого материала или на поток воздуха знакопеременной пульсирующей вибрации при напылении препятствует нагартовке частиц тонкоизмельченного сорбента на поверхности заготовки волокнистого материала, внешней по отношению к движущемуся потоку воздуха с распыленным сорбентом, и поэтому способствует более глубокому проникновению частиц тонкоизмельченного сорбента в слой получаемого сорбционно-фильтрующего материала. Как указано в описании данного изобретения, это позволяет увеличить с 2 до 3-7 мг/см² поверхностную плотность сорбента в сорбционно-фильтрующем материале, получаемом на основе волокнистого полимерного фильтрующего материала типа ФПП-70-0,3, и поэтому увеличить его сорбционную емкость и время защитного действия.

Однако указанные значения поверхностной плотности сорбента в сорбционно-фильтрующем материале являются недостаточно высокими. Это объясняется тем, что частицы тонкоизмельченного сорбента все же недостаточно глубоко проникают в слой волокнистого материала и недостаточно прочно осаждаются на его волокнах, что приводит к их высыпанию в процессе изготовления, транспортировки и хранения респиратора и еще большему уменьшению поверхностной плотности сорбента. Кроме того, данная известная установка не обеспечивает равномерности нанесения пылевидного сорбента на заготовку волокнистого материала. Все это существенно ограничивает сорбционную емкость и время защитного действия сорбционно-фильтрующего материала.

Наиболее близкой по конструкции и выполняемым функциям к предлагаемому устройству для осуществления заявляемого способа наполнения фильтрующего материала тонкоизмельченным сорбентом следует считать установку напыления сорбента, которая использована при осуществлении способа изготовления фильтра облегченных сорбционно-фильтрующих респираторов по патенту Российской Федерации №2053820 С1, 1996, А 62 В 7/10, А 62 В 18/02 и рассмотрена в описании изобретения к данному патенту.

Указанная известная установка напыления сорбента, выбранная за прототип для предлагаемого устройства, содержит камеру приготовления пылевоздушной смеси с электродом внутри ее и отверстием в дне для подачи воздуха, установленное над камерой приготовления пылевоздушной смеси прижимно-пульсирующее устройство в виде цилиндра с пульсирующим поршнем и прижимным цилиндром, а также расположенную между камерой приготовления пылевоздушной смеси и прижимно-пульсирующим устройством кассету для закрепления заготовки фильтра.

В указанной известной установке напыления сорбента, выбранной в качестве прототипа заявляемого устройства, наличие установленного над камерой прижимно-пульсирующего устройства в виде цилиндра с пульсирующим поршнем и прижимным цилиндром при нанесении пылевидного сорбента на образованную заготовку фильтра обеспечивает воздействие на заготовку фильтра со стороны, противоположной направлению пылевоздушного потока, пульсирующим перепадом давления и поэтому препятствует нагартовке частиц пылевидного сорбента на поверхности заготовки фильтра со стороны движения пылевоздушного потока. Это способствует более глубокому и равномерному распределению частиц пылевидного сорбента в слое получаемого фильтра. Снабжение камеры приготовления пылевоздушной смеси данной известной установки электродом обеспечивает при напылении электризацию частиц пылевидного сорбента и закручивание пылевоздушной смеси в вихревом потоке, что способствует не только более глубокому проникновению частиц пылевидного сорбента вглубь заготовки фильтра, но и более прочному осаждению их на волокнах заготовки фильтра, препятствующему их высыпанию при изготовлении, транспортировке и хранении респиратора. Как следует из материалов описания данного изобретения, относительное отклонение от номинального значения поверхностной плотности сорбента по площади фильтра, изготовленного на основе волокнистого полимерного фильтрующего материала типа ФПП-70-0,5 с использованием данной известной установки напыления сорбента, не превышает ±(10-24)%.

Однако указанные значения относительного отклонения от номинального значения поверхностной плотности сорбента по поверхности сорбционно-фильтрующего материала могут быть достигнуты при наполнении тонкоизмельченным сорбентом с помощью данной известной установки только сравнительно тонких слоев волокнистых полимерных фильтрующих материалов, подобных фильтрующему материалу типа ФПП-70-0,5, но обладающих, как и данный материал, сравнительно большим сопротивлением воздушному потоку, равным 5 Па, при скорости воздушного потока 1 см/с. При этом не удается получить поверхностную плотность сорбента более 5-7 мг/см², что существенно ограничивает сорбционную емкость получаемого сорбционно-фильтрующего материала и следовательно время его защитного действия.

В случае наполнения тонкоизмельченным сорбентом волокнистых полимерных фильтрующих материалов большей толщины, позволяющих получать более высокую поверхностную плотность сорбента, но имеющих небольшие значения сопротивления воздушному потоку, таких значений относительного отклонения от номинального значения поверхностной плотности сорбента по поверхности сорбционно-фильтрующего материала с помощью этой установки получить не удается. В этом случае относительное отклонение от номинального значения поверхностной плотности сорбента по поверхности сорбционно-фильтрующего материала может достигать 30-50%, что приводит к снижению времени его защитного действия.

Получению высокой равномерности поверхностной плотности сорбента по поверхности сорбционно-фильтрующего материала препятствует то обстоятельство, что при формировании потока пылевоздушной смеси данной известной установкой посредством подачи воздуха через одно отверстие в плоском дне камеры приготовления пылевоздушной смеси в потоке пылевоздушной смеси возникают сквозные воздушные каналы с пониженным содержанием тонкоизмельченного сорбента, приводящие к неоднородности потока пылевоздушной смеси как по его поперечному сечению, так и вдоль него. При этом одно отверстие в дне камеры приготовления пылевоздушной смеси не позволяет сформировать ламинарный воздушный поток. Сформированный таким отверстием в плоском дне камеры воздушный поток будет эффективно захватывать и переносить к заготовке волокнистого материала частицы тонкоизмельченного сорбента, которые расположены вблизи центра дна камеры, и практически не захватывать частицы, расположенные на периферии дна камеры. Кроме того, в процессе напыления по мере расходования загруженного на плоское дно камеры приготовления пылевоздушной смеси тонкоизмельченного сорбента его концентрация в потоке пылевоздушной смеси уменьшается и становится более неравномерной по его поперечному сечению, что приводит к неравномерности как поверхностной плотности сорбента по поверхности, так и концентрации сорбента по глубине слоя одной отдельно взятой заготовки сорбционно-фильтрующего материала, а также к различиям поверхностной плотности сорбента нескольких заготовок, наполненных сорбентом последовательно во времени. Это приводит к снижению времени защитного действия сорбционно-фильтрующего материала.

Получению сорбционно-фильтрующего материала с более высокой поверхностной плотностью сорбента при использовании данного известной установки напыления сорбента препятствует то, что при пропускании пылевоздушной смеси через заготовку волокнистого материала частицы пылевидного сорбента осаждаются на волокнах и располагаются в его слое так, что их концентрация убывает по экспоненциальной зависимости по мере увеличения глубины их проникновения в слой. С одной стороны, это не дает возможности получить достаточно протяженный слой пылевидного сорбента в объеме сорбционно-фильтрующего материала и ограничивает количество вносимого в него сорбента, а значит и поверхностную плотность сорбента. С другой стороны, это приводит к тому, что большинство частиц пылевидного сорбента оказываются сконцентрированными в поверхностном слое заготовки сорбционно-фильтрующего материала. В результате такие частицы пылевидного сорбента, которые недостаточно глубоко проникли в слой сорбционно-фильтрующего материала и поэтому недостаточно прочно закрепились на его волокнах, в процессе изготовления, транспортировки и хранения респиратора высыпаются, что приводит к уменьшению поверхностной плотности сорбента в его сорбционно-фильтрующем материале. Все это ограничивает сорбционную емкость и следовательно время защитного действия сорбционно-фильтрующего материала, получаемого с использованием выбранной за прототип известной установки напыления сорбента.

Поэтому недостатком выбранной за прототип установки напыления сорбента является ограниченность сорбционной емкости и времени защитного действия получаемого сорбционно-фильтрующего материала, что обусловлено низким значением поверхностной плотности сорбента и недостаточной ее равномерностью.

Задачей одного изобретения является создание способа наполнения фильтрующего материала тонкоизмельченным сорбентом, который обеспечивает повышение сорбционной емкости и времени защитного действия получаемого сорбционно-фильтрующего материала, достигаемое за счет увеличения поверхностной плотности сорбента и повышения ее равномерности.

Задачей другого изобретения является создание устройства наполнения фильтрующего материала тонкоизмельченным сорбентом для осуществления заявляемого способа, которое обеспечивает повышение сорбционной емкости и времени защитного действия получаемого сорбционно-фильтрующего материала, достигаемое за счет увеличения поверхностной плотности сорбента и повышения ее равномерности.

Поставленная задача решается, согласно одному изобретению, тем, что в предлагаемом способе наполнения фильтрующего материала тонкоизмельченным сорбентом, включающем в соответствии с прототипом формирование потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом и пропускание его через фильтрующий материал, согласно изобретению для формирования потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом формируют виброкипящий слой тонкоизмельченного сорбента и пропускают поток воздуха через виброкипящий слой тонкоизмельченного сорбента. При этом пропускание через фильтрующий материал потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом выполняют при скорости воздушного потока 0,15-0,90 м/с, тонкоизмельченный сорбент размещают на газораспределительной решетке, формирование виброкипящего слоя тонкоизмельченного сорбента выполняют путем вибрации газораспределительной решетки с частотой 15-50 Гц и амплитудой 0,5-3,0 мм, пропускаемый через виброкипящий слой тонкоизмельченного сорбента поток воздуха формируют газораспределительной решеткой с производительностью по воздуху 10-150 м³/мин при перепаде давления 600 мм водяного столба, используют волокнистый фильтрующий материал с воздухопроницаемостью 220-390 дм³/(м²с), используют тонкоизмельченный сорбент с размером частиц 3-70 мкм, при пропускании через фильтрующий материал потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом воздействуют на фильтрующий материал со стороны, противоположной направлению движения потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом, пульсирующим перепадом давления с частотой 1-30 Гц и относительным изменением давления 0,4-0,9, а после пропускания потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом пропускают через фильтрующий материал поток воздуха со скоростью воздушного потока 0,3-1,5 м/с в течение 3-10 с в направлении, совпадающем с направлением движения потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом.

Использование для формирования потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом формирования виброкипящего слоя тонкоизмельченного сорбента, например, посредством размещения тонкоизмельченного сорбента на газораспределительной решетке и вибрации газораспределительной решетки с частотой 15-50 Гц и амплитудой 0,5-3,0 мм обеспечивает получение однородного виброкипящего слоя тонкоизмельченного сорбента с равномерным распределением концентрации частиц сорбента в объеме виброкипящего слоя. При этом вибрация частиц тонкоизмельченного сорбента в слое препятствует возникновению сквозных воздушных каналов с пониженной концентрацией частиц сорбента, снижает вязкость потока пылевоздушной смеси и способствует сегрегации частиц сорбента. Это обеспечивает более равномерное распределение частиц сорбента и получение более однородного воздушного потока как по его поперечному сечению, так и вдоль него. Формирование виброкипящего слоя тонкоизмельченного сорбента обеспечивает при этом сохранение равномерности распределения частиц сорбента в воздушном потоке при изменении количества загруженного сорбента в камере по мере его расходования, что приводит к большей равномерности как поверхностной плотности сорбента по поверхности, так и концентрации сорбента по глубине слоя одной отдельно взятой заготовки сорбционно-фильтрующего материала, а также к уменьшению различий поверхностной плотности сорбента нескольких заготовок, наполненных сорбентом последовательно во времени. Все это обеспечивает повышение равномерности поверхностной плотности сорбента как по поверхности сорбционно-фильтрующего материала, так и в его объеме не только одной отдельно взятой заготовки, но и нескольких заготовок, наполненных сорбентом последовательно во времени, и поэтому приводит к увеличению времени защитного действия получаемого сорбционно-фильтрующего материала.

Кроме того, формирование виброкипящего слоя тонкоизмельченного сорбента обеспечивает более эффективный захват частиц сорбента потоком воздуха, а вибрация частиц сорбента в пылевоздушном потоке - более интенсивное и поэтому более глубокое проникновение их в слой фильтрующего материала и более прочное осаждение на его волокнах. Это обеспечивает, во-первых, возможность наполнения сорбентом фильтрующих материалов большей толщины и получение более высокой поверхностной плотности сорбента, а, во-вторых, препятствует высыпанию частиц сорбента в процессе изготовления, транспортировки и хранения респиратора. Этим обеспечивается повышение сорбционной емкости и времени защитного действия сорбционно-фильтрующего материала.

Приведенные выше параметры, характеризующие вибрационные колебания газораспределительной решетки, получены авторами изобретения опытным путем, определяются размером частиц и плотностью используемого сорбента и являются наиболее приемлемыми. Для используемых заявителем сорбентов при частоте и амплитуде вибрации менее соответственно 15 Гц и 0,5 мм не удается получить однородный виброкипящий слой тонкоизмельченного сорбента, в результате чего весьма незначительно повышается по сравнению с известным способом поверхностная плотность сорбента и равномерность его напыления. Использование вибрации с частотой и амплитудой более соответственно 50 Гц и 3,0 мм нецелесообразно, поскольку поверхностная плотность сорбента и равномерность его напыления практически перестают повышаться, а энергопотребление и конструктивная сложность реализующего способ устройства существенно возрастают.

Использование пропускания через виброкипящий слой тонкоизмельченного сорбента потока воздуха, сформированного газораспределительной решеткой с производительностью по воздуху, например, 10-150 м³/мин при перепаде давления 600 мм водяного столба, обеспечивает формирование ламинарного воздушного потока, который обладает высокой однородностью как по всему поперечному сечению камеры напыления и следовательно виброкипящего слоя тонкоизмельченного сорбента, так и вдоль направления движения воздушного потока. Это обеспечивает эффективный и не изменяющийся во времени захват частиц сорбента и перенос их к наполняемому фильтрующему материалу, что приводит к повышению равномерности поверхностной плотности сорбента как по поверхности сорбционно-фильтрующего материала, так и в его объеме не только одной отдельно взятой заготовки фильтрующего материала, но и нескольких заготовок, наполненных сорбентом последовательно во времени, обеспечивая увеличение времени его защитного действия.

Указанная выше необходимая производительность по воздуху, характеризующая используемую газораспределительную решетку, зависит от размеров частиц и плотности напыляемого сорбента, получена авторами изобретения опытным путем и является наиболее приемлемой. Для используемых заявителем сорбентов применение газораспределительной решетки с производительностью по воздуху менее 10 м³/мин приведет к снижению поверхностной плотности сорбента, наполняющего фильтрующий материал, и увеличению длительности процесса наполнения, а использование газораспределительной решетки с производительностью по воздуху более 150 м³/мин не позволит получить достаточно однородный поток воздуха, что препятствует достижению высокой равномерности поверхностной плотности сорбента по поверхности фильтрующего материала.

Осуществление пропускания через фильтрующий материал потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом при скорости воздушного потока 0,15-0,90 м/с обеспечивает, с одной стороны, эффективный захват частиц сорбента потоком воздуха и его ламинарность, а с другой стороны, достаточно глубокое проникновение частиц сорбента вглубь слоя фильтрующего материала.

Указанная выше необходимая скорость воздушного потока с тонкоизмельченным сорбентом зависит от воздухопроницаемости фильтрующего материала, размеров частиц и плотности напыляемого сорбента, получена авторами изобретения опытным путем и является наиболее приемлемой. Для используемых заявителем фильтрующих материалов и сорбентов при пропускании через фильтрующий материал потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом со скоростью воздушного потока менее 0,15 м/с процесс захвата частиц сорбента потоком воздуха будет недостаточно эффективным, что приведет к снижению поверхностной плотности сорбента в получаемом сорбционно-фильтрующем материале и увеличению длительности процесса напыления. Пропускание через фильтрующий материал потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом со скоростью воздушного потока более 0,90 м/с не позволяет получить ламинарный поток воздуха с равномерным распределением в нем частиц сорбента, что препятствует достижению высокой равномерности поверхностной плотности сорбента по поверхности получаемого сорбционно-фильтрующего материала.

Использование для напыления фильтрующего материала со сравнительно высокой воздухопроницаемостью, составляющей 220-390 дм³/(м²с), обеспечивает более глубокое проникновение большего количества частиц сорбента в слой фильтрующего материала, что приводит к увеличению поверхностной плотности сорбента и следовательно повышению сорбционной емкости и времени защитного действия получаемого сорбционно-фильтрующего материала. Применение фильтрующего материала с воздухопроницаемостью, меньшей указанной, не позволяет получить высокой поверхностной плотности сорбента и приводит к существенному возрастанию сопротивления воздушному потоку получаемого сорбционно-фильтрующего материала, что недопустимо в случае применения его в легких сорбционно-фильтрующих респираторах. Использование фильтрующего материала с воздухопроницаемостью, большей указанной, не обеспечивает удовлетворительного осаждения частиц сорбента на его волокнах, что будет приводить к его высыпанию в процессе изготовления, хранения и транспортировки респиратора на основе получаемого сорбционно-фильтрующего материала.

Применение при пропускании через фильтрующий материал потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом воздействия на фильтрующий материал со стороны, противоположной направлению движения потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом, пульсирующим перепадом давления с частотой 1-30 Гц и относительным изменением давления 0,4-0,9, вызывает, во-первых, отделение от фильтрующего материала нагартованного на его поверхности, внешней по отношению к движущемуся потоку пылевоздушной смеси, слоя тонкоизмельченного сорбента, препятствующего дальнейшему проникновению частиц сорбента в слой фильтрующего материала. Во-вторых, такое воздействие вызывает вибрационные колебания фильтрующего материала, что способствует более глубокому проникновению в его слой частиц тонкоизмельченного сорбента и более прочному осаждению этих частиц на его волокнах. Это обеспечивает увеличение количества вносимого в фильтрующий материал сорбента и поэтому приводит к повышению поверхностной плотности сорбента, увеличению сорбционной емкости и времени защитного действия получаемого сорбционно-фильтрующего материала.

Применение после пропускания потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом пропускания через фильтрующий материал потока воздуха со скоростью воздушного потока 0,3-1,5 м/с в течение 3-10 с в направлении, совпадающем с направлением движения потока воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом, обеспечивает дальнейшее еще более глубокое проникновение частиц сорбента вглубь слоя фильтрующего материала, что способствует более прочному закреплению частиц сорбента на волокнах фильтрующего материала и препятствует их высыпанию при изготовлении, транспортировке и хранении респиратора. Этим также обеспечивается получение высоких поверхностной плотности сорбента, сорбционной емкости и времени защитного действия получаемого сорбционно-фильтрующего материала.

Указанные скорость пропускаемого через фильтрующий материал воздушного потока и интервал времени его пропускания определены авторами изобретения экспериментально, зависят от толщины и воздухопроницаемости фильтрующего материала, размеров частиц и плотности напыляемого сорбента и являются наиболее приемлемыми. При меньших значениях скорости воздушного потока и времени его пропускания не обеспечивается достаточно глубокое проникновение частиц сорбента вглубь слоя фильтрующего материала и прочное закрепление на его волокнах. При значениях скорости воздушного потока и времени его пропускания, больших максимальных значений указанных диапазонов, происходит высыпание частиц сорбента с противоположной стороны фильтрующего материала, что возникает, прежде всего, при наполнении тонких фильтрующих материалов, обладающих высокой воздухопроницаемостью.

Отмеченное свидетельствует о решении декларированной выше задачи предлагаемого изобретения благодаря наличию у предлагаемого способа наполнения фильтрующего материала тонкоизмельченным сорбентом перечисленных отличительных признаков.

Поставленная задача решается, согласно другому изобретению, тем, что предлагаемое устройство наполнения фильтрующего материала тонкоизмельченным сорбентом, содержащее, в соответствии с прототипом, камеру напыления с отверстием для подачи сжатого воздуха, установленную на камере напыления кассету для заготовки фильтр