HYZ2正壓氧氣呼吸器與HFY120負壓氧氣呼吸器安全性能的比較分析

胡智芳

（中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400037）

1 正、負壓氧氣呼吸器原理的分析與比較

隔絕式正、負壓氧氣呼吸器（以下簡稱呼吸器）主要供煤礦救援人員及其他受過專業訓練的人員，在窒息或有毒害氣體環境（普通大氣壓）中作為呼吸保護器具，進行搶救、事故處理、救護工作時佩戴使用。

正壓、負壓是相對于外界環境大氣壓而言，指氧氣呼吸器整個隔絕式封閉式循環系統在吸氣時，其系統內的氣體壓力與外界環境大氣壓比對，大于外界大氣壓時為正壓，小于外界大氣壓時為負壓。無論是正壓氧氣呼吸器還是負壓氧氣呼吸器，其基本原理都是有一個供氧系統和一個封閉的呼吸循環系統，從這個原理上看大致相同。

1.1 正壓氧氣呼吸器結構及原理

HYZ2正壓氧氣呼吸器主要由氧氣瓶、壓力表及余壓報警器、手動補給閥、減壓閥、降溫裝置、呼吸氣閥、呼吸接頭、呼吸軟管、面罩、清凈罐、干燥袋、氣囊、排氣閥、口哨、外殼及其他配件等組件組成。

圖1 HYZ2正壓氧氣呼吸器工作原理圖

（1）供氧方式

呼吸器的高壓供氣系統在工作原理圖的虛線上方。呼吸器有減壓閥向呼吸系統內定量補氣，有減壓閥向呼吸系統內自動補氣，有手動補給閥向氣囊內手動補氣，三種供氧方式。

打開氣瓶，減壓閥以一定的流量向低壓呼吸系統內定量補氣（方式1：定量供氧），此時，呼吸器應能正常工作。當呼吸頻率快，耗氧量高，氣囊內的壓力下降到某一值時，減壓閥會向呼吸系統內自動補氣（方式2：自動供氧）；當氣囊內積聚了大量N2和CO2，或減壓閥由于不明原因不能正常供氣時，此時，按下手動補給閥，給氣囊進行手動補氣（方式3：手動供氧）。由于呼吸器具有三種供氧方式，有效地提高了正壓氧氣呼吸器的安全可靠性。（注：手動補氣是一種應急供氣方式，由于手動補氣流量特別大，手動補給閥不能長時間和頻繁地按壓，且每次按壓不應超過2s。）

（2）單向循環

呼吸器的低壓呼吸系統在工作原理圖虛線下方。佩戴人員戴上呼吸器，組成“人—機”呼吸系統，在此呼吸系統中，通過呼氣單向閥和吸氣單向閥的作用使呼氣與吸氣各自沿著規定的方向單向循環流動，通過人的呼吸力來實現呼吸器的單向循環。

（3）再生氧氣

眾所周知，人在呼吸時大約有0.04%左右的CO2氣體呼出，如果這些CO2氣體不被及時吸收，則在下一次的循環過程中這些CO2氣體會被人體重新吸入，在這種情況下，人體會不斷地吸入這些不被吸收的CO2，最后導致CO2中毒。清凈罐內的CO2吸收劑就是用來吸收這些CO2氣體的，人體呼出的這些CO2氣體經清凈罐內的CO2吸收劑吸收、凈化后可重新生成氧氣供人體再次使用，即呼吸器的再生原理。

（4）正壓呼吸系統的建立

由于呼吸器氣囊內部專門設有一個拉力彈簧，氣囊上部的正壓板始終受到拉力彈簧向下的拉力，這樣，呼吸器在使用的整個過程中氣囊內始終產生正壓。若氣囊內的壓力下降，降到一定值時，為使呼吸系統始終保持正壓，減壓閥會向呼吸系統內自動補氣。

1.2 負壓氧氣呼吸器結構及原理

（1）供氧方式

負壓氧氣呼吸器的高壓供氣系統在工作原理圖的虛線上方。負壓氧氣呼吸器有減壓閥向呼吸系統內定量補氣，有減壓閥向呼吸系統內自動補氣，有手動補給閥向氣囊內手動補氣，也是三種供氧方式。

打開氣瓶，減壓閥以一定的流量向低壓呼吸系統內定量補氣（方式1：定量供氧），此時，呼吸器應能正常工作。當呼吸頻率快，耗氧量高，定量供氧已經不能滿足人體所需氧量，使氣囊內產生負壓，當氣囊內的負壓力值下降到某一值時，減壓閥會向呼吸系統內自動補氣（方式2：自動供氧）；當氣囊內積聚了大量N2和CO2，或減壓閥由于不明原因不能正常供氣時，此時，按下手動補給閥，給氣囊進行手動補氣（方式3：手動供氧）。由于呼吸器具有三種供氧方式，有效地提高了負壓氧氣呼吸器的安全可靠性。（注：手動補氣是一種應急供氣方式，由于手動補氣流量特別大，手動補給閥不能長時間和頻繁地按壓，且每次按壓不應超過2s，供氧方式同正壓氧氣呼吸器一樣。）

圖2 HFY120負壓氧氣呼吸器工作原理圖

（2）單向循環

呼吸器的低壓呼吸系統在工作原理圖虛線下方。佩戴人員戴上呼吸器，組成“人—機”呼吸系統，在此呼吸系統中，通過呼氣單向閥和吸氣單向閥的作用使呼氣與吸氣各自沿著規定的方向單向循環流動，通過人的呼吸力來實現呼吸器的單向循環。

（3）再生氧氣

眾所周知，人在呼吸時大約有0.04%左右的CO2氣體呼出，如果這些CO2氣體不被及時吸收，則在下一次的循環過程中這些CO2氣體會被人體重新吸入，人體會不斷地吸入這些不被吸收的CO2，最后導致CO2中毒。清凈罐內的CO2吸收劑就是用來吸收這些CO2氣體的，人體呼出的這些CO2氣體經清凈罐內的CO2吸收劑吸收、凈化后可重新生成氧氣供人體再次使用，即呼吸器的再生原理。

（4）超前排氣

人體作功量小、耗氧量少時，氣囊內壓力升高。

HYZ2正壓氧氣呼吸器與HFY120負壓氧氣呼吸器在原理方面盡管相類似，但正壓氧氣呼吸器整個隔絕閉路呼吸循環系統在呼氣和吸氣過程中始終保持正壓。即使呼吸艙內與外界大氣壓處于平衡狀態，當系統內正壓小于某一特定值時，自動補氣閥自動打開供氧，這樣可以保持系統內正壓始終在某一范圍，由于人體在呼氣過程中不消耗氧氣，系統內的氣壓還是大于外界大氣壓。

2 正、負壓氧氣呼吸器安全性能的分析

（1）HYZ2正壓氧氣呼吸器的呼吸循環系統始終是一個正壓工作系統，在系統接頭不嚴或漏氣等任何情況下都可避免外界大氣污染物滲透進入面罩，可避免佩戴者吸進有毒有害的氣體而中毒。HFY120負壓呼吸器若出現漏氣情況，則輕易導致佩戴者中毒。這是HYZ2正壓呼吸器優越于HFY120負壓呼吸器的一個最主要的原因。

（2）HYZ2正壓氧氣呼吸器使用全面罩，HFY120負壓氧氣呼吸器使用半面罩、口具和鼻夾。全面罩的安全性更高，在惡劣環境條件下的災區救災時，救援人員可能出現碰撞、拌倒現象，口具、鼻夾易脫落，造成救援人員中毒。HYZ2正壓氧氣呼吸器使用的全面罩可避免這種現象發生，即使面罩發生漏氣，面罩內的氣體往外瀉，救援人員不會中毒。面罩是用鼻子呼吸，習慣，舒服，佩戴HFY120負壓氧氣呼吸器，必須用嘴呼吸，不習慣也不舒服。另外，戴面罩不影響說話，而咬口具不能說話，否則易吸入毒氣而中毒，不利于救援人員聯系。

（3）HFY120負壓氧氣呼吸器的各個重要零部件、開關、閥門等，使用者都可自主調整后再手動固定鎖死，所以當儀器受到振動、沖擊、跌落等碰撞后，緊固件若有松動時，供氧流量、補氣和排氣等主要性能都會受影響。而HYZ2正壓氧氣呼吸器的所有重要零部件、開關、閥門等，使用者不能隨意調整，保證了正壓呼吸器的供氧流量、補氣、排氣和氣密性等性能的穩定。

（4）HYZ2正壓氧氣呼吸器構造設計科學，所用材料質量高。在日常保養中，HFY120負壓氧氣呼吸器的主要零部件易老化，損壞率較高，導致呼吸器故障率較高，檢查的頻率高，檢驗項目多，較繁瑣，HYZ2正壓氧氣呼吸器不用經常檢查，每次檢查只檢查氣密性及流量即可。再者，HYF120負壓氧氣呼吸器的氣囊外露，易損壞，HYZ2正壓氧氣呼吸器的呼吸艙為硬質橡膠結構，外面還有一個保護蓋，不易損壞。

3 結語

（1）從工作原理來看，HYZ2正壓氧氣呼吸器的呼吸循環系統始終是一個正壓工作系統，不易讓佩戴者中毒，安全性高。

（2）從呼吸器自身結構來看，HYZ2正壓氧氣呼吸器使用的是全面罩，HFY120負壓氧氣呼吸器使用的是半面罩、口具及鼻夾，全面罩的呼吸氣方式更利于救援人員工作及交流。

（3）從后期的維護保養來看，HYZ2正壓氧氣呼吸器保養簡單，不易損壞。