автономный дыхательный аппарат
АВТОНОМНЫЙ ДЫХАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ — аппарат, предназначенный для защиты человека от вредных веществ, содержащихся в воздухе. Имеет независимый от окружающей среды источник снабжения дыхательной смесью. Используют как одно из наиболее надежных средств индивидуальной защиты органов дыхания и зрения, кожи лица при ликвидации аварий на химически опасных объектах, при тушении пожара и проведении аварийно-спасательных работ. Некоторые виды таких аппаратов (несколько упрощенные) используют для самоспасения (эвакуации). По принципу действия и конструктивному исполнению А. д. а. разделяются на аппараты с замкнутой схемой дыхания (кислородные изолирующие противогазы и самоспасатели) и аппараты с открытой схемой дыхания (аппараты со сжатым воздухом).
А. д. а. открытого типа со сжатым воздухом — аппарат с портативным (носимым) устройством подачи сжатого воздуха, не зависящий от окружающей среды. При вдохе воздух из баллона (баллонов) через редуктор, снижающий давление, поступает в органы дыхания; при выдохе (без рециркуляции) выбрасывается непосредственно в окружающую среду. В большинстве таких аппаратов наряду с редуктором для обеспечения экономного (по потребности) расходования запаса воздуха используется и легочный автомат, который на время выдоха перекрывает подачу воздуха из баллона. Эти аппараты просты в исполнении и надежны, безопасны из-за отсутствия кислородных баллонов высокого давления. В аппаратах такого типа используются в основном цилиндрические тонкостенные стальные или композитные баллоны, рассчитанные на давление до 29,4 МПа (300 кгс/см 2 ).
Действие аппарата. Сжатый воздух из баллона (баллонов) через запорный вентиль поступает на вход редуктора (газового регулятора давления), где давление сжатого воздуха снижается до безопасного уровня. Редуцированный воздух поступает на вход легочного автомата, который подает его непосредственно в подмасочное пространство лицевой части при вдохе и прекращает подачу при выдохе. Выдыхаемый воздух через клапан выдоха, смонтированный на маске, выбрасывается в окружающую среду. Такая схема организации дыхания называется открытой. Аппарат снабжен устройствами контроля и сигнализации для обеспечения информации об исчерпании запаса воздуха. В воздухопроводящую систему встраивается звуковой сигнализатор (обычно размещается рядом с манометром или в полости легочного автомата).
Лицевая часть — полнолицевая маска с панорамным стеклом, изготовляемым из ударопрочного полимерного материала (поликарбоната). На случай вывода пострадавшего из опасной зоны, используя запас воздуха в аппарате спасателя, в состав аппарата рекомендуется также включать противогазовую шлем-маску с легочным автоматом без избыточного давления, шланг которого легко соединяется со специальным шлангом на аппарате с помощью устройства типа шарового замка.
А. д. а. открытого типа со сжатым воздухом для самоспасения — аппарат с самостоятельной циркуляцией (принудительной подачей) сжатого воздуха, без сигнального устройства. Используется с капюшоном. Предназначен только для эвакуации. Подача воздуха осуществляется от баллона высокого давления к капюшону через редуктор (без легочного автомата), с постоянным расходом воздуха.
А. д. а. закрытого типа со сжатым кислородом — аппарат, не зависящий от окружающей среды, в котором используется сжатый кислород. Выдыхаемый воздух очищается от диоксида углерода (углекислого газа), обогащается кислородом и поступает в дыхательный мешок. При вдохе подается очищенный и обогащенный кислородом воздух из дыхательного мешка. Распространенным аппаратом такого типа является кислородный изолирующий противогаз (КИП), предназначенный для автономной защиты органов дыхания и зрения, кожи лица путем их полной изоляции от вредных и опасных факторов окружающей среды. Используют при выполнении работ, связанных с ликвидацией аварий и их последствий, а также при тушении пожаров и в атмосфере, не пригодной для дыхания.
В состав КИП со сжатым кислородом входят:
дыхательный мешок с предохранительным клапаном;
кислородный баллон с вентилем;
легочный автомат в блоке с редуктором;
гофротрубки вдоха и выдоха.
Эти составные части и узлы противогаза, за исключением лицевой части с клапанной коробкой, манометром и гофротрубками, размещаются в жестком металлическом корпусе с крышкой и ремнями, который носят на спине.
Действие аппарата. При выдохе газовая смесь из лицевой части проходит через клапан и гофротрубку выдоха в регенеративный патрон, содержащий химический поглотитель. Известковый порошок, поглощая углекислый газ и водяные пары, очищает выдыхаемую газовую смесь, которая затем поступает в дыхательный мешок. В дыхательном мешке она обогащается кислородом из кислородного баллона, проходя в дозированном объеме через клапанное устройство легочного автомата.
Дыхательный мешок выполняет функцию резервуара необходимого объема воздуха, обеспечивающего нормальное дыхание. При вдохе обогащенная кислородом дыхательная смесь из дыхательного мешка через звуковое сигнальное устройство, гофротрубку и клапан вдоха поступает в лицевую часть. Если кислорода на вдохе недостаточно и в дыхательном мешке создается разряжение, то открывается клапан легочного автомата, через который подается кислород. При избыточном количестве дыхательная смесь выходит в окружающую среду через предохранительный клапан. Кислород можно подавать в дыхательный мешок вручную — путем нажатия кнопки легочного автомата. В этом случае он поступает из баллона через редуктор. Запас кислорода контролируется по выносному манометру. Звуковая сигнализация срабатывает, когда вентиль кислородного баллона закрыт или когда давление падает до 35—20 кгс/см 2 .
Противогазами такого типа снабжают газоспасательные и противопожарные формирования. Пользоваться ими может персонал, прошедший медицинское освидетельствование и специальную подготовку. Работать в КИП можно в течение 90—100 мин.
Наиболее распространенным отечественным А. д. а. закрытого типа со сжатым кислородом является кислородный изолирующий противогаз КИП-8, имеющий следующие основные технические характеристики:
сопротивление дыханию (при легочной вентиляции 30 л/мин), мм вод. ст.:
Источник
Автономный дыхательный аппарат — Self-contained breathing apparatus
Автономный дыхательный аппарат ( АД ), который иногда называют в качестве сжатого воздуха дыхательного аппарата ( CABA ) или просто дыхательного аппарат ( BA ), представляет собой устройство , изношенно для обеспечения дыхания воздуха в атмосфере, которая сразу же опасное для жизни или здоровья . Обычно они используются в пожаротушении и в промышленности. Термин автономный означает, что автономный дыхательный аппарат не зависит от удаленной подачи дыхательного газа (например, через длинный шланг). Если он предназначен для использования под водой, он также известен как комплект для подводного плавания (автономный подводный дыхательный аппарат). Когда они не используются под водой, их иногда называют промышленными дыхательными наборами . Неофициальные названия включают воздушный пакет , воздушный баллон или просто пакет , которые в основном используются при тушении пожаров .
SCBA обычно состоит из трех основных компонентов: резервуара высокого давления (например, от 2216 до 5500 фунтов на квадратный дюйм (от 15280 до 37920 кПа ), от 150 до 374 атмосфер), регулятора давления и ингаляционного соединения (мундштука, маски для рта или маски для лица. ), соединенные вместе и закрепленные на несущей раме.
Автономный дыхательный аппарат может относиться к одной из двух категорий: с открытым или закрытым контуром.
Содержание
Закрытая схема
Тип с замкнутым контуром, также известный как ребризер, работает путем фильтрации, дополнения и рециркуляции выдыхаемого газа. Он используется, когда требуется длительная подача дыхательного газа, например, при горноспасательных работах и в длинных туннелях , а также при прохождении через проходы, слишком узкие для большого воздушного баллона открытого цикла. До того, как были разработаны дыхательные аппараты открытого цикла, большинство промышленных дыхательных аппаратов были ребризерами , такими как Siebe Gorman Proto , Siebe Gorman Savox или Siebe Gorman Salvus . Примером современных дыхательных дыхательных аппаратов с ребризером может служить SEFA .
Разомкнутая цепь
Промышленные дыхательные комплекты с открытым контуром заполнены фильтрованным сжатым воздухом, а не чистым кислородом. Типичные системы с открытым контуром имеют два регулятора; первая ступень для снижения давления воздуха, чтобы позволить ему переноситься к маске, и вторая ступень регулятора, чтобы еще больше снизить его до уровня чуть выше стандартного атмосферного давления. Затем этот воздух подается в маску либо через регулирующий клапан (срабатывающий только при вдохе), либо через клапан постоянного положительного давления (обеспечивающий постоянный поток воздуха к маске).
Спасательный или пожарный автономный дыхательный аппарат открытого типа имеет полнолицевую маску , регулятор , воздушный цилиндр, манометр в баллоне, дистанционный манометр (иногда со встроенным устройством PASS), а также ремни безопасности с регулируемыми плечевыми ремнями и поясным ремнем, который позволяет носить его. спина. Пневматический баллон обычно бывает трех стандартных размеров: 4 литра, 6 литров или 6,8 литра. Срок службы баллона можно рассчитать по следующей формуле: объем (в литрах) * давление (в барах) / 40-10 минут (10 вычитается для обеспечения запаса прочности), так что 6-литровый баллон составляет 300 бар. , составляет 6 X 300/40 — 10 = продолжительность работы 35 минут. Относительная физическая подготовка, и особенно уровень нагрузки пользователя, часто приводит к вариациям фактического полезного времени, в течение которого автономный дыхательный аппарат может подавать воздух, что часто сокращает рабочее время на 25-50%.
Воздушные баллоны изготавливаются из алюминия , стали или композитной конструкции (обычно обернутой углеродным волокном ). Композитные баллоны имеют самый легкий вес и поэтому предпочитаются пожарными (Великобритания: пожарные и спасательные службы, ранее называвшиеся пожарными командами ), но они также имеют самый короткий срок службы и должны быть выведены из эксплуатации через 15 лет. Пневматические цилиндры должны проходить гидростатические испытания каждые 5 лет. Во время длительных операций пустые воздушные баллоны можно быстро заменить свежими, а затем снова наполнить их из более крупных резервуаров в каскадной системе хранения или из воздушного компрессора, доставленного на место происшествия.
Положительное и отрицательное давление
В автономных дыхательных аппаратах с разомкнутой цепью используется режим «положительное давление» или «отрицательное давление».
Система отрицательного давления полагается на внутреннее давление маски, падающее ниже давления окружающей среды, чтобы активировать поток. если маска не плотно прилегает, произойдет утечка окружающего газа в маску, что может быть проблемой из-за токсичного или раздражающего дыма и паров.
Система положительного давления слегка нагнетает внутреннюю часть маски и активирует поток, когда разница давлений уменьшается, но все еще превышает температуру окружающей среды. Если маска протекает, будет непрерывный поток для поддержания давления, и утечка внутрь невозможна. При хорошей посадке это экономит газ и предотвращает загрязнение. Если маска падает, регулятор будет постоянно расходовать газ, пытаясь поднять давление, и может потреблять значительное количество газа до того, как это будет исправлено.
Хотя производительность обоих типов дыхательных аппаратов может быть схожей в оптимальных условиях, такое «отказоустойчивое» поведение делает дыхательные аппараты «положительное давление» предпочтительными для большинства приложений. Поскольку при обеспечении положительного давления обычно отсутствует штраф за использование воздуха, старый тип «отрицательного давления» в большинстве случаев является устаревшей конфигурацией и встречается только со старым оборудованием. Однако некоторые пользователи отказываются от использования этой технологии, так как в случае повреждения или потери лицевой маски воздух будет бесконтрольно выпущен. Скорость утечки может быть настолько высокой, что полностью заряженный автономный дыхательный аппарат будет опорожнен менее чем за три минуты — проблема, которая не возникает в системах автономного дыхательного аппарата «отрицательного давления».
Маски
В анфас маски дыхательных аппаратов , предназначенной для использования из воды иногда сконструированы таким образом , что делает их непригодными для подводного плавания , хотя некоторые из них могут позволить очень неглубокий аварийный погружению:
- Уплотнение на краю маски представляет собой широкую трубку с тонкими гибкими стенками, проходящую по краю маски, наполненную воздухом при атмосферном давлении. На поверхности он прижимается к краям лица пользователя, создавая плотное прилегание, несмотря на небольшие различия в форме головы. При давлении на глубину более нескольких футов (под водой или в кессоне ) эта труба разрушается, разрушая уплотнение и вызывая утечку маски.
- Изогнутое окно, которое под водой сильно искажает изображение из-за преломления .
Маска может иметь большое окно просмотра или маленькие линзы для глаз.
Некоторые ранние промышленные ребризеры (например, Siebe Gorman Proto ) имели мундштук и носовой зажим вместо маски.
использование
.jpg/220px-Interschutz_2010_Brandbek%C3%A4mpfung_(1).jpg)
Есть две основные области применения дыхательных аппаратов SCBA: пожаротушение и промышленное использование. Третье применение, которое сейчас входит в практику, — это медицина; например, Американский Национальный институт здоровья предписать использование SCBAs для медицинского персонала во время лечения лихорадки Эбола .
При пожаротушении упор в конструкции делается на теплостойкость и огнестойкость выше стоимости. SCBA, предназначенные для пожаротушения, обычно бывают дорогими из-за экзотических материалов, используемых для обеспечения огнестойкости и, в меньшей степени, для снижения веса пожарного. Кроме того, современные дыхательные аппараты пожаротушения включают в себя устройство PASS (персональная система безопасности) или ADSU (автоматический блок сигнала бедствия). Эти устройства издают характерные высокие звуковые сигналы, чтобы помочь найти пожарных, терпящих бедствие, путем автоматической активации, если движение не обнаруживается в течение определенного периода времени (обычно от 15 до 30 секунд), а также позволяет активировать вручную в случае необходимости. При тушении пожара расположение этого дыхательного комплекта не должно мешать переносить спасенного человека на плечах пожарного .
Другое важное приложение — для промышленных пользователей различных типов. Исторически горнодобывающая промышленность была важной областью, и в Европе это все еще отражается ограничениями на использование в конструкции дыхательных аппаратов металлов, которые могут вызывать искры. Другими важными пользователями являются нефтехимическая , химическая и атомная промышленность. Конструктивный акцент для промышленных пользователей зависит от конкретного приложения и распространяется от нижнего конца, что критично с точки зрения затрат, до самых суровых условий, в которых автономный дыхательный аппарат является частью интегрированной защитной среды, которая включает в себя газонепроницаемые костюмы для защиты всего тела и легкость обеззараживания. Промышленные пользователи часто получают воздух через воздуховод, а сжатый воздух используется только для эвакуации или дезактивации.
Влияние температуры на давление
Показываемое манометром давление газа изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. С понижением температуры давление внутри цилиндра уменьшается. Связь между температурой и давлением газа определяется формулой PV = nRT . (См. Универсальная газовая постоянная .) Из формулы особенно важно понимать, что температура выражается в кельвинах , а не в градусах Фаренгейта. Рассмотрим точку замерзания воды при 32 ° F (0 ° C, 273,15 K) и сравните ее с 96 ° F (35,6 ° C или 308,71 K; нормальная температура человеческого тела составляет 37 ° C). Хотя 96 арифметически это три раза 32, разница в температуре с научной точки зрения не является трехкратной. Вместо сравнения 32 ° F и 96 ° F, следует сравнивать температуры 273,15 K и 308,71 K. Научно обоснованное изменение температуры от 32 до 96 ° F (от 0 до 36 ° C) составляет 1,13 (308,71 K / 273,15 K), а не 3. Если в баллоне с воздухом создается давление 4500 фунтов на кв. позже температура упадет до 32 ° F, манометр покажет 4,000 фунтов на квадратный дюйм (4,500 / 1,13). Другими словами, падение температуры на 10 ° F (5,5 ° C) вызывает снижение давления примерно на 82 фунта на квадратный дюйм (565 кПа). Неспособность точно учесть влияние температуры на показания давления может привести к недостаточному заполнению баллонов с воздухом, что, в свою очередь, может привести к преждевременной потере воздуха у пожарного.
Регулирование
В Соединенных Штатах и Канаде дыхательные аппараты, используемые при тушении пожаров, должны соответствовать требованиям, установленным Национальной ассоциацией противопожарной защиты , стандартом NFPA 1981. Если дыхательные аппараты, соответствующие требованиям NFPA 1981 года, предназначены для тушения пожаров. Текущая версия стандарта была опубликована в 2013 году. Эти стандарты пересматриваются каждые пять лет. Аналогичным образом, Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) имеет программу сертификации дыхательных аппаратов, предназначенных для использования в химической, биологической, радиологической и ядерной (CBRN) среде.
Любой дыхательный аппарат, поставляемый для использования в Европе, должен соответствовать требованиям Директивы по средствам индивидуальной защиты (89/686 / EEC). На практике это обычно означает, что автономный дыхательный аппарат должен соответствовать требованиям европейского стандарта EN 137: 2006. Сюда входят подробные требования к работе автономного дыхательного аппарата, требуемая маркировка и информация, которая должна быть предоставлена пользователю. Различают два класса дыхательных аппаратов: тип 1 для промышленного использования и тип 2 для пожаротушения. Любой автономный дыхательный аппарат, соответствующий этому стандарту, будет проверен на надежную работу и защиту пользователя от -30 ° C до +60 ° C в широком диапазоне жестких смоделированных условий эксплуатации.
Королевский военно-морской флот Австралии использует дыхательный аппарат со сжатым воздухом с открытым контуром (OCCABA) , дыхательный аппарат с положительным давлением в стиле рюкзака, для тушения пожаров.
Источник