氧气呼吸器供氧系统分析与探讨

氧气呼吸器供氧系统分析与探讨
冯华瑞 乔 宁
（中煤华晋能源矿山应急救援中心，山西河津 043300）
【摘 要】介绍氧气呼吸器的供氧原理及使用要点，对自动供氧系统进行分析探讨，提出相关建议。

【关键词】氧气呼吸器；供氧系统；分析探讨
【中图分类号】TD7【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2013)03-0080-02 Analysis and Discussion of oxygen breathing oxygen system Abstract：Introduce the principle of oxygen respirator oxygen and use points,analyze the automatic oxygen system, and make relevant recommendations
Keyword：The oxygen respirator; oxygen supply system; Analysis and Discussion
氧气呼吸器的供氧系统由定量供氧、自动补给供氧、手动补给供氧三部分组成。

1定量供氧系统的分析探讨
定量供氧系统是供给氧气呼吸器使用者在中等劳动强度下的正常呼吸所需的氧气量。

氧气呼吸器定量供氧量的大小，以1.50±0.15L/min为宜。

1.1定量供氧的原理
高压氧气经过减压器输出稳定的中压后，再通过一个截面很小的定量孔(流量限制器)输出氧气，达到稳定供给一定流量的氧气，提供使用者呼吸所需的氧气量。

当输出的中压稳定不变、定量孔截面大小不变时，从定量孔流出的氧气流量大小不变；当定量孔发生堵塞，截面变小时，从定量孔流出的氧气流量变小；当减压器后输出的中压不稳定，则从定量孔流出的氧气流量大小也不稳定。

1.2定量孔布置位置
定量孔是在减压器将氧气瓶中的高压氧气减压后，低压氧气经过截面，使定量供氧量达到规定要求。

目前的定量孔形式基本相同，是一个很小的流量孔或多个更小的流量孔的组合。

但在定量孔的布置形式及位置上存在着很大的差异。

AGH－4型 、AGH－2型、AHY－6型、BG4型等氧气呼吸器的定量孔均在减压器或分配器内，在仪器清洗时，一般不会溅到水迹，即不会有水垢堵塞定量孔。

Biopak240型、HYZ4型等的定量孔均在呼吸舱处，若要清洗呼吸舱，必然要拆卸与定量孔连接供氧系统连接管，使定量孔暴露在外，清洗呼吸舱时，稍不小心就会有水溅到定量孔上，干燥后形成水垢，堵塞定量孔；如果佩用氧气呼吸器者对呼吸器使用不善，CO2吸收剂的粉末有时也会造成定量孔的堵塞；在每次检测定量供氧量大小时，呼吸舱式呼吸器(如Biopak240型)要卸下呼吸舱盖和清净罐，由于经常拆卸也会影响到仪器的稳定性和部件的使用寿命。

再则，将减压器设计成不可调式减压器后，当定量供给量达不到标准要求时，就需要更换定量孔，有些呼吸器的使用者由于平时不注重学习，用了数年也不知氧气呼吸器定量孔的位置所在（如AHY－6型），只知流量变小后如何调节。

实际上定量供氧的不稳定，主要是定量孔堵塞造成的。

不对堵塞的定量孔进行清洗，只是强制性的调节减压器部件调节流量，而减压器的经常调节，增加了摩擦产生的金属粉末，更容易造成定量孔的堵塞，从而又增加了调节频率，结果是进入了调节 → 堵塞 → 再调节 → 又堵塞的恶性循环。

2自动补给供氧系统的分析探讨自动补给供氧系统是一旦呼吸器的呼吸循环系统内发生压力降到低于自动补气阀开启压力时，向系统内进行大流量、短时间的自动补充氧气。

当呼吸循环系统内压力超过自动补气阀开启压力时，自动补气阀自动关闭。

2.1自动补给供氧原理
氧气呼吸器的自动补给阀实际上是一个单向阀，当呼吸循环系统内发生压力降到低于自动补气阀开启压力时，通过
总第15卷163期 大 众 科 技 Vol.15 No.3 2013年3月 Popular Science & Technology March 2013
【收稿日期】2013-02-25
【作者简介】冯华瑞，供职于中煤华晋能源矿山应急救援中心。

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机构打开单向阀，中压氧气直接向呼吸系统内补充氧气。

2.2自动补给阀的分类
氧气呼吸器的自动补给阀根据打开单向阀的方法不同，工作原理也有所不同，可分为机械式和气动式二类；按可否调整分为可调式和不可调式自动补气阀二类。

2.3机械式自动补给阀的原理与特点
工作原理：机械式自动补给供氧系统是在气囊内压力变化引起气囊压力板运动，当气囊压力板（紧固在气囊上的铝合金或塑料板）达到一定位置时，在气囊压力板的作用下，自动补气阀被压下，或随着气囊压力板位置的逐渐降低使连接着的杠杆前端抬起，从而使自动补给阀打开，达到实现自动补给氧气的目的(如AGH－4型、AGH－2型、BIOPAK240型、BG4型)。

特点：机械式自动补给阀打开方式是将呼吸系统的压力参数转化为机械运动参数。

当机械参数发生变化时（如气囊的安装不准确），其运动参数也将发生变化，随之自动补给阀的启闭压力也发生变化，稳定性稍差。

2.4气动式自动补给阀的原理与特点
工作原理：气动式自动补给阀是由于呼吸器系统内压力的变化，在压力达到一定数值时，减压器内的部件动作，使自动补给阀开启(如HYZ4型、AHY－6型)。

当呼吸系统内的压力低于规定值时，隔膜（或呼吸舱膜片）盖住喷嘴，喷嘴被封闭后，定量供氧停止，减压器内的中压氧气通过定量孔继续流出，工作室内压力升高，使自动补给阀门被打开，实现氧气自动补给。

特点：气动式自动补给阀是以气囊内气体压力变化来启闭自动补给阀，直接、准确，且体积小、重量轻。

2.5自动补给阀的比较
机械式与气动式自动补给阀相比较，机械式的性能相对不稳定，随着机械性能的变化而发生变化(如AGH—4型、AGH —2型的杠杆变形，螺丝的紧固程度，气囊的安装不良等，启闭压力也随之发生变化；Biopak240型、BG4型的启闭压力受到加载弹簧的影响；BG4型的阀门杆撬动开启补给阀，造成阀内部件磨损)。

气动式自动补给阀直接、准确，且体积小、重量轻，但结构相对复杂。

气动式自动补给阀的最大缺陷是定量供氧与自动补给阀的关联性太强，一旦呼吸器的定量供氧系统发生故障，自动补给装置受到直接影响；如果定量孔变小或者完全堵塞，那么，就会造成自动补给阀失灵，这种情况是非常严重的，直接影响到使用者的安全。

AGH－4型和AGH－2型、AHY－6型呼吸器自动补给阀开启压力值是可调的，通过调节弹簧力的大小来调整单向阀的开启压力，以达到规定的自动补给阀开启压力值，并用锁紧螺丝（螺母）锁紧。

Biopak－240型、BG4型、HYZ4型氧气呼吸器的自动补给阀开启压力使用者是不能调整。

两者比较，可调自动补给阀动作的稳定性相对较差。

从结构方面分析，作者认为AHY－6型呼吸器的自动补给阀比较合理。

一是它的整个自动补给阀全部在分配器内，使用过后，清洗仪器时该部分只需外部擦拭净污物即可，不会受到仪器清洗的影响；二是该自动补给阀的启闭只与呼吸系统的压力有关，与其它部件没直接联系，因而出现故障时便于排查。

综述，氧气呼吸器的自动补给阀以不可调机械式自动补给阀为好。

3手动补给供氧系统的分析的分析探讨
绝大多数氧气呼吸器（如AGH－4型、AHY－6型、Biopak240型、BG4型、HYZ4型）手动补给阀原理、形式基本相同，就是用手向手动补给阀施加压力，打开单向阀，使高压氧气直接进入呼吸循环系统，其结构形式区别不大。

4氧气瓶的选择
从目前的情况来看，氧气瓶主要有钢瓶、铝合金瓶、铝合金外包树脂玻璃纤维瓶。

铝合金外包树脂玻璃纤维氧气瓶，这样的气瓶重量轻、强度高，最适合救护仪器使用；气瓶的容积为2.5～3L为宜，工作压力不小于20Mpa，正常充装压力为20Mpa，即氧气瓶正常储氧量为500～600L。

氧气瓶若太大，就会增加呼吸器的重量和体积，不便于使用。

氧气呼吸器按1.50±0.15L/min标准定量供氧量的上限1.65L/min计算，使用4小时的需氧量：1.65×4×60﹦396L
若按《矿山救护规程》规定，在任何情况下必须保留5 Mpa 的压力，按供氧量上限1.65L/min计算氧气瓶的体积： V＝（1.65×60×4）÷(200－50）＝2.64 L
因此，呼吸器的氧气瓶应该是2.5～3L的铝合金外包树脂玻璃纤维氧气瓶。

没有必要在氧气瓶上设置压力表，因为，氧气瓶上的压力表始终处于高压工作状态，易造成压力表的损坏和疲劳误差。

需要测量氧气瓶压力时，可以打开呼吸器或使用其它测量方法。

（责任编辑 伍 彬）
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