自給式開、閉路正壓空氣呼吸器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明應用在消防、礦山救援，航天、化工、潛艇、潛水等特殊工作行業(yè)，以及軍隊反恐、核生化戰(zhàn)爭等領域，尤其涉及一種自給式開、閉路正壓空氣呼吸器，解決消防員及其他特殊工作人員，在危險有毒的災場、高溫火場、無氧缺氧環(huán)境去工作或救援時，比現(xiàn)有技術的正壓空氣呼吸器，能提供更長工作時間，供給人體呼吸用安全氣體需要。比現(xiàn)有技術的正壓氧氣呼吸器，能提供在高溫火場或更復雜的環(huán)境，供給人體呼吸舒適安全氣體需要。消防員在災場等特殊環(huán)境，有更充裕時間能夠有效地保護自己，安全地去完成各種工作或救援任務。
【背景技術】
[0002]在危險有毒的災場、高溫火場、無氧缺氧環(huán)境去工作或救援時，現(xiàn)有能夠提供個人背負、自給式、移動的安全有效保護人體正常呼吸給消防員及其他特殊工作人員(消防員及其他特殊工作人員以下簡稱為消防員)使用的呼吸保護有兩種方式:一種是自給開路式壓縮空氣呼吸器(GB/T16556-2007)和正壓式消防空氣呼吸器(GA124-2013)。統(tǒng)稱為開路式正壓空氣呼吸器。另一種是自給閉路式壓縮氧氣呼吸器(GB23394-2009)和正壓消防氧氣呼吸器(GA632-2006)。統(tǒng)稱為閉路式正壓氧氣呼吸器。其他如過濾式、壓縮氧、生氧式、長管式等各種能移動形式使用呼吸器，因其使用環(huán)境、方式、方法有一定限制，不適合消防員長時間、移動救援工作使用，與本發(fā)明目的無關，不在此展開敘述。
[0003]對于呼吸器發(fā)明人、設計工程師、生產(chǎn)技術人員以及實際應用的消防員來說，都明白知道，將以上兩種呼吸器比較，有以下明顯幾個優(yōu)缺點。
[0004]開路式正壓空氣呼吸器優(yōu)點就是:1.氣源較易取得，正常空氣直接通過壓縮機壓縮、自動過濾、排水而得。其壓縮空氣經(jīng)降壓后，適合全部消防員呼吸需要，無不適感。2.氣源為大氣中正常空氣，空氣不是助燃、爆燃氣體，可以在有明火暗火、高溫環(huán)境下使用。高溫、明火暗火環(huán)境下使用，排出氣體不會發(fā)生助燃。3.消防員在大、中勞動強度工作下，清潔的透明面罩霧氣會較少，能清楚觀察目標。無需另加保明片、防霧劑等措施與裝置。4.結構簡單，無二氧化碳吸收轉(zhuǎn)換裝置、冷卻裝置、過渡儲氣艙等裝置。
[0005]但是，正壓空氣呼吸器在實際應用中最大缺點就是使用時間太短。以6.8升氣瓶為例，充30MPa空氣，約有2040多升空氣。按人體呼吸標準理論計算，大約可用60分鐘。實際上，因現(xiàn)有技術的空氣呼吸器結構上的原因，使用時間30分鐘就報警，甚至20分鐘就報警，需停止工作撤出。不但影響消防員工作效率或撤退安全，無足夠時間供給呼吸的安全氣體，甚至會發(fā)生因無氣可吸而導致死亡事件。
[0006]閉路式正壓氧氣呼吸器最大優(yōu)點就是:使用時間較長。理論上，正常情況下能提供四個小時工作時間。但實際應用中，現(xiàn)有閉路式正壓氧氣呼吸器也不能完全達到四個小時工作使用時間。
[0007]閉路式正壓氧氣呼吸器有幾個大缺點:1.氣源為純氧氣。純氧氣禁觸油脂，易助燃、不能過高加壓等特性。特別是余氣不斷直接排放到大氣時，余氣排出就是大量純氧氣排出。若遇高溫、暗火或明火時即引起爆燃，會帶來嚴重后果。在高溫或火災現(xiàn)場使用危險性極大?，F(xiàn)有閉路式正壓氧氣呼吸器結構，肯定不能在高溫火場或有暗火環(huán)境使用。但，部分人被EN137所謂''火焰吞噬"試驗噴火所誤解，誤以為可以在消防火場，使用閉路式正壓氧氣呼吸器的錯誤看法。''火焰吞噬"模擬并非實際使用期間遇火的試驗。2.氣源取得較難。首先需要先取得，已壓縮合格的醫(yī)用級的99%純氧氣，然后從其低壓氧氣大氣瓶中醫(yī)用級的純氧氣，加壓20MPa轉(zhuǎn)灌到呼吸器小氣瓶中。這種轉(zhuǎn)灌加壓過程需專業(yè)人員小心操作，較空氣加壓有更大危險性。3.全面罩霧氣較大，甚至看不清眼前目標。需要另加保明片、用防霧劑等方法措施解決。由于現(xiàn)有正壓氧氣呼吸器其結構方式所限，全面罩霧氣大的問題較難解決。4.結構較復雜，應用維護也較麻煩。工作基地要有專用冰箱，并預先深度冷凍，要預凍結冰袋、冰塊等冷卻物待用。救援現(xiàn)場也要有專用儲冰柜。使用極為不便。5.醫(yī)用級的99%純氧氣，以壓縮氣體存儲在呼吸器氣瓶內(nèi)，即使減壓后，供人體呼吸仍有一定壓力。純氧并不完全符合人體呼吸系統(tǒng)生理需求。特別是活動量不大、連續(xù)長時間時，不適宜帶壓呼吸純氧。易造成部分使用人員氧氣中毒。職業(yè)潛水員佩戴正壓氧氣呼吸器，要經(jīng)過人體氧敏感試驗(GB20827-2007職業(yè)潛水員體格檢查要求)。醫(yī)學證明，部分人對純氧有過敏反應，以及長時間呼吸帶有壓力純氧對身體有害。醫(yī)學研究已有定論，不在此展開敘述。因此，部分消防員使用正壓氧氣呼吸器，帶壓吸進氧氣會有不適感，甚至有不良反應。6.正壓氧氣呼吸器由于部分循環(huán)氣體是通過化學反應產(chǎn)生氧氣，反應中會產(chǎn)生熱量，經(jīng)冷卻后才能供人體吸入。因此，有時會因冷卻不完美，消防員感到吸入氣體的溫度較高，人體呼吸系統(tǒng)會有不適感覺。7.在人體呼出的含有二氧化碳氣體廢氣，若無控制全部進入散熱清凈罐與化學劑起反應，會產(chǎn)生大量熱量，增加冷卻部分的負擔。同時溫熱氣體進入面罩更易產(chǎn)生霧氣。這就是全面罩霧氣主要原因之一。人體呼出的二氧化碳廢氣，經(jīng)反應后，全部進入氣體暫儲艙，氣體暫儲艙儲量太多時，氣體自動排出，造成浪費。同時，因與純氧混合后排出，在火場存在極大安全隱患。
[0008]部分正壓氧氣呼吸器還有幾個缺點:1.由于人體長時間、連續(xù)呼出含二氧化碳廢氣，進入清靜罐與其反應的化學劑產(chǎn)生大量的熱氣，為了減低熱量。在反應之前全部排掉，節(jié)省了冷卻裝置中冷卻物質(zhì)，減輕了重量。這種做法稱作前置排氣法。但又帶來了呼吸循環(huán)氣沒有了，只使用氣瓶中氣體，工作使用時間就會大輻度減少的新問題。2.大幅度提高氧氣瓶壓縮氣能力，從20MPa，提高到30MPa。增加氣體儲量，延長使用時間。國際公認通用規(guī)定，氧氣加壓一般為20MPa，極少有人將氧氣加壓到30MPa。雖然現(xiàn)在沒有標準或研究表明，將氧氣壓縮30MPa有哪些未知安全隱患。雖然現(xiàn)行的氣瓶可允許壓力達到40MPa以上。但國際安全從業(yè)人員從不建議將氧氣壓縮到30MPa，以此加壓方式來增加容量。3.氧氣為氧化劑，易與鋁等金屬起反應。若氧氣呼吸器采用鋁合金內(nèi)膽復合氣瓶，長時間內(nèi)膽表面易被氧氣氧化，加速老化，甚至可能產(chǎn)生其他非正常呼吸氣體。因此，國際上部分國家仍不用鋁合金內(nèi)膽復合氣瓶裝載氧氣。特別是醫(yī)療行業(yè)，寧可重一些，也極少數(shù)放棄用鋼制瓶裝載氧氣的方法。
[0009]綜上所述，兩種正壓空氣呼吸器均有其優(yōu)缺點。但是，作為消防員來說，最大的需要，要能夠相對有長時間，對人體安全呼吸的保護裝置。才有充裕時間，有效地保護自己，同時能安全地去完成各種救援任務?，F(xiàn)實事件中也常因為呼吸器使用時間太短，影響救援及工作效率，甚至喪命。
[0010]因此，幾十年來本行業(yè)研究與應用人員迫切希望呼吸器，能提供安全又較長工作時間的呼吸保護裝置。有人提出加大氣瓶容積、提高氣瓶壓力、雙氣瓶、使用外置氣源、間歇使用、過濾器互相切換使用等等，各種能延長使用時間的方案。這些方案有合理部分，也有不合理部分，但均未被廣泛采用。
[0011]最接近本發(fā)明方案最接近的公開技術有:有國標GB/T16556-2007自給開路式壓縮空氣呼吸器和行標GA124-2013正壓式消防空氣呼吸器，國標GB23394-2009自給閉路式壓縮氧氣呼吸器和行標GA632-2006正壓消防氧氣呼吸器。Drager pss BG4plus、B1pak240、CN2686651Y、CN202146531U、CN103182152A、CN2060677U 等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對【背景技術】中敘述開路式正壓空氣呼吸器與閉路式正壓氧氣呼吸器兩種呼吸器技術中存在問題與不足之處，本發(fā)明提供一種相對能較長時間使用的背負自給式開、閉路正壓空氣呼吸器裝置。本發(fā)明并非將開、閉路兩種正壓呼吸器優(yōu)點進行簡單的合并，而是在供氣方式、方法、氣路分配做出獨特按排，在結構上增添合理方案與構件。解決兩種正壓呼吸器存在的缺點，提供一種全新的方案，即能相對較長時間使用的背負自給式開、閉路正壓空氣呼吸器。查閱現(xiàn)有公開的技術，并無類似或相同方案與產(chǎn)品。
[0013]本發(fā)明開、閉路空氣呼吸器裝置的主氣源采用適合正常呼吸用的純壓縮空氣。而非純氧氣體、氦氧氣體、氮氧氣體等混合富氧氣體?，F(xiàn)有公知技術，自給開路式正壓呼吸器氣源就是要用壓縮空氣，而自給閉路式正壓呼吸器氣源就是要用壓縮氧氣。本發(fā)明開、閉路空氣呼吸器裝置，不管是置于開路或閉路式狀態(tài)下，只采用壓縮的純空氣。
[0014]從人體呼吸生理原理中知道，人體正常從空氣中吸入氣體，其各種主要氣體體積比例為79%氮氣，20.9%的氧氣，0.04%的二氧化碳等氣體。通過人體呼吸系統(tǒng)進行交換后，人體呼出廢氣的比例是16-18%的氧氣，3-5%的二氧化碳。79%氮氣沒有太多變化再呼出。再吸入正常空氣，再呼出廢氣。如此不斷地循環(huán)，維持生命呼吸。
[0015]本發(fā)明開、閉路式正壓空氣呼吸器，不采用純氧氣、氦氧氣體或氮氧氣體等混合富氧氣體為主要氣源。而是采用可壓縮正?？諝鉃橹饕獨庠?，可正常為人體生理需要提供安全的呼吸氣體。正常人體呼吸，只要一個大氣壓力下，含有19-21%體積濃度正?？諝?，并保證有一定的通氣量，生存就沒有問題。簡單地說，人體安全呼吸就是需要保證氧氣含量足夠，保證足夠通氣量，且沒有有毒有害物質(zhì)。只要氣體中耗氧量足夠，以及保證通氣量足夠，不含有毒有害物質(zhì)，與選擇吸入是否純氧、混合氧，還是正常空氣的氣源，對人休呼吸系統(tǒng)都能接受。但這一點往往被業(yè)界人員誤解和忽視。有的工程師認為，只有純氧氣源，才可以采用閉路方式做正壓氧氣呼吸器。至少認為需要富氧比例的氧-氮等混合氣體，才適合閉路式正壓呼吸器氣源。因此，幾十年來，本案這種采用壓縮純空氣，開、閉路方式做正壓呼吸器方法還沒有相同先例與方案。
[0016]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種自給式開、閉路正壓空氣呼吸器，包括壓縮空氣瓶、全面罩、安全閥、減壓閥、氣量分配器、定量供氣閥、吸氣控制閥、呼氣控制閥、呼出導氣管、吸入導氣管、外接快速插口、清凈罐、文丘里管閥、冷卻盒、氣體暫儲艙、排壓閥、三通閥、氣壓表、警報器；
[0017]所述全面罩與人體呼吸系統(tǒng)進行呼吸交互，全面罩具有第一氣流供應端、第二氣流供應端和氣流輸出端；所述三通閥具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端；
[0018]所述壓縮空氣瓶空氣通過