正壓氧氣呼吸器安全性能的分析與探討

1、正壓氧氣呼吸器安全性能的分析與探討礦山救護(hù)隊是處理礦井火災(zāi)、瓦斯、煤塵、水和頂板等災(zāi)害事故的專 業(yè)隊伍，在井下事故處理過程中，面臨著煙霧、窒息性、有毒有害氣 體等惡劣環(huán)境， 而氧氣呼吸器就成為救護(hù)指戰(zhàn)員進(jìn)入災(zāi)區(qū)的必要裝備， 它被視為救護(hù)指戰(zhàn)員的救命器。氧氣呼吸器主要分為正壓呼吸器和負(fù)壓呼吸器?，F(xiàn)階段，我國使用的氧氣呼吸順主要是負(fù)壓呼吸器，型號主要有ahy-6型、agh-4型和agh-2 等。而正壓呼吸器主要有美國的 biopak-240型、德國的bg4型、撫順 的hyz4型、虹安公司組裝的biopak-240型以及撫順安全儀器廠用ahy-6 型負(fù)壓呼吸器改裝的pb4型正壓呼吸器。1 正、負(fù)壓氧

2、氣呼吸器原理的分析與比較 所謂正壓、負(fù)壓是相對于外界環(huán)境大氣壓而言的，是指氧氣呼吸器整 個閉路循環(huán)系統(tǒng)在人員吸氣時，其系統(tǒng)內(nèi)的氣體壓力大于外界大氣時 為正壓，小于外界大氣壓時為負(fù)壓。但無論是正壓還是負(fù)壓呼吸器， 其基本原理都大致相同，都有一個供氧系統(tǒng)和一個封閉的呼吸循環(huán)系 統(tǒng)。氧氣呼吸器由高壓氧氣瓶經(jīng)減壓器減壓后，通過定量孔供氧至儲 氣囊，再由吸氣軟管與人的呼吸系統(tǒng)相連。人體呼出二氧化碳?xì)怏w經(jīng) 呼氣軟管，進(jìn)入二氧化碳吸收劑容器，過濾二氧化碳后的氣體再進(jìn)入 儲氣囊循環(huán)利用。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)氣體不足，壓力降低到一定值時，自動補(bǔ) 給閥打開向系統(tǒng)內(nèi)供氧。 緊急情況下，可用手動補(bǔ)給閥向系統(tǒng)內(nèi)供氧。 系統(tǒng)內(nèi)多余的

3、氣體則由排氣閥排出。氣路循環(huán)系統(tǒng)如圖 1 所示。圖 1 正、負(fù)壓氧氣呼吸氣氣路循環(huán)系統(tǒng) 盡管正壓與負(fù)壓氧氣呼吸器在原理方面基本相似，但正壓氧氣呼吸器 究竟是如何保持始終是正壓的呢？首先從負(fù)壓產(chǎn)生的原因分析。負(fù)壓 呼吸器在供氧狀態(tài)下，氣囊在內(nèi)部氣體與外界壓力的作用下，處于均 衡狀態(tài)，呼吸器系統(tǒng)內(nèi)的壓力和外界氣壓一樣。由于定量供氧連續(xù)均 衡地向系統(tǒng)內(nèi)供氧，而人體呼吸是有頻率的、間斷的，并且在不同狀 態(tài)下，消耗的氧氣也不相同，人體每次的吸氣量必然大于那一時刻的 定量供氧量。一旦人員吸氣，系統(tǒng)內(nèi)的氣體必然減少，在定量供氧量 還未來得及供氧的情況下，系統(tǒng)內(nèi)的氣體壓力必然小于外界大氣壓， 即系統(tǒng)處于負(fù)壓狀

4、態(tài)。對于正壓氧氣呼吸器來說，關(guān)鍵是要始終保持正壓。系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生正壓 的原理在于它的呼吸艙膜片（或氣囊壁）上有一個加載彈簧，它保證 了整個呼吸循環(huán)系統(tǒng)的呼吸氣、 吸氣過程中始終保持正壓。 這是因為， 正壓呼吸器定量向呼吸艙 （或氣囊） 供氧，呼吸艙膨脹壓縮加載彈簧， 加載彈簧在呼吸艙上產(chǎn)生反作用力。當(dāng)呼吸艙處于平衡狀態(tài)時，系統(tǒng) 內(nèi)的氣壓就等于彈簧力加上外界大氣壓，那么系統(tǒng)內(nèi)的氣壓必然大于 外界大氣壓。當(dāng)人員吸氣時，呼吸艙內(nèi)氣體減少，彈簧反彈，其壓縮 量減少，彈力降低，但系統(tǒng)內(nèi)的氣壓仍然大于外界大氣壓。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi) 正壓小于某一值時，自動補(bǔ)氣閥則打開供氣，保持系統(tǒng)內(nèi)正壓始終在 某一范圍。在呼氣時，人體不

5、消耗氧氣，系統(tǒng)內(nèi)的氣壓仍是大于外界大氣壓。2 正壓氧氣呼吸器安全性能的分析（1）正壓呼吸器的呼吸循環(huán)系統(tǒng)始終是一個正壓工作系統(tǒng)，可以避免 外界大氣污染物滲透進(jìn)入面罩，即使系統(tǒng)接頭不嚴(yán)密或者出現(xiàn)破損漏 氣，外界有害氣體也不會滲入到系統(tǒng)內(nèi)，只能是系統(tǒng)內(nèi)的氣體往外泄 漏露，從而可以避免佩戴者吸入有毒有害的氣體而中毒。而負(fù)壓呼吸 器若出現(xiàn)漏氣情況，則有毒有害氣體容易滲入到系統(tǒng)內(nèi)，從而導(dǎo)致佩 戴者中毒。這也正是正壓呼吸器優(yōu)越于負(fù)壓呼吸器最主要的原因。（2）正壓呼吸器的面罩明顯優(yōu)于負(fù)壓呼吸器的口具和鼻夾。首先，安 全性高，這點也是最主要的。在災(zāi)區(qū)救災(zāi)時，工作環(huán)境惡劣，隊員常 常出現(xiàn)碰撞、拌倒現(xiàn)象，導(dǎo)致口具

6、、鼻夾脫落，造成人員中毒傷亡。 同時，隊員在災(zāi)區(qū)受高溫影響容易產(chǎn)生頭暈現(xiàn)象，這種頭暈輕則影響 工作效率，重則因頭暈吐掉口具、掉下鼻夾，高濃度的災(zāi)害氣體就會 被吸入到體內(nèi)，造成人員中毒傷亡。另外在災(zāi)區(qū)抬傷員時，傷員容易 失手打掉隊員的口具和鼻夾，造成隊員中毒傷亡。而正壓呼吸器的面 罩則避免了脫落口具和鼻夾的現(xiàn)象，即使面罩出現(xiàn)松動漏氣，也是面 罩內(nèi)的氣體往外瀉，人員不會因此而中毒。其次，佩戴也非常舒適。 我們習(xí)慣于用鼻子呼吸，但佩戴負(fù)壓呼吸器，必須用鼻夾夾住鼻子， 用嘴呼吸，既不習(xí)慣也不舒服。另外，正壓呼吸器可以在災(zāi)區(qū)通話， 能夠非常方便、清楚、有效地進(jìn)行交流。在災(zāi)區(qū)偵察或工作都需要相 互聯(lián)系，佩

7、戴負(fù)壓呼吸器只能用打點、 打手勢或?qū)懽值姆绞竭M(jìn)行聯(lián)系， 嚴(yán)禁通過口具講話，否則會吸入災(zāi)區(qū)有害氣體而中毒。（3）正壓呼吸器具有聲光報警系統(tǒng)。在災(zāi)區(qū)工作時，必須保留5mpa的氧氣以備返回途中使用。佩戴負(fù)壓呼吸器必須經(jīng)常觀察壓力表，任 何一個隊員發(fā)現(xiàn)自己的壓力到了規(guī)定值時，必須打點提示，以便指揮 員指揮退出災(zāi)區(qū)，但當(dāng)遇到火災(zāi)事故，煙霧大、能見度低、防煙眼鏡 片氣較多時，隊員很難觀察清楚壓力表，指揮員只能憑經(jīng)驗決定退出 災(zāi)區(qū)時間。而正壓呼吸器具有聲光報警系統(tǒng)，當(dāng)氧氣瓶內(nèi)壓力降到額 定值的25%左右時，報警器以92db的聲強(qiáng)鳴響約1min,當(dāng)報警器鳴 響時，以提醒佩戴者本呼吸器最多還有 1h的作用時間。

8、這樣救護(hù)指揮 員可以決定何時該退出災(zāi)區(qū)。（4）正壓呼吸器具有較高的穩(wěn)定性,而穩(wěn)定性取決于其自身結(jié)構(gòu)。負(fù) 壓呼吸器的定量供氧、自動補(bǔ)給閥、自動排氣閥都是可以調(diào)整的,調(diào) 好之后用緊固件鎖死。 一旦儀器受到震動、 碰撞,緊固件松動, 流量、 補(bǔ)氣和排氣都會受到影響,致使儀器不合格。而正壓呼吸器的定量供 氧、自動補(bǔ)給閥、自動排氣閥都是廠家調(diào)整好固定起來的,使用者是 不能調(diào)整的。另一方面,負(fù)壓呼吸器的接頭連接處或用絲口緊固,或 用繩子扎接,很容易漏氣。而正壓呼吸器的所有接頭連接處均有卡子 卡緊,用螺栓緊固,不易漏氣。這樣就保證了正壓呼吸器的流量、補(bǔ) 氣、排氣和氣密性等性能的穩(wěn)定。（ 5）正壓呼吸器比較容

9、易維護(hù)保養(yǎng)。無論是進(jìn)口、組裝、還是仿制的 正壓呼吸器, 其構(gòu)造設(shè)計科學(xué), 所用塑料、橡膠、鋼材等材料質(zhì)量高。再加上較高的工藝技術(shù)，使得整套儀器故障率較低，既節(jié)省了時間，也增加了隊員在災(zāi)區(qū)處理事故時的安全系數(shù)。在日常保養(yǎng)中，負(fù)壓呼 吸器零部件容易老化，損壞率較高，導(dǎo)致呼吸器故障率較高。而且一 周檢查一次，一次至少檢查 5 項內(nèi)容。同時，負(fù)壓呼吸器的氣囊外露， 很容易破損。而正壓呼吸器的呼吸艙為硬質(zhì)橡膠結(jié)構(gòu)，不易破損。而 且在一般情況下，正壓呼吸器每月才需檢查一次，主要檢查氣密性和 流量，非常方便。3 問題探討（1）在災(zāi)區(qū)受高溫影響，佩戴面罩時，隊員面部的汗水不易蒸發(fā)，常 感覺面部膨脹難受。同時，

10、由于佩戴初期，保明片防霧性能欠缺，導(dǎo) 致人員視線受阻，觀察不清。是否考慮研制出帶發(fā)話器的半面罩，在 無煙霧時佩戴，既感覺面部舒適，又能看得清楚，也可在全面罩上安 裝上刷霧器，同時生產(chǎn)多規(guī)格的面罩，適用于不同臉型的人。（2）進(jìn)口或組裝的正壓呼吸器是根據(jù)歐美人體型設(shè)計的，體積和重量 相對我們來說都偏大，在救災(zāi)中非常不便。建議從氧氣瓶、呼吸艙和 清凈罐上考慮，減少其體積或重量，或者從材料選擇方面考慮，使用 安全性能高、質(zhì)地輕的材料。還應(yīng)該加強(qiáng)對 co2 吸收劑的研制，選擇 量少但效果好的 co2 吸收劑。在流量方面，也可以調(diào)小一些，從而減 少氧氣瓶的體積?？傊?，要從全方位減小其體積和重量。（3）應(yīng)加強(qiáng)研制穿霧透明裝置。在處理火災(zāi)事故時，煙霧彌漫，嚴(yán)重 時，伸手不