Совершенствование методов и средств защиты от ультразвука

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Совершенствование методов и средств защиты от ультразвука



Содержание

Введение

1. Ултразвук

1.1 Источники ультразвука

1.2 Воздействие на организм

1.3 Нормирование ультразвука

1.4 Применение ультразвука

1.5 Измерение ультразвука на рабочем месте

2. Методы и средства защиты от ультразвука

2.1 Защитные экраны, заборы, панели

2.2 Звукоизоляционное исполнение оборудования

2.3 Индивидуальные средства защиты

3. Обзор охранных документов в области защиты от ультразвука

3.1 Способ снижения воздействия ультразвука путем его гашения в источнике

3.2 Средство индивидуальной защиты

3.3 Защитные экраны

3.4 Сравнительный анализ изобретений

Заключение

Список литературы



Введение

Сегодня ультразвук применяется в огромном количестве отраслей. Среди них: медицина, геология, сталелитейная промышленность, военная промышленность и т.д. Чрезвычайно интенсивно ультразвук применяется в геологии, существует специальная наука - геофизика.

С помощью ультразвука геофизики находят залежи ценных ископаемых и определяют глубину их местонахождения. В металлолитейной отрасли ультразвук применяется для диагностики состояния кристаллической решетки металла. При «прослушивании» труб, балок у качественных изделий получается определенный сигнал, если же у изделия что-то отличается от нормы (плотность, дефект конструкции), сигнал будет другим, что и укажет инженеру на брак.

В современной медицине также используется ультразвук.

В перспективе предполагается более широкое использование ультразвуковых импульсов в косметических целях - ученые уже в ближайшем будущем собираются представить технологию применения ультразвука для очистки пор, освежения, омоложения увядшей кожи - ультразвуковой пилинг. Ведутся работы по созданию ультразвукового оружия, а также разработки систем защиты от него. Предполагается более широкое использование ультразвука в бытовом хозяйстве.

Развитие техники и транспортных средств, совершенствование технологических процессов и оборудования сопровождаются увеличением мощности и габаритов машин, что обусловливает тенденцию повышения низкочастотных составляющих в спектрах и появление инфразвука, который является сравнительно новым, не полностью изученным фактором производственной среды.

Изучение средств и методов защиты человека от ультразвука является целью данной работы. И на сегодняшний день это очень актуальная тема, в связи широким использованием ультразвука человеком.

1. Ультразвук

Ультразвумк -- звуковые волны, имеющие частоту выше воспринимаемых человеческим ухом, обычно, под ультразвуком понимают частоты выше 20000 Герц.

Хотя о существовании ультразвука известно давно, его практическое использование достаточно молодо. В наше время ультразвук широко применяется в различных физических и технологических методах. Так, по скорости распространения звука в среде судят о её физических характеристиках. Измерения скорости на ультразвуковых частотах позволяет с весьма малыми погрешностями определять, например, адиабатические характеристики быстропротекающих процессов, значения удельной теплоёмкости газов, упругие постоянные твёрдых тел.

1.1 Источники ультразвука

Частота ультразвуковых колебаний, применяемых в промышленности и биологии, лежит в диапазоне от нескольких десятков кГц до единиц МГц. Высокочастотные колебания обычно создают с помощью пьезокерамических преобразователей, например, из титанита бария. В тех случаях, когда основное значение имеет мощность ультразвуковых колебаний, обычно используются механические источники ультразвука. Первоначально все ультразвуковые волны получали механическим путем (камертоны, свистки, сирены).

В природе УЗ встречается как в качестве компонентов многих естественных шумов (в шуме ветра, водопада, дождя, в шуме гальки, перекатываемой морским прибоем, в звуках, сопровождающих грозовые разряды, и т. д.), так и среди звуков животного мира. Некоторые животные пользуются ультразвуковыми волнами для обнаружения препятствий, ориентировки в пространстве и общения (киты, дельфины, летучие мыши, грызуны, долгопяты).

Излучателей ультразвука можно подразделить на две большие группы. К первой относятся излучатели-генераторы; колебания в них возбуждаются из-за наличия препятствий на пути постоянного потока -- струи газа или жидкости. Вторая группа излучателей -- электроакустические преобразователи; они преобразуют уже заданные колебания электрического напряжения или тока в механическое колебание твёрдого тела, которое и излучает в окружающую среду акустические волны.

Свисток Гальтона.

Первый ультразвуковой свисток сделал в 1883 году англичанин Гальтон.

Ультразвук здесь создаётся подобно звуку высокого тона на острие ножа, когда на него попадает поток воздуха. Роль такого острия в свистке Гальтона играет «губа» в маленькой цилиндрической резонансной полости. Газ, пропускаемый под высоким давлением через полый цилиндр, ударяется об эту «губу»; возникают колебания, частота которых (около 170 кГц) определяется размерами сопла и губы. Мощность свистка Гальтона невелика. В основном его применяют для подачи команд при дрессировке собак и кошек.

Жидкостный ультразвуковой свисток.

Большинство ультразвуковых свистков можно приспособить для работы в жидкой среде. По сравнению с электрическими источниками ультразвука жидкостные ультразвуковые свистки маломощны, но иногда, например, для ультразвуковой гомогенизации, они обладают существенным преимуществом. Так как ультразвуковые волны возникают непосредственно в жидкой среде, то не происходит потери энергии ультразвуковых волн при переходе из одной среды в другую. Пожалуй, наиболее удачной является конструкция жидкостного ультразвукового свистка, изготовленного английскими учёными Коттелем и Гудменом в начале 50-х годов XX века. В нём поток жидкости под высоким давлением выходит из эллиптического сопла и направляется на стальную пластинку. Различные модификации этой конструкции получили довольно широкое распространение для получения однородных сред. Благодаря простоте и устойчивости своей конструкции (разрушается только колеблющаяся пластинка) такие системы долговечны и недороги.

Сирена.

Сирена -- механический источник упругих колебаний и, в том числе, ультразвука. Их частотный диапазон может достигать 100 кГц, но известны сирены, работающие на частоте до 600 кГц. Мощность сирен доходит до десятков кВт.

Воздушные динамические сирены применяются для сигнализации и технологических целей (коагуляция мелкодисперсных аэрозолей, разрушение пены, осаждениетуманов, ускорение процессов массо- и теплообмена и т. д.).

Все ротационные сирены состоят из камеры, закрытой сверху диском (статором), в котором сделано большое количество отверстий. Столько же отверстий имеется и на вращающемся внутри камеры диске -- роторе. При вращении ротора положение отверстий в нём периодически совпадает с положением отверстий на статоре. В камеру непрерывно подаётся сжатый воздух, который вырывается из неё в те короткие мгновения, когда отверстия на роторе и статоре совпадают.

Частота звука в сиренах зависят от количества отверстий и их геометрической формы, и скорости вращения ротора.

Ультразвук в природе.

Летучие мыши, использующие при ночном ориентировании эхолокацию, испускают при этом ртом (кожановые -- Vespertilionidae) или имеющим форму параболического зеркала носовым отверстием (подковоносые -- Rhinolophidae) сигналы чрезвычайно высокой интенсивности. На расстоянии 1 -- 5 см от головы животного давление ультразвука достигает 60 мбар, то есть соответствует в слышимой нами частотной области давлению звука, создаваемого отбойным молотком. Эхосвоих сигналов летучие мыши способны воспринимать при давлении всего 0,001 мбар, то есть в 10000 раз меньше, чем у испускаемых сигналов. При этом летучие мыши могут обходить при полете препятствия даже в том случае, когда на эхолокационные сигналы накладываются ультразвуковые помехи с давлением 20 мбар. Механизм этой высокой помехоустойчивости еще неизвестен. При локализации летучими мышами предметов, например, вертикально натянутых нитей с диаметром всего 0,005 -- 0,008 мм на расстоянии 20см (половина размаха крыльев), решающую роль играют сдвиг во времени и разница в интенсивности между испускаемым и отраженным сигналами. Подковоносы могут ориентироваться и с помощью только одного уха (моноаурально), что существенно облегчается крупными непрерывно движущимися ушными раковинами. Они способны компенсировать даже частотный сдвиг между испускаемыми и отражёнными сигналами, обусловленный эффектом Доплера (при приближении к предмету эхо является более высокочастотным, чем посылаемый сигнал). Понижая во время полёта эхолокационную частоту таким образом, чтобы частота отражённого ультразвука оставалась в области максимальной чувствительности их «слуховых» центров, они могут определить скорость собственного перемещения.

У ночных бабочек из семейства медведиц развился генератор ультразвуковых помех, «сбивающий со следа» летучих мышей, преследующих этих насекомых.

Эхолокацию используют для навигации и птицы -- жирные козодои, или гуахаро. Населяют они горные пещеры Латинской Америки -- от Панамы на северо-западе до Перу на юге и Суринама на востоке. Живя в кромешной тьме, жирные козодои, тем не менее, приспособились виртуозно летать по пещерам. Они издают негромкие щёлкающие звуки, воспринимаемые и человеческим ухом (их частота примерно 7 000 Герц). Каждый щелчок длится одну-две миллисекунды. Звук щелчка отражается от стен подземелья, разных выступов и препятствий и воспринимается чутким слухом птицы.

Ультразвуковой эхолокацией в воде пользуются китообразные.

1.2 Воздействие на организм

Ультразвук представляет собой высокочастотную звуковую волну (частота его колебаний превышает десятки и сотни тысяч герц), способную распространяться в жидкости, твердых материалах, а также в газообразной среде, благодаря действию упругих сил. Ультразвук имеет как искусственное, так и естественное происхождение. Так, в природе органами чувств, позволяющими воспроизводить и воспринимать колебания, создаваемые ультразвуковой волной, наделены летучие мыши, дельфины, киты, бабочки, кузнечики, саранча, сверчки, некоторые виды птиц и рыб. Благодаря этому они могут хорошо ориентироваться в пространстве, в том числе и в ночное время, и общаться со своими сородичами. Киты и дельфины могут посылать информацию на десятки тысяч километров. Также способны улавливать ультразвук кошки и собаки. На скорость распространения и интенсивность ультразвука оказывают непосредственное влияние свойства вещества, в котором он распространяется: удаляясь от источника в воздухе, звук ослабевает довольно быстро; и, напротив, в жидкостях и при прохождении через твердое вещество его сила снижается медленно. В отличие от обычных звуков, распространяющихся от источника сразу во всех направлениях, ультразвук представляет собой волну в виде узкого луча. Благодаря этим своим особенностям ультразвук применяется для исследования дна морей и океанов, обнаружения подводных лодок и затонувших кораблей, а также возможных препятствий под водой и определения точного расстояния до них. Однако, распространяясь в водной среде, ультразвуковые волны способны также причинять вред организмам, обитающим в ней. Под воздействием ультразвука рыбы всплывают к водной поверхности кверху животом, у них резко нарушается чувство равновесия, и вследствие этого они не могут принять нормальное для себя положение. Продолжительное интенсивное воздействие ультразвука, превышающее допустимые пределы, в конечном результате приводит к крайне тяжелым повреждениям, а также к гибели рыб. В тех же случаях, когда воздействие ультразвука носит временный характер, а его интенсивность невысока, после его прекращения поведение и образ жизни рыб становится прежним. Аналогичным образом ультразвук воздействует и на человека. Во время проведения экспериментов в ладонь, сложенную в виде чаши, наливали воду, а затем испытуемый погружал руку в ультразвуковое поле. При этом у него возникали неприятные болезненные ощущения. В целом, можно сказать, что сущность биологического воздействия ультразвука пока еще до конца не изучена. Однако, вероятнее всего, основано оно на возникающих в тканях локальных давлениях и на локальном тепловом эффекте, напрямую связанном с поглощением энергии, которое происходит во время глушения вибраций. Поскольку жидкости и газообразная среда способны хорошо поглощать ультразвук, а твердые вещества - проводить его, то скелетная система человеческого тела также является хорошим проводником. В первую очередь воздействие ультразвука провоцирует возникновение у человека термического эффекта, который является следствием трансформации энергии ультразвуковой волны в тепло. Кроме того, он вызывает микроскопические сжатия и растяжения тканей (так называемый микромассаж) и стимулирование кровообращения. В результате этого улучшаются функции различных тканей организма и кровоток. Ультразвук также способен оказывать стимулирующее действие на течение обменных процессов и нервно-рефлекторное действие. Ультразвук вызывает изменения не только в тех органах, на которые им воздействуют, но и на другие ткани и органы. При этом длительное и интенсивное его воздействие приводит к разрушению гибели клеток. Это связано с тем, что под воздействием ультразвука в жидкостях организма образовываются полости (это явление носит название «кавитация»), вследствие чего ткани отмирают. Ультразвуковая волна также способна разрушать многие микроорганизмы, что позволяет инактивировать такие вирусы, как полиомиелит или энцефалит. Воздействие ультразвука на белок приводит к нарушению структуры его частиц и их распаду. Под воздействием ультразвука разрушаются лейкоциты и эритроциты крови, а ее вязкость и свертываемость значительно возрастает, кроме того, ускоряется РОЭ. Ультразвук оказывает угнетающее действие на дыхание клетки, уменьшает количество потребляемого ею кислорода, а также способствует инактивации отдельных ферментов и гормонов. Воздействие ультразвука высокой интенсивности способно привести к следующим последствиям для человека: Облысению; Возникновению сильного болевого синдрома; Помутнению роговицы и хрусталика глаза; Гемолизу; Повышению содержания в крови холестерина, мочевой и молочной кислоты; Мелким кровоизлияниям в различных тканях и органах организма; Серьезным нарушениям со стороны слуха; Разрушению клеток кортиева органа; Разрушению нервных клеток; Патологическому развитию и разрушению костной ткани. В результате длительного воздействия ультразвуком возникают повышенная сонливость, быстрая утомляемость, головокружения, проявления вегетососудистой дистонии (нарушения памяти, расстройства сна, нерешительность, апатия, пугливость, снижение аппетита, склонность к депрессивным состояниям и т.д.). Воздействие ультразвуком в медицинских целях Лечебные свойства ультразвука обусловлены его способностью массажировать и прогревать ткани. Однако ультразвуковая волна обладает рядом специфических особенностей воздействия на организм. Глубоко прогреть ткани можно при помощи различных методов, но добиться хороших результатов в лечении при этом позволяет лишь использование ультразвука. В медицине ультразвук широко применяется не только для воздействия на очаг боли, а и для косвенного влияния. При этом достигаются следующие эффекты: Болеутоляющий; Спазмолитический; Противовоспалительный; Бактерицидный. Допускается сочетание воздействия ультразвуком с другими видами лечебной терапии. Однако лечение должно проводиться с высокой осторожностью. Это обусловлено высокой биологической активностью ультразвука.

1.3 Нормирование ультразвука

Ультразвук также широко применяется в промышленности: пайка-сварка, механическая обработка твердых и хрупких материалов, дефектоскопия.

Однако ультразвук вредно воздействует на человека: перегрев тканей тела, слабость, усталость, головные боли, боли в ушах.

Согласно ГОСТ 12.1.001-75 установлены допустимые уровни звукового давления на рабочих местах: (ГОСТ 12.1.001-75.Ультразвук. Общие требования безопасности. 1982 г.).

Для полос частот со среднегеометрической частотой 12500 ГЦ уровень звукового давления - 75 дБ; для 16000 Гц - 85, для 20000 и свыше - 110 дБ.

Вредное воздействие ультразвука снижается за счет:

- уменьшения вредного излучения в источнике (повышение рабочих частот ультразвука, исключение паразитного излучения звуковой энергии);

- локализации действия ультразвука (размещения установок в кабинах, заключение их в кожухи, экраны из стекла);

Эти меры обеспечивают защиту от ультразвука через воздух. Защита от давления ультразвука при контактном облучении состоит в полном исключении непосредственного прикосновения работающих с инструментом, жидкостью и изделиями. Загрузку и выгрузку изделий производят при выключенном источнике ультразвука, или при помощи щипцов с удлиненными и виброизолированными ручками.

- организационно-профилактическими мероприятиями (ограничение возраста - 16 лет, медицинские осмотры, обучение и инструктаж, режим труда и отдыха);

- применение средств индивидуальной защиты (резиновые перчатки).

Применяются специальные держатели, манипуляторы для дистанционного управления, т.к.ультразвук воздействует на человека (руки) через твердые и жидкие среды.

Многие из средств и мер по борьбе с шумом применимы к ультразвуку, в том числе и индивидуальные защитные средства.

Контроль уровней звукового давления (ультразвука) проводится после установки оборудования, его ремонта и периодически, не реже 1 раза в год, в 5 см от уха работающего в его основной рабочей позе. Временная характеристика прибора переключается в положение "быстро".

Предприятие-изготовитель должен указывать в документации ультразвуковую характеристику оборудования - уровни звукового давления в контактных точках на высоте 1,5 м от пола, на расстоянии 0,5 м от контура машины и не менее 2 м от окружающих поверхностей. Измерения проводятся не менее чем в четырех контрольных точках, расстояние между которыми не должно превышать 1 м.

1.4 Применение ультразвука

Диагностическое применение ультразвука в медицине (УЗИ).

Благодаря хорошему распространению ультразвука в мягких тканях человека, его относительной безвредности по сравнению с рентгеновскими лучами и простотой использования в сравнении с магнитно-резонансной томографией, ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза.

Терапевтическое применение ультразвука в медицине.

Помимо широкого использования в диагностических целях, ультразвук применяется в медицине (в том числе регенеративной) в качестве инструмента лечения.

Ультразвук обладает следующими эффектами:

противовоспалительным, рассасывающим действиями;

анальгезирующим, спазмолитическим действиями;

кавитационным усилением проницаемости кожи.

Фонофорез -- комбинированный метод лечения, при котором на ткани вместо обычного геля для ультразвуковой эмиссии (применяемого, например, при УЗИ) наносится лечебное вещество (как медикаменты, так и вещества природного происхождения). Предполагается, что ультразвук помогает лечебному веществу глубже проникать в ткани.

Применение ультразвука в косметологии.

Многофункциональные косметологические аппараты, генерирующие ультразвуковые колебания с частотой 1МГц, применяются для регенерации клеток кожи и стимуляции в них метаболизма.С помощью ультразвука производится микро массаж клеток, улучшается микроциркуляция крови и лимфо дренаж. В результате повышается тонус кожи, подкожных тканей и мышц.Ультразвуковой массаж способствует выделению биологически активных веществ, ликвидирует спазм в мышцах, в результате чего разглаживаются морщины,подтягиваются ткани лица и тела. С помощью ультразвука осуществляется наиболее глубокое введение косметических средств и препаратов, а также выводятся токсины и очищаются клетки.

Применение в производстве.

На обычных металлорежущих станках нельзя просверлить в металлической детали узкое отверстие сложной формы, например в виде пятиконечной звезды. С помощью ультразвука это возможно, магнитострикционный вибратор может просверлить отверстие любой формы. Ультразвуковое долото вполне заменяет фрезерный станок. При этом такое долото намного проще фрезерного станка и обрабатывать им металлические детали дешевле и быстрее, чем фрезерным станком.

Ультразвуком можно даже делать винтовую нарезку в металлических деталях, в стекле, в рубине, в алмазе. Обычно резьба сначала делается в мягком металле, а потом уже деталь подвергают закалке. На ультразвуковом станке резьбу можно делать в уже закалённом металле и в самых твёрдых сплавах. То же и со штампами. Обычно штамп закаляют уже после его тщательной отделки. На ультразвуковом станке сложнейшую обработку производит абразив (наждак, корундовый порошок) в поле ультразвуковой волны. Беспрерывно колеблясь в поле ультразвука, частицы твёрдого порошка врезаются в обрабатываемый сплав и вырезают отверстие такой же формы, как и у долота.

Приготовление смесей с помощью ультразвука.

Широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей (гомогенизации). Получаемые эмульсии играют большую роль в современной промышленности, это: лаки, краски, фармацевтические изделия, косметика.

В 1927 году американские ученые Лимус и Вуд обнаружили, что если две несмешивающиеся жидкости (например, масло и воду) слить в одну мензурку и подвергнуть облучению ультразвуком, то в мензурке образуется эмульсия, то есть мелкая взвесь масла в воде. Данный процесс происходит из-за явления кавитации, начинающегося при превышении определённых порогов интенсивности излучения (вода -- 1 Вт/см2, масло -- 4 Вт/см2). При изменении давления, температуры и времени воздействия кавитация может начинаться и при более низкой мощности.

Применение ультразвука в биологии.

Способность ультразвука разрывать оболочки клеток нашла применение в биологических исследованиях, например, при необходимости отделить клетку от ферментов. Ультразвук используется также для разрушения таких внутриклеточных структур, как митохондрии и хлоропласты с целью изучения взаимосвязи между их структурой и функциями. Другое применение ультразвука в биологии связано с его способностью вызывать мутации. Исследования, проведённые в Оксфорде, показали, что ультразвук даже малой интенсивности может повредить молекулу ДНК. Искусственное целенаправленное создание мутаций играет большую роль в селекции растений. Главное преимущество ультразвука перед другими мутагенами (рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи) заключается в том, что с ним чрезвычайно легко работать.

Применение ультразвука для очистки.

Применение ультразвука для механической очистки основано на возникновении под его воздействием в жидкости различных нелинейных эффектов. К ним относится: кавитация, акустические течения, звуковое давление. Основную роль играет кавитация. Её пузырьки, возникая и схлопываясь вблизи загрязнений, разрушают их. Этот эффект известен как кавитационная эрозия. Используемый для этих целей ультразвук имеет низкую частоту и повышенную мощность.

В лабораторных и производственных условиях для мытья мелких деталей и посуды применяются ультразвуковые ванны заполоненные растворителем (вода, спирт и т. п.). Иногда с их помощью от частиц земли моют даже корнеплоды (картофель, морковь, свекла и др.).

В быту, для стирки текстильных изделий, используют специальные, излучающие ультразвук устройства, помещаемые в отдельную ёмкость.

Применение ультразвука в эхолокации.

В рыбной промышленности применяют ультразвуковую эхолокацию для обнаружения косяков рыб. Ультразвуковые волны отражаются от косяков рыб и приходят в приёмник ультразвука раньше, чем ультразвуковая волна, отразившаяся от дна.

В автомобилях применяются ультразвуковые парктроники.

Применение ультразвука в расходометрии.

Для контроля расхода и учёта воды и теплоносителя с 1960-х годов в промышленности применяются ультразвуковые расходомеры.

Применение ультразвука в дефектоскопии.

Ультразвук хорошо распространяется в некоторых материалах, что позволяет использовать его для ультразвуковой дефектоскопии изделий из этих материалов. В последнее время получает развитие направление ультразвуковой микроскопии, позволяющее исследовать подповерхностный слой материала с хорошей разрешающей способностью.

Ультразвуковая сварка.

Ультразвуковая сварка -- сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний. Такой вид сварки применяется для соединения деталей, нагрев которых затруднён, при соединении разнородных металлов, металлов с прочными оксидными плёнками (алюминий, нержавеющие стали, магнитопроводы из пермаллоя и т. п.), при производстве интегральных микросхем.

Применение ультразвука в гальванотехнике.

Ультразвук применяют для интенсификации гальванических процессов и улучшения качества покрытий, получаемых электрохимическим способом.

1.5 Измерение ультразвука на рабочем месте

Аппаратура для измерения ультразвука аналогична аппаратуре, применямой при измерении шума: состоит из измерительного микрофона, усилителя электросигнала, третьоктавных фильтров и измерительного прибора с соответствующими частотными характеристиками. Если измеряется контактный ультразвук, то вместо микрофона устанавливается датчик на контактную поверхность, который достаточно прочно крепится к этой поверхности. Измерение необходимо выполнять не менее трех раз в каждой трехоктавной полосе для рабочего места, а затем вычислять среднее значение.

Микрофон устанавливают на высоте работающего и измеряющий не должен находиться ближе 0,5 м от его. Микрофон должен быть направлен на источники ультразвука. При измерении контактного ультразвука датчик устанавливают в зоне максимальных амплитуд колебаний. Кроме пьезоэлектрических датчиков для измерения ультразвука иногда применяют лазерные интерференционные измерители малых перемещений.

2. Методы и средства защиты от ультразвука

Основной мерой защиты от ультразвука является уменьшение его интенсивности в источнике его возникновения.

Это осуществляется различными конструкционными мероприятиями (точность изготовления деталей, смазка) и переводом генератора на более высокие частоты, для которых допустимые уровни выше.

Коллективные меры защиты применяются для защиты от ультразвука по пути его распространения.

Для защиты от воздушного ультразвука, как и при шуме, применяют звукоизоляцию и звукопоглощение, но только в узком частотном диапазоне.

Звукоизоляция обеспечивается герметичными кожухами из листовой стали или алюминия, толщиной 1-2 мм или из стеклотекстолита, гетинакса толщиной более 5 мм. Внутренние стенки кожуха покрываются слоем пористой резины, при этом суммарный уровень поглощения ультразвукового излучения кожухом снижается на 25-30 дБ.

Необходимо устройство экранов, также как и при шуме, с-образной и п-образной формы между работающим оборудованием и персоналом. Чаще всего экраны изготавливают из прозрачных материалов, в частности, из оргстекла.

Существенно снижает интенсивность ультразвука размещение ультразвуковых установок в звукоизолирующих кабинах или в специальных помещениях.

При контактном действии ультразвука защита обеспечивается средствами виброизоляции, вибропоглощения (т. е. различными типами амортизаторов, покрытий, резиновыми перчатками и резиновыми ковриками).

Для исключения контакта работающих с источниками ультразвука применяется дистанционное управление оборудованием, автоблокировка (автоматическое отключение оборудования при загрузке-выгрузке деталей в случае очистки или нанесения покрытия), специальные приспособления для удержания деталей. Для защиты рук от возможного неблагоприятного воздействия контактного ультразвука применяют две пары перчаток: резиновые - наружные и хлопчатобумажные - внутренние.

2.1 Защитные экраны, заборы, панели

Комплексная система шумозащиты AcRan представляет собой сборно-разборную конструкцию, состоящую из опорных стоек и акустического полотна, в свою очередь представленного системой горизонтальных профилей и акустических панелей. Шумозащитные экраны Шумозащитные экраны предназначены для защиты населения от вредного звукового воздействия, исходящего от железнодорожных и автомобильных магистралей, строительных площадок, промышленного оборудования и других источников шума. Система комплексной шумозащиты AcRan Оригинальная конструкция наших шумозащитных экранов разработана совместно с учеными кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности

Акустические панели по своему функциональному назначению подразделяются на: шумопоглощающие непрозрачные и шумоотражающие светопрозрачные. Для изготовления корпуса шумопоглощающих акустических панелей используются следующие материалы: оцинкованная сталь, оцинкованная сталь с полиуретановым покрытием \"Pural\", нержавеющая сталь, алюминий. Акустические панели при монтаже устанавливаются в горизонтальные профили, которые, в свою очередь, устанавливаются и фиксируются в регулируемом по ширине вертикальном пазе стойки. Для исключения прогиба горизонтального профиля, в случае отсутствия жесткого основания (фундамента) под акустическим полотном, в пролете между стойками устанавливается опорный профиль. Конструкция шумозащитного экрана сертифицирована в системе Госстроя Российской Федерации, а все материалы, используемые при его изготовлении, имеют гигиенический и пожарный сертификаты. Преимущества Шумозащитных экранов ОАО «Завод акустических конструкций»: - высокая акустическая эффективность (индекс изоляции воздушного шума до 30 дБА) - высокая степень защиты от коррозии (горячее цинкование); - гибкость конструкции - шаг опорных стоек от 0,5 м до 4,0 м; высота до 6м. - возможность выбора различных архитектурных решений экрана; - широкий ряд цветовых решений (до 25 цветов) - простота монтажа - не требуются грузоподъемные механизмы; - удешевление монтажа - при установке на грунт не требуются ленточный фундамент; - ремонтопригодность (сборно-разборные); - длительный срок службы; - невозвратная тара; - невысокая цена. Кроме того, шумозащитный экран производства ОАО «Завод акустических конструкций» является не только эффективной преградой для распространения звуковых волн, но также и физической преградой для распространения таких загрязняющих компонентов, как вредные химические вещества, взвешенные частицы, тяжелые металлы и других.

Заборы помогают оградить от шума участок, находящийся вблизи от автомобильных или железных дорог. Сегодня разработано несколько вариантов такого типа ограждений. Наиболее широко используются многослойные панели. Они состоят из металлических листов профнастила, между которыми уложены минеральная вата или пеноизол. Толщина изолятора составляет 140-190 см. В готовом виде панели не продаются, их собирают на месте специалисты заборостроительных фирм. Высоту ограждения рассчитывают следующим образом: между верхушкой конька крыши дома и предполагаемой высшей точкой едущих по дороге грузовиков проводят воображаемую линию - забор должен её перекрывать. Стоимость 1 м2 шумозащитной панели - от 1400 руб. Другой вариант забора изготавливают из монолитного поликарбонатного листа толщиной не менее 8 мм. Материал устойчив к перепадам температур, эстетичен, может быть прозрачным или матовым, окрашенным в самые различные цвета. Стоимость 1 м2 панели из поликарбоната - от 950 руб.

2.2 Звукоизоляционное исполнение оборудования

ультразвук организм защита

Установка в систему вентиляции шумоглушителей является одной из эффективных мер по снижению аэродинамического шума в воздушном потоке. Наиболее часто применяемые шумоглушители конструктивно делятся на пластинчатые и трубчатые. Главная их особенность - наличие развитых поверхностей, облицованных звукопоглощающим материалом (минеральная вата, стекловолокно и пр.).

Чаще всего шумоглушитель устанавливается между вентилятором и магистральным воздуховодом.

2.3 Индивидуальные средства защиты

Часто неэкономично, а иногда практически невозможно уменьшить шум до допустимых величин общетехническими мероприятиями. Например, при таких производственных процессах, как клепка, обрубка, штамповка, зачистка при испытании двигателей внутреннего сгорания и т. д., средства индивидуальной защиты являются основными мерами, предотвращающими профессиональные заболевания работающих.

К средствам индивидуальной защиты (противошумам) относятся вкладыши, наушники и шлемы.

Вкладыши. Это вставленные в слуховой канал мягкие тампоны из ультратонкого волокна, иногда, пропитанные смесью воска и парафина, и жесткие вкладыши (эбонитовые, резиновые) в форме конуса. Вкладыши -- это самые дешевые и компактные средства защиты от шума, но недостаточно эффективные (снижение шума 5--20 дБ) и в ряде случаев неудобные, так как раздражают слуховой канал.

Наушники. В промышленности широко применяются наушники типа ВЦИИИОТ. Наушники плотно облегают ушную раковину и удерживаются дугообразной пружиной. Ниже приведена акустическая характеристика наушников ВЦНИИОТ-2:

Как видно отсюда, наушники наиболее эффективны на высоких частотах, что необходимо учитывать при их использовании.

Шлемы. При воздействии шумов с высокими уровнями (более 120 дБ) вкладыши и наушники не обеспечивают необходимой защиты,Часто неэкономично, а иногда практически невозможно уменьшить шум до допустимых величин общетехническими мероприятиями. Например, при таких производственных процессах, как клепка, обрубка, штамповка, зачистка при испытании двигателей внутреннего сгорания и т. д., средства индивидуальной защиты являются основными мерами, предотвращающими профессиональные заболевания работающих.

Ультразвук находит широкое применение в металлообрабатывающей промышленности, машиностроении, металлургии и т. д. Частота применяемого ультразвука от 20 кГц до 1 мГц, мощности -- до нескольких киловатт.

Ультразвук оказывает вредное воздействие на организм человека. У работающих с ультразвуковыми установками нередко наблюдаются функциональные нарушения нервной системы, изменения давления, состава и свойства крови. Часты жалобы на головные боли, быструю утомляемость, потерю слуховой чувствительности.

Ультразвук может действовать на человека как через воздушную среду, так и через жидкую или твердую (контактное действие на руки).

Уровни звуковых давлений в диапазоне частот от 11 до 20 кГц не должны превышать соответственно 75--110 дБ, а общий уровень звукового давления в диапазоне частот 20--100 кГц не должен превышать 110 дБ.

3. Обзор охранных документов в области защиты от ультразвука

Рассмотрим несколько патентов, которые помогают реализовать безопасные условия эксплуатации технологического оборудования, автотранспорта и других источников ультразвука.

3.1 Способ снижения воздействия ультразвука путем его гашения в источнике

Изобретение относится к технологии термошумоизоляции транспортных средств, в частности к способам нанесения пеноматериала на каркас транспортного средства для уменьшения шума транспортного средства. Способ заключается в том, что пеноматериал наносят напылением с помощью пистолета-распылителя на металлические поверхности каркаса транспортного средства толщиной 10-50 мм. В качестве пеноматериала используют смесь компонентов полиизоцианата, полиола и антипирена, причем смешивание компонентов осуществляют в два этапа. Антипирен смешивают с полиолом при температуре 15-25°С в соотношении 5-35% антипирена и 65-95% полиола. Полученную смесь подают в пистолет-распылитель вместе с полиизоцианатом, предварительно перемешанным при той же температуре в другой емкости. Второй этап перемешивания компонентов осуществляют в пистолете-распылителе при соотношении компонентов: полиизоцианата 47-53% и смесь полиола с антипиреном - остальное. Технический результат заключается в предотвращении коррозии панелей кузова и повышении пожаробезопасности.

Известны способы звукоизоляции транспортных средств путем изготовления панелей и других шумопоглощающих элементов (экранов), повторяющих поверхность и очертания рельефов кузова и других частей транспортного средства из специальных шумоизоляционных материалов. Шумоизолирующие элементы наклеивают на шумоизолирующую поверхность. Как правило, эти звукоизолирующие пакеты представляют собой соединение эластичного пружинящего слоя с тяжелым воздухонепроницаемым слоем и используются прежде всего для шумоизоляции моторного отсека, приводного и вспомогательного механизмов, системы выхлопных газов транспортного средства.

Такие способы тепло- и звукоизоляции транспортных средств основаны на применении материалов на основе плотного весового слоя, что существенно увеличивает вес транспортного средства. Следует отметить также, что такие материалы отличаются высокой стоимостью, сложной и часто не безвредной технологией изготовления. Кроме того, в случае отклеивания шумоизолирующих панелей от поверхности возможно проникновение воздуха и возникновение коррозии металлических поверхностей каркаса транспортного средства.

В автомобилестроении известны также способы для исключения воздушного шума, например в полостях, вблизи опор осей, путем введения в изолируемую полость транспортного средства элемента из пенопласта, который перед вводом в полость транспортного средства сжимают и заваривают в воздухонепроницаемую пленку и в этом состоянии легко вводят в полость через отверстие в полости. Затем пленку открывают (разрывом или прокалыванием), и при доступе воздуха элемент из пенопласта расширяется в форме, ограниченной, по меньшей мере, двумя стенками полости.

3.2 Средство индивидуальной защиты

Защитная перчатка предназначена для защиты рук врача и включает тыльную и ладонную части. Перчатка содержит три слоя. Средний слой представляет собой воздухообъемный материал на основе натуральных или синтетических или смеси натуральных и синтетических волокон, внутренний слой хлопчатобумажную ткань, наружный слой полимерную пленку. Способ выполнения защитной перчатки включает операции: снятие антропометрических данных, раскрой материала на детали ладонной и тыльной частей за одно целое с напальчником и межпальцевую прокладку, сборку деталей в изделие. Перчатку выполняют по меньшей мере из трех слоев. Для внутреннего слоя используют хлобчатобумажную ткань. Для обеспечения защиты от ультразвука формируют воздухообъемный средний слой из материала на основе натуральных или синтетических или смеси натуральных и синтетических волокон. В качестве наружного слоя используют полимерную пленку.

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты, а конкретно к медицинской технике, к защитным приспособлениям, в частности при ультразвуковой диагностике и работах, связанных с применением ультразвука (лечебные манипуляции, хирургический ультразвуковой нож, обработка ультразвуком гнойных полостей), и предназначено для индивидуальной защиты рук исследователя от отраженного ультразвукового излучения.

Известен способ защиты рук врача, где согласно инструкции используют обычные хлопчатобумажные перчатки, поверх которых надевают резиновые хирургические перчатки.

Наиболее существенным недостатком таких перчаток является то, что они не задерживают ультразвуковое излучение, что приводит к вредному нежелательному воздействию отраженного ультразвука на кожу, мышцы, нервные окончания кисти исследователя, особенно при длительных манипуляциях. Это происходит вследствие отсутствия воздушной прослойки в указанных перчатках, в то время как воздух является значительным препятствием для прохождения ультразвука.

Цель изобретения создание защитного воздушного экрана от ультразвукового излучения, предотвращающего вредное влияние отраженного ультразвука на кожу, мышцы и нервные окончания кисти врача.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемой перчатке создают защитный экран, способный на 99,95% отражать ультразвуковое излучение. Защитный экран достигается тем, что тыльную и ладонную части перчатки и напальчечника выполняют трехслойными. Внутренний слой выполняют из хлопчатобумажной ткани, средний слой из воздухообъемного материала на основе натуральных, синтетических или смеси натуральных и синтетических волокон толщиной не менее 0,25 см, наружный слой из полиэтиленовой пленки для предотвращения попадания ультразвуковой пасты на хлопчатобумажную ткань.

Перчатка изготовлена из трехслойного материала: первый - внутренний (хлопчатобумажная ткань), второй - средний (воздухообъемная синтетическая или натуральная или смешанная натуральная и синтетическая ткань), третий - наружный (полиэтиленовая пленка, позволяющая работать с маслянистыми и пастообразными веществами). Между слоями возникают по меньшей мере две границы раздела сред, что также повышает степень защиты от ультразвука.

П р и м е р 1. Тыльную и ладонную части перчатки напальчника выполняют трехслойными. Внутренний слой выполняют из хлопчатобумажной ткани, средний слой из воздухообъемного материала на основе натуральных волокон толщиной 0,3 см, наружный слой из полиэтиленовой пленки.

П р и м е р 2. Перчатку выполняют трехслойной. В качестве среднего слоя используют воздухообъемный синтетический материал толщиной 0,5 см.

При работе врача в предлагаемых перчатках ультразвуковые лучи, проходя через полиэтиленовый наружный слой, отражаются от второго (воздухообъемного) слоя, остаточное излучение задерживается между вторым (воздухосодержащим) и первым (внутренним) слоями.

Полученная по данному способу защитная перчатка используется следующим образом. Специалист надевает перчатку на правую руку и берет в эту руку датчик ультразвукового аппарата, предварительно смазав поверхность кожи больного контактной пастой. Рукой в защитной перчатке с датчиком водят по смазанной гелем поверхности кожи пациента. Датчик посылает ультразвук в тело пациента и воспринимает отраженный от границ сред внутренних органов ультразвук, часть отраженного ультразвука попадает на перчатку, а не на руку врача и отражается от перчатки благодаря среднему воздушному слою.

При работе в обычных хлопчатобумажных перчатках при незначительных нагрузках на коже кисти врача появляются явления дерматоза, что проявляется в шелушении кожи, боли в мышцах и суставах кисти, плекситы. Врачи, длительно работающие с ультразвуком и не защищающие надежно руки от ультразвукового излучения, через несколько лет работы становятся стойкими инвалидами. При работе в предлагаемых перчатках эти явления не встречаются.

Защитная перчатка обеспечивает надежную защиту рук исследователя, повышение производительности труда за счет увеличения количества принимаемых пациентов для лечебно-диагностических манипуляций, уменьшения количества дней по больничному листу врача, сокращения сроков пребывания больного в клинике, а также психоэмоциональный комфорт врача, сознающего надежность защиты от ультразвукового излучения.

3.3 Защитные экраны

Изобретение относится к устройствам для защиты от шума, звуковых волн и их улавливания, подавления и поглощения и может быть использовано в сооружениях для обеспечения нормального акустического режима, в частности в защитных экранах придорожного шумопоглощения. Шумоизолирующая и шумопоглощающая акустическая сэндвич-панель образована задней и передней панелями. Между панелями размещен шумопоглощающий блок. Акустическая сэндвич-панель оснащена выполненными из профиля с резонирующей полостью разделителями шумового потока, которые расположены со стороны передней панели с наклонными пластинами с козырьками, смонтированными горизонтально и параллельно друг другу с образованием щелевых ловушек. Акустическая сэндвич-панель снабжена плоским модулем, выполненным, по меньшей мере, из одного слоя волокнистого материала, имеющего поверхностную плотность в пределах от 100 до 1500 г/м2, и плоской акустической мембраной из, по меньшей мере, одного слоя звукопроницаемого материала, имеющего поверхностную плотность в пределах от 25 до 200 г/м2. Последняя совместно с разделителями шумового потока и наклонными пластинами с козырьками смонтированы в объемный модуль из, по меньшей мере, двух вертикально ориентированных разделителей шумового потока, и последовательно зафиксированных на них плоской акустической мембраны и наклонных пластин с козырьками. Плоский и объемный модули смонтированы последовательно с наружной стороны передней панели, а шумопоглощающий блок зафиксирован относительно передней и задней панелей посредством клея и/или механически. Технический результат заключается в повышении защиты жилых и производственных комплексов, соответствующей инфраструктуры вдоль напряженных по движению различного рода транспортных магистралей, улучшении экологической обстановки.

В указанном защитном экране эффект звуко- и шумопоглощения потоков, проникших в экраны, достигается за счет подавления их особенностями структур и свойств материалов шумопоглощающих элементов, их комбинации. Такие конструкции защитных экранов обладают наибольшей эффективностью в диапазоне частот от 90 до 100 децибелл.

Повышенная рациональность конструкции этих панелей обеспечивает легкость транспортировки к месту установки и простоту монтажа из них защитных экранов придорожного шумопоглощения и шумоизолирования. Кроме того, экраны из шумопоглощающих и шумоизолирующих акустических панелей более универсальны по конструкции и разнообразны по своим архитектурным формам. Сборка экранов из таких панелей может осуществляться в различных условиях.

3.4 Сравнительный анализ изобретений

Данные изобретения являются неплохими средствами защиты, каждое из которых обладает своим набором преимуществ и недостатков. Все зависит от условий и факторов среды, в которой необходимо применить то или иное средство, например, в случае работы в цеху можно просто выделить необходимое помещение для устройств, являющихся источником ультразвука, и изолировать их от человека, если же это невозможно, то можно применить защитные экраны. Не нужно также забывать о защитных кожухах и других средствах, которые помогают бороться с ультразвуком в источнике. Индивидуальные средства защиты на производстве малоэффективны, так как ультразвук отличается от обычного шума и может вызывать кавитацию тканей внутри организма и т.д. Но стоит отметить также положительные эффекты, которые может вызывать ультразвук.



Заключение

Итак, для обеспечения безопасных условий труда необходимо направленно бороться с многими вредными факторами среды, один из которых является ультразвук.

В общем разница между ядами и лекарствами определяется дозой, так и с ультразвуком: необходимо соблюдать технику безопасности, бережно относиться к здоровью подчиненных, применять методы борьбы с вредным воздействием ультразвука и тогда он уже не будет являться вредным фактором по отношению к работникам.



Список литературы

1. Ультразвук, его влияние на организм и методы борьбы с ним [Электронный ресурс]. ? Режим доступа: http://www.stroitelstvo-new.ru/gigiena-truda/ultrazvuk.shtml ? Заглавие с экрана. ? (Дата обращения: 30.11.2015).

2. Защита от шума и ультразвука [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ohrana-bgd.narod.ru - Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 1.02.2016).

3. Ультразвук [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ультразвук. - Заглавие с экрана. - (Дата обращения: 5.12.2015).

4. Защита от шума, ультразвука, инфразвука [Электронный ресурс]. ? Режим доступа: http://gigabaza.ru/doc/77637.html ? Заглавие с экрана. ? (Дата обращения: 15.11.2015).

Размещено на Allbest.ru

...