第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
正壓式空氣呼吸器主要由高壓空氣瓶與氣瓶開(kāi)關(guān)、減壓器、快速接頭、正壓型空氣供給閥、正壓型全面罩、氣源壓力表、氣瓶余氣報(bào)警器、中壓安全閥、正壓呼氣閥、背托、肩帶、腰帶等部件組成。
1、高壓氣瓶與瓶閥
（1）高壓氣瓶材料
高壓氣瓶材料有高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼、碳纖維和凱夫拉纖維等材料。
(2)碳纖維氣瓶的結(jié)構(gòu)
碳纖維復(fù)合材料氣瓶是在鋁合金內(nèi)膽、外用碳纖維、玻璃纖維和環(huán)氧樹(shù)脂層等高強(qiáng)度纖維制成。
鋁合金內(nèi)膽按照美國(guó)交通部的CFR178.463，AL制造標(biāo)準(zhǔn)制造，100%檢查，檢查項(xiàng)目：壁厚、直線度、同軸度、光潔度和硬度。主要纏繞層為細(xì)絲碳纖維，外層采的玻璃纖維和環(huán)氧樹(shù)脂層數(shù)層，以增加抗沖擊及耐磨性。
(3)損傷
一級(jí)：深度淺，到樹(shù)脂層；
二級(jí)：劃痕到玻璃纖維，深度<0.25mm（白色）修復(fù)用樹(shù)脂。
三級(jí)（報(bào)廢）：1、>0.25mm（深灰色）；
2、強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕場(chǎng)所；
3、劃痕水平投影長(zhǎng)度為瓶3/4周。
(4)氣瓶閥
通過(guò)手輪的旋轉(zhuǎn)來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉高壓氣瓶的閥門(mén)。
EN-137、GA-124標(biāo)準(zhǔn)要求:氣瓶閥手輪有防止誤關(guān)的結(jié)構(gòu)。氣瓶閥出口G5/8雌螺紋。
目前，各種氣瓶閥，按外形不同，可分為三種：分別為立式、橫式、帶表橫式。瓶閥上裝有安全膜片，在氣瓶?jī)?nèi)壓力升到40-42MPa時(shí)，自動(dòng)卸壓，可防止由于瓶?jī)?nèi)壓力過(guò)高引起氣瓶爆裂，避免人員傷亡。
2、集成減壓器
減壓器總成
減壓器總成包括減壓器、中壓安全閥、氣源余氣警報(bào)器、壓力顯示裝置、空氣輸出導(dǎo)管(中壓管)等，作用是把高壓氣體的壓力降至0.7MPa，并不斷供給適量的空氣，以滿足人體呼吸的需求。當(dāng)氣源壓力在3—30MPa之間時(shí)，減壓器膛室壓力為0.7±0.15MPa。這時(shí)，最大輸出流量不小于3001／min。
1）減壓器
減壓器一般由黃銅或鋁合金作為外殼的材料，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為兩類(lèi)：活塞式和膜片式。無(wú)論活塞式或膜片式，均可分為恒壓輸出與非恒壓輸出兩大類(lèi)，所以減壓器就能分成四種：恒壓活塞式、非恒壓活塞式、恒壓膜片式、非恒壓膜片式。
現(xiàn)以非恒壓活塞式介紹其結(jié)構(gòu)及原理。
減壓器的工作原理如圖所示?；钊綔p壓器的原理是通過(guò)壓力調(diào)節(jié)彈簧壓力和中壓腔B的氣體壓力平衡來(lái)控制活塞上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)閥桿運(yùn)動(dòng)，使得閥桿與閥座的間隙減小或增大，控制進(jìn)入中壓腔的空氣量，保證其輸出壓力在0.7MPa。當(dāng)佩戴者停止吸氣時(shí),減壓器氣體輸出量為零時(shí)。
由于中壓腔B內(nèi)氣體壓力的上升，將導(dǎo)致活塞1向上運(yùn)動(dòng)，高壓氣體進(jìn)入中壓腔，中壓腔的氣壓隨之升高，推動(dòng)活塞關(guān)閉高壓閥門(mén)，直至閥桿10和閥門(mén)11之間的間隙減小，最終完全關(guān)閉。佩戴者吸氣時(shí)，中壓腔的氣壓會(huì)降低，壓力調(diào)節(jié)彈簧就會(huì)推動(dòng)活塞，打開(kāi)高壓閥門(mén)，達(dá)到新的平衡。
佩戴者吸氣時(shí)，中壓腔的氣壓會(huì)降低，膜片在主平衡彈簧的彈力作用下向內(nèi)彎曲，就會(huì)推動(dòng)頂桿，打開(kāi)高壓閥門(mén)，高壓氣體進(jìn)入中壓腔。當(dāng)佩戴者停止吸氣時(shí)，中壓腔的氣壓隨之升高，推動(dòng)膜片復(fù)位，關(guān)閉高壓閥門(mén)，達(dá)到新的平衡。
非恒壓輸出的減壓器的高壓閥頭直接頂在高壓氣上，隨著高壓的變化，閥頭上所受的力也隨之改變，因此，其輸出的壓力不是恒壓。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保養(yǎng)上要比恒壓輸出的減壓器方便，所以現(xiàn)在還有部份的空氣呼吸器的減壓器采用非恒壓輸出的減壓器。
恒壓減壓器的高壓閥頭不頂在高壓氣上，其輸出的壓力不隨氣源壓力的變化而改變，使供氣閥維持恒壓輸入，吸氣阻力相對(duì)穩(wěn)定，佩戴者長(zhǎng)時(shí)間的呼吸，不容易疲勞，是當(dāng)前受佩戴者歡迎的減壓器。
2）中壓安全閥
中壓安全閥的作用是當(dāng)減壓器失去對(duì)高壓空氣的減壓作用(如減壓彈簧或膜片、閥門(mén)損壞)時(shí)，中壓安全閥開(kāi)啟，高壓空氣經(jīng)安全閥泄壓后再保持較低壓力輸出，避免高壓空氣直接輸出，發(fā)生意外。要求當(dāng)減壓器膛室內(nèi)的壓力為(1±0.2)MPa時(shí)，中壓安全閥應(yīng)開(kāi)啟。
壓安閥的工作原理如圖所示。中壓安全閥彈簧4的彈力已按技術(shù)要求調(diào)好，保證在減壓器膛室壓力正常時(shí)，中壓安全閥門(mén)關(guān)閉并保證氣密，當(dāng)減壓膛室壓力失控后，作用在閥門(mén)上的力大于彈簧4作用在閥門(mén)上的力，閥門(mén)開(kāi)啟，減壓膛室內(nèi)的氣體進(jìn)入中壓安全閥，經(jīng)調(diào)節(jié)帽上小孔泄出。當(dāng)減壓膛室內(nèi)壓力恢復(fù)正常時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉并保持氣密。
3）氣源余氣警報(bào)器
氣源余氣警報(bào)器的作用是當(dāng)氣瓶?jī)?nèi)壓力降至5±1MPa時(shí)，發(fā)出警報(bào)聲，提醒佩戴者迅速撤離火場(chǎng)。
高壓腔A內(nèi)的氣體壓力PA作用在開(kāi)啟頂尖上，使其壓縮警報(bào)器調(diào)整彈簧向右運(yùn)動(dòng)，使開(kāi)啟頂尖和閥門(mén)墊接觸并保證氣密。當(dāng)高壓腔A內(nèi)的氣體壓力下降到某一數(shù)值時(shí)，PA作用在開(kāi)啟頂尖上的力小于警報(bào)器調(diào)整彈簧作用在開(kāi)啟頂尖上的力，開(kāi)啟頂尖向左運(yùn)動(dòng)；開(kāi)啟頂尖和閥門(mén)墊脫離接觸，高壓腔氣體由開(kāi)啟頂尖流入氣源余氣警報(bào)器發(fā)出報(bào)警聲響。
從警報(bào)器起鳴到氣瓶?jī)?nèi)氣體完全用完，以中等勞動(dòng)強(qiáng)度的耗氣量30L／min計(jì)算，若使用5L氣瓶，則可繼續(xù)使用6～lOmin。佩戴者聽(tīng)到警報(bào)音響后，應(yīng)立即撤離災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)。
3、氣源壓力指示裝置
氣源壓力指示裝置由高壓導(dǎo)管和壓力表組成，用于指示氣瓶?jī)?nèi)的儲(chǔ)氣壓力。估計(jì)剩余作業(yè)時(shí)間。高壓導(dǎo)管和壓力表外殼設(shè)有保護(hù)罩，以防沖撞時(shí)損壞。
4、中壓管和快速接頭
中壓管是膠質(zhì)夾布膠管，它與快速接頭組成空氣輸出軟導(dǎo)管，其一端連接供氣閥，另一端連接減壓器。
快速接頭由接頭和接頭座兩部分組成，當(dāng)兩個(gè)部件未連接時(shí)，連接減壓器的軟導(dǎo)管接頭座是閉鎖的，即使打開(kāi)氣瓶也不會(huì)漏氣。當(dāng)接供氣閥的快速接頭插入接頭座寸，則閉鎖機(jī)構(gòu)被打開(kāi)，使氣體進(jìn)入供氣閥。
報(bào)警器
聲響報(bào)警的技術(shù)指標(biāo)有以下三方面要求：
ａ〕起鳴壓力
ｂ〕聲響聲級(jí)及頻率范圍
ｃ〕報(bào)警器發(fā)出聲音所消耗的耗氣量
報(bào)警器的聲響在1米范圍內(nèi)聲級(jí)大于或等于90dB(A)，頻率應(yīng)保持在2000～4000HZ之間。
5、供氣閥總成
供氣閥總成(供氣閥)是將減壓器輸出的中壓氣體按照佩戴者的吸氣量，再次減壓至人體可以呼吸的壓力，供佩戴者呼吸的裝置，這是正壓式空氣呼吸器的一個(gè)關(guān)鍵部件，由高強(qiáng)度塑料殼體、橡膠膜片、搖杠閥門(mén)、正壓彈簧杠桿機(jī)構(gòu)等組成，其輸出口與全面罩空氣輸入軟導(dǎo)管相連，具有2001／min以上的供氣能力。
供氣閥總成直接安裝于面罩上，并有一根膠管通過(guò)快速接頭連接到減壓器上的中壓導(dǎo)氣管上。供氣閥的凸形接口，配有環(huán)形墊圈，與面罩上供氣閥接口雙環(huán)線連接后，形成雙重密封，密封可靠。
供氣閥的凸形接口上設(shè)有一排供氣孔，使用時(shí)氣體是由供氣孔噴到面窗內(nèi)表面，可迅速去除面窗內(nèi)的積霧或薄霜。
供氣閥上用橡膠罩保護(hù)的是節(jié)氣開(kāi)關(guān)。當(dāng)面罩從臉部取下時(shí)，用大拇指按住橡膠罩中間部位，完全按下后，會(huì)伴有“嗒"聲，即可關(guān)閉供氣閥，停止供氣，避免浪費(fèi)瓶?jī)?nèi)空氣。而重新將面罩戴在臉上保持密封并吸氣時(shí)，供氣閥將自動(dòng)開(kāi)啟，供給空氣。
供氣閥總成直接安裝于面罩上，并有一根膠管通過(guò)快速接頭連接到減壓器上的中壓導(dǎo)氣管上。供氣閥的凸形接口，配有環(huán)形墊圈，與面罩上供氣閥接口雙環(huán)線連接后，形成雙重密封，密封可靠。
供氣閥的凸形接口上設(shè)有一排供氣孔，使用時(shí)氣體是由供氣孔噴到面窗內(nèi)表面，可迅速去除面窗內(nèi)的積霧或薄霜。
供氣閥上用橡膠罩保護(hù)的是節(jié)氣開(kāi)關(guān)。當(dāng)面罩從臉部取下時(shí)，用大拇指按住橡膠罩中間部位，完全按下后，會(huì)伴有“嗒"聲，即可關(guān)閉供氣閥，停止供氣，避免浪費(fèi)瓶?jī)?nèi)空氣。而重新將面罩戴在臉上保持密封并吸氣時(shí)，供氣閥將自動(dòng)開(kāi)啟，供給空氣。
供氣閥上的紅色旋鈕是應(yīng)急沖泄閥，它具有三個(gè)功能：
1）當(dāng)供氣閥意外發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)手動(dòng)旋鈕，按應(yīng)急沖泄閥上指示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)二分之一圈，可以提供每分鐘至少225L的恒定空氣流量，允許空氣直接流入面罩；
2）除應(yīng)急供氣外，還可以利用流出的空氣直接沖刷面罩、供氣閥內(nèi)部的灰塵和臟污，避免吸入體內(nèi)；
3）也可以在關(guān)閉瓶閥后，通過(guò)沖泄閥旋鈕來(lái)排放系統(tǒng)管路中的剩余空氣。
供給閥有兩個(gè)狀態(tài)，一是工作狀態(tài)，一是非工作狀態(tài)。非工作狀態(tài)轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)是通過(guò)吸氣或手動(dòng)按杠桿實(shí)現(xiàn)。
正壓型空氣供給閥在非工作狀態(tài)下，杠桿11和膜片10處于基本平行位置，但略向上傾斜。杠桿11通過(guò)聯(lián)桿9帶動(dòng)膜片10使其和搖桿觸頭12脫離，在彈簧5的作用下，搖杠閥門(mén)6和輸入閥門(mén)4貼在一起。
工作時(shí)，輸入口有中壓空氣P1進(jìn)入，在壓力P1和彈簧5作用下，閥門(mén)4保持氣密。在啟動(dòng)力作用下，膜片大氣壓PH推動(dòng)下，向輸出口方向移動(dòng)，并通過(guò)聯(lián)桿9帶動(dòng)杠桿11向同一方向運(yùn)動(dòng)，使拉簧2對(duì)膜片10產(chǎn)生壓力，加速膜片下移，觸壓搖桿頭12，使搖桿8擺動(dòng)，壓縮彈簧5，使搖桿閥門(mén)與閥座之間形成一個(gè)間隙，中壓氣體進(jìn)入膜片下方，產(chǎn)生氣壓P2。膜片在大氣壓力、彈簧2拉力、觸頭12推力和輸出壓力P2作用下處于平衡，保持一定間隙，此時(shí)輸出流量等于輸入流量。
當(dāng)輸出流量增加或減少時(shí)，膜片下的空氣壓力P2就會(huì)減小或增大，膜片下移或上移，使搖桿閥間隙變大或變小，自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入供給閥的空氣流量，使其輸出和輸入流量相等。
當(dāng)輸出流量為零時(shí)(即呼氣或屏氣狀態(tài))，膜片下壓力上升，膜片上移，使搖桿閥關(guān)閉，空氣不再進(jìn)入膜片下方，使膜片處于零輸出平衡位置。
由以上 分析 可知，膜片在大氣壓力、彈簧2拉力、輸出壓力P2，和觸推力作用下平衡，只要選擇適當(dāng)?shù)睦?，就可以實(shí)現(xiàn)膜片下空氣壓力P2永遠(yuǎn)大于大氣壓的目的。
6、面罩總成
面罩總成(面罩)是用來(lái)罩住臉部，隔絕有毒有害氣體不進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)的裝置。為了保證能夠與人體面部形成有效的密封，面罩總成有小號(hào)、大號(hào)、特大號(hào)三種規(guī)格。它包括：
1）面窗：?jiǎn)窝凼?，曲面，由高?qiáng)度聚碳酸酯材料注塑而成，耐沖擊，表面鍍有耐磨層，透光率好，不失真。使用時(shí)，空氣通過(guò)供氣閥上的一排小孔噴到面窗內(nèi)表面，沖刷面窗由于溫差產(chǎn)生的霧氣。
2）口鼻罩：安裝在面罩的內(nèi)下方，與人的口鼻良好吻合，可減小空氣消耗量和實(shí)際有害空間，提高空氣的利用率，也減小了吸氣阻力。
3)傳聲器：在面窗的兩側(cè)各有一個(gè)傳聲器組件，可為佩戴者提供雙重傳聲，并可與聲音放大器及有線、無(wú)線通訊系統(tǒng)連接。
4)面框密封圈：位于面罩四周，能保證和人體面部、額頭貼合良好。其由特殊橡膠材料制成，質(zhì)地柔韌，密封可靠，佩戴舒適，不會(huì)引起皮膚過(guò)敏。
5)頭罩組件：頭罩組件采用凱夫拉薄型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由可調(diào)節(jié)的兩根頭帶和兩根頸帶與面罩連接，使臉部與面罩之間保持良好密封，受力均勻，無(wú)局部壓痛感。
面窗前部的凹形接口可與供氣閥的凸形接口快速連接，并形成可靠密封。
7、背托總成
背托總成包括背架、肩帶、腰帶和固定氣瓶的瓶箍帶。背托用于安裝氣瓶總成和減壓器總成。
背托采用阻燃材料注塑加工，形狀適合人體背部曲線特征，寬厚的腰帶、肩帶使佩戴舒適，減輕佩戴者的疲勞程度。
肩帶和腰帶采用阻燃材料織造，帶上裝有快速收緊自鎖和放松裝置。
第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程
正壓式氧氣呼吸器系統(tǒng)流程圖
第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 分析
BG4/Tramix型正壓式呼吸器是德國(guó)公司采用新技術(shù)和太空材料、結(jié)合呼吸器生產(chǎn)近百年的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累而開(kāi)發(fā)的面向21世紀(jì)的新一代自給式閉路呼吸裝置，適用于需在高濃度有毒環(huán)境和缺氧環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的場(chǎng)合。其中，BG4型呼吸器是一種4h的正壓式氧氣呼吸器，Tramix型呼吸器是一種2h的混合氣（40%氧氣，60%氮?dú)猓┖粑鳌?/p>
BG4型和Tramix型正壓呼吸器采用了模塊設(shè)計(jì)技術(shù)，使得維護(hù)非常簡(jiǎn)便，不需任何工具即可在使用后將呼吸器拆開(kāi)，并重新組裝好。吸收二氧化碳的堿石灰罐很容易更換和再生，以簡(jiǎn)化廢棄處理。所有的連接件都是插入式的，由插頭座保證氣密。由于有了電子報(bào)警器，清洗和消毒工作量與其他呼吸器相比降低了50%。自動(dòng)排水裝置為使用者提供了一個(gè)相對(duì)干燥的空氣和相對(duì)干凈的呼吸循環(huán)。
柔軟的呼吸軟管有助于人員在狹小的空間內(nèi)方便地佩戴和脫下呼吸器。其波紋結(jié)構(gòu)增加了呼吸軟管的柔韌性，降低了受外力擠壓的危險(xiǎn)。
Tramix是一種使用時(shí)間至少2h以上的自給式呼吸防護(hù)裝置。由于整個(gè)呼吸循環(huán)過(guò)程中的正壓和采用40%氧氣和60%氮?dú)獾幕旌蠚?，Tramix呼吸器特別適合在消防和有毒物質(zhì)的處理中使用。Tramix呼吸器采用混合氣的原因一是在整個(gè)呼吸循環(huán)中微正壓所具有的優(yōu)勢(shì)可應(yīng)用在一些潛在的應(yīng)用領(lǐng)域，比如有火的場(chǎng)合中（純氧和明火相遇能釀成特別的危險(xiǎn)）；二是實(shí)現(xiàn)更好的呼吸舒適感。由于混合氣的組成，Tramix呼吸器也可應(yīng)用于沉箱工地（受壓隧道）。
BG4呼吸器取得的另一個(gè)顯著技術(shù)進(jìn)步是Monitron，即電子報(bào)警、測(cè)試和壓力指示單元。Monitron包括3個(gè)組件：減壓器上的高壓傳感器、帶電池和報(bào)警器的基本集成體和取代了機(jī)械式壓力表的顯示器。這種劃分為3組件的設(shè)計(jì)使得一旦在誤操作（可與壓力表管線的毀壞相比）時(shí)，外部的顯示器仍能夠給內(nèi)部受保護(hù)的基本集成體觸發(fā)聲響報(bào)警。
從啟動(dòng)開(kāi)始，Monitron自動(dòng)進(jìn)行自檢和電池檢查。打開(kāi)然后關(guān)閉氣瓶閥，使用者可以在10s內(nèi)校驗(yàn)高壓部件的氣密性和恒流控制器的正確有效性。如果使用者在戴上呼吸器后忘記打開(kāi)氣瓶閥，會(huì)自動(dòng)地以低壓報(bào)警通知使用者。在使用的末期，Monitron在剩余壓力為10mPa和5mPa時(shí)2次進(jìn)行報(bào)警，以警告使用者預(yù)期的使用時(shí)間快要結(jié)束了。Monitron的電源可采用9v堿性電池，每年更換1次。每次使用時(shí)均通過(guò)2次測(cè)試來(lái)確保電池的有效性。
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