ДА с закрытым контуром
Другим названием такого устройства является "rebreather", что связано с режимом работы устройства. После того, как из выдохнутого газа удаляется углекислый газ и в нём возмещается израсходованный кислород (за счёт сжатого, жидкого или твёрдого химического источника кислорода), он вдыхается повторно. Такие устройства испытываются при сертификации согласно стандарту 30 CFR 11 Subpart H.
Большей частью эти устройства проектируются для использования в течение 1-4 часов в атмосфере мгновенно-опасной для жизни и здоровья, или при недостатке кислорода. Такие устройства стали использовать с начала 1900-х годов, когда Гибс и МакКа разработали (первые) дыхательные аппараты. С тех пор было сделано несколько главных конструктивных изменений для улучшения их защитных свойств и удобства. [Замечание: стандарт 30 CFR 11 относится к сертификации только горноспасательных респираторов с продолжительностью работы от 1 часа и более. Респираторы со сроком службы 30 минут и более могут сертифицироваться для использования как вспомогательные спасательные средства].
Из-за того, что у аппаратов без избыточного давления при вдохе под маской возникает разрежение, возникает опасность просачивания нефильтрованного воздуха. Поэтому автономные ДА без избыточного давления под маской могут применяться в мгновенно-опасной для жизни и здоровья атмосфере только тогда, когда необходим их длительный срок службы, например - при проведении горноспасательных работ. Они также подходят для использования при недостатке кислорода и необходимости работать длительное время. ДА с закрытым контуром положительного давления появились сравнительно недавно, и они описаны в Главе 6 "Новые разработки NIOSH".
Сейчас в продаже имеются 2 основных типа автономных дыхательных аппаратов. В одном используется баллон со сжатым кислородом, а в другом - твёрдый химический источник кислорода. На Фиг. 2-41 показан такой ДА с маленьким баллоном со сжатым кислородом. Пригодный для дыхания воздух поступает из надувного мешка. Выдыхаемый воздух проходит через твёрдый гранулированный адсорбент, который поглощает углекислый газ, таким образом уменьшая объём воздуха, поступающего в дыхательный мешок. Последний (при вдохе) сжимается так, что придавливающая пластина нажимает на впускной клапан, который открывается и впускает чистый кислород, который надувает мешок.
Таким образом, происходит пополнение израсходованного кислорода. Преимуществом такого режима работы является то, что необходимо пополнять лишь расходуемый кислород, а все остальные газы используются неоднократно (кроме углекислого газа). Достоинством такого устройства является большая продолжительность работы (1-4 часа). Недостатки - большие размеры ДА и разрежение под маской при вдохе, которое возникает у некоторых типов ДА с закрытым контуром. Как уже упоминалось, теперь стало возможно сертифицировать такие ДА с постоянно избыточным давлением, что обеспечивает более высокий уровень защиты. На Фиг. 2-42 показан ДА с закрытым контуром при использовании.
Другим типом ДА с закрытым контуром, показанным на Фиг. 2-43, является респиратор с твёрдым химически связанным генератором кислорода, обычно - пероксидом калия (КО 2). содержащиеся в выдыхаемом воздухе углекислый газ и вода вступают в реакцию с КО 2, освобождая кислород:
2 КО2 + СО2 + Н2О → К2СО3 + 1.5 О2 + Н2О
2 КО2 + 2 СО2 + Н2О
→ 2 КНСО3 + 1.5 О2
Кислород не высвобождается до тех пор, пока выдохнутый рабочим воздух не пройдёт через генератор кислорода. Таким образом, между подачей кислорода и выдохом возникает временная задержка. Чтобы преодолеть её, в некоторых устройствах используют хлоратную свечу для "быстрого старта". Это часть емкости (содержащей химикаты), заполненная смесью хлората натрия и железом. Для получения кислорода нужно стукнуть устройство, что напоминает зажигание спички. Такая конструкция позволяет получить достаточно кислорода до того, как начнётся достаточно сильная реакция пероксида калия. Кислород постоянно с большой скоростью выделяется и поступает в дыхательный мешок, который является ёмкостью, компенсирующей изменение режима дыхания. Ловушка для слюны и перепускной клапан выпускают наружу газ, уменьшая избыточное давление, возникающее в аппарате при чрезмерной подаче кислорода и повышении содержания азота.
ДА на химически связанном кислороде легче и проще, чем ДА на сжатом кислороде. Но его можно использовать лишь около одного часа и после запуска нельзя остановить. Предупреждения, сделанные для ДА на сжатом кислороде, относятся и к этим устройствам.
Недавно, в результате обнародования нормативных документов MSHA (закон о безопасности и здоровье на угольных шахтах) для использования в подземных шахтах для эвакуации стали сертифицировать новую разновидность ДА с закрытым контуром, называемую автономный самоспасатель. По конструкции и режиму работы эти устройства похожи на описанные выше. Они используют баллон со сжатым кислородом или генератор (химически связанного) кислорода, продолжительность работы - около часа.
Фиг. 2-41 Автономный дыхательный аппарат с закрытым контуром
Фиг. 2-42 Дыхательный аппарат с закрытым контуром
Фиг. 2-43 Автономный дыхательный аппарат с закрытым контуром на химически связанном кислороде
Такие аппараты гораздо меньше и легче, чем автономные ДА для входа в загрязнённую атмосферу. Они весят от 3.2 до 7.3 кг (7-16 фунтов). К таким аппаратам предъявляется меньше требований, чем к ДА для входа в загрязнённую атмосферу (30 CFR 11). Уменьшение размеров и веса достигнуто за счёт использования загубника вместо маски, отсутствие защитного кожуха на дыхательном мешке, использование облегчённого баллона с волоконной обмоткой (для упрочнения), меньший размер свечи, более лёгкий материал для дыхательного мешка, единственная дыхательная труба, отсутствие перепускного клапана и предупреждающего свистка, более эффективное использование сорбента для углекислого газа, более лёгкий упаковочный материал и др. На Фиг. 2-44 показан автономный ДА с закрытым контуром - самоспасатель. Этот ДА-самоспасатель не носят с собой, как его предшественник - фильтрующий самоспасатель (защищавший только от угарного газа и фильтровавшего воздух) поскольку он крупнее и тяжелее. MSHA предписывает определить места хранения, и разместить там самоспасатели. Поскольку они упакованы и не могут быть открыты (за исключением аварийной эвакуации) определён порядок проведения ежедневных и 90-дневных проверок. В самоспасателях со сжатым газом используется манометр - индикатор. В самоспасателях на химически связанном кислороде используется цветовой индикатор (сохранности), и установлены критерии для проверки.
Фиг. 2-44 Автономный дыхательный аппарат с закрытым контуром на химически связанном кислороде
Полезная информация: