自给式呼吸器

自给式呼吸器作者：李小银文章来源：《劳动保护》杂志点击数：214 更新时间：2007-1-17 自给式呼吸器是使人的呼吸器官、眼睛和面部完全与外界受污染空气隔离，依靠面具本身提供的氧气（空气）来满足人的呼吸需要的一类防护面具，主要由面罩、供气系统和背具构成。

面罩的结构和性能与过滤式防护面具面罩基本相同。

呼吸器按供气系统的供气原理可分为贮气式、贮氧式和生氧式3种。

自给式呼吸器主要用于有害物质浓度较高（体积浓度≥1%时），有害物质种类不明，环境空气中氧气浓度小于16%，以及空气中含有大量一氧化碳等状况，过滤式防毒面具无法发挥作用的场合。

自给式呼吸器的优点是不论毒剂的种类、状态和浓度大小，均能有效地予以防护。

自给式呼吸器的缺点是质量重、体积大、结构复杂、价格昂贵，使用、维护、保管要求高。

贮气式呼吸器贮气式呼吸器又称空气呼吸器，是以压缩空气为供气源的开路式呼吸器，由面罩组件、供气阀组件、减压器组件、高压气瓶和瓶阀组件、背架组件等组成。

空气呼吸器根据供气方式的不同分为动力式和定量式。

动力式是根据人员的呼吸需要供给所需的空气，定量式是在使用过程中按一定的供气速率向佩戴者供给所需的空气。

空气呼吸器的工作原理是：压缩空气由高压气瓶经高压快速接头进入减压器，减压器将输入压力转为中压后经中压快速接头输入供气阀。

当人员佩戴面罩后，吸气时在负压作用下供气阀将洁净空气以一定的流量进入人员肺部；当呼气时，供气阀停止供气，呼出气体经面罩上的呼气活门排出。

这样形成了一个完整的呼吸过程。

根据呼吸过程中面罩内的压力与外界环境压力间的高低，空气呼吸器可分为正压式和负压式两种。

呼吸过程中，面罩内压力始终比外界环境压力稍高的，属正压式。

面罩内压力在吸气时比外界环境压力稍低的，属负压式。

正压式空气呼吸器在呼吸的整个循环过程中，面罩内始终处于正压状态，因而，即使面罩略有泄漏，也只允许面罩内的气体向外泄漏，而外界的染毒气体不会向面罩内泄漏，具有比负压式空气呼吸器高得多的安全性。

而且正压式空气呼吸器可按佩戴人员的呼吸需要来控制供给气量的多少，实现按需供气，使人员呼吸更为舒畅。

基于上述优点，正压式空气呼吸器已在世界各国广泛使用（见图1）。

依据呼吸器气体的供给方式，可将空气呼吸器分为自给式和长管式两种。

自给式呼吸器的优点是使用方便，受使用场合的限制较小，缺点是使用时间相对较短；长管式呼吸器可根据用途及现场条件选用不同的组件，配装成多种不同的组合装置，由高压气瓶、气泵拖车供气系统或压缩空气集中管路供气，具有使用时间长的优点。

自给式空气呼吸器的使用时间可根据下式计算：使用时间=气瓶容积（L）×气瓶压力（mPa）/耗气量（L/min）×0.098（mPa）空气呼吸器气瓶中的呼吸空气使用完后，可用呼吸空气充填泵对气瓶进行充气。

表1列出了不同工作强度下r 空气消耗量。

贮氧式呼吸器贮氧式呼吸器又称氧气呼吸器。

根据结构的不同，氧气呼吸器分为开路式和闭路式两种。

开路式氧气呼吸器与空气呼吸器的结构基本相同，所不同的是高压气瓶中存储的是压缩氧气。

使用时，高压气瓶中的压缩氧气经减压后，进入面罩内供人员呼吸，呼出的气体经呼气阀直接排入大气中。

开路式氧气呼吸器不适用于有火焰的场合，如发生火灾的场所，目前已很少使用。

闭路式氧气呼吸器由高压氧气瓶、吸收二氧化碳的清净罐、气囊、面罩、导气管和减压器等组成。

使用时，高压氧气经减压阀减压后，进入气囊，补充人员呼吸所消耗掉的氧气。

同时，呼出的气体不排入大气中，而是经面罩的呼气阀进入清净罐，由清净罐将二氧化碳吸收后进入气囊，与气囊中的氧气混合，组成含氧空气，经面罩的吸气阀、导气管进入面罩，供给人员呼吸。

使用过程中，依次反复呼吸循环，直至氧气耗尽或任务结束为止。

闭路式氧气呼吸器的有效使用时间较长，一般常用的有2h或4h等，适用于作业时间较长的场所。

闭路式氧气呼吸器按供氧方式分为定量式、肺动力式和手动补给式3种。

定量式是按一定的流率供氧，保证人员在普通劳动强度下呼吸用。

肺动力式是按人员肺部的呼吸需要供给氧气，适合人的生理需要。

手动补给式是在使用过程中，因气囊内废气积聚过多需要清除，或者减压器定量供氧发生故障时，用手压按钮，自动补给阀开启，向气囊补氧，放开按钮时即停止供氧。

同样，根据呼吸过程中面罩内的压力与外界环境压力间的高低，氧气呼吸器也可分为正压式和负压式两种。

图2为德国BG4/Tramix型正压式呼吸器组成及功能示意图，该产品是德国德尔格（DRAEGER）公司于20世纪90年代采用新技术和太空材料、结合呼吸器生产近百年的经验和技术积累而开发的面向21世纪的新一代自给式闭路呼吸装置，适用于需在高浓度有毒环境和缺氧环境中长时间作业的场合。

其中，BG4型呼吸器是一种4h的正压式氧气呼吸器，Tramix型呼吸器是一种2h的混合气（40%氧气，60%氮气）呼吸器。

BG4型和Tramix型正压呼吸器采用了模块设计技术，使得维护非常简便，不需任何工具即可在使用后将呼吸器拆开，并重新组装好。

吸收二氧化碳的碱石灰罐很容易更换和再生，以简化废弃处理。

所有的连接件都是插入式的，由插头座保证气密。

由于有了电子报警器，清洗和消毒工作量与其他呼吸器相比降低了50%。

自动排水装置为使用者提供了一个相对干燥的空气和相对干净的呼吸循环。

柔软的呼吸软管有助于人员在狭小的空间内方便地佩戴和脱下呼吸器。

其波纹结构增加了呼吸软管的柔韧性，降低了受外力挤压的危险。

Tramix是一种使用时间至少2h以上的自给式呼吸防护装置。

由于整个呼吸循环过程中的正压和采用40%氧气和60%氮气的混合气，Tramix呼吸器特别适合在消防和有毒物质的处理中使用。

Tramix呼吸器采用混合气的原因一是在整个呼吸循环中微正压所具有的优势可应用在一些潜在的应用领域，比如有火的场合中（纯氧和明火相遇能酿成特别的危险）；二是实现更好的呼吸舒适感。

由于混合气的组成，Tramix 呼吸器也可应用于沉箱工地（受压隧道）。

BG4呼吸器取得的另一个显著技术进步是Monitron，即电子报警、测试和压力指示单元。

Monitron包括3个组件：减压器上的高压传感器、带电池和报警器的基本集成体和取代了机械式压力表的显示器。

这种划分为3组件的设计使得一旦在误操作（可与压力表管线的毁坏相比）时，外部的显示器仍能够给内部受保护的基本集成体触发声响报警。

从启动开始，Monitron自动进行自检和电池检查。

打开然后关闭气瓶阀，使用者可以在10s内校验高压部件的气密性和恒流控制器的正确有效性。

如果使用者在戴上呼吸器后忘记打开气瓶阀，会自动地以低压报警通知使用者。

在使用的末期，Monitron在剩余压力为10mPa和5mPa时2次进行报警，以警告使用者预期的使用时间快要结束了。

Monitron的电源可采用9v碱性电池，每年更换1次。

每次使用时均通过2次测试来确保电池的有效性。

生氧式呼吸器生氧式呼吸器又称生氧式防护面具，由面罩、供气系统和背具组成，为一种闭路循环式生氧呼吸器，利用人员呼出的气体与含有大量氧的生氧药剂进行反应生成氧气，并滤除呼出气中的二氧化碳后供人员呼吸使用。

这种呼吸器使用比较简单，不需要复杂的气体充填装置和准备工作。

图3为国产新型生氧式呼吸器，其供气系统由生氧系统（生氧罐、启动装置和应急装置），降温系统（冷却管、降温增湿器），储气装置（储气囊及排气阀）和保护外壳等组成。

生氧罐是呼吸器的重要部件，内装生氧剂。

一般常见的生氧剂为超氧化钾、超氧化钠、过氧化钾和过氧化钠。

其生氧和脱除二氧化碳的化学反应为放热反应。

启动装置解决佩戴初期因生氧剂活性不足，放氧量少，尤其是温度在-20℃以下的低温环境中使用初期时放氧速度更慢，满足不了呼吸需要而设置的，以保证人员在佩戴初期顺利呼吸。

启动装置采用高压储气式装置，高压密封处为金属刚性连接，可保证不漏气。

储气容器里存储20mPa的高压氧气，释氧量可达9L以上，释出的氧气进入储气囊。

启动装置的开启按钮安装在外壳的侧面，并有防止误启动装置。

应急装置与启动装置的结构相同，在使用后期生氧不足时，可采用应急装置以供人员及时撤离作业场所。

降温装置由两部分组成，采用二级降温。

第一级是金属波纹管散热器，第二级是连在气囊出气口的降温增湿器。

由于从生氧罐流出的气体温度高达160℃，直接进入气囊会影响气囊的使用寿命，因此，将不锈钢波纹管散热器置于生氧罐出气口和气囊之间，可使气体温度冷却到100℃以下。

第二级降温的降温增湿器内装直径3～5mm的球状三氧化二铝吸附剂，该吸附剂具有良好的吸水和释水功能。

使用时，干热气体经过吸附剂带走水分，又进一步降温，可使吸入气体舒适凉爽。

同时，气囊也有一定的降温作用。

通过上述措施，可使吸入人体呼吸道内的气体温度降低到常温下（在25℃±5℃环境条件）低于36℃、高温条件下≤39℃，保证了佩戴者的正常呼吸。

呼吸防护用品的使用1.任何呼吸防护用品均有其局限性，使用者在使用前对此局限性应有清楚的了解；2.使用呼吸防护用品之前，应仔细阅读使用说明书或接受适当的使用培训；3.使用前应检查呼吸防护用品的完整性、适用性和气密性，符合有关规定才允许使用；必要时检查电池电压、气瓶气压等；4.进入有害环境之前，应先戴好呼吸防护用品。

对于密合型面罩，应检查佩戴气密性，确保佩戴正确并气密；5.在有害环境中的作业人员应始终佩戴呼吸防护用品，必要时，可迅速离开有害作业环境，更换新的呼吸防护用品后再行进入；6.在低温环境中使用的呼吸防护用品，其面罩镜片应具有防雾保明功能。

呼吸防护用品的维护检查与保养1.应按使用说明书的要求，对呼吸防护用品定期进行检查和维护；2.使用者不得自行拆卸滤毒罐或过滤盒以更换吸附剂或滤料；3.应按国家相关规定，定期到具有资质的锅炉压力容器监督检验机构检验高压气瓶。

清洗与消毒1.呼吸防护用品使用后，应按使用说明书规定的方法清洗和消毒；2.对于过滤式呼吸防护用品，清洗和消毒前应将滤毒罐或过滤盒卸下。

保管与储存1.呼吸防护用品应按规定置于包装箱或包装袋内，应避免面罩受压变形，滤毒罐应密封储存；2.呼吸防护用品应在清洁、干燥、通风良好的房间储存；3.呼吸防护用品不能与油、酸、碱或其他腐蚀性物质一起储存；4.应急救援用的呼吸防护用品应处于备用状态，并置于管理、取用方便的地方，放置地点不得随意变更。

编辑冯瑾。