尽管正压与负压氧气呼吸器在原理方面基本相似,但正压氧气呼吸器究竟是如何保持始终是正压的呢?首先从负压产生的原因分析。负压呼吸器在供氧状态下,气囊在内部气体与外界压力的作用下,处于均衡状态,呼吸器系统内的压力和外界气压一样。由于定量供氧连续均衡地向系统内供氧,而人体呼吸是有频率的、间断的,并且在不同状态下,消耗的氧气也不相同,人体每次的吸气量必然大于那一时刻的定量供氧量。一旦人员吸气,系统内的气体必然减少,在定量供氧量还未来得及供氧的情况下,系统内的气体压力必然小于外界大气压,即系统处于负压状态。
对于正压氧气呼吸器来说,关键是要始终保持正压。系统内产生正压的原理在于它的呼吸舱膜片(或气囊壁)上有一个加载弹簧,它保证了整个呼吸循环系统的呼吸气、吸气过程中始终保持正压。这是因为,正压呼吸器定量向呼吸舱(或气囊)供氧,呼吸舱膨胀压缩加载弹簧,加载弹簧在呼吸舱上产生反作用力。当呼吸舱处于平衡状态时,系统内的气压就等于弹簧力加上外界大气压,那么系统内的气压必然大于外界大气压。当人员吸气时,呼吸舱内气体减少,弹簧反弹,其压缩量减少,弹力降低,但系统内的气压仍然大于外界大气压。当系统内正压小于某一值时,自动补气阀则打开供气,保持系统内正压始终在某一范围。在呼气时,人体不消耗氧气,系统内的气压仍是大于外界大气压。
2 正压氧气呼吸器安全性能的分析
(1)正压呼吸器的呼吸循环系统始终是一个正压工作系统,可以避免外界大气污染物渗透进入面罩,即使系统接头不严密或者出现破损漏气,外界有害气体也不会渗入到系统内,只能是系统内的气体往外泄漏露,从而可以避免佩戴者吸入有毒有害的气体而中毒。而负压呼吸器若出现漏气情况,则有毒有害气体容易渗入到系统内,从而导致佩戴者中毒。这也正是正压呼吸器优越于负压呼吸器最主要的原因。
(2)正压呼吸器的面罩明显优于负压呼吸器的口具和鼻夹。首先,安全性高,这点也是最主要的。在灾区救灾时,工作环境恶劣,队员常常出现碰撞、拌倒现象,导致口具、鼻夹脱落,造成人员中毒伤亡。同时,队员在灾区受高温影响容易产生头晕现象,这种头晕轻则影响工作效率,重则因头晕吐掉口具、掉下鼻夹,高浓度的灾害气体就会被吸入到体内,造成人员中毒伤亡。另外在灾区抬伤员时,伤员容易失手打掉队员的口具和鼻夹,造成队员中毒伤亡。而正压呼吸器的面罩则避免了脱落口具和鼻夹的现象,即使面罩出现松动漏气,也是面罩内的气体往外泻,人员不会因此而中毒。其次,佩戴也非常舒适。我们习惯于用鼻子呼吸,但佩戴负压呼吸器,必须用鼻夹夹住鼻子,用嘴呼吸,既不习惯也不舒服。另外,正压呼吸器可以在灾区通话,能够非常方便、清楚、有效地进行交流。在灾区侦察或工作都需要相互联系,佩戴负压呼吸器只能用打点、打手势或写字的方式进行联系,严禁通过口具讲话,否则会吸入灾区有害气体而中毒。
(3)正压呼吸器具有声光报警系统。在灾区工作时,必须保留5MPa的氧气以备返回途中使用。佩戴负压呼吸器必须经常观察压力表,任何一个队员发现自己的压力到了规定值时,必须打点提示,以便指挥员指挥退出灾区,但当遇到火灾事故,烟雾大、能见度低、防烟眼镜片气较多时,队员很难观察清楚压力表,指挥员只能凭经验决定退出灾区时间。而正压呼吸器具有声光报警系统,当氧气瓶内压力降到额定值的25%左右时,报警器以92 db的声强鸣响约1 min,当报警器鸣响时,以提醒佩戴者本呼吸器最多还有1h的作用时间。这样救护指挥员可以决定何时该退出灾区。
(4)正压呼吸器具有较高的稳定性,而稳定性取决于其自身结构。负压呼吸器的定量供氧、自动补给阀、自动排气阀都是可以调整的,调好之后用紧固件锁死。一旦仪器受到震动、碰撞,紧固件松动,流量、补气和排气都会受到影响,致使仪器不合格。而正压呼吸器的定量供氧、自动补给阀、自动排气阀都是厂家调整好固定起来的,使用者是不能调整的。另一方面,负压呼吸器的接头连接处或用丝口紧固,或用绳子扎接,很容易漏气。而正压呼吸器的所有接头连接处均有卡子卡紧,用螺栓紧固,不易漏气。这样就保证了正压呼吸器的流量、补气、排气和气密性等性能的稳定。