胡智芳

（中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037）

1 正、负压氧气呼吸器原理的分析与比较

隔绝式正、负压氧气呼吸器（以下简称呼吸器）主要供煤矿救援人员及其他受过专业训练的人员，在窒息或有毒害气体环境（普通大气压）中作为呼吸保护器具，进行抢救、事故处理、救护工作时佩戴使用。

正压、负压是相对于外界环境大气压而言，指氧气呼吸器整个隔绝式封闭式循环系统在吸气时，其系统内的气体压力与外界环境大气压比对，大于外界大气压时为正压，小于外界大气压时为负压。无论是正压氧气呼吸器还是负压氧气呼吸器，其基本原理都是有一个供氧系统和一个封闭的呼吸循环系统，从这个原理上看大致相同。

1.1 正压氧气呼吸器结构及原理

HYZ2正压氧气呼吸器主要由氧气瓶、压力表及余压报警器、手动补给阀、减压阀、降温装置、呼吸气阀、呼吸接头、呼吸软管、面罩、清净罐、干燥袋、气囊、排气阀、口哨、外壳及其他配件等组件组成。

图1 HYZ2正压氧气呼吸器工作原理图

（1）供氧方式

呼吸器的高压供气系统在工作原理图的虚线上方。呼吸器有减压阀向呼吸系统内定量补气，有减压阀向呼吸系统内自动补气，有手动补给阀向气囊内手动补气，三种供氧方式。

打开气瓶，减压阀以一定的流量向低压呼吸系统内定量补气（方式1：定量供氧），此时，呼吸器应能正常工作。当呼吸频率快，耗氧量高，气囊内的压力下降到某一值时，减压阀会向呼吸系统内自动补气（方式2：自动供氧）；当气囊内积聚了大量N2和CO2，或减压阀由于不明原因不能正常供气时，此时，按下手动补给阀，给气囊进行手动补气（方式3：手动供氧）。由于呼吸器具有三种供氧方式，有效地提高了正压氧气呼吸器的安全可靠性。（注：手动补气是一种应急供气方式，由于手动补气流量特别大，手动补给阀不能长时间和频繁地按压，且每次按压不应超过2s。）

（2）单向循环

呼吸器的低压呼吸系统在工作原理图虚线下方。佩戴人员戴上呼吸器，组成“人—机”呼吸系统，在此呼吸系统中，通过呼气单向阀和吸气单向阀的作用使呼气与吸气各自沿着规定的方向单向循环流动，通过人的呼吸力来实现呼吸器的单向循环。

（3）再生氧气

众所周知，人在呼吸时大约有0.04%左右的CO2气体呼出，如果这些CO2气体不被及时吸收，则在下一次的循环过程中这些CO2气体会被人体重新吸入，在这种情况下，人体会不断地吸入这些不被吸收的CO2，最后导致CO2中毒。清净罐内的CO2吸收剂就是用来吸收这些CO2气体的，人体呼出的这些CO2气体经清净罐内的CO2吸收剂吸收、净化后可重新生成氧气供人体再次使用，即呼吸器的再生原理。

（4）正压呼吸系统的建立

由于呼吸器气囊内部专门设有一个拉力弹簧，气囊上部的正压板始终受到拉力弹簧向下的拉力，这样，呼吸器在使用的整个过程中气囊内始终产生正压。若气囊内的压力下降，降到一定值时，为使呼吸系统始终保持正压，减压阀会向呼吸系统内自动补气。

1.2 负压氧气呼吸器结构及原理

（1）供氧方式

负压氧气呼吸器的高压供气系统在工作原理图的虚线上方。负压氧气呼吸器有减压阀向呼吸系统内定量补气，有减压阀向呼吸系统内自动补气，有手动补给阀向气囊内手动补气，也是三种供氧方式。

打开气瓶，减压阀以一定的流量向低压呼吸系统内定量补气（方式1：定量供氧），此时，呼吸器应能正常工作。当呼吸频率快，耗氧量高，定量供氧已经不能满足人体所需氧量，使气囊内产生负压，当气囊内的负压力值下降到某一值时，减压阀会向呼吸系统内自动补气（方式2：自动供氧）；当气囊内积聚了大量N2和CO2，或减压阀由于不明原因不能正常供气时，此时，按下手动补给阀，给气囊进行手动补气（方式3：手动供氧）。由于呼吸器具有三种供氧方式，有效地提高了负压氧气呼吸器的安全可靠性。（注：手动补气是一种应急供气方式，由于手动补气流量特别大，手动补给阀不能长时间和频繁地按压，且每次按压不应超过2s，供氧方式同正压氧气呼吸器一样。）

图2 HFY120负压氧气呼吸器工作原理图

（2）单向循环

呼吸器的低压呼吸系统在工作原理图虚线下方。佩戴人员戴上呼吸器，组成“人—机”呼吸系统，在此呼吸系统中，通过呼气单向阀和吸气单向阀的作用使呼气与吸气各自沿着规定的方向单向循环流动，通过人的呼吸力来实现呼吸器的单向循环。

（3）再生氧气

众所周知，人在呼吸时大约有0.04%左右的CO2气体呼出，如果这些CO2气体不被及时吸收，则在下一次的循环过程中这些CO2气体会被人体重新吸入，人体会不断地吸入这些不被吸收的CO2，最后导致CO2中毒。清净罐内的CO2吸收剂就是用来吸收这些CO2气体的，人体呼出的这些CO2气体经清净罐内的CO2吸收剂吸收、净化后可重新生成氧气供人体再次使用，即呼吸器的再生原理。

（4）超前排气

人体作功量小、耗氧量少时，气囊内压力升高。

HYZ2正压氧气呼吸器与HFY120负压氧气呼吸器在原理方面尽管相类似，但正压氧气呼吸器整个隔绝闭路呼吸循环系统在呼气和吸气过程中始终保持正压。即使呼吸舱内与外界大气压处于平衡状态，当系统内正压小于某一特定值时，自动补气阀自动打开供氧，这样可以保持系统内正压始终在某一范围，由于人体在呼气过程中不消耗氧气，系统内的气压还是大于外界大气压。

2 正、负压氧气呼吸器安全性能的分析

（1）HYZ2正压氧气呼吸器的呼吸循环系统始终是一个正压工作系统，在系统接头不严或漏气等任何情况下都可避免外界大气污染物渗透进入面罩，可避免佩戴者吸进有毒有害的气体而中毒。HFY120负压呼吸器若出现漏气情况，则轻易导致佩戴者中毒。这是HYZ2正压呼吸器优越于HFY120负压呼吸器的一个最主要的原因。

（2）HYZ2正压氧气呼吸器使用全面罩，HFY120负压氧气呼吸器使用半面罩、口具和鼻夹。全面罩的安全性更高，在恶劣环境条件下的灾区救灾时，救援人员可能出现碰撞、拌倒现象，口具、鼻夹易脱落，造成救援人员中毒。HYZ2正压氧气呼吸器使用的全面罩可避免这种现象发生，即使面罩发生漏气，面罩内的气体往外泻，救援人员不会中毒。面罩是用鼻子呼吸，习惯，舒服，佩戴HFY120负压氧气呼吸器，必须用嘴呼吸，不习惯也不舒服。另外，戴面罩不影响说话，而咬口具不能说话，否则易吸入毒气而中毒，不利于救援人员联系。

（3）HFY120负压氧气呼吸器的各个重要零部件、开关、阀门等，使用者都可自主调整后再手动固定锁死，所以当仪器受到振动、冲击、跌落等碰撞后，紧固件若有松动时，供氧流量、补气和排气等主要性能都会受影响。而HYZ2正压氧气呼吸器的所有重要零部件、开关、阀门等，使用者不能随意调整，保证了正压呼吸器的供氧流量、补气、排气和气密性等性能的稳定。

（4）HYZ2正压氧气呼吸器构造设计科学，所用材料质量高。在日常保养中，HFY120负压氧气呼吸器的主要零部件易老化，损坏率较高，导致呼吸器故障率较高，检查的频率高，检验项目多，较繁琐，HYZ2正压氧气呼吸器不用经常检查，每次检查只检查气密性及流量即可。再者，HYF120负压氧气呼吸器的气囊外露，易损坏，HYZ2正压氧气呼吸器的呼吸舱为硬质橡胶结构，外面还有一个保护盖，不易损坏。

3 结语

（1）从工作原理来看，HYZ2正压氧气呼吸器的呼吸循环系统始终是一个正压工作系统，不易让佩戴者中毒，安全性高。

（2）从呼吸器自身结构来看，HYZ2正压氧气呼吸器使用的是全面罩，HFY120负压氧气呼吸器使用的是半面罩、口具及鼻夹，全面罩的呼吸气方式更利于救援人员工作及交流。

（3）从后期的维护保养来看，HYZ2正压氧气呼吸器保养简单，不易损坏。