CN201150730Y - 自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于检测自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性的检测装置。由供气、颗粒物发生器和样品检测三部分组成，供气由空气压缩机提供；颗粒物发生器固定安装在检测台内，设置有NaCL颗粒物发生器、DOP颗粒物发生器和玉米油颗粒物发生器；样品检测部分包括样品夹具、检测仓及颗粒物检测器，颗粒物检测器是两台激光光度计，激光光度计分别与夹具和检测仓连接；激光光度计与电脑连接。本装置完成国家标准对自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性检测的所有检测项目，设备结构简单，功能齐全。

Description

自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于检测自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性的检测装置。

背景技术

自吸过滤式防颗粒物呼吸器是个人呼吸防护用品，国内通常称之为防尘口罩，过滤效率和泄漏性是评价防尘口罩性能的首选参数。目前国内采用武汉安全环保研究院研制生产的WA-1型防尘口罩阻尘效率检测装置来检测防尘口罩的过滤效率和漏泄率。该装置按照“粉尘法”原理，采用医用滑石粉作为试验介质，在一定的粉尘浓度和一定的抽气流量条件下，采集口罩前后的粉尘样品，经高精度天平称量，计算出口罩的阻尘效率。漏泄率则为防尘口罩封边和不封边时的两种阻尘效率之差。WA-1型防尘口罩阻尘效率检测装置检测产品的阻尘效率虽可达到95％、99％甚至99.9％，但实际阻隔呼吸性粉尘的效率大大低于国外的方法，且无法预测，而且由于粉尘粒度过大，检验装置内部粉尘的均匀度和相关性很难控制，加上采集样品须经人工去称量，造成一定的人为误差。虽然许多国内企业的产品经该装置检测合格，但送到欧美认证就不能合格。

中国国家标准《呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》(GB 2626第三版)的修订结合我国技术条件的现状与发展，综合参考采用了目前国际有关标准的技术要求与方法，实施了新的检测标准，老标准规定的阻尘效率和泄漏性检测方法已废止。

北京清能创新科技有限公司与清华大学核研院共同研制开发了KZNJ-1高效口罩效率检测装置，目前能够进行NaCL气溶胶初始过滤效率检测，主要技术参数符合GB 2626国家标准关于NaCL颗粒物过滤效率检测要求，但其还没有进行过加载测试，也不能进行DOP等油性颗粒物过滤效率和泄漏性检测。国内有生产企业为产品出口需要，购买了美国TSI公司生产的8130型自动滤料测试设备对过滤材料的过滤效率进行监测。一些国内检测实验室也购置了8130进行NaCL和DOP过滤效率检测，但其无法进行泄漏性检测。

国内有针对防毒面具泄漏性的检测装置，采用30号或22号透平油，发生气量为30～60L/min，用油雾浊度计检测受试者面具内外的气溶胶浓度。测试时，油雾室的油雾浓度在1000～2500mg/m³范围内。

国外厂家和检测机构通常使用美国TSI公司生产的8130型自动滤料过滤效率测试设备进行过滤效率检测，欧洲的一些厂家和检测机构使用欧洲设备，如SFP Services Ltd生产的检测设备。欧美等国对防颗粒物呼吸器过滤效率的检测原理基本上是一致的，只是测试仪器和控制系统有些差异，但它们的核心技术内容大致相同，即用NaCL气溶胶检测非油性颗粒物滤料，用DOP或石蜡油气溶胶检测油性颗粒物滤料，采用85～95L/min的大流量，颗粒物的空气动力学粒径为0.3μm左右，只是发生系统、颗粒物检测器和控制系统有些差异。欧洲设备主要采用氢焰光度计检测NaCL颗粒物浓度，采用光散射光度计检测石蜡油颗粒物浓度，而石蜡油气溶胶需要加热产生。美国如TSI公司设备采用激光光度计检测NaCL颗粒物和DOP等油性颗料物浓度，DOP气溶胶不需加热产生。欧美进行的泄漏性检测是在实验室或现场，用真人检测各种口罩对不同脸型的适合性，检测存在的泄漏量。实践证明，这样的检测装置能够测试产品在实际使用时达到确定的防护水平，并在某种程度上保证产品对人佩带的适合性。空气动力学粒径为0.3μm的颗粒物对各种滤料最容易穿透，如果对该粒径颗粒物的过滤效率能控制在某个水平，例如95％，那么在现场遇到的任何粒径的粉尘，其实际过滤效率就可以保证至少高于95％。采用颗粒物的空气动力学粒径为0.3μm的检测设备能保证合格品的实际过滤效率比实验室控制的最低效率高，且具有确定的防护水平，使安全性得以保证。

发明内容

本实用新型的目的是针对当前自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性检测装置存在的不足，并根据GB 2626-2006标准对过滤效率及泄漏性检测设备的要求，提供一套可完全满足标准对过滤效率和泄漏性检测要求的装置。

本实用新型的技术解决方案是：按照GB 2626-2006标准规定的过滤效率和泄漏性检测要求设计搭建了一套检测台，将相关检测仪器安装在检测台内，通过关闭或打开相关控制阀来实现不同的颗粒物检测，并设计开发一套测试软件对光度计的数据进行采集和按标准要求进行相关结果计算。

按照检测工作要求，过滤效率和泄漏性检测装置由供气、颗粒物发生和样品检测三部分组成。供气由空气压缩机提供，并经过三级过滤，设有调压阀。颗粒物发生部分固定安装在检测台内，设置有NaCL颗粒物发生器、中和器、加热器、DOP颗粒物发生器和玉米油颗粒物发生器。为检测不同类型的颗粒物，NaCL颗粒物发生器、DOP颗粒物发生器和玉米油颗粒物发生器分别形成三个检测气路，三个检测气路共用一台空气压缩机，每个气路设置阀来接通或切断气流。样品检测部分包括样品夹具、检测仓、颗粒物检测器及两台真空泵，一台真空泵与夹具连通，一台真空泵与颗粒物检测器连通。按标准要求，颗粒物检测器选择两台激光光度计。夹具可安装在检测台上，分上下两部分，分别有采样管路与两台激光光度计采样口连接，上夹具入口管路与颗粒物发生部分连通，其内装有连接温湿度显示仪表的传感器，下夹具出口管路设置数显流量计、调速阀，与夹具连通的真空泵进气口设置两路，一路通过调速阀与下夹具出口管路相通，另一路与大气相通，两路均设置阀进行切换。两台激光光度计还有采样管路与检测仓连接，一台光度计检测上夹具或仓内颗粒物浓度，一台光度计检测下夹具或真人佩戴的面罩内颗粒物浓度。两台光度计的采样出口与一真空泵进气口相连。检测仓内颗粒物浓度的采样管路上有一分支通过流量计(可调流量计、射流流量计)、阀与供气部分相通，检测面罩内颗粒物浓度的采样管路上也有一分支通过流量计(可调流量计、射流流量计)、阀与供气部分相通。面罩内颗粒物浓度的采样管路设置两路，一路在检测仓外为受试者本底浓度检测管路，一路进入检测仓内采集受试者面罩内颗粒物，两气路设置阀进行切换。

在NaCL颗粒物发生器检测气路上，NaCL颗粒物发生器出口管路连接混合罐，混合罐出口管路连接中和器。在NaCL颗粒物发生器的压缩空气入口管路上设置调压阀和单向阀，并设置阀接通或切断气流，在混合罐的压缩空气入口管路上设置调压阀、可调流量计和加热器。中和器出口管路分成两路，一路与上夹具连通，一路与检测仓连通，分别设置阀接通或切断两路气流。

在DOP颗粒物发生器检测气路上，DOP颗粒物发生器出口管路连接混合罐。混合罐出口管路分两路，一路与上夹具连通，设置阀控制气流通过或切断，一路与室外相通。DOP颗粒物发生器的压缩空气入口管路上设置调压阀和单向阀，在混合罐的压缩空气入口管路上设置调压阀和可调流量计。

在玉米油颗粒物发生器检测气路上，玉米油颗粒物发生器出口管路分成两路，一路连接混合罐，一路与室外相通，两管路上均设置阀调节气流量。混合罐出口管路与检测仓连通。在混合罐的压缩空气入口管路上设置调压阀和可调流量计。

NaCL颗粒物过滤效率检测工作原理：洁净干燥的压缩空气通过合适的管路进入NaCL颗粒物发生器，产生含NaCL颗粒物的气溶胶从发生器出口排出，经与洁净干燥的热补充气混合后经过中和器，再由真空泵带动以标准规定的流量通过被测样品，多余的混合气自排入检测仓至室外。从两台激光光度计的采样端分别同时抽出被测样品上游处和下游处的气体经过两光度计。光度计读取的数据通过信号线持续传输给电脑，再通过测试软件采集数据并处理，获得需要的检测结果。

DOP颗粒物过滤效率检测工作原理：洁净干燥的压缩空气通过合适的管路进入DOP颗粒物发生器，产生含DOP颗粒物的气溶胶从发生器出口排出，经与洁净干燥的补充气混合后由真空泵带动以标准规定的流量通过被测样品，多余的混合气自排到室外。从两台激光光度计的采样端分别同时抽出被测样品上游处和下游处的气体经过两光度计。光度计读取的数据通过信号线持续传输给电脑，再通过测试软件采集数据并处理，获得需要的检测结果。

NaCL颗粒物泄漏性检测工作原理：洁净干燥的压缩空气通过合适的管路进入NaCL颗粒物发生器，产生含NaCL颗粒物的气溶胶从发生器出口排出，经与洁净干燥的热补充气混合后经过中和器，再靠自身压力进入检测仓，最后自排到仓外。受试者佩戴面罩站在检测仓中，从两台激光光度计的采样端分别同时抽出检测仓内和不同动作时受试者面罩内的气体经过光度计，光度计读取的数据通过信号线持续传输给电脑，再通过测试软件采集数据并处理，获得需要的检测结果。

玉米油颗粒物泄漏性检测工作原理：洁净干燥的压缩空气通过合适和管路进入玉米油颗粒物发生器，产生含玉米油颗粒物的气溶胶从发生器出口排出，经与洁净干燥的补充气混合后靠自身压力进入检测仓再自排到仓外。受试者佩戴面罩站在检测仓中，从两台激光光度计的采样端分别同时抽出检测仓内和不同动作时受试者面罩内的气体经过光度计，光度计读取的数据通过信号线持续传输给电脑，再通过测试软件采集数据并处理，获得需要的检测结果。

本实用新型的有益效果是：用一套装置完成国家标准对自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性检测的所有检测项目，还能用于评价医用防护口罩和其它呼吸防护用品的过滤效率和泄漏性，设备结构简单，功能齐全。

附图说明

图1自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性检测装置连接图

图2NaCL颗粒物发生部分连接示意图

图3DOP颗粒物发生部分连接示意图

图4玉米油颗粒物发生部分连接示意图

图5样品检测部分连接示意图

图中：1——数显流量计；2——射流流量计；3——阀；4——调压阀；5——可调流量计；6——调速阀；7——单向阀；8——混合罐。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性检测装置，由供气、颗粒物发生器和样品检测三部分组成。供气由空气压缩机提供，颗粒物发生器固定安装在检测台内，设置有NaCL颗粒物发生器、DOP颗粒物发生器和玉米油颗粒物发生器，样品检测部分包括样品夹具、检测仓及颗粒物检测器，颗粒物检测器为两台激光光度计。根据国家标准对过滤效率和泄漏性的检测要求，颗粒物发生器、颗粒物检测器选择很关键，本发明选用美国TSI公司型号为8118A的盐性颗粒物发生器，型号为1081414R的油性颗粒物发生器，型号为9306的六喷嘴发生器，激光光度计选用美国TSI公司型号为8587的激光光度计，其有两个采样口，分别为“Upstream”、“Downstream”，有一个出口为“External Vacuum”。

采用上述检测装置对自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性检测方法如下：

NaCL颗粒物过滤效率检测步骤：

1)配制2％浓度的NaCL溶液3L装入8118A盐性颗粒物发生器中，使液位指示器中的红色标志顶端刚好在上黑环的下面；

2)检查各处管路的连接和气密、单向阀7是否正常工作，打开3054中和器和检测仓之间的阀3，关闭其余控制阀3，开启空气压缩机，调节供气管路上的调压阀4，使供应的压缩空气压力大于发生器的工作压力；

3)打开进入8118A盐性颗粒物发生器和与其发生气混合的压缩空气通过的阀3，并打开加热器，设置加热器的气流出口温度在检测需要的范围内，调节调压阀4使进入发生器的空气压力为30psi，进入可调流量计5的空气压力不超过30psi，调节可调流量计5流量为70L/min；

4)预热30分钟以上，让8118A盐性颗粒物发生器稳定工作；

5)选择适合的上、下夹具夹紧被测样品，打开WSB-010型智能温湿度能变送器；

6)开启两真空泵，其中，下夹具出口管路上的真空泵进气端与大气相通的一路打开，另一路关闭；打开激光光度计，光度计处于PURGING状态；同时打开电脑，点击进入测试软件主界面，再点击“过滤效率检测”按钮，进入过滤效率检测界面，选择输入被测样品的相关检测信息和检测条件；

7)打开3054中和器和上夹具、下夹具和真空泵进气口之间的阀3，调小真空泵进气口与大气相通的阀开口，调节调速阀6，使数显流量计1显示的流量为标准规定的检测流量。在电脑的过滤效率检测界面，点击“连接”按钮，选择设备1和设备2方框中的“PURGING→UPSTREAM”或“PURGING→DOWNSTREAM”，再点击“开始检测”，测试软件开始持续采集数据并按要求进行处理。检测一直持续到过滤效率达到了最低点为止，或一直持续到被测样品上已经累积了(200±5)mg颗粒物为止，输入检测过程中智能温湿度变送器测量的温度和湿度，点击“确定”，光度计转入PURGING状态；

8)样品检测完后，完全打开夹具气路上的真空泵进气口和大气之间的阀3，关闭下夹具和真空泵进气口之间、中和器和上夹具之间的阀3，从夹具中取出被测样品，换上另一被测样品夹紧，输入改变的信息，再按步骤7)操作；

9)所有样品检测完毕，关闭真空泵、加热器，保持加热器通气一段时间，切断8118A盐性颗粒物发生器检测气路；

10)点击“断开连接”，退出过滤效率检测界面，在主界面点击“过滤效率检测报告打印”按钮，调出检测报告并打印；

11)切换进入其它颗粒物检测气路，或切断气路、关闭电脑、空气压缩机和所有电源。

DOP颗粒物过滤效率检测步骤：

1)在1081414R油性颗粒物发生器中装入DOP试液，使液位指示器中的红色标志顶端刚好在上黑环的下面；

2)检查各处管路的连接和气密、单向阀7是否正常工作，关闭各处阀3，保证各气路不串通；开启空气压缩机，调节供气管路上的调压阀4，使供应的压缩空气压力大于发生器的工作压力；

3)打开进入1081414R油性颗粒物发生器和与其发生气混合的压缩空气通过的阀3，调节调压阀4使进入发生器的空气压力为35psi，进入可调流量计5的空气压力不超过35psi，调节可调流量计5流量为50L/min；

4)预热15分钟以上，让1081414R油盐性颗粒物发生器稳定工作；

5)选择适合的上、下夹具夹紧被测样品，打开WSB-010型智能温湿度变送器；

6)开启两真空泵，其中，下夹具出口管路上的真空泵进气端与大气相通的一路打开，另一路关闭；打开激光光度计，光度计处于PURGING状态；同时打开电脑，点击进入测试软件主界面，再点击“过滤效率检测”按钮，进入过滤效率检测界面，选择输入被测样品的相关检测信息和检测条件；

7)打开DOP颗粒物检测气路上的混合罐8和上夹具、下夹具和真空泵进气口之间的阀3，调小真空泵进气口与大气相通的阀3开口，调节调速阀6，使数显流量计1显示的流量为标准规定的检测流量。在电脑的过滤效率检测界面，点击“连接”按钮，选择设备1和设备2方框中的“PURGING→UPSTREAM”或“PURGING→DOWNSTREAM”，再点击“开始检测”，测试软件开始持续采集数据并按要求进行处理。检测一直持续到过滤效率达到了最低点为止，或一直持续到被测样品上已经累积了(200±5)mg颗粒物为止；若被测样品上已经累积了(200±5)mg颗粒物，但同时效率出现了下降，检测一直持续到效率停止下降为止，输入检测过程中智能温湿度变送器测量的温度和湿度，点击“确定”，光度计转入PURGING状态；

8)样品检测完后，完全打开夹具气路上的真空泵进气口和大气之间的阀3，关闭下夹具和真空泵进气口之间、混合罐8和上夹具之间的阀3，从夹具中取出被测样品，换上另一被测样品夹紧，输入改变的信息，再按步骤7)操作；

9)所有样品检测完毕，关闭真空泵，切断1081414R油性颗粒物发生器检测气路；

10)点击“断开连接”，退出过滤效率检测界面，在主界面点击“过滤效率检测报告打印”按钮，调出检测报告并打印；

11)切换进入其它颗粒物检测气路，或切断气路、关闭电脑、空气压缩机和所有电源。

NaCL颗粒物泄漏性检测步骤：

1)配制2％浓度的NaCL溶液3L装入8118A盐性颗粒物发生器中，使液位指示器中的红色标志顶端刚好在上黑环的下面；

2)检查各处管路的连接和气密，打开3054中和器和检测仓之间的阀3，关闭其余控制阀3，开启空气压缩机，调节供气管路上的调压阀4，使供应的压缩空气压力大于发生器的工作压力；

3)打开进入8118A盐性颗粒物发生器和与其发生气混合的压缩空气通过的阀3，并打开加热器，设置加热器的气流出口温度在检测需要的范围内，调节调压阀4使进入NaCL颗粒物发生器的空气压力为30psi，进入可调流量计5的空气压力不超过30psi；

4)预热30分钟以上，让8118A盐性颗粒物发生器稳定工作；

5)打开激光光度计，光度计处于PURGING状态，开启光度计采样出口管路上的真空泵，打开与供气部分连接的采样分支气路和本底浓度检测气路上的阀3，调节可调流量计5，使射流流量计2显示的流量为采样流量的二分之一；

6)打开电脑，点击进入测试软件主界面，再点击“颗粒物浓度检测”按钮，进入颗粒物浓度检测界面，输入有关参数，选择其中一台光度计采样口，点击“连接”按钮，观察检测仓内颗粒物浓度，同时调节可调流量计5，使检测仓内NaCL颗粒物浓度为(10±2)mg/m³；

7)退出颗粒物浓度检测界面，点击“泄漏性检测”按钮，进入泄漏性检测界面，选择输入被测样品的相关检测信息和检测条件；

8)受试者在洁净空气区域佩戴好被测样品，并按使用方法检查佩戴气密性，然后连接被测样品的采样管至本底浓度测试管路，在泄漏性检测界面点击“连接”按钮，选择设备1和设备2方框中的“PURGING→UPSTREAM”或“PURGING→DOWNSTREAM”，再点击“本底浓度检测”测试受试者在检测仓外呼吸时面罩内的本底浓度5个，接着点击“该样品号的平均本底浓度”。然后，受试者进入检测仓，将采样管接在面罩内颗粒物浓度检测管路上，打开该管路上的阀，同时关闭本底浓度检测管路上的阀，受试者按要求依次完成五个动作，同时点击“检测步骤”方框中的相关按钮依次采集数据并进行处理，检测完毕，点击“断开连接”按钮，光度计转至PURGING状态；

9)更换受试者或被测样品，输入改变的参数，切换面罩内颗粒物浓度检测气路至本底浓度检测气路，再按步骤8)操作；

10)泄漏性检测工作完毕，关闭真空泵、加热器，保持加热器通气一段时间，切断8118A盐性颗粒物发生器检测气路；

11)退出泄漏性检测界面，在主界面点击“泄漏性检测报告打印”按钮，调出检测报告并打印；

12)切换进入其它颗粒物检测气路，或切断气路、关闭电脑、空气压缩机和所有电源。

玉米油颗粒物泄漏性检测工作步骤：

1)将适量玉米油装入9306发生器中；

2)检查各处管路的连接和气密，打开玉米油颗粒物检测气路上的混合罐8和检测仓之间的阀3，关闭其余控制阀3，保证各气路不串通；开启空气压缩机，调节供气管路上的调压阀4，使供应的压缩空气压力大于发生器的工作压力；

3)打开进入9306发生器和与其发生气混合的压缩空气通过的阀，开启1个喷嘴，调节9306发生器的工作压力为30psi；

4)打开激光光度计，光度计处于PURGING状态，开启光度计采样出口管路上的真空泵，打开与供气部分连接的采样分支气路和本底浓度检测气路上的阀3，调节可调流量计5，使射流流量计2显示的流量为采样流量的二分之一；

5)打开电脑，点击进入测试软件主界面，再点击“颗粒物浓度检测”按钮，进入颗粒物浓度检测界面，输入有关参数，选择其中一台光度计采样口，点击“连接”按钮，观察检测仓内颗粒物浓度，同时调节9306发生器出口管路上的阀3和可调流量计5，使检测仓内玉米油颗粒物浓度为(20～30)mg/m³；

6)退出颗粒物浓度检测界面，点击“泄漏性检测”按钮，进入泄漏性检测界面，选择输入被测样品的相关检测信息和检测条件；

7)受试者在洁净空气区域佩戴好被测样品，并按使用方法检查佩戴气密性，然后连接被测样品的采样管至本底浓度测试管路，在泄漏性检测界面点击“连接”按钮，选择设备1和设备2方框中的“PURGING→UPSTREAM”或“PURGING→DOWNSTREAM”，再点击“本底浓度检测”测试受试者在检测仓外呼吸时面罩内的本底浓度5个，接着点击“该样品号的平均本底浓度”。然后，受试者进入检测仓，将采样管接在面罩内颗粒物浓度检测管路上，打开该管路上的阀，同时关闭本底浓度检测管路上的阀3，受试者按要求依次完成五个动作，同时点击“检测步骤”方框中的相关按钮依次采集数据并进行处理，检测完毕，点击“断开连接”按钮，光度计转至PURGING状态；

8)更换受试者或被测样品，输入改变的参数，切换面罩内颗粒物浓度检测气路至本底浓度检测气路，点击“连接”按钮，再按步骤7)操作；

9)泄漏性检测工作完毕，关闭真空泵，将光度计转至PURGING状态，切断9306发生器检测气路；

10)退出泄漏性检测界面，在主界面点击“泄漏性检测报告打印”按钮，调出检测报告并打印；

11)切换进入其它颗粒物检测气路，或切断气路、关闭电脑、空气压缩机和所有电源。

Claims (1)

1、自吸过滤式防颗粒物呼吸器过滤效率和泄漏性检测装置，由供气、颗粒物发生器和样品检测三部分组成，其特征是供气由空气压缩机提供；颗粒物发生器固定安装在检测台内，设置有NaCL颗粒物发生器、DOP颗粒物发生器和玉米油颗粒物发生器；样品检测部分包括样品夹具、检测仓及颗粒物检测器，颗粒物检测器是两台激光光度计，激光光度计分别与夹具和检测仓连接；激光光度计与电脑连接；

NaCL颗粒物发生器、DOP颗粒物发生器和玉米油颗粒物发生器分别为独立的三个气路；NaCL颗粒物发生器气路上，NaCL颗粒物发生器出口管路连接混合罐，混合罐出口管路连接中和器，在混合器的入口管路上设置调压阀、可调流量计和加热器，中和器出口管路分成两路，一路与夹具连通，一路与检测仓连通；DOP颗粒物发生器气路上，DOP颗粒物发生器出口管路连接混合罐，混合罐出口管路分两路，一路与夹具连通，一路与室外连通；玉米油颗粒物发生器气路上，玉米油颗粒物发生器出口管路分成两路，一路连接混合罐，一路与室外相通。

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