馬云龍，馬 龍，楊天天，黃啟福

（1.中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司，遼寧 撫順 113122；2.煤礦安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 撫順 113122；3.北京機(jī)械設(shè)備研究所，北京 100089）

隨著我國(guó)城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展，人員密集、空間密閉、存在較大火災(zāi)隱患的工作場(chǎng)景和建筑場(chǎng)所越來(lái)越多，一旦失火后救援逃生非常困難[1]，極有可能導(dǎo)致巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此配備專業(yè)的應(yīng)急逃生呼吸防護(hù)裝備至關(guān)重要[2-3]，其可大大提高人們的自救能力，增加逃生脫險(xiǎn)機(jī)會(huì)[4-5]。尤其是在煤炭行業(yè)，作業(yè)人員必須隨身攜帶自救呼吸器，以應(yīng)對(duì)突發(fā)事故，自救器的防護(hù)性能直接決定了應(yīng)急情況下人員的逃生效率[6-9]?；瘜W(xué)氧自救呼吸器作為一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)的個(gè)體呼吸防護(hù)裝備，能夠適應(yīng)多種存在有害氣體污染及缺氧窒息性環(huán)境，通過(guò)生氧劑反應(yīng)能夠?qū)⑷梭w呼出的二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的氧氣循環(huán)供給，達(dá)到無(wú)源隔絕式空氣再生目的[10-11]。

但目前無(wú)論是消防行業(yè)，還是煤炭行業(yè)，化學(xué)氧自救器產(chǎn)品的使用便捷性、舒適性都普遍有待提高，尤其是吸氣溫度偏高[12-14]，在實(shí)際作業(yè)場(chǎng)景下的可用性較差。為了提高自救呼吸器使用的安全性和舒適性，提高煤炭行業(yè)作業(yè)人員的生命安全保障，設(shè)計(jì)了一種新型的化學(xué)氧自救呼吸器，其通過(guò)單管融合式的呼吸循環(huán)設(shè)計(jì)，在保證二氧化碳體積分?jǐn)?shù)較低且氧氣體積分?jǐn)?shù)滿足要求的情況下，實(shí)現(xiàn)了較低的吸氣溫度，降低了使用過(guò)程中對(duì)人員行動(dòng)的影響，大大提升了化學(xué)氧自救器的舒適性、便攜性和可用性。

1 新型化學(xué)氧自救呼吸器總體設(shè)計(jì)

新型的化學(xué)氧自救呼吸器的設(shè)計(jì)綜合考慮了使用防護(hù)性能和人體佩戴舒適性，能夠給應(yīng)急逃生人員在危險(xiǎn)環(huán)境下提供0.5 h 及以上的安全呼吸環(huán)境，同時(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)在人性化方面也進(jìn)行了創(chuàng)新升級(jí)。

新型化學(xué)氧自救呼吸器的所有實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備均按照GB 24502—2009《煤礦用化學(xué)氧自救器》標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.1 呼吸器整體組成

新型自救呼吸器由口鼻罩、藥罐、氣囊、通氣管、初期生氧裝置、三通管、直角管等組成，新型自救器組成圖如圖1。

圖1 新型自救器組成圖Fig.1 Composition diagram of the new self rescuer

口鼻罩采用軟質(zhì)硅膠替代傳統(tǒng)咬具呼吸方式，以進(jìn)一步貼合人體面部輪廓，提高密封性和佩戴舒適性。藥罐采用半圓形設(shè)計(jì)，在左右兩角處分別為進(jìn)出氣口。初期生氧裝置固定在藥罐的上平面，初期生氧的出氣口與藥罐的出氣口連通，釋放的氣體可以直接通入氣囊內(nèi)部，保證初期氧氣供應(yīng)。通氣管采用呼吸一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即呼氣和吸氣共用1條通氣管，可減小對(duì)人員行動(dòng)影響。同時(shí)呼氣和吸氣的氣流路徑在藥罐和貯氣袋內(nèi)分離，兩者互不干涉。氣囊設(shè)計(jì)為U 形，在U 型頂端內(nèi)側(cè)分別設(shè)置出氣口和進(jìn)氣口，氣體沿單向流動(dòng)，可加長(zhǎng)氣體流動(dòng)行程，有助于進(jìn)一步降低進(jìn)入口鼻罩的氣體溫度。

1.2 氣路結(jié)構(gòu)

呼吸器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2，藥罐左右兩角處分別為進(jìn)出氣口，其中進(jìn)氣口連接含有單向閥片的三通管，三通管同時(shí)連接貯氣袋出氣口和通氣管，藥罐的出氣口連接貯氣袋的進(jìn)氣口。為實(shí)現(xiàn)呼氣、吸氣2 條氣路分離、提高單位質(zhì)量生氧劑的產(chǎn)氧效率與氧氣的利用率，降低吸氣溫度，呼吸器采用U 型貯氣袋復(fù)合式排氣泄壓氣路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

循環(huán)式呼吸氣路示意圖如圖3，在單向閥片的分流導(dǎo)向作用下，人體呼出的廢氣進(jìn)入三通管以后僅能流入藥罐，在藥罐內(nèi)廢氣重新反應(yīng)變?yōu)樾迈r空氣，由出氣口流入貯氣袋中；新鮮空氣從貯氣袋的進(jìn)氣口流到出氣口，從出氣口進(jìn)入三通管，人體吸氣時(shí)新鮮空氣在單向閥片的作用下流入通氣管供人呼吸，而藥罐內(nèi)的氣體無(wú)法直接進(jìn)入通氣管中。通過(guò)三通管的內(nèi)部氣流方向切換，可實(shí)現(xiàn)1 根通氣管代替進(jìn)氣管和出氣管，達(dá)到氣體循環(huán)再生的目的。

圖3 循環(huán)式呼吸氣路示意圖Fig.3 Schematic diagram of circulating breathing air circuit

藥罐內(nèi)部，人體呼出的廢氣通過(guò)圓柱管流至藥罐底部，然后通過(guò)分流底板向上均勻流動(dòng)通過(guò)產(chǎn)氧劑，同時(shí)圓柱管四周也設(shè)置有通氣孔，可以使氣體充分均勻流過(guò)產(chǎn)氧劑，廢氣被置換為富氧新鮮空氣后流至藥罐頂部，由出氣口流出進(jìn)入氣囊。

在使用初期，產(chǎn)氧量不大，呼入“貧氧”氣體全部進(jìn)入藥罐參與反應(yīng)后進(jìn)入貯氣袋儲(chǔ)存。但是，產(chǎn)氧過(guò)程中二氧化碳與氧氣的“置換”體積比（0.67）與人體呼吸商（0.90）不匹配，使用一段時(shí)間后，貯氣袋中的氧氣越積越多，呼吸器內(nèi)部壓力逐漸增大。所以，在氣路通道上設(shè)計(jì)單向泄壓閥，當(dāng)貯氣袋內(nèi)部到達(dá)到一定壓力時(shí)，泄壓閥開(kāi)啟，排出一部分氣體，以保障人體呼吸舒適，當(dāng)呼吸器內(nèi)部壓力下降到一定值后，泄壓閥自動(dòng)關(guān)閉。

2 關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)綜合最優(yōu)確定

呼吸器的核心防護(hù)性能主要包括氧氣體積分?jǐn)?shù)、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)、吸氣溫度等方面。由于生氧反應(yīng)要放出大量熱[15]，使氣體溫度急劇上升，而過(guò)高溫度的氣體會(huì)造成使用人員呼吸道的灼傷，因此為提高化學(xué)氧自救呼吸器佩戴的安全性和舒適度，控制呼吸溫度至關(guān)重要。應(yīng)使氣囊中吸氣溫度、氧氣體積分?jǐn)?shù)、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)等參數(shù)之間達(dá)到綜合最優(yōu)平衡，其中產(chǎn)氧劑反應(yīng)放熱量[16-17]、呼吸氣路結(jié)構(gòu)[18-19]、氣體循環(huán)路徑[20]是主要可能影響因素，針對(duì)以上因素進(jìn)行具體分析。

2.1 產(chǎn)氧劑

氣體溫度的升高很大部分來(lái)源于產(chǎn)氧劑的化學(xué)反應(yīng)放熱，反應(yīng)放熱量主要由產(chǎn)氧劑配方?jīng)Q定。為了確保自救呼吸器在30 min 甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)和呼吸溫度都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，首先分別考察了不同產(chǎn)氧劑配方對(duì)吸氣溫度、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的影響，采用市面成熟產(chǎn)品的產(chǎn)氧罐進(jìn)行45 min 測(cè)試。

試驗(yàn)通過(guò)調(diào)整藥劑中活性組分氫氧化鈉、硅酸鋁含量初步確定藥劑配比。在裝藥量一定、呼吸器容積和結(jié)構(gòu)一定的前提下，設(shè)計(jì)了2 組對(duì)比試驗(yàn)，2組試驗(yàn)都按GA 411—2003 標(biāo)準(zhǔn)，以1.26 L/min 持續(xù)通入二氧化碳，呼吸量為28 L/min，進(jìn)氣溫度為37 ℃，呼吸頻率為20 min-1，進(jìn)氣濕度大于95%，抽氧量為1.42 L/min，對(duì)比試驗(yàn)各配方的吸氣溫度和CO2體積分?jǐn)?shù)變化。氫氧化鈉含量對(duì)吸氣溫度及CO2體積分?jǐn)?shù)的影響如圖4，硅酸鋁含量對(duì)吸氣溫度及CO2體積分?jǐn)?shù)的影響如圖5。

圖4 氫氧化鈉含量對(duì)吸氣溫度及CO2 體積分?jǐn)?shù)的影響Fig.4 Effect of NaOH content on inspiratory temperature and CO2 volume fraction

圖5 硅酸鋁含量對(duì)吸氣溫度及CO2 體積分?jǐn)?shù)的影響Fig.5 Effect of Al2SiO5 content on suction temperature and CO2 volume fraction

圖4（a）為藥劑中活性組分氫氧化鈉含量分別為5%、8%、13%時(shí)測(cè)得的吸氣溫度隨時(shí)間變化的曲線圖，當(dāng)氫氧化鈉含量為5%時(shí)，平均吸氣溫度為43.56 ℃；當(dāng)氫氧化鈉含量為8%，平均吸氣溫度升高為45 ℃；當(dāng)氫氧化鈉含量增加到13%時(shí)，平均吸氣溫度達(dá)45.44 ℃。由3 組數(shù)據(jù)可以看出隨著氫氧化鈉含量增加，吸氣溫度逐漸增高。圖4（b）為藥劑中活性組分氫氧化鈉含量對(duì)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的影響，其中當(dāng)氫氧化鈉含量為5%時(shí)，二氧化碳平均體積分?jǐn)?shù)為0.48%，最高體積分?jǐn)?shù)為1.09%；當(dāng)氫氧化鈉含量為8%，二氧化碳平均體積分?jǐn)?shù)為0.44%，最高體積分?jǐn)?shù)為1.0%；而當(dāng)氫氧化鈉含量增加到13%時(shí)，二氧化碳平均體積分?jǐn)?shù)降為0.43%，最高體積分?jǐn)?shù)為1.01%?？梢?jiàn)隨著氫氧化鈉含量的增加，吸氣溫度呈上升趨勢(shì)、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)呈降低趨勢(shì)，說(shuō)明氫氧化鈉可加快反應(yīng)速度。

圖5（a）為藥劑中硅酸鋁含量分別為1%、3%、5%時(shí)測(cè)得的吸氣溫度隨時(shí)間變化的曲線圖，當(dāng)硅酸鋁含量為1%時(shí)，平均吸氣溫度為46.11 ℃；當(dāng)硅酸鋁含量為3%，平均吸氣溫度降為45.22 ℃；當(dāng)硅酸鋁含量增加到5%時(shí)，平均吸氣溫度達(dá)44.4 ℃。由3組數(shù)據(jù)可以看出硅酸鋁含量增加，吸氣溫度降低。圖5（b）為藥劑中硅酸鋁含量對(duì)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的影響，其中當(dāng)硅酸鋁含量為1%時(shí)，二氧化碳平均體積分?jǐn)?shù)為0.41%，最高體積分?jǐn)?shù)為0.9%；當(dāng)硅酸鋁含量為3%，二氧化碳平均體積分?jǐn)?shù)為0.44%，最高體積分?jǐn)?shù)為1.0%；而當(dāng)硅酸鋁含量增加到5%時(shí)，二氧化碳平均體積分?jǐn)?shù)增加為0.45%，最高體積分?jǐn)?shù)增加為1.05%。結(jié)果表明硅酸鋁含量越高，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)越高，吸氣溫度越低，說(shuō)明硅酸鋁可以抑制反應(yīng)進(jìn)行。

通過(guò)對(duì)比以上數(shù)據(jù)，綜合考慮溫度和二氧化碳體積分?jǐn)?shù)要求，可初步確定藥劑主要成分中氫氧化鈉、硅酸鋁、超氧化鉀占比。為進(jìn)一步篩選出適合本文化學(xué)氧自救呼吸器結(jié)構(gòu)的藥劑配方，在該配比的基礎(chǔ)上制備了防護(hù)時(shí)間為30 min 的4 種藥劑，編號(hào)為1#、2#、3#、4#藥劑，并依次用該呼吸器樣機(jī)等量裝填測(cè)試，在相同條件下進(jìn)行防護(hù)指標(biāo)的試驗(yàn)測(cè)試。4種藥劑吸氣溫度和O2體積分?jǐn)?shù)及CO2體積分?jǐn)?shù)變化曲線如圖6。

圖6 4 種藥劑吸氣溫度和O2 體積分?jǐn)?shù)及CO2 體積分?jǐn)?shù)變化曲線Fig.6 Variation curves of inspiratory temperature, O2 volume fraction and CO2 volume fraction of four agents

由圖6（a）可知，4 種型號(hào)藥劑對(duì)應(yīng)的吸氣溫度總體隨防護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)不斷升高，其中3#型藥劑平均溫度較低，最高未超過(guò)39 ℃；由圖6（b）可知，4 種型號(hào)藥劑對(duì)應(yīng)的氧氣濃度在初始2 min 后均高于21%，然后隨防護(hù)時(shí)間的延續(xù)氧氣體積分?jǐn)?shù)逐漸上升后趨于平穩(wěn)，其中3#型藥劑平穩(wěn)后的氧氣體積分?jǐn)?shù)最高，約93.26%；由圖6（c）可知，4 種型號(hào)藥劑對(duì)應(yīng)的二氧化碳體積分?jǐn)?shù)均在初始5 min 內(nèi)逐漸升高，隨后逐漸降低（4#型藥劑出現(xiàn)2 次峰值，是正?，F(xiàn)象，可能由于藥劑結(jié)塊阻礙反應(yīng)進(jìn)行），然后隨防護(hù)時(shí)間的延續(xù)逐漸回升，其中3#型藥劑整體平均體積分?jǐn)?shù)最低，約1.35%。

綜合本次試驗(yàn)結(jié)果表明，3#型藥劑作為產(chǎn)氧劑時(shí)化學(xué)氧自救呼吸器樣機(jī)的氧氣體積分?jǐn)?shù)較高、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)較低、吸氣溫度較低并且防護(hù)時(shí)間符合要求，綜合來(lái)看，3#型藥劑為最佳產(chǎn)氧劑。

2.2 呼吸氣路

目前化學(xué)氧自救化學(xué)器的呼吸氣路結(jié)構(gòu)主要分為往復(fù)式、循環(huán)式和復(fù)合式[10]。往復(fù)式氣路，即呼出氣體進(jìn)入生氧罐，與生氧劑反應(yīng)后的“富氧”氣體進(jìn)入貯氣袋，吸氣時(shí)氣體從貯氣袋再次經(jīng)過(guò)生氧罐進(jìn)入口鼻罩，在1 次呼吸循環(huán)中氣體會(huì)經(jīng)過(guò)藥劑層2次。這種氣路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)生氧劑的利用率較高，放氧速率均勻，呼吸阻力較小。但是由于吸氣時(shí)氣體再次通過(guò)藥劑層，并且氣體在氣囊內(nèi)的散熱行程有限，使得吸氣溫度過(guò)高。循環(huán)式氣路，即在1 次呼吸循環(huán)中，氣流只經(jīng)過(guò)藥劑層1 次，“富氧”氣體進(jìn)入氣囊后流動(dòng)至進(jìn)氣口供人體呼吸。這種氣路結(jié)構(gòu)可有效降低吸氣溫度，但藥劑反應(yīng)不及往復(fù)式充分。復(fù)合式氣路即將上述2 種氣路結(jié)構(gòu)相結(jié)合，一部分氣體經(jīng)過(guò)藥劑層2 次，一部分氣體經(jīng)過(guò)藥劑層1 次即進(jìn)入氣囊。

新型自救呼吸器的呼吸氣路設(shè)計(jì)為循環(huán)式（圖3），呼出的氣體進(jìn)入三通管以后僅能通過(guò)單向呼氣閥進(jìn)入到藥罐，在藥罐內(nèi)廢氣與生氧劑重新反應(yīng)變?yōu)樾迈r空氣，由單向出氣口流入貯氣袋中；新鮮空氣從貯氣袋的進(jìn)氣口流到出氣口，從出氣口進(jìn)入三通管，人體吸氣時(shí)新鮮空氣在單向閥片的作用下流入通氣管供人呼吸，而藥罐內(nèi)的氣體無(wú)法直接進(jìn)入通氣管中。

為進(jìn)一步提高藥劑反應(yīng)效率，降低二氧化碳體積分?jǐn)?shù)，對(duì)取消單向呼氣閥的氣路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。在此狀態(tài)下，呼氣時(shí)氣體路徑不變，但吸氣時(shí)，一部分藥劑層的氣體在吸氣壓力下會(huì)直接返回三通管再到通氣管供人呼吸，另一部分仍從氣囊單向閥流入通氣管，即將往復(fù)式和循環(huán)式結(jié)構(gòu)相結(jié)合。

為了確定適應(yīng)該呼吸器結(jié)構(gòu)的呼吸氣路，確定單向呼吸閥的作用，利用呼吸機(jī)在相同條件下分別對(duì)安裝單向呼氣閥和去掉單向呼氣閥的化學(xué)氧呼吸器樣機(jī)（U 型氣囊）進(jìn)行防護(hù)指標(biāo)的測(cè)試，有無(wú)單向呼氣閥情況下吸氣溫度和O2體積分?jǐn)?shù)及CO2體積分?jǐn)?shù)變化曲線如圖7。

圖7 有無(wú)單向呼氣閥情況下吸氣溫度和O2 體積分?jǐn)?shù)及CO2 體積分?jǐn)?shù)變化曲線Fig.7 Curves of inspiratory temperature, O2 volume fraction and CO2 volume fraction with or without one-way expiratory valve

由圖7（a）可知，有單向呼氣閥的呼吸器的吸氣溫度最高不超過(guò)36.3 ℃，沒(méi)有單向呼氣閥的呼吸器的吸氣溫度最高達(dá)到55.7 ℃，可見(jiàn)配備單向呼氣閥顯著避免了往復(fù)式氣路產(chǎn)品中產(chǎn)氧劑2 次加熱氣體的問(wèn)題，使氣體單向流經(jīng)貯氣袋，加長(zhǎng)氣體流動(dòng)行程，有利于高溫氣體散熱；由圖7（b）可知，單向呼氣閥對(duì)于氧氣體積分?jǐn)?shù)影響不大；由圖7（c）可知，去掉呼氣閥可使氣囊中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)進(jìn)一步減少，有單向呼氣閥的呼吸器的平均二氧化碳體積分?jǐn)?shù)為1.19%，去掉呼氣閥的平均二氧化碳體積分?jǐn)?shù)為0.75%，這是由于氣體2 次經(jīng)過(guò)藥劑使反應(yīng)更充分，但有單向閥的呼吸器的二氧化碳體積分?jǐn)?shù)也可滿足要求，這也源于前期研發(fā)的高效產(chǎn)氧劑配方。

綜合來(lái)看單向呼氣閥是必要的，循環(huán)式結(jié)構(gòu)對(duì)降低吸氣溫度效果顯著。

2.3 氣體循環(huán)路徑

生氧罐中反應(yīng)生成的氧氣從進(jìn)氣口進(jìn)入貯氣袋，氣體在氣囊中單向流動(dòng)。為進(jìn)一步探究氣體循環(huán)路徑對(duì)降低氣體溫度的影響，分別設(shè)計(jì)了U 形和L 型的貯氣袋，貯氣袋兩端分別設(shè)置進(jìn)氣口和出氣口。貯氣袋展開(kāi)外形圖如圖8。

圖8 貯氣袋展開(kāi)外形圖Fig.8 Expanded outline drawing of air storage bag

利用呼吸機(jī)在相同條件下分別對(duì)配備了U 型和L 型貯氣袋的化學(xué)氧呼吸器樣機(jī)進(jìn)行防護(hù)指標(biāo)的測(cè)試，U 型和L 型貯氣袋吸氣溫度和O2體積分?jǐn)?shù)及CO2體積分?jǐn)?shù)變化曲線如圖9。

由圖9（a）可知，配備L 型貯氣袋的呼吸器的吸氣溫度可高達(dá)37.2 ℃，配備U 型貯氣袋的呼吸器的吸氣溫度最高不超過(guò)33.3 ℃，可見(jiàn)配備U 型貯氣袋的呼吸器的吸氣溫度要明顯低于配備L 型貯氣袋的呼吸器。這首先是由于U 型的貯氣袋可加長(zhǎng)氣體流動(dòng)行程，有助于進(jìn)一步降低氣體溫度；另一方面，U 型貯氣袋可以將產(chǎn)氧罐鑲嵌于U 形凹陷內(nèi)，產(chǎn)氧罐產(chǎn)生的熱量不會(huì)直接傳遞到貯氣袋，但L 型貯氣袋由于進(jìn)出氣口位置不對(duì)稱，導(dǎo)致貯氣袋和產(chǎn)氧罐接觸，反應(yīng)釋放的熱量會(huì)直接對(duì)貯氣袋內(nèi)的氣體行程加熱作用，導(dǎo)致溫度進(jìn)一步升高，該情況與現(xiàn)有循環(huán)式產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類似，現(xiàn)有產(chǎn)品中貯氣袋一般位于產(chǎn)氧罐上方，產(chǎn)氧罐反應(yīng)釋放的熱空氣上升會(huì)直接加熱貯氣袋，導(dǎo)致呼氣溫度過(guò)高。

圖9 U 型和L 型貯氣袋吸氣溫度和O2 體積分?jǐn)?shù)及CO2 體積分?jǐn)?shù)變化曲線Fig.9 Variation curves of inspiratory temperature,O2 volume fraction and CO2 volume fraction of U-shaped and L-shaped air storage bags

由圖9（b）、圖9（c）可知，貯氣袋形態(tài)對(duì)于氧氣體積分?jǐn)?shù)和二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的影響差別不大。

綜上，U 型貯氣袋的設(shè)計(jì)可起到降低吸氣溫度的作用。

3 樣機(jī)綜合性能

對(duì)新型低溫化學(xué)氧自救呼吸器的成型樣機(jī)進(jìn)行綜合性能測(cè)試，設(shè)置呼吸機(jī)工作狀態(tài)為：配入二氧化碳量1.26 L/min，呼吸量為28 L/min，進(jìn)氣溫度為37℃，呼吸頻率為20 min-1，進(jìn)氣濕度大于95%，抽氧量為1.42 L/min。呼吸器防護(hù)性能檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 呼吸器防護(hù)性能檢測(cè)數(shù)據(jù)Table 1 Test data of respirator protection performance

由表1 可知，在30 min 內(nèi)，氣囊中氧氣、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)均滿足要求，吸氣溫度維持在40 ℃左右，呼吸阻力控制在較低水平，結(jié)果表明該呼吸器設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)異。

4 結(jié) 語(yǔ)

1）新型化學(xué)氧自救呼吸器采用了創(chuàng)新的扁狀半圓形產(chǎn)氧罐，氣囊采用U 型設(shè)計(jì)，加長(zhǎng)氣體行程，和產(chǎn)氧罐形成有效分離，有助于降低氣體溫度。采用單管氣路循環(huán)技術(shù)，通過(guò)三通管實(shí)現(xiàn)進(jìn)出氣在藥罐和氣囊間的分流導(dǎo)向，僅利用1 根軟管即實(shí)現(xiàn)了人體呼出的氣體經(jīng)產(chǎn)氧罐進(jìn)入氣囊，再?gòu)臍饽依@過(guò)產(chǎn)氧罐直接進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)的循環(huán)式產(chǎn)氧，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)兩管或三管式實(shí)現(xiàn)循環(huán)式產(chǎn)氧的結(jié)構(gòu)，使用過(guò)程更為便捷，對(duì)人員的行動(dòng)影響更小。

2）產(chǎn)氧劑是影響溫度的關(guān)鍵因素，通過(guò)篩選試驗(yàn)選定了適合該呼吸器結(jié)構(gòu)的最佳配方，使氣囊中吸氣溫度、氧氣體積分?jǐn)?shù)、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)等參數(shù)之間達(dá)到綜合最優(yōu)平衡。

3）化學(xué)氧呼吸器的氣路結(jié)構(gòu)中循環(huán)式氣路可顯著降低吸氣溫度，雖然會(huì)導(dǎo)致二氧化碳體積分?jǐn)?shù)略高于往復(fù)式結(jié)構(gòu)，但裝載研發(fā)的高效產(chǎn)氧劑，平均二氧化碳體積分?jǐn)?shù)可控制在1.5%以下。

4）貯氣袋的形態(tài)對(duì)吸氣溫度也有一定影響，利用U 型貯氣袋加長(zhǎng)氣體循環(huán)路徑并與產(chǎn)氧罐有效隔離可進(jìn)一步降低吸氣溫度。