空气呼吸器的概述及构成
时间：2014-09-05 阅读：3065
1、高压气瓶与瓶阀
（1）高压气瓶材料
高压气瓶材料有高强度钢、超高强度钢、碳纤维和凯夫拉纤维等材料。
（2）碳纤维气瓶的结构
碳纤维复合材料气瓶是在铝合金内胆、外用碳纤维、玻璃纤维和环氧树脂层等高强度纤维制成。
铝合金内胆按照美国交通部的CFR178.463，AL制造标准制造，100%检查，检查项目：壁厚、直线度、同轴度、光洁度和硬度。主要缠绕层为细丝碳纤维，外层采的玻璃纤维和环氧树脂层数层，以增加抗冲击及耐磨性。
（3）损伤
一级：深度浅，到树脂层；
二级：划痕到玻璃纤维，深度<0.25mm（白色）修复用树脂。
三级（报废）：1、>0.25mm（深灰色）；
2、强酸强碱腐蚀场所
3、划痕水平投影长度为瓶3/4周
（4）气瓶阀
通过手轮的旋转来打开或关闭高压气瓶的阀门。
EN-137、GA-124标准要求:气瓶阀手轮有防止误关的结构。气瓶阀出口G5/8雌螺纹。
目前，各种气瓶阀，按外形不同，可分为三种：分别为立式、横式、带表横式。瓶阀上装有安全膜片，在气瓶内压力升到40-42MPa时，自动卸压，可防止由于瓶内压力过高引起气瓶爆裂，避免人员伤亡。
2、集成减压器
减压器总成
减压器总成包括减压器、中压安全阀、气源余气警报器、压力显示装置、空气输出导管（中压管）等，作用是把高压气体的压力降至0.7MPa，并不断供给适量的空气，以满足人体呼吸的需求。当气源压力在3—30MPa之间时，减压器膛室压力为0.7±0.15MPa。这时，zui大输出流量不小于3001／min。
①减压器
减压器一般由黄铜或铝合金作为外壳的材料，其内部结构可分为两类：活塞式和膜片式。无论活塞式或膜片式，均可分为恒压输出与非恒压输出两大类，所以减压器就能分成四种：恒压活塞式、非恒压活塞式、恒压膜片式、非恒压膜片式。
现以非恒压活塞式介绍其结构及原理。
减压器的工作原理如图所示。活塞式减压器的原理是通过压力调节弹簧压力和中压腔B的气体压力平衡来控制活塞上下移动，从而带动阀杆运动，使得阀杆与阀座的间隙减小或增大，控制进入中压腔的空气量，保证其输出压力在0.7MPa。当佩戴者停止吸气时,减压器气体输出量为零时，
由于中压腔B内气体压力的上升，将导致活塞1向上运动，高压气体进入中压腔，中压腔的气压随之升高，推动活塞关闭高压阀门，直至阀杆10和阀门11之间的间隙减小，zui终*关闭。佩戴者吸气时，中压腔的气压会降低，压力调节弹簧就会推动活塞，打开高压阀门，达到新的平衡。
佩戴者吸气时，中压腔的气压会降低，膜片在主平衡弹簧的弹力作用下向内弯曲，就会推动顶杆，打开高压阀门，高压气体进入中压腔。当佩戴者停止吸气时，中压腔的气压随之升高，推动膜片复位，关闭高压阀门，达到新的平衡。
非恒压输出的减压器的高压阀头直接顶在高压气上，随着高压的变化，阀头上所受的力也随之改变，因此，其输出的压力不是恒压。它的结构简单，保养上要比恒压输出的减压器方便，所以现在还有部份的空气呼吸器的减压器采用非恒压输出的减压器。
恒压减压器的高压阀头不顶在高压气上，其输出的压力不随气源压力的变化而改变，使供气阀维持恒压输入，吸气阻力相对稳定，佩戴者长时间的呼吸，不容易疲劳，是当前受佩戴者欢迎的减压器。
②中压安全阀
中压安全阀的作用是当减压器失去对高压空气的减压作用（如减压弹簧或膜片、阀门损坏）时，中压安全阀开启，高压空气经安全阀泄压后再保持较低压力输出，避免高压空气直接输出，发生意外。要求当减压器膛室内的压力为（1±0.2）MPa时，中压安全阀应开启。
压安阀的工作原理如图所示。中压安全阀弹簧4的弹力已按技术要求调好，保证在减压器膛室压力正常时，中压安全阀门关闭并保证气密，当减压膛室压力失控后，作用在阀门上的力大于弹簧4作用在阀门上的力，阀门开启，减压膛室内的气体进入中压安全阀，经调节帽上小孔泄出。当减压膛室内压力恢复正常时，阀门关闭并保持气密。
③气源余气警报器
气源余气警报器的作用是当气瓶内压力降至5±1MPa时，发出警报声，提醒佩戴者迅速撤离火场。
高压腔A内的气体压力PA作用在开启*上，使其压缩警报器调整弹簧向右运动，使开启*和阀门垫接触并保证气密。当高压腔A内的气体压力下降到某一数值时，PA作用在开启*上的力小于警报器调整弹簧作用在开启*上的力，开启*向左运动；开启*和阀门垫脱离接触，高压腔气体由开启*流入气源余气警报器发出报警声响。
从警报器起鸣到气瓶内气体*用完，以中等劳动强度的耗气量30L／min计算，若使用5L气瓶，则可继续使用6～lOmin。佩戴者听到警报音响后，应立即撤离灾区现场。
标称使用时间是按如下公式计算得来的。
气瓶容积（L）X气瓶工作压力（MPa）
标称使用时间=---------------------------------
30（L/min）X0.098（MPa）
式中：
30（L／min）是指我国有关行业中等劳动强度每分钟消耗的空气量。
使用时间会受到多种因素的影响而与标称使用时间有所不同，对于不同使用者和使用情况的气体消耗量是不同的，工作强度越大气瓶内的气体消耗就越快。
3、气源压力指示装置
气源压力指示装置由高压导管和压力表组成，用于指示气瓶内的储气压力。估计剩余作业时间。高压导管和压力表外壳设有保护罩，以防冲撞时损坏。
4、中压管和快速接头
中压管是胶质夹布胶管，它与快速接头组成空气输出软导管，其一端连接供气阀，另一端连接减压器。
快速接头由接头和接头座两部分组成，当两个部件未连接时，连接减压器的软导管接头座是闭锁的，即使打开气瓶也不会漏气。当接供气阀的快速接头插入接头座寸，则闭锁机构被打开，使气体进入供气阀。
报警器
声响报警的技术指标有以下三方面要求：
ａ〕起鸣压力
ｂ〕声响声级及频率范围
ｃ〕报警器发出声音所消耗的耗气量
报警器的声响在1米范围内声级大于或等于90dB（A），频率应保持在2000～4000HZ之间。
5、供气阀总成供气阀总成（供气阀）是将减压器输出的中压气体按照佩戴者的吸气量，再次减压至人体可以呼吸的压力，供佩戴者呼吸的装置，这是正压式空气呼吸器的一个关键部件，由高强度塑料壳体、橡胶膜片、摇杠阀门、正压弹簧杠杆机构等组成，其输出口与全面罩空气输入软导管相连，具有2001／min以上的供气能力。其结构示意图如图所示。
供气阀总成直接安装于面罩上，并有一根胶管通过快速接头连接到减压器上的中压导气管上。供气阀的凸形接口，配有环形垫圈，与面罩上供气阀接口双环线连接后，形成双重密封，密封可靠。
供气阀的凸形接口上设有一排供气孔，使用时气体是由供气孔喷到面窗内表面，可迅速去除面窗内的积雾或薄霜。
供气阀上用橡胶罩保护的是节气开关。当面罩从脸部取下时，用大拇指按住橡胶罩中间部位，*按下后，会伴有“嗒”声，即可关闭供气阀，停止供气，避免浪费瓶内空气。而重新将面罩戴在脸上保持密封并吸气时，供气阀将自动开启，供给空气。
供气阀总成直接安装于面罩上，并有一根胶管通过快速接头连接到减压器上的中压导气管上。供气阀的凸形接口，配有环形垫圈，与面罩上供气阀接口双环线连接后，形成双重密封，密封可靠。
供气阀的凸形接口上设有一排供气孔，使用时气体是由供气孔喷到面窗内表面，可迅速去除面窗内的积雾或薄霜。
供气阀上用橡胶罩保护的是节气开关。当面罩从脸部取下时，用大拇指按住橡胶罩中间部位，*按下后，会伴有“嗒”声，即可关闭供气阀，停止供气，避免浪费瓶内空气。而重新将面罩戴在脸上保持密封并吸气时，供气阀将自动开启，供给空气。
供气阀上的红色旋钮是应急冲泄阀，它具有三个功能：
①当供气阀意外发生故障时，通过手动旋钮，按应急冲泄阀上指示的方向转动二分之一圈，可以提供每分钟至少225L的恒定空气流量，允许空气直接流入面罩；
②除应急供气外，还可以利用流出的空气直接冲刷面罩、供气阀内部的灰尘和脏污，避免吸入体内；
③也可以在关闭瓶阀后，通过冲泄阀旋钮来排放系统管路中的剩余空气。
供给阀有两个状态，一是工作状态，一是非工作状态。非工作状态转向工作状态是通过吸气或手动按杠杆实现。
正压型空气供给阀在非工作状态下，杠杆11和膜片10处于基本平行位置，但略向上倾斜。杠杆11通过联杆9带动膜片10使其和摇杆触头12脱离，在弹簧5的作用下，摇杠阀门6和输入阀门4贴在一起。
工作时，输入口有中压空气P1进入，在压力P1和弹簧5作用下，阀门4保持气密。在启动力作用下，膜片大气压PH推动下，向输出口方向移动，并通过联杆9带动杠杆11向同一方向运动，使拉簧2对膜片10产生压力，加速膜片下移，触压摇杆头12，使摇杆8摆动，压缩弹簧5，使摇杆阀门与阀座之间形成一个间隙，中压气体进入膜片下方，产生气压P2。膜片在大气压力、弹簧2拉力、触头12推力和输出压力P2作用下处于平衡，保持一定间隙，此时输出流量等于输入流量。
当输出流量增加或减少时，膜片下的空气压力P2就会减小或增大，膜片下移或上移，使摇杆阀间隙变大或变小，自动调节进入供给阀的空气流量，使其输出和输入流量相等。
当输出流量为零时（即呼气或屏气状态），膜片下压力上升，膜片上移，使摇杆阀关闭，空气不再进入膜片下方，使膜片处于零输出平衡位置。
由以上分析可知，膜片在大气压力、弹簧2拉力、输出压力P2，和触推力作用下平衡，只要选择适当的拉簧2，就可以实现膜片下空气压力P2永远大于大气压的目的。
6、面罩总成
面罩总成（面罩）是用来罩住脸部，隔绝有毒有害气体不进入人体呼吸系统的装置（见图）。为了保证能够与人体面部形成有效的密封，面罩总成有小号、大号、特大号三种规格。它包括：
①面窗：单眼式，曲面，由高强度聚碳酸酯材料注塑而成，耐冲击，表面镀有耐磨层，透光率好，不失真。使用时，空气通过供气阀上的一排小孔喷到面窗内表面，冲刷面窗由于温差产生的雾气。
②口鼻罩：安装在面罩的内下方，与人的口鼻良好吻合，可减小空气消耗量和实际有害空间，提高空气的利用率，也减小了吸气阻力。
③传声器：在面窗的两侧各有一个传声器组件，可为佩戴者提供双重传声，并可与声音放大器及有线、无线通讯系统连接。
④面框密封圈：位于面罩四周，能保证和人体面部、额头贴合良好。其由特殊橡胶材料制成，质地柔韧，密封可靠，佩戴舒适，不会引起皮肤过敏。
⑤头罩组件：头罩组件采用凯夫拉薄型网状结构，由可调节的两根头带和两根颈带与面罩连接，使脸部与面罩之间保持良好密封，受力均匀，无局部压痛感。
面窗前部的凹形接口可与供气阀的凸形接口快速连接，并形成可靠密封。
7、背托总成
背托总成包括背架、肩带、腰带和固定气瓶的瓶箍带。背托用于安装气瓶总成和减压器总成。
背托采用阻燃材料注塑加工，形状适合人体背部曲线特征，宽厚的腰带、肩带使佩戴舒适，减轻佩戴者的疲劳程度。
肩带和腰带采用阻燃材料织造，带上装有快速收紧自锁和放松装置。