胡智芳

（中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400037）

1 正、負(fù)壓氧氣呼吸器原理的分析與比較

隔絕式正、負(fù)壓氧氣呼吸器（以下簡稱呼吸器）主要供煤礦救援人員及其他受過專業(yè)訓(xùn)練的人員，在窒息或有毒害氣體環(huán)境（普通大氣壓）中作為呼吸保護(hù)器具，進(jìn)行搶救、事故處理、救護(hù)工作時佩戴使用。

正壓、負(fù)壓是相對于外界環(huán)境大氣壓而言，指氧氣呼吸器整個隔絕式封閉式循環(huán)系統(tǒng)在吸氣時，其系統(tǒng)內(nèi)的氣體壓力與外界環(huán)境大氣壓比對，大于外界大氣壓時為正壓，小于外界大氣壓時為負(fù)壓。無論是正壓氧氣呼吸器還是負(fù)壓氧氣呼吸器，其基本原理都是有一個供氧系統(tǒng)和一個封閉的呼吸循環(huán)系統(tǒng)，從這個原理上看大致相同。

1.1 正壓氧氣呼吸器結(jié)構(gòu)及原理

HYZ2正壓氧氣呼吸器主要由氧氣瓶、壓力表及余壓報(bào)警器、手動補(bǔ)給閥、減壓閥、降溫裝置、呼吸氣閥、呼吸接頭、呼吸軟管、面罩、清凈罐、干燥袋、氣囊、排氣閥、口哨、外殼及其他配件等組件組成。

圖1 HYZ2正壓氧氣呼吸器工作原理圖

（1）供氧方式

呼吸器的高壓供氣系統(tǒng)在工作原理圖的虛線上方。呼吸器有減壓閥向呼吸系統(tǒng)內(nèi)定量補(bǔ)氣，有減壓閥向呼吸系統(tǒng)內(nèi)自動補(bǔ)氣，有手動補(bǔ)給閥向氣囊內(nèi)手動補(bǔ)氣，三種供氧方式。

打開氣瓶，減壓閥以一定的流量向低壓呼吸系統(tǒng)內(nèi)定量補(bǔ)氣（方式1：定量供氧），此時，呼吸器應(yīng)能正常工作。當(dāng)呼吸頻率快，耗氧量高，氣囊內(nèi)的壓力下降到某一值時，減壓閥會向呼吸系統(tǒng)內(nèi)自動補(bǔ)氣（方式2：自動供氧）；當(dāng)氣囊內(nèi)積聚了大量N2和CO2，或減壓閥由于不明原因不能正常供氣時，此時，按下手動補(bǔ)給閥，給氣囊進(jìn)行手動補(bǔ)氣（方式3：手動供氧）。由于呼吸器具有三種供氧方式，有效地提高了正壓氧氣呼吸器的安全可靠性。（注：手動補(bǔ)氣是一種應(yīng)急供氣方式，由于手動補(bǔ)氣流量特別大，手動補(bǔ)給閥不能長時間和頻繁地按壓，且每次按壓不應(yīng)超過2s。）

（2）單向循環(huán)

呼吸器的低壓呼吸系統(tǒng)在工作原理圖虛線下方。佩戴人員戴上呼吸器，組成“人—機(jī)”呼吸系統(tǒng)，在此呼吸系統(tǒng)中，通過呼氣單向閥和吸氣單向閥的作用使呼氣與吸氣各自沿著規(guī)定的方向單向循環(huán)流動，通過人的呼吸力來實(shí)現(xiàn)呼吸器的單向循環(huán)。

（3）再生氧氣

眾所周知，人在呼吸時大約有0.04%左右的CO2氣體呼出，如果這些CO2氣體不被及時吸收，則在下一次的循環(huán)過程中這些CO2氣體會被人體重新吸入，在這種情況下，人體會不斷地吸入這些不被吸收的CO2，最后導(dǎo)致CO2中毒。清凈罐內(nèi)的CO2吸收劑就是用來吸收這些CO2氣體的，人體呼出的這些CO2氣體經(jīng)清凈罐內(nèi)的CO2吸收劑吸收、凈化后可重新生成氧氣供人體再次使用，即呼吸器的再生原理。

（4）正壓呼吸系統(tǒng)的建立

由于呼吸器氣囊內(nèi)部專門設(shè)有一個拉力彈簧，氣囊上部的正壓板始終受到拉力彈簧向下的拉力，這樣，呼吸器在使用的整個過程中氣囊內(nèi)始終產(chǎn)生正壓。若氣囊內(nèi)的壓力下降，降到一定值時，為使呼吸系統(tǒng)始終保持正壓，減壓閥會向呼吸系統(tǒng)內(nèi)自動補(bǔ)氣。

1.2 負(fù)壓氧氣呼吸器結(jié)構(gòu)及原理

（1）供氧方式

負(fù)壓氧氣呼吸器的高壓供氣系統(tǒng)在工作原理圖的虛線上方。負(fù)壓氧氣呼吸器有減壓閥向呼吸系統(tǒng)內(nèi)定量補(bǔ)氣，有減壓閥向呼吸系統(tǒng)內(nèi)自動補(bǔ)氣，有手動補(bǔ)給閥向氣囊內(nèi)手動補(bǔ)氣，也是三種供氧方式。

打開氣瓶，減壓閥以一定的流量向低壓呼吸系統(tǒng)內(nèi)定量補(bǔ)氣（方式1：定量供氧），此時，呼吸器應(yīng)能正常工作。當(dāng)呼吸頻率快，耗氧量高，定量供氧已經(jīng)不能滿足人體所需氧量，使氣囊內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)氣囊內(nèi)的負(fù)壓力值下降到某一值時，減壓閥會向呼吸系統(tǒng)內(nèi)自動補(bǔ)氣（方式2：自動供氧）；當(dāng)氣囊內(nèi)積聚了大量N2和CO2，或減壓閥由于不明原因不能正常供氣時，此時，按下手動補(bǔ)給閥，給氣囊進(jìn)行手動補(bǔ)氣（方式3：手動供氧）。由于呼吸器具有三種供氧方式，有效地提高了負(fù)壓氧氣呼吸器的安全可靠性。（注：手動補(bǔ)氣是一種應(yīng)急供氣方式，由于手動補(bǔ)氣流量特別大，手動補(bǔ)給閥不能長時間和頻繁地按壓，且每次按壓不應(yīng)超過2s，供氧方式同正壓氧氣呼吸器一樣。）

圖2 HFY120負(fù)壓氧氣呼吸器工作原理圖

（2）單向循環(huán)

呼吸器的低壓呼吸系統(tǒng)在工作原理圖虛線下方。佩戴人員戴上呼吸器，組成“人—機(jī)”呼吸系統(tǒng)，在此呼吸系統(tǒng)中，通過呼氣單向閥和吸氣單向閥的作用使呼氣與吸氣各自沿著規(guī)定的方向單向循環(huán)流動，通過人的呼吸力來實(shí)現(xiàn)呼吸器的單向循環(huán)。

（3）再生氧氣

眾所周知，人在呼吸時大約有0.04%左右的CO2氣體呼出，如果這些CO2氣體不被及時吸收，則在下一次的循環(huán)過程中這些CO2氣體會被人體重新吸入，人體會不斷地吸入這些不被吸收的CO2，最后導(dǎo)致CO2中毒。清凈罐內(nèi)的CO2吸收劑就是用來吸收這些CO2氣體的，人體呼出的這些CO2氣體經(jīng)清凈罐內(nèi)的CO2吸收劑吸收、凈化后可重新生成氧氣供人體再次使用，即呼吸器的再生原理。

（4）超前排氣

人體作功量小、耗氧量少時，氣囊內(nèi)壓力升高。

HYZ2正壓氧氣呼吸器與HFY120負(fù)壓氧氣呼吸器在原理方面盡管相類似，但正壓氧氣呼吸器整個隔絕閉路呼吸循環(huán)系統(tǒng)在呼氣和吸氣過程中始終保持正壓。即使呼吸艙內(nèi)與外界大氣壓處于平衡狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)正壓小于某一特定值時，自動補(bǔ)氣閥自動打開供氧，這樣可以保持系統(tǒng)內(nèi)正壓始終在某一范圍，由于人體在呼氣過程中不消耗氧氣，系統(tǒng)內(nèi)的氣壓還是大于外界大氣壓。

2 正、負(fù)壓氧氣呼吸器安全性能的分析

（1）HYZ2正壓氧氣呼吸器的呼吸循環(huán)系統(tǒng)始終是一個正壓工作系統(tǒng)，在系統(tǒng)接頭不嚴(yán)或漏氣等任何情況下都可避免外界大氣污染物滲透進(jìn)入面罩，可避免佩戴者吸進(jìn)有毒有害的氣體而中毒。HFY120負(fù)壓呼吸器若出現(xiàn)漏氣情況，則輕易導(dǎo)致佩戴者中毒。這是HYZ2正壓呼吸器優(yōu)越于HFY120負(fù)壓呼吸器的一個最主要的原因。

（2）HYZ2正壓氧氣呼吸器使用全面罩，HFY120負(fù)壓氧氣呼吸器使用半面罩、口具和鼻夾。全面罩的安全性更高，在惡劣環(huán)境條件下的災(zāi)區(qū)救災(zāi)時，救援人員可能出現(xiàn)碰撞、拌倒現(xiàn)象，口具、鼻夾易脫落，造成救援人員中毒。HYZ2正壓氧氣呼吸器使用的全面罩可避免這種現(xiàn)象發(fā)生，即使面罩發(fā)生漏氣，面罩內(nèi)的氣體往外瀉，救援人員不會中毒。面罩是用鼻子呼吸，習(xí)慣，舒服，佩戴HFY120負(fù)壓氧氣呼吸器，必須用嘴呼吸，不習(xí)慣也不舒服。另外，戴面罩不影響說話，而咬口具不能說話，否則易吸入毒氣而中毒，不利于救援人員聯(lián)系。

（3）HFY120負(fù)壓氧氣呼吸器的各個重要零部件、開關(guān)、閥門等，使用者都可自主調(diào)整后再手動固定鎖死，所以當(dāng)儀器受到振動、沖擊、跌落等碰撞后，緊固件若有松動時，供氧流量、補(bǔ)氣和排氣等主要性能都會受影響。而HYZ2正壓氧氣呼吸器的所有重要零部件、開關(guān)、閥門等，使用者不能隨意調(diào)整，保證了正壓呼吸器的供氧流量、補(bǔ)氣、排氣和氣密性等性能的穩(wěn)定。

（4）HYZ2正壓氧氣呼吸器構(gòu)造設(shè)計(jì)科學(xué)，所用材料質(zhì)量高。在日常保養(yǎng)中，HFY120負(fù)壓氧氣呼吸器的主要零部件易老化，損壞率較高，導(dǎo)致呼吸器故障率較高，檢查的頻率高，檢驗(yàn)項(xiàng)目多，較繁瑣，HYZ2正壓氧氣呼吸器不用經(jīng)常檢查，每次檢查只檢查氣密性及流量即可。再者，HYF120負(fù)壓氧氣呼吸器的氣囊外露，易損壞，HYZ2正壓氧氣呼吸器的呼吸艙為硬質(zhì)橡膠結(jié)構(gòu)，外面還有一個保護(hù)蓋，不易損壞。

3 結(jié)語

（1）從工作原理來看，HYZ2正壓氧氣呼吸器的呼吸循環(huán)系統(tǒng)始終是一個正壓工作系統(tǒng)，不易讓佩戴者中毒，安全性高。

（2）從呼吸器自身結(jié)構(gòu)來看，HYZ2正壓氧氣呼吸器使用的是全面罩，HFY120負(fù)壓氧氣呼吸器使用的是半面罩、口具及鼻夾，全面罩的呼吸氣方式更利于救援人員工作及交流。

（3）從后期的維護(hù)保養(yǎng)來看，HYZ2正壓氧氣呼吸器保養(yǎng)簡單，不易損壞。