Файл: Наименование инновационного технического решения.docx

№ п/п	Наименование инновационного технического решения	Описание документа источника	Сведения об авторах и организации	Описание сущности инновационного решения	Результаты анализа достоинств и недостатков
1	Устройство для индивидуальной защиты рук от вибрации	Патент РФ № 2264140 (опубликован 20.11.2005)	Автор: Устьянцев С.Л. Организация: ООО «Медицина и Экология»	Устройство в виде перчаток или рукавиц состоит из хорошо впитывающего влагу внутреннего тканевого и механически прочного наружного корпусов, скрепленных между собой на ладонной поверхности через антивибрационный упругодемпфирующий слой. Упругодемпфирующий слой состоит из резиновой губки Р-29, содержащей 95 % закрытых пор, с кажущейся плотностью 230–300 кг/м³	Представленное устройство наиболее эффективно при малых усилиях нажатия (до 50 Н) на виброгенерирующее устройство. При больших усилиях нажатия (более 50 Н) на виброгенерирующее устройство эффективность защиты антивибрационных перчаток «Вибростат» уменьшается, особенно в области низкочастотного и среднечастотного спектров вибрации. Защита от вибрации 8–63 Гц является наиболее актуальной задачей охраны труда при работе с виброинструментом, передающим локальную вибрацию на руки в связи с высокой проникающей способностью и низкой поглощаемостью колебательной энергии, вызываемой низкочастотной и среднечастотной вибрацией. Предупреждение вредного воздействия низкочастотной и среднечастотной вибрации осложняется сочетанным воздействием на оператора больших мышечных усилий, связанных с нажатием на виброинструмент, генерирующий такую вибрацию. Взлом дорожного покрытия отбойными молотками, уплотнение грунта трамбовками, бурение шпуров перфораторами, обрубка литья рубильными молотками и другие виды профессиональной деятельности с применением виброинструмента, генерирующего низкочастотную и среднечастотную вибрацию, сопровождаются интенсивными усилиями нажатия на виброинструмент, как правило, превышающими 50 Н (до 500–600 Н и более)
2	Средства индивидуальной защиты рук от вибрации	ГОСТ 12.4.002–97 ССБТ. Средства защиты рук от вибрации. Технические требования и методы испытаний	Разработан Техническим комитетом по стандартизации ТК 320 «Средства индивидуальной защиты», Научным центром социально-производственных проблем охраны труда (МИОТ)	Устройство в виде перчаток или рукавиц, состоящих из внутреннего тканевого и механически прочного наружного кожаного корпусов, скрепленных между собой на ладонной поверхности через виброзащитный упругодемпфирующий слой	Эффективность указанных СИЗ рук от вибрации определяется упругодемпфирующими свойствами применяемых виброизоляционных материалов. Такими материалами являются резиновая медицинская трубка, либо синтепон, либо поролон. Однако упругодемпфирующие свойства этих материалов не обеспечивают надежную защиту рук от вибрации, создают высокую сопротивляемость при движении пальцами и кистями, не обеспечивают необходимый рабочий контакт оператора с инструментом и не способствуют выполнению требуемых производством точно координированных движений пальцами рук
3	Виброзащитная рукавица	Патент РФ № 2115351 (опубликован 20.07.1998)	Авторы: Ахмадеев В.Ф., Моисеев В.Н., Корелин Н.С., Асанов В.И. Организация: Общество с ограниченной ответственностью «Полимерполотно»	Виброзащитная рукавица включает корпус в виде ладонной и тыльной частей, напалок на большой палец, внутреннюю подкладку и виброзащитный вкладыш из пенополиуретана. Вкладыш выполнен по форме выкройки ладонной части корпуса и напалка на большой палец в виде цельной конструкции и имеет неравномерно распределенные по толщине изолированные друг от друга газовые ячейки сферической формы разных диаметров. Толщина вкладыша 0,025–0,050 от длины ладонной части корпуса. Вкладыш имеет на наружных поверхностях открытые газовые ячейки	Основными недостатками данной конструкции рукавицы являются: сложность конструктивного оформления надувного виброзащитного вкладыша от механических повреждений, ограниченный диапазон применения рукавицы на рабочих частотах вибрации
4	Рукавицы виброзащитные типа КС	Патент РФ № 2438533 (опубликован 10.01.2012)	Авторы: Кочетов О.С., Стареева М.О. Организация: нет данных	Рукавицы виброзащитные содержат ладонную и тыльную части с напалечником, соединенные между собой с образованием открытой полости, и упругодемпфирующие элементы, которые закреплены посредством накладного кармана на ладонной части. Тыльная сторона рукавицы выполнена из сплошного защитного материала, например технической ткани, и соединена с ладонной частью двумя боковыми поверхностями, параллельными оси рукавицы, и одной торцевой поверхностью, перпендикулярной оси рукавицы. Упругодемпфирующие элементы расположены вертикальными рядами, параллельно друг другу и перпендикулярно оси рукавицы. Упругодемпфирующие элементы выполнены из по крайней мере двух полимерных ячеистых трубок, которые спаяны между собой в местах соприкосновения с возможностью их относительного перемещения, а полости каждой из ячеистых трубок заполнены демпфирующим элементом, выполненным из поролона, или пеноэласта, или губчатой резины	Недостатком устройства является сравнительно невысокая степень защиты, а также сложность конструкции
5	Защитная перчатка	Патент РФ № 2327396 (опубликован 27.06.2008)	Авторы: Фатхутдинов Р.Х., Зарипов И.Н., Шупленко О.Г., Байрамова В.Р., Миронова О.Ю., Алимов О.Н., Никитаев С.П. Организация: Открытое акционерное общество «Казанский химический научно-исследовательский институт»	Защитная перчатка состоит из наружной перчатки и внутренней. Каждая из перчаток имеет тыльную и ладонную части. Тыльная сторона и крага наружной перчатки выполнены из огнезащитного текстильного материала. Ладонная часть и межпальцевые вставки наружной перчатки выполнены из полимерно-текстильного материала, стойкого к воздействию агрессивных веществ. Тыльная сторона и крага внутренней перчатки выполнены из химзащитного термоклеевого композиционного материала. Ладонная часть и межпальцевые вставки внутренней перчатки выполнены из хлопчатобумажного материала	Недостатком устройства является низкая степень вибрационной защиты из-за отсутствия в его составе упругодемпфирующих слоев материалов

Практическое задание 8

Поиск и анализ инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия высокой температуры объектов производственной среды

Тема 2. Анализ технических решений
Цель: получить практические навыки поиска и анализа инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия высокой температуры объектов производственной среды.
Алгоритм выполнения

1. Изучить алгоритм поиска и анализа инновационных технических решений в области охраны труда.

2. Ознакомиться с теоретической частью электронного учебника.

3. Оформить результаты в виде таблицы.

Бланк выполнения задания 8

Форма для выполнения задания

№ п/п	Наименование инновационного технического решения	Описание документа-источника	Сведения об авторах и организации	Описание сущности инновационного решения	Результаты анализа достоинств и недостатков
1
2
3
4
5

Образец выполнения задания 8

№ п/п	Наименование инновационного технического решения	Описание документа-источника	Сведения об авторах и организации	Описание сущности инновационного решения	Результаты анализа достоинств и недостатков
1	Материал для защиты от теплового излучения	Патент РФ № 2120783 (опубликован 27.10.1998)	Авторы: Белицин М.Н., Шабанов В.А., Логинов В.И., Абрамов В.В., Бирюков В.Н., Жаров А.И., Колганова Т.В., Кузьмин В.Н.	Задачей настоящего изобретения является создание материала для защиты от теплового излучения, имеющего длительный срок защитного действия, без увеличения массы и при низкой стоимости исходного сырья. Указанная задача решена за счет того, что в материале для защиты от теплового излучения, состоящем из волокнистого и металлизированного теплоотражающего слоев, волокнистый слой выполнен из базальтовых волокон и/или нитей. Кроме того, указанная задача решена за счет того, что металлизированный теплоотражающий слой выполнен в виде односторонне или двусторонне металлизированной полимерной пленки, или металлической фольги, или в виде напыленного в вакууме слоя и расположен с лицевой стороны волокнистого слоя или с лицевой и изнаночной сторон волокнистого слоя, при этом в качестве волокнистого слоя материал содержит или ткань, или трикотажное полотно, или нетканый материал. Металлизацию волокнистого слоя осуществляют или алюминием, или хромом, или никелем, или другим металлом, обеспечивающим высокую отражающую способность. Использование волокнистого слоя из базальтовых волокон и/или нитей обеспечивает высокую стойкость материала к тепловому излучению и одновременно значительно снижает его теплопроводность по сравнению с другими известными материалами, имеющими высокую стойкость к тепловому излучению, что улучшает его защитные свойства и является существенным преимуществом. Заявленный материал предназначен для использования исключительно для защиты от пламени и высокой температуры теплового излучения. Следствием использования базальтовых волокон и/или нитей в заявленном материале является сохранение целостности металлизированного теплоотражающего слоя за счет выравнивания температуры в различных точках материала при локальном тепловом излучении. Кроме того, в силу низкого влагосодержания базальтовых волокон и/или нитей (в процессе эксплуатации материал подвергается интенсивному воздействию влаги) замедляются процессы деструкции, способствующие его расслоению и разрушению, и материал продолжает «работать», отражая излучение. Предлагаемое изобретение обеспечивает значительное повышение защитных свойств материала при тепловых воздействиях без увеличения его массы	Известны металлизированные ткани, представляющие собой сочетание полульняной (хлопко-льняной), стеклянной или асбестовой основы и алюминиевого слоя толщиной 0,05–0,1 мкм, из которых выполняются все детали теплоотражательного костюма, предназначенного для защиты пожарного от теплового излучения пламени при тушении пожаров и проведении аварийно-спасательных работ (Техническое описание и инструкция по эксплуатации теплоотражательного костюма. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1981). Известен стекловолокнистый материал с металлизированной поверхностью для теплозащитной одежды (Fitech: International Equipment Guide Emergency Service, 1980, 65). Известен материал с металлизированной алюминием поверхностью на основе вискозной ткани для изготовления теплозащитной одежды (Close proximity fire suit Fire Protection, 1982. Т. 45. № 536, 21). Известен теплозащитный материал, наружный и внутренний слои которого представляют собой основу из вискозных, полиамидных, полиэфирных нитей, хлопка или шерсти с металлизированной поверхностью, получаемой путем соединения с алюминиевой фольгой или напыления алюминия, цинка, меди или свинца в вакууме (патент США № 4401707, кл. B 32 B 3/06, 1983). Известны металлизированные ткани из синтетических термостойких нитей и волокон номекс, кевлар, кайнол, фенилон, используемые преимущественно для производства наружной оболочки теплозащитных костюмов легкого типа (Термостойкие огнезащитные волокна и изделия из них / Г.Г. Френкель, А.В. Волохина, А.Ф. Жевлаков [и др.]. М.: НИИТЭХИМ, 1983). Известна ткань из полиакрилонитрильных и полиарамидных волокон, металлизированная алюминием, используемая для изготовления наружной оболочки теплозащитного костюма (патент EP № 0108865, кл. A 62 B 17/00, 1984). Известна кремнеземная ткань с нанесенной на нее с наружной стороны алюминизированной полиэтилентерефталатной пленкой, используемая при изготовлении теплозащитных костюмов для пожарных (ТУ 17 РСФСР 62-11217-87). Все эти металлизированные ткани и материалы имеют высокую отражающую способность, обеспечивают хорошую защиту от жидких и газообразных веществ, но имеют разную стойкость к тепловому воздействию и обеспечивают различную степень защиты от него. Металлизированные ткани и материалы на основе натуральных волокон (хлопка, льна, шерсти), искусственных (вискозных) и синтетических волокон и нитей (полиамидных, полиэфирных, полиакрилонитрильных) имеют сравнительно невысокую стойкость к тепловому воздействию, на основе синтетических термостойких нитей и волокон (арамид, номекс, кевлар, кайнол, венилон) имеют более высокую стойкость к тепловому воздействию, но не обеспечивают надежную защиту человека при ликвидации сложных и крупных пожаров и проведении аварийно-спасательных и аварийно-ремонтных работ на различных объектах, а также защиту техники, зданий и сооружений при интенсивных тепловых воздействиях, что ограничивает возможность их применения. Металлизированные ткани и материалы на основе асбеста, стеклянных и особенно кремнеземных волокон и нитей имеют высокую стойкость к тепловому воздействию, однако их теплопроводность при воздействии высоких температур значительно возрастает, что снижает их защитные свойства при интенсивных тепловых воздействиях и ограничивает возможность использования. Известна техническая ткань из стеклянных комплексных крученых нитей в основе и базальтовых нитей в утке (патент РФ № 2031993, кл. D 03 D 15/00, 1995). Ткань предназначена для использования в технических отраслях народного хозяйства, в которых предъявляются повышенные требования к прочностным характеристикам. Однако она не имеет высокой отражающей способности и не обеспечивает защиту от жидких и газообразных веществ, что ограничивает возможность ее применения. Известна ткань, содержащая переплетенные базальтовые основания и уточные нити, применяемая в качестве напольного покрытия и пропитываемая дополнительно огнестойкой пропиткой (SU, патент № 1804507, кл. D 03 D 15/12, 1983). Эта ткань обладает теми же недостатками, что и предыдущая. Известен материал для защиты от теплового излучения, состоящий из волокнистого слоя и металлизированного теплоотражающего слоя и используемый для изготовления теплозащитной одежды (патент Германии № 4025813, кл. A 41 D 13/00, 1992), принятый в качестве ближайшего аналога. Однако этот материал, обладая значительной массой и высокой стоимостью, имеет недостаточно высокие термо- и огнестойкость.
2	Костюм для защиты от высоких температур	Патент РФ № 2125901 (опубликован 10.02.1999)	Авторы: Одаренко О.Б., Одаренко О.С.	Предлагаемое решение позволяет просто, надежно и достаточно дешево защитить человека от длительного воздействия высокой температуры. Предлагаемый костюм для защиты от высоких температур, как и прототип, выполнен по меньшей мере из двух расположенных с зазором слоев материала, а в верхней части костюма размещен по крайней мере один травяще-предохранительный клапан. Отличие состоит в том, что слои материала выполнены водонепроницаемыми, пространство между слоями герметично и заполнено жидкостью. Отличие состоит также в том, что оба слоя материала соединены между собой по всей поверхности костюма прерывистыми параллельными швами с образованием вертикальных сообщающихся каналов. Костюм отличается также тем, что один из верхних швов костюма выполнен ослабленным. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, достигается за счет использования совокупности всех признаков (как новых, так и известных). Предлагаемая конструкция костюма позволяет использовать тепло пожара вначале на нагрев жидкости, а затем на испарение жидкости в атмосферу через травяще-предохранительные клапаны, что значительно удлиняет время, когда тепло пожара достигнет внутреннего объема костюма, а следовательно, просто, надежно, дешево и достаточно долго защищает человека от воздействия высокой температуры. Прерывистые швы по всей поверхности костюма создают сеть параллельных сообщающихся между собой каналов, что сохраняет форму костюма, придает ему дополнительную жесткость, а ослабленный шов в верхней части костюма выполняет роль предохранителя в случае выхода из строя травяще-предохранительных клапанов. Предлагаемый костюм для защиты от высоких температур выполнен по меньшей мере из двух расположенных с зазором слоев материала – внутреннего и внешнего, пространство между ними герметично и заполнено жидкостью, например водой, в верхней части костюма расположены два травяще-предохранительных клапана. Оба слоя соединены между собой по всей поверхности костюма прерывистыми параллельными швами с образованием вертикальных сообщающихся каналов. Один из верхних швов костюма выполнен ослабленным (одинарный сварной шов). Костюм выполняется из водонепроницаемой полимерной на синтетической основе ткани, которая может выдерживать температуру от минус 40 °C до плюс 190 °C (например, по ТУ 6-00-00206693-191-91 или ТУ 6418-082-33152396-95). Предлагаемый костюм используется следующим образом. Костюм надевается поверх боевой одежды пожарного (тип «В» или «С» по ТУ 31.1277-93 (жаростойкая одежда)). Сверху на предлагаемый костюм надевается теплоотражающий огнезащитный контур со шлемом, дыхательным аппаратом, термоизолирующими бахилами, рукавицами-крагами. Тепло, поступающее к предлагаемому костюму, расходуется вначале на нагрев жидкости до температуры кипения при давлении, на которое рассчитаны травяще-предохранительные клапаны, затем тепло расходуется на испарение жидкости через травяще-предохранительные клапаны. Прекращение звука работы травяще-предохранительного клапана означает, что вся жидкость испарилась и что костюм может защитить еще 10–15 мин. Взрыв оболочки костюма означает, что костюм исчерпал свои возможности термозащиты и нужно немедленно покинуть зону пожара. Предлагаемый костюм совместно с боевой одеждой пожарного и теплоотражающим контуром защищает человека от воздействия окружающей среды с температурой 200 °C в течение 40 мин, 300 °C – в течение 15 мин, непосредственно полного контакта с пламенем в течение 5 мин	Известны костюмы для защиты человека от высоких температур (см., например, авторское свидетельство СССР 1 687 235, кл. A 41 D 13/00, 1991) путем использования принудительного охлаждения с помощью циркуляции хладоносителя. Все они требуют наличия сложной охлаждающей системы с хладоносителем и насоса для подачи циркулирующей охлаждающей жидкости. Костюмы с принудительным охлаждением дороги и сложны, что приводит к недостаточной надежности при работе людей в очаге пожара. Известны также костюмы для защиты человека от высоких температур (см., например, авторское свидетельство СССР 1 777 779, кл. A 41 D 13/00, 1992), основанные на локальном охлаждении участков тела человека. В основном они представляют собой накладные емкости в виде карманов, расположенные на участках, соответствующих охлажденным частям тела человека, каждый из которых заполнен хладагентом (в капсулах или отдельных модулях), изменяющим свое фазовое состояние при нагревании. Костюмы с локальным охлаждением недостаточно надежны, так как нет сплошности защиты от тепла и требуется предварительная подготовка охлаждающего вещества. Кроме того, хладагент быстро нагревается и время защиты невелико. Постоянная замена хладагентов является причиной дороговизны и сложности в эксплуатации. Наиболее близким является решение по патенту СССР № 1 837 816, кл. A 41 D 13/00, 1993. Известный костюм для защиты от высоких температур выполнен из двух расположенных с зазором слоев, наружный из которых состоит из пористого материала с теплоотражающей поверхностью, а внутренний – из непроницаемого материала и содержит аппарат со сжатым воздухом и средство для подачи воздуха в зазор между слоями материала. Этот костюм позволяет защитить от окружающей человека высокой температуры, а также создает улучшенный микроклимат. Однако наличие средства для подачи воздуха в зазор между слоями материала приводит к недостаточной надежности работы. Устройство сложно и дорого из-за постоянной подачи воздуха, а защита за счет циркуляции воздуха недостаточно эффективна в условиях длительного воздействия высоких температур (при работе в очаге пожара)
3	Способ тепловой защиты, слоистая структура для его осуществления и защитный корпус из нее	Патент РФ № 2125901 (опубликован 20.01.2001)	Авторы: Лазаренков Л.И., Шевченко Е.Т., Макушина А.Ф., Хабаров В.Н., Ширяев В.Н. Патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью «Транс-Прибор»	Изобретение решает задачу повышения эффективности защиты внутренних объемов различного назначения от воздействия окружающей среды, особенно от воздействия высоких температур, за счет использования материалов, обеспечивающих поддержание во внутреннем объеме постоянной заданной температуры в течение заданного времени. Для этого согласно способу, включающему создание внутреннего защищаемого объема и формирование вокруг него защитного барьера из слоистой структуры, состоящей из последовательно расположенных по меньшей мере трех слоев, из которых наружный слой выполнен ударожаропрочным, промежуточный слой формируют из сухого огнеупорного пористо-волокнистого материала, а внутренний слой формируют из пористо-волокнистого материала, пропитанного водосодержащим компонентом, или из водосодержащего геля. При этом наружный слой изготовляют из жаростойких металлов или композиционных материалов, в качестве пористо-волокнистого материала используют теплоизоляционный материал на основе минерального волокна, а для формирования внутреннего слоя пористо-волокнистый материал пропитывают водой или водосодержащим гелем. Внутренний слой с обеих сторон дополнительно покрывают защитной оболочкой, которую выполняют из полимерного пленочного материала. Слоистая структура, согласно изобретению содержащая последовательно расположенные по меньшей мере три слоя, из которых наружный слой выполнен ударожаропрочным, отличается тем, что промежуточный слой выполнен из сухого огнеупорного пористо-волокнистого материала, а внутренний слой – из того же пористо-волокнистого материала, пропитанного водосодержащим компонентом, или из водосодержащего геля. При этом промежуточный слой выполнен из теплоизоляционного материала на основе минерального волокна, а внутренний слой выполнен из пористо-волокнистого материала, пропитанного водой или водосодержащим гелем. Наружный слой слоистой структуры выполнен из металла или композиционного материала, а внутренний слой с обеих сторон дополнительно снабжен защитной оболочкой из полимерного пленочного материала. Защитный корпус из слоистой структуры, содержащий внешний корпус, сформированный из наружного слоя, и размещенные внутри него по меньшей мере два слоя тепловой защиты, причем внешний корпус выполнен ударожаропрочным, отличается тем, что промежуточный слой в нем выполнен из сухого огнеупорного пористо-волокнистого материала, а внутренний слой – из того же пористо-волокнистого материала, пропитанного водосодержащим компонентом, или водосодержащего геля. При этом промежуточный слой выполнен из теплоизоляционного материала на основе минерального волокна, а внутренний слой выполнен из пористо-волокнистого материала, пропитанного водой или водосодержащим гелем. Наружный слой защитного корпуса выполнен металлическим, а внутренний слой с обеих сторон дополнительно снабжен защитной оболочкой из полимерного пленочного материала. Защитный корпус может быть снабжен дополнительным корпусом из слоистой структуры аналогичного строения, размещенным внутри основного корпуса. Сущность изобретения заключается в совместном использовании сухого и пропитанного водосодержащим компонентом слоев огнеупорного теплоизоляционного материала. Сухой теплоизоляционный материал за счет низкой теплопроводности позволяет постепенно снизить температуру окружающей среды при аварийной ситуации до некоторой величины. Напитанный водой или водосодержащим гелем, удерживаемый в порах материала капиллярными силами, этот материал служит своего рода резервуаром, содержащим воду, кипение которой, как известно, сопровождается поддержанием постоянной температуры, равной 100°C. При однонаправленном тепловом потоке, не действующем на защищаемый объект, кипение воды в материале происходит в тонком слое, а не во всей массе. При этом освободившийся после испарения жидкости слой материала начинает выполнять функцию дополнительной теплоизоляции, препятствуя проникновению тепла внутрь, замедляя тем самым процесс кипения и увеличивая время поддержания постоянной температуры, необходимой для сохранения защищаемого объекта, в частности бортовых накопителей информации	Известен способ защиты микроэлектронного оборудования от перегрева, заключающийся в том, что рабочий объем герметичного контейнера частично заполняют диэлектрической жидкостью, монтажные платы с полупроводниковыми кристаллами устанавливают в рабочем объеме в параллельных плоскостях выше уровня диэлектрической жидкости, а конденсатор выполняют в виде полой крышки и полых верхних частей боковых стенок герметичного контейнера, причем их полости сообщают между собой и соединяют с системой подачи и циркуляции охлаждающей жидкости (см. патент РФ № 2042294, H 05 К 7/20, H 01 L 25/04, 1995 г.). После включения нагревателей происходит закипание диэлектрической жидкости, конденсация ее паров на стенках конденсатора и формирование там же пленки жидкости, которая стекает по вертикальным стенкам контейнера, охлаждая полупроводниковые кристаллы и частично испаряясь на них. Такой способ защиты от перегрева основан на охлаждении устройства за счет конденсации жидкости на стенках рабочего объема. Однако для осуществления этого процесса охлаждающая жидкость подается в устройство с помощью трубопровода. Это существенно влияет на габариты устройства и усложняет его конструкцию, а также требует стационарной установки контейнера, что делает такую тепловую защиту неэффективной, например для использования на транспортных средствах. Известен способ тепловой защиты аппаратов и трубопроводов с помощью многослойной тепловой изоляции по патенту РФ № 2016348, F 16 L 59/00, выполненной в виде объемного пакета из основания и чередующихся слоев дискретных теплоизоляционных элементов, упорядоченных в слое, в которой слои основания выполняют из чередующихся слоев стеклоткани, прошитых попарно параллельными швами в пересекающихся направлениях, и металлической фольги, а теплоизоляционные элементы выполняют из высокопористой керамики. Однако такая многослойная тепловая изоляция может обеспечить тепловую защиту оборудования при температуре не выше 200–700°C, что совершенно недостаточно для аварийных ситуаций, упомянутых выше. Известен также способ защиты действующей электронной аппаратуры от воздействия окружающей среды, заключающийся в том, что плату с указанной аппаратурой устанавливают в чехол (корпус), который содержит как минимум два слоя стойкого к разрыву пластика, расположенных на противоположных сторонах металлического барьера, после чего плату герметизируют внутри указанного корпуса. При этом корпус выполняют в виде конструкции типа сандвича, то есть многослойной, в которой каждый из слоев пластика, в свою очередь, содержит наружный и внутренний слои, причем первый из них выполняют из полиэтилена, а второй – из полиамида или полиэфира, а материал металлического барьера выбирают из группы, состоящей из алюминия, олова и сплавов, включающих алюминий и/или олово (см. заявку РФ на изобретение № 96121569/09, H 05 К 5/06, 1999 г.). Однако использование такого защитного чехла (корпуса) не может обеспечить тепловую защиту электронных компонентов при повышенной температуре окружающей среды, например до 1100 °C в аварийных ситуациях, так как материал наружного и внутреннего слоев (полиэтилен, полиамид) имеет температуру плавления не выше 200 °C, а температуры плавления алюминия и олова составляют соответственно 600 и 232 °C, то есть разрушение указанного чехла произойдет на первых минутах огневого воздействия. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ защиты от воздействия окружающей среды бортовых накопителей информации МСРП-12-96, МСРП-64-2 и МСРП-256, устанавливаемых на летательных аппаратах (см., например: Михайлов О.И., Козлов И.М., Гергель Ф.С. Авиационные приборы и пилотажно-навигационные комплексы. Ленинград: ОЛАГА, 1990. С. 54–56), согласно которому аварийный накопитель информации (магнитное записывающее устройство) устанавливают в теплозащитный контейнер из слоистой структуры, имеющей три оболочки: ударожаропрочную, оболочку, поглощающую тепловую энергию, и теплоизоляционную. Две последние оболочки представляют собой пассивную тепловую защиту, то есть позволяют постепенно снижать температуру за счет низкой теплопроводности в течение относительно непродолжительного времени. Наличие указанных оболочек в шаровом контейнере обеспечивает сохранность записи информации при воздействии ударной перегрузки до 1000 g и теплового удара до 1100 °C в течение 15 минут. Температура внутри контейнера при таком способе защиты достигает 250 °C. Однако этот способ защиты оказывается малоэффективным для применяемых в последние годы твердотельных бортовых накопителей информации, для которых такая температура слишком высока. Кроме того, защитный корпус для накопителя информации должен удовлетворять требованиям выдерживать температуру до 1100 °C в течение 30 минут на 100 % его поверхности и ударные перегрузки до 3400 g. Указанный способ с применением только пассивной тепловой защиты оказывается также неэффективным и для сохранения от воздействия высоких температур деловых бумаг и денежных купюр внутри кейсов, сейфов и других объемов

Практическое задание 9

Поиск и анализ инновационных технических решений в области средств защиты от загрязнений воздушной среды на производстве

Тема 2. Анализ технических решений
Цель: получить практические навыки поиска и анализа инновационных технических решений в области средств защиты от загрязнений воздушной среды на производстве.
Алгоритм выполнения

1. Изучить алгоритм поиска и анализа инновационных технических решений в области охраны труда.

2. Ознакомиться с теоретической частью электронного учебника.

3. Оформить результаты в виде таблицы.

Бланк выполнения задания 9

Форма для выполнения задания

№ п/п	Наименование инновационного технического решения	Описание документа источника	Сведения об авторах и организации	Описание сущности инновационного решения	Результаты анализа достоинств и недостатков
1
2
3
4
5

Образец выполнения задания 9

№ п/п	Наименование инновационного технического решения	Описание документа источника	Сведения об авторах и организации	Описание сущности инновационного решения	Результаты анализа достоинств и недостатков
1	Способ очистки воздуха от вредных веществ	Патент РФ № 2381834 (опубликован 20.02.2010)	Авторы: Тен Хак Мун (RU), Воронов Б.А. (RU), Чаков В.В. (RU) Патентообладатель: Институт водных и экологических проблем ДВО РАН (RU)	Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение степени очистки воздуха от вредных веществ в виде формальдегида за счет увеличения сорбционной емкости адсорбента, а также упрощение технологии и снижение себестоимости технологического процесса за счет вторичного использования одного из исходных компонентов адсорбента – опилок. Технический результат достигается тем, что в способе очистки воздуха от вредных веществ пропускают воздух через адсорбент, содержащий смесь опилок и цеолита, при этом адсорбент содержит аммиаксодержащие опилки лиственницы при массовом соотношении цеолита к опилкам 1 : (3–4), а в качестве аммиаксодержащих опилок используют опилки лиственницы, предварительно обработанные 1%-ным раствором нашатырного спирта в количестве 10 мл на 0,5–1,0 кг опилок, или опилки, отработанные при очистке воздуха от аммиака. Предлагаемый способ позволяет повысить степень очистки воздуха от токсичных веществ – формальдегида с помощью адсорбента на основе опилок из лиственницы благодаря совокупному действию химической и физической адсорбции этого адсорбента. Химическая адсорбция в заявляемом способе происходит благодаря биологически активному компоненту адсорбента – это опилки из лиственницы, обладающие широким спектром практически полезных свойств. Так, древесина лиственницы содержит до 4,5 % флавоноидов, из которых более 80 % составляют однотипные по химическому строению соединения с преобладанием дигидрокверцетина, обладающего высокой антиоксидантной и капилляропротекторной активностью. Кроме того, при воздействии аммиаком и другими щелочными соединениями на дигидрокверцетин происходит реакция окислительной полимеризации с поглощением аммиака с приобретением при этом способности к адсорбции формальдегида. То есть аммиак, находящийся в составе очищаемого воздуха, не только сам адсорбируется опилками, но и опилки с адсорбированным аммиаком приобретают способность адсорбировать формальдегид, что к тому же дает возможность использовать отработанные опилки, например опилки, отработанные и лишенные адсорбирующей способности при очистке воздуха от аммиака. В заявляемом адсорбенте из цеолита в смеси с биологически активным компонентом – опилками из лиственницы высокие катионообменные и ионообменные свойства цеолита, проявляющие физическую адсорбцию, увеличивают сорбционную емкость смеси адсорбента в целом, что обеспечивает высокую степень очистки загрязненного воздуха. Кроме того, наличие многопористого минерального материала – цеолита способствует равномерному прохождению газового потока через адсорбционный слой, так как он разрыхляет опилки, предотвращая возможное образование комков, препятствующих равномерному распределению газовых соединений по адсорбентным частицам, что также влияет на степень очистки	Известен способ очистки отходящих газов от оксидов азота как из сухих, так и влажных серосодержащих отходящих газов с применением катализаторов на основе цеолитов, не содержащих драгметаллов (RU, п. 2088316, B01D 53/86). Недостатком данного способа является очистка газовых выбросов от конкретного соединения – метанола и низкая степень очистки. Известен способ поглощения газообразного аммиака (а.с. 800134, МПК B01D 53/04) путем контактирования с твердым поглотителем, насыщенным кислотным ангидридом – серным ангидридом. В качестве поглотителя используется лигнин. Недостатком этого способа является избирательное поглощение одного газа. Известен способ дезодорации отходящих газов, содержащих примеси органических веществ (спирты, эфиры углеводородов, акролеин). Отходящие газы пропускают через биологически активный фильтрующий материал, в качестве которого используют смесь коры деревьев хвойных пород (ель, сосна), торфа и опилок при объемном соотношении 1:0,5:0,5, пропитанную питательной средой для накопления микроорганизмов, состоящей из разбавленного водного раствора нитрата аммония, гидрофосфата калия, сульфата магния, хлорида кальция и хлорида железа (а.с. СССР 1337127, B01D 53/02). Недостатком способа является то, что фильтрующий материал необходимо постоянно пропитывать предварительно подготовленной питательной средой, что приводит к трудоемкости процесса очистки и делает способ дорогим, а также то, что данный способ не позволяет удалять такие экологически опасные вещества, как формальдегид. Известен способ очистки газов от формальдегида путем контакта с биологически активным фильтрующим элементом, в качестве которого используют древесные опилки, которые модифицируют водным раствором мочевины и фосфорной кислоты или азотной кислоты при 90–95 °С в течение 0,5–1 ч, и массовым отношением твердой и жидкой фаз 1 : 4,5–5,4, которые затем термообрабатывают при 140–160 °С в течение 1 ч. В качестве модифицирующих веществ используют также мочевину с азотной кислотой при их массовом соотношении 1:1 (RU, п. 2223812, B01D 53/72, B01D 53/04). К недостаткам данного технического решения можно отнести низкую сорбционную емкость. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ очистки отходящих газов от комплекса дурнопахнущих веществ (аммиак, сероводород, фенол, меркаптаны), пропускаемых через биологически активный фильтрующий материал, содержащий уложенные слоями щепу мелкую деревьев лиственных пород, опил, скоп и кору с содержанием влаги 70–80 %. Кору и опил используют от переработки деревьев лиственных или хвойных пород, а скоп – отход от целлюлозно-бумажного производства в виде осадков, содержащих волокно, мелкую кору и каолин (RU п. 2180261, B01D 53/02, B01J 20/24). К недостаткам данного способа можно отнести трудоемкость приготовления фильтрующего материала в виде слоев из различных материалов (щепы, опила, скопа и коры), низкая сорбционная емкость, а также то, что данный способ не позволяет производить очистку воздуха от формальдегида
2	Фильтр-поглотитель для очистки воздуха от вредных веществ	Патент РФ № 2156644 (опубликован 27.09.2000)	Авторы: Чебыкин В.В., Васильев Н.П., Дворецкий Г.В., Макляев В.П., Романчук Э.В. Патентообладатель: Государственное унитарное предприятие «Электростальское научно-производственное объединение «Неорганика»	Целью изобретения является уменьшение габаритных размеров и повышение устойчивости фильтра к механическим нагрузкам. Поставленная цель достигается предложенным устройством, содержащим цилиндрический корпус с дном, крышкой, впускным и выпускным патрубками и расположенные внутри корпуса коаксиально с ним фильтрующий элемент, закрепленный на каркасе, и поглощающий элемент, выполненный в виде блока, зажатого между дном и крышкой, при этом соотношение внутреннего диаметра корпуса, внешнего и внутреннего диаметров поглощающего элемента и внешнего и внутреннего диаметров фильтрующего элемента составляет 1:(0,92–0,96):(0,60–0,70): (0,55–0,59):(0,30–0,40). Отличие предложенного устройства от прототипа заключается в том, что фильтрующий элемент закреплен на каркасе, поглощающий элемент выполнен в виде блока, зажатого между дном и крышкой, при этом соотношение внутреннего диаметра корпуса, внешнего и внутреннего диаметров поглощающего элемента и внешнего и внутреннего диаметров фильтрующего элемента составляет 1:(0,92–0,96):(0,60–0,70):(0,55–0,59):(0,30–0,40). Из научно-технической литературы авторам неизвестен фильтр-поглотитель для очистки воздуха, в котором фильтрующий элемент закреплен на каркасе, а поглощающий элемент выполнен в виде блока, зажатого между дном и крышкой, при этом соотношение внутреннего диаметра корпуса, внешнего и внутреннего диаметров поглощающего элемента и внешнего и внутреннего диаметров фильтрующего элемента составляло бы 1:(0,92–0,96):(0,60–0,70):(0,55–0,59):(0,30–0,40). Использование указанных признаков в предложенном фильтре-поглотителе позволяет уменьшить его габариты, а также повысить прочность и работоспособность при механических нагрузках, что особенно важно при эксплуатации фильтра на подвижных объектах	Известен фильтр-поглотитель для очистки воздуха, состоящий из корпуса с впускным и выпускным патрубками и расположенных внутри корпуса коаксиально с ним поглощающего и фильтрующего элементов, при этом поглощающий элемент представляет собой зерненый активированный уголь, размещенный между перфорированными цилиндрами из тонкого листового материала (см. патент США № 4322230, кл. B 01 D 50/00, заявлен 08.09.1980 г.). Недостатком этого фильтра являются достаточно большие габаритные размеры. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является фильтр-поглотитель для очистки воздуха, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками и расположенные внутри корпуса коаксиально с ним поглощающий и фильтрующий элементы. Поглощающий фильтрэлемент выполнен из зерненого активированного угля, ограниченного прокладками, а фильтрующий – из фильтркартона. Воздух, подлежащий очистке, проходит через фильтр радиально (см. патент США № 4345923, кл. B 01 D 46/46, заявлен 03.04.1981 г.). Этот фильтр является прототипом предлагаемого изобретения. Недостатками прототипа являются его громоздкость и недостаточная устойчивость к механическим нагрузкам
3	Устройство для очистки воздуха от вредных микропримесей в герметично замкнутом помещении и способ для очистки воздуха от вредных микропримесей в герметично замкнутом помещении	Патент РФ № 2094098 (опубликован 27.10.1997)	Авторы: Григорьев А.И., Синяк Ю.Е., Злотопольский В.М. Патентообладатель: Государственный научный центр Российской Федерации «Институт медико-биологических проблем»	Технический результат изобретения выражается: – в возможности повысить эффективность очистки воздуха от вредных микропримесей, включая микрофлору в условиях герметично замкнутых помещений; – в уменьшении энергопотребления; – в повышении пожаробезопасности; – в удешевлении процесса окисления; – в снижении массогабаритности устройства; – в повышении надежности фильтра; – в возможности использования предлагаемой конструкции в течение длительного периода времени (до года и более) без регенерации отдельных узлов. В основу изобретения положена задача создания устройства и способа для очистки воздуха от вредных микропримесей в герметично замкнутом помещении, где введенные элементы имели бы конструкцию и технологические режимы работы, позволяющие при эксплуатации изобретения в условиях гермообъекта обеспечить достаточно полное удаление вредных микропримесей и микрофлоры из воздуха с целью создания благоприятных санитарно-гигиенических условий, отвечающих требованию сохранения здоровья и высокой работоспособности операторов. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для очистки воздуха от вредных микропримесей в герметично замкнутом помещении содержатся трубопровод, предадсорбционный фильтр, вентилятор, рекуперационная магистраль с теплообменником, низкотемпературный каталитический фильтр, постадсорбционный фильтр, согласно изобретению, оно снабжено плазмохимическим реактором, размещенным в рекуперационной магистрали и последовательно соединенной с трубопроводом посредством теплообменника, при этом низкотемпературный каталитический фильтр установлен в рекуперационной магистрали и механически соединен с плазмохимическим реактором. В способе для очистки воздуха от вредных микропримесей в герметично замкнутом помещении, включающем введение носителя в низкотемпературный каталитический фильтр с нанесением катализатора, окисление вредных микропримесей, согласно изобретению, в качестве носителя используют оксид алюминия, а в качестве катализатора используют оксиды металлов переменной валентности седьмой-восьмой групп 4-го периода с концентрацией активной фазы 1–5 вес. ед. при этом вредные микропримеси окисляют в рекуперационной магистрали озоном при температуре 60–70 °C. Таким образом, в изобретении предложена новая совокупность существенных признаков. Все предложенные признаки существенны, так как влияют на достигаемый технический результат, то есть находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом. Так, например, в предпочтительном варианте выполнения устройства в рекуперационной магистрали установлен плазмохимический реактор, в котором одновременно подвергается деструкции часть вредных микропримесей, синтезируется озон из кислорода воздуха и достигается нагрев воздуха до 60–70 °C. Процесс плазмохимического превращения кислорода в более химически активное состояние озон из литературы известен (Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы. Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1981. С. 222–229.). Однако в предлагаемом изобретении для очистки воздуха от вредных микропримесей в герметично замкнутых помещениях плазмохимический реактор применяется впервые. В результате использования плазмохимического реактора в системе очистки воздуха в процессе окисления достигается удаление вредных микропримесей из воздушного потока до уровня предельно-допустимых концентраций (ПДК). Целесообразно, что плазмохимический реактор и низкотемпературный каталитический фильтр размещены в рекуперационной магистрали, которая позволяет сохранить температуру воздушного потока и тем самым снизить энергозатраты, пожароопасность и аварийность гермообъекта. Вполне разумно, что рекуперационная магистраль последовательно соединена с трубопроводом посредством теплообменника. Такое конструктивное выполнение устройства позволяет пропустить весь загрязненный воздушный поток через плазмохимический реактор и низкотемпературный каталитический фильтр. Благодаря тому, что плазмохимический реактор и низкотемпературный каталитический фильтр расположены одновременно в рекуперационной магистрали, стало возможным сохранять температуру (60–70 °C) в процессе окисления вредных микропримесей без использования нагревателя, очищать воздушный поток от загрязняющих веществ до ПДК и снижать энергозатраты на работу системы. Кроме того, такое конструктивное выполнение предлагаемого изобретения снижает массогабаритность устройства, что особенно важно для гермообъектов, повышает надежность работы фильтра и возможность его использования в течение длительного периода времени (до года и более) без регенерации отдельных узлов, что особенно важно при использовании изобретения для создания эколого-технических систем жизнеобеспечения, эксплуатируемых на борту космических станций. Использование способа в устройстве позволяет увеличить скорость и глубину окисления вредных микропримесей и тем самым добиться более полного их удаления из загрязненного воздушного потока. Так, например, благодаря использованию оксида алюминия в качестве носителя в низкотемпературном каталитическом фильтре достигается высокая химическая активность катализатора и увеличиваются скорость и глубина окисления до углекислого газа и воды. Использование оксида алюминия в виде носителя, а также оксидов металлов переменной валентности седьмой-восьмой групп 4-го периода с концентрацией активной фазы 1–5 вес. ед. в качестве катализатора позволяют достичь при низкой температуре (60–70 °C) высокой скорости окисления всего спектра вредных микропримесей, присутствующих в воздушном потоке гермообъекта. Известно, что оксиды металлов переменной валентности седьмой-восьмой групп 4-го периода обладают высокой химической активностью в процессах высокотемпературного окисления (Крылов О.В. Катализ неметаллами. Закономерности подбора катализаторов. Л., 1967. С. 144–169). Однако использование указанных оксидов металлов переменной валентности, нанесенных на оксид алюминия, с концентрацией активной фазы 1–5 вес. ед. в процессе окисления вредных микропримесей озоном при температуре 60–70 °C в герметично замкнутых помещениях применяется впервые. Благодаря использованию озона снижается температура процесса окисления до 60–70 °C, что позволяет снизить энергозатраты и добиться более полного удаления вредных микропримесей, а также микрофлоры из воздушного потока гермообъекта. Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения непосредственно влияют на достижение технического результата, полученного при реализации (использовании) изобретения	Известно устройство для очистки воздуха от вредных микропримесей, содержащее трубопровод, нерегенерируемый адсорбционный фильтр, два последовательно работающих регенерируемых адсорбционных фильтра и низкотемпературный каталитический фильтр (Л.С.Бобе, Ю.Е.Синяк, А.А.Берлин, В.А.Солоухин. Эколого-технические системы, М: Изд. МАИ, 1992, с. 35-38). Недостатками известного устройства является неполная очистка воздуха, а именно: не удаляются около 50% вредных микропримесей, таких как легкие углеводороды и часть галогенсодержащих углеводородов (фреонов) за счет того, что часть вредных микропримесей не сорбируется в адсорбционных фильтрах, так как не предусмотрено конструкцией. Кроме того, недостатком этого устройства является то, что из-за истощения ресурса работы сорбентов постоянно требуется регенерация адсорбционных фильтров, а это приводит к дополнительным энергозатратам. Одним из недостатков известного устройства можно также считать то, что конструкцией устройства не предусмотрена возможность удаления микрофлоры, что может привести к заражению воздуха патогенными микроорганизмами. Наиболее близким к изобретению является устройство для очистки воздуха от вредных микропримесей в герметично замкнутых помещениях, содержащее трубопровод, байпасный трубопровод, рекуперационную магистраль с теплообменником, предадсорбционный фильтр, вентилятор, низкотемпературный каталитический фильтр, постадсорбционный фильтр, нагреватель, высокотемпературный каталитический фильтр, при этом высокотемпературный каталитический фильтр расположен в рекуперационной магистрали с теплообменником, а трубопровод соединен с рекуперационной магистралью байпасным трубопроводом (K.Ammann. Development of the Catalytic Oxidazer Technology, SAE Techn.Ser. 1989, № 891533, p. 1-8). Недостатком этого устройства является низкая эффективность очистки загрязненного воздуха, так как не более 30,0% воздушного потока проходит через байпасный трубопровод с рекуперационной магистралью, а также наблюдается отравление катализатора в высокотемпературном каталитическом фильтре при наличии в воздухе галогенсодержащих соединений. В результате использования известной конструкции более 20% вредных микропримесей, проходящих по трубопроводу, не удаляется, вследствие недостаточной их сорбируемости. Кроме того, как и в аналоге в конструкции устройства-прототипа не предусматривается возможность удаления микрофлоры. Известен способ для очистки воздуха от вредных микропримесей в герметично замкнутых помещениях, включающий введение в низкотемпературный каталитический фильтр носителя, в качестве которого используют активированный уголь, нанесение катализатора на носитель, в качестве которого используют платину. Окисление вредных микропримесей осуществляют в низкотемпературном каталитическом фильтре, расположенном в трубопроводе, кислородом воздуха при комнатной температуре (Л.С. Бобе, Ю.Е. Синяк, А.А. Берлин, В.А. Солоухин. Эколого-технические системы, М. Изд. МАИ, 1992, с. 38). Недостатком этого способа является то, что окисление вредных микропримесей осуществляется кислородом воздуха, что приводит к низкой скорости окисления и возможности удаления только окиси углерода и водорода со степенью очистки 70% при этом оставшиеся вредные микропримеси, например легкие и галогенсодержащие углеводороды (фреоны), не удаляются. Кроме того, недостатком этого способа является его дороговизна, так как процесс окисления требует дорогостоящего платинового катализатора. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению того же назначения является способ для очистки воздуха от вредных микропримесей в герметично замкнутом помещении, включающий введение в высокотемпературный каталитический фильтр носителя, в качестве которого используют оксид алюминия и нанесение на него катализатора в виде платины или палладия, введение в низкотемпературный каталитический фильтр носителя в виде активированного угля и нанесение на него катализатора в виде платины, при этом вредные микропримеси окисляют кислородом воздуха в высокотемпературном каталитическом фильтре при температуре 300-400oC, а в низкотемпературном каталитическом фильтре окисляют только окись углерода и водород при комнатной температуре [K. Ammann. Development of the Catalytic Oxidazer Technology, SAE Techn. Ser. 1989, № 891533, p. 1-8] Недостатком известного способа при его применении является неполная очистка загрязненного воздуха, так как легкие углеводороды удаляются только на 30% микрофлора не удаляется, а галогенсодержащие соединения отравляют катализатор в высокотемпературном каталитическом фильтре, вследствие чего возможен проскок части токсичных соединений. Кроме того, недостатками этого способа являются его дороговизна из-за использования в качестве катализатора драгметаллов, таких как платина или палладий, высокие энергозатраты, так как процесс окисления осуществляют при высоких температурах, что также приводит к термомеханическому износу катализатора и повышенной пожароопасности при очистке воздуха.