自给式开、闭路正压空气呼吸器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明应用在消防、矿山救援，航天、化工、潜艇、潜水等特殊工作行业，以及军队反恐、核生化战争等领域，尤其涉及一种自给式开、闭路正压空气呼吸器，解决消防员及其他特殊工作人员，在危险有毒的灾场、高温火场、无氧缺氧环境去工作或救援时，比现有技术的正压空气呼吸器，能提供更长工作时间，供给人体呼吸用安全气体需要。比现有技术的正压氧气呼吸器，能提供在高温火场或更复杂的环境，供给人体呼吸舒适安全气体需要。消防员在灾场等特殊环境，有更充裕时间能够有效地保护自己，安全地去完成各种工作或救援任务。
【背景技术】
[0002]在危险有毒的灾场、高温火场、无氧缺氧环境去工作或救援时，现有能够提供个人背负、自给式、移动的安全有效保护人体正常呼吸给消防员及其他特殊工作人员(消防员及其他特殊工作人员以下简称为消防员)使用的呼吸保护有两种方式:一种是自给开路式压缩空气呼吸器(GB/T16556-2007)和正压式消防空气呼吸器(GA124-2013)。统称为开路式正压空气呼吸器。另一种是自给闭路式压缩氧气呼吸器(GB23394-2009)和正压消防氧气呼吸器(GA632-2006)。统称为闭路式正压氧气呼吸器。其他如过滤式、压缩氧、生氧式、长管式等各种能移动形式使用呼吸器，因其使用环境、方式、方法有一定限制，不适合消防员长时间、移动救援工作使用，与本发明目的无关，不在此展开叙述。
[0003]对于呼吸器发明人、设计工程师、生产技术人员以及实际应用的消防员来说，都明白知道，将以上两种呼吸器比较，有以下明显几个优缺点。
[0004]开路式正压空气呼吸器优点就是:1.气源较易取得，正常空气直接通过压缩机压缩、自动过滤、排水而得。其压缩空气经降压后，适合全部消防员呼吸需要，无不适感。2.气源为大气中正常空气，空气不是助燃、爆燃气体，可以在有明火暗火、高温环境下使用。高温、明火暗火环境下使用，排出气体不会发生助燃。3.消防员在大、中劳动强度工作下，清洁的透明面罩雾气会较少，能清楚观察目标。无需另加保明片、防雾剂等措施与装置。4.结构简单，无二氧化碳吸收转换装置、冷却装置、过渡储气舱等装置。
[0005]但是，正压空气呼吸器在实际应用中最大缺点就是使用时间太短。以6.8升气瓶为例，充30MPa空气，约有2040多升空气。按人体呼吸标准理论计算，大约可用60分钟。实际上，因现有技术的空气呼吸器结构上的原因，使用时间30分钟就报警，甚至20分钟就报警，需停止工作撤出。不但影响消防员工作效率或撤退安全，无足够时间供给呼吸的安全气体，甚至会发生因无气可吸而导致死亡事件。
[0006]闭路式正压氧气呼吸器最大优点就是:使用时间较长。理论上，正常情况下能提供四个小时工作时间。但实际应用中，现有闭路式正压氧气呼吸器也不能完全达到四个小时工作使用时间。
[0007]闭路式正压氧气呼吸器有几个大缺点:1.气源为纯氧气。纯氧气禁触油脂，易助燃、不能过高加压等特性。特别是余气不断直接排放到大气时，余气排出就是大量纯氧气排出。若遇高温、暗火或明火时即引起爆燃，会带来严重后果。在高温或火灾现场使用危险性极大。现有闭路式正压氧气呼吸器结构，肯定不能在高温火场或有暗火环境使用。但，部分人被EN137所谓''火焰吞噬"试验喷火所误解，误以为可以在消防火场，使用闭路式正压氧气呼吸器的错误看法。''火焰吞噬"模拟并非实际使用期间遇火的试验。2.气源取得较难。首先需要先取得，已压缩合格的医用级的99%纯氧气，然后从其低压氧气大气瓶中医用级的纯氧气，加压20MPa转灌到呼吸器小气瓶中。这种转灌加压过程需专业人员小心操作，较空气加压有更大危险性。3.全面罩雾气较大，甚至看不清眼前目标。需要另加保明片、用防雾剂等方法措施解决。由于现有正压氧气呼吸器其结构方式所限，全面罩雾气大的问题较难解决。4.结构较复杂，应用维护也较麻烦。工作基地要有专用冰箱，并预先深度冷冻，要预冻结冰袋、冰块等冷却物待用。救援现场也要有专用储冰柜。使用极为不便。5.医用级的99%纯氧气，以压缩气体存储在呼吸器气瓶内，即使减压后，供人体呼吸仍有一定压力。纯氧并不完全符合人体呼吸系统生理需求。特别是活动量不大、连续长时间时，不适宜带压呼吸纯氧。易造成部分使用人员氧气中毒。职业潜水员佩戴正压氧气呼吸器，要经过人体氧敏感试验(GB20827-2007职业潜水员体格检查要求)。医学证明，部分人对纯氧有过敏反应，以及长时间呼吸带有压力纯氧对身体有害。医学研究已有定论，不在此展开叙述。因此，部分消防员使用正压氧气呼吸器，带压吸进氧气会有不适感，甚至有不良反应。6.正压氧气呼吸器由于部分循环气体是通过化学反应产生氧气，反应中会产生热量，经冷却后才能供人体吸入。因此，有时会因冷却不完美，消防员感到吸入气体的温度较高，人体呼吸系统会有不适感觉。7.在人体呼出的含有二氧化碳气体废气，若无控制全部进入散热清净罐与化学剂起反应，会产生大量热量，增加冷却部分的负担。同时温热气体进入面罩更易产生雾气。这就是全面罩雾气主要原因之一。人体呼出的二氧化碳废气，经反应后，全部进入气体暂储舱，气体暂储舱储量太多时，气体自动排出，造成浪费。同时，因与纯氧混合后排出，在火场存在极大安全隐患。
[0008]部分正压氧气呼吸器还有几个缺点:1.由于人体长时间、连续呼出含二氧化碳废气，进入清静罐与其反应的化学剂产生大量的热气，为了减低热量。在反应之前全部排掉，节省了冷却装置中冷却物质，减轻了重量。这种做法称作前置排气法。但又带来了呼吸循环气没有了，只使用气瓶中气体，工作使用时间就会大辐度减少的新问题。2.大幅度提高氧气瓶压缩气能力，从20MPa，提高到30MPa。增加气体储量，延长使用时间。国际公认通用规定，氧气加压一般为20MPa，极少有人将氧气加压到30MPa。虽然现在没有标准或研究表明，将氧气压缩30MPa有哪些未知安全隐患。虽然现行的气瓶可允许压力达到40MPa以上。但国际安全从业人员从不建议将氧气压缩到30MPa，以此加压方式来增加容量。3.氧气为氧化剂，易与铝等金属起反应。若氧气呼吸器采用铝合金内胆复合气瓶，长时间内胆表面易被氧气氧化，加速老化，甚至可能产生其他非正常呼吸气体。因此，国际上部分国家仍不用铝合金内胆复合气瓶装载氧气。特别是医疗行业，宁可重一些，也极少数放弃用钢制瓶装载氧气的方法。
[0009]综上所述，两种正压空气呼吸器均有其优缺点。但是，作为消防员来说，最大的需要，要能够相对有长时间，对人体安全呼吸的保护装置。才有充裕时间，有效地保护自己，同时能安全地去完成各种救援任务。现实事件中也常因为呼吸器使用时间太短，影响救援及工作效率，甚至丧命。
[0010]因此，几十年来本行业研究与应用人员迫切希望呼吸器，能提供安全又较长工作时间的呼吸保护装置。有人提出加大气瓶容积、提高气瓶压力、双气瓶、使用外置气源、间歇使用、过滤器互相切换使用等等，各种能延长使用时间的方案。这些方案有合理部分，也有不合理部分，但均未被广泛采用。
[0011]最接近本发明方案最接近的公开技术有:有国标GB/T16556-2007自给开路式压缩空气呼吸器和行标GA124-2013正压式消防空气呼吸器，国标GB23394-2009自给闭路式压缩氧气呼吸器和行标GA632-2006正压消防氧气呼吸器。Drager pss BG4plus、B1pak240、CN2686651Y、CN202146531U、CN103182152A、CN2060677U 等。
【发明内容】
[0012]针对【背景技术】中叙述开路式正压空气呼吸器与闭路式正压氧气呼吸器两种呼吸器技术中存在问题与不足之处，本发明提供一种相对能较长时间使用的背负自给式开、闭路正压空气呼吸器装置。本发明并非将开、闭路两种正压呼吸器优点进行简单的合并，而是在供气方式、方法、气路分配做出独特按排，在结构上增添合理方案与构件。解决两种正压呼吸器存在的缺点，提供一种全新的方案，即能相对较长时间使用的背负自给式开、闭路正压空气呼吸器。查阅现有公开的技术，并无类似或相同方案与产品。
[0013]本发明开、闭路空气呼吸器装置的主气源采用适合正常呼吸用的纯压缩空气。而非纯氧气体、氦氧气体、氮氧气体等混合富氧气体。现有公知技术，自给开路式正压呼吸器气源就是要用压缩空气，而自给闭路式正压呼吸器气源就是要用压缩氧气。本发明开、闭路空气呼吸器装置，不管是置于开路或闭路式状态下，只采用压缩的纯空气。
[0014]从人体呼吸生理原理中知道，人体正常从空气中吸入气体，其各种主要气体体积比例为79%氮气，20.9%的氧气，0.04%的二氧化碳等气体。通过人体呼吸系统进行交换后，人体呼出废气的比例是16-18%的氧气，3-5%的二氧化碳。79%氮气没有太多变化再呼出。再吸入正常空气，再呼出废气。如此不断地循环，维持生命呼吸。
[0015]本发明开、闭路式正压空气呼吸器，不采用纯氧气、氦氧气体或氮氧气体等混合富氧气体为主要气源。而是采用可压缩正常空气为主要气源，可正常为人体生理需要提供安全的呼吸气体。正常人体呼吸，只要一个大气压力下，含有19-21%体积浓度正常空气，并保证有一定的通气量，生存就没有问题。简单地说，人体安全呼吸就是需要保证氧气含量足够，保证足够通气量，且没有有毒有害物质。只要气体中耗氧量足够，以及保证通气量足够，不含有毒有害物质，与选择吸入是否纯氧、混合氧，还是正常空气的气源，对人休呼吸系统都能接受。但这一点往往被业界人员误解和忽视。有的工程师认为，只有纯氧气源，才可以采用闭路方式做正压氧气呼吸器。至少认为需要富氧比例的氧-氮等混合气体，才适合闭路式正压呼吸器气源。因此，几十年来，本案这种采用压缩纯空气，开、闭路方式做正压呼吸器方法还没有相同先例与方案。
[0016]为实现上述目的，本发明提供一种自给式开、闭路正压空气呼吸器，包括压缩空气瓶、全面罩、安全阀、减压阀、气量分配器、定量供气阀、吸气控制阀、呼气控制阀、呼出导气管、吸入导气管、外接快速插口、清净罐、文丘里管阀、冷却盒、气体暂储舱、排压阀、三通阀、气压表、警报器；
[0017]所述全面罩与人体呼吸系统进行呼吸交互，全面罩具有第一气流供应端、第二气流供应端和气流输出端；所述三通阀具有第一输入端、第二输入端和输出端；
[0018]所述压缩空气瓶空气通过