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(mǎn)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)，zui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。活塞式減壓器的原理是通過(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，zui終*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*上，使其壓縮警報(bào)器調(diào)整彈簧向右運(yùn)動(dòng)，使開(kāi)啟*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*上的力小于警報(bào)器調(diào)整彈簧作用在開(kāi)啟*上的力，開(kāi)啟*向左運(yùn)動(dòng)；開(kāi)啟*和閥門(mén)墊脫離接觸，高壓腔氣體由開(kāi)啟*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*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)立即撤離現(xiàn)場(chǎng)。
標(biāo)稱(chēng)使用時(shí)間是按如下公式計(jì)算得來(lái)的。
氣瓶容積(L)X氣瓶工作壓力(MPa)
標(biāo)稱(chēng)使用時(shí)間=---------------------------------
30(L/min)X0.098(MPa)
式中：
30(L/min)是指我國(guó)有關(guān)行業(yè)中等勞動(dòng)強(qiáng)度每分鐘消耗的空氣量。
使用時(shí)間會(huì)受到多種因素的影響而與標(biāo)稱(chēng)使用時(shí)間有所不同，對(duì)于不同使用者和使用情況的氣體消耗量是不同的，工作強(qiáng)度越大氣瓶?jī)?nèi)的氣體消耗就越快。
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。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。
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，*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，*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(見(jiàn)圖)。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)窝凼剑妫筛邚?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。
