Автономный дыхательный аппарат - Self-contained breathing apparatus

"SCBA" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. SCBA (значения).
Пожарный Торонто носить автономный дыхательный аппарат
В атмосфере, где может быть дефицит кислорода, подача воздуха осуществляется сзади.

А автономный дыхательный аппарат (Дыхательный аппарат), иногда называемый дыхательный аппарат со сжатым воздухом (CABA) или просто дыхательный аппарат (BA), представляет собой устройство, предназначенное для обеспечения пригодного для дыхания воздуха в атмосфере, которая немедленно опасен для жизни или здоровья. Обычно они используются в пожаротушение и промышленность. Период, термин автономный означает, что автономный дыхательный аппарат не зависит от удаленной подачи дыхательный газ (например, через длинный шланг). Если он предназначен для использования под водой, он также известен как акваланг (автономный подводный дыхательный аппарат). Когда они не используются под водой, их иногда называют промышленные дыхательные комплекты. Неофициальные имена включают воздушный пакет, баллон с воздухом или просто пакет, которые в основном используются в пожаротушение.

SCBA обычно состоит из трех основных компонентов: резервуара высокого давления (например, от 2216 до 5500psi (От 15 280 до 37 920кПа ), примерно от 150 до 374 атмосфер), регулятор давления и штуцер для ингаляции (мундштук, маска для рта или маска для лица), соединенные вместе и закрепленные на несущей раме.[1]

Автономный дыхательный аппарат может относиться к одной из двух категорий: с открытым или закрытым контуром.[2]

Типы

Закрытая схема

Сибе Горман Savox в музее добычи угля
Основная статья: Ребризер

Тип с замкнутым контуром, также известный как ребризер, работает путем фильтрации, дополнения и рециркуляции выдыхаемого газа. Он используется, когда требуется длительная подача дыхательного газа, например, в шахтное спасение и долго туннели и проходы слишком узкие для большого воздушного цилиндра открытого цикла. До того, как были разработаны автономные дыхательные аппараты открытого цикла, большинство промышленных дыхательных комплектов ребризеры, такой как Сибе Горман Прото, Сибе Горман Савокс, или же Сибе Горман Сальвус. Примером современных дыхательных дыхательных аппаратов с ребризером может быть SEFA.

Разомкнутая цепь

Человек в респираторной маске марки MSA с капюшоном Nomex. Эта лицевая часть соединяется с регулятором, образуя полноценный дыхательный аппарат.
Пакеты SCBA переносятся на стойке в пожарная машина
О наборах для подводного дыхания с открытым контуром см. Акваланг # Типы.

Промышленные дыхательные комплекты с открытым контуром заполнены фильтрованным сжатым воздухом, а не чистым кислородом. Типичные системы с открытым контуром имеют два регулятора; первая ступень для снижения давления воздуха, чтобы позволить ему переноситься к маске, и вторая ступень регулятора, чтобы еще больше снизить его до уровня чуть выше стандартного атмосферного давления. Затем этот воздух подается в маску либо через регулирующий клапан (активируемый только при вдохе), либо через клапан постоянного положительного давления (обеспечивающий постоянный поток воздуха к маске).

Спасательный или пожарный автономный дыхательный аппарат открытого типа имеет анфас маска, регулятор, пневмоцилиндр, манометр в баллоне, дистанционный манометр (иногда со встроенным устройством PASS), а также ремень с регулируемыми плечевыми ремнями и поясным ремнем, который позволяет носить его на спине. Пневматический цилиндр обычно бывает трех стандартных размеров: 4 литра, 6 литров или 6,8 литра. Срок службы баллона можно рассчитать по следующей формуле: объем (в литрах) * давление (в барах) / 40-10 минут (10 вычитается для обеспечения запаса прочности), так что 6-литровый баллон составляет 300 бар. , составляет 6 X 300/40 - 10 = продолжительность работы 35 минут. Относительная физическая подготовка, и особенно уровень нагрузки пользователя, часто приводит к колебаниям фактического полезного времени, в течение которого автономный дыхательный аппарат может подавать воздух, что часто сокращает рабочее время на 25-50%.

Комплект SCBA с Устройство PASS (ADSU)

Воздушные баллоны изготовлены из алюминий, стали, или составной конструкции (обычно углеродное волокно обернутые.) Композитные баллоны являются самыми легкими по весу и поэтому предпочитаются пожарные части (Великобритания: пожарные и спасательные службы ранее назывались пожарные команды ), но они также имеют самый короткий срок службы и должны быть выведены из эксплуатации через 15 лет. Воздушные баллоны должны быть гидростатические испытания каждые 5 лет. Во время длительных операций пустые воздушные баллоны можно быстро заменить свежими, а затем заправить их из больших баллонов в каскадная система хранения или из воздушный компрессор доставлен на место происшествия.

Положительное и отрицательное давление

В автономных дыхательных аппаратах с разомкнутой цепью используется режим «положительное давление» или «отрицательное давление».

Система отрицательного давления полагается на внутреннее давление маски, падающее ниже давления окружающей среды, чтобы активировать поток. если маска не плотно прилегает, может произойти утечка окружающего газа в маску, что может быть проблемой из-за токсичного или раздражающего дыма и паров.

Система положительного давления слегка нагнетает внутреннюю часть маски и активирует поток, когда разница давлений уменьшается, но все же превышает температуру окружающей среды. Если маска протекает, будет непрерывный поток для поддержания давления, и утечка внутрь невозможна. При хорошей посадке это экономит газ и предотвращает загрязнение. Если маска падает, регулятор будет постоянно расходовать газ, пытаясь поднять давление, и может потреблять значительное количество газа до того, как это будет исправлено.

Хотя производительность обоих типов дыхательных аппаратов может быть схожей в оптимальных условиях, такое «отказоустойчивое» поведение делает дыхательные аппараты с положительным давлением предпочтительным для большинства приложений. Поскольку при обеспечении положительного давления обычно отсутствует штраф за использование воздуха, старый тип «отрицательного давления» в большинстве случаев является устаревшей конфигурацией и встречается только со старым оборудованием. Однако некоторые пользователи отказываются от использования этой технологии, так как в случае повреждения или потери маски воздух будет бесконтрольно выпущен. Скорость утечки может быть настолько высокой, что полностью заряженный автономный дыхательный аппарат будет опорожнен менее чем за три минуты.[нужна цитата ] проблема, которой не бывает с системами дыхательных аппаратов «отрицательного давления».

Маски

Смотрите также: Полнолицевая маска для дайвинга

В полнолицевые маски дыхательных аппаратов, предназначенных для использования без воды, иногда имеют такую ​​конструкцию, которая делает их непригодными для подводное плавание с аквалангом, хотя некоторые из них могут допускать очень мелкое аварийное погружение:

  • Уплотнение на краю маски представляет собой широкую трубку с тонкими гибкими стенками, проходящую по краю маски, наполненную воздухом при атмосферном давлении. На поверхности он прижимается к краям лица пользователя, создавая плотное прилегание, несмотря на небольшие различия в форме головы. На расстоянии более нескольких футов глубинное давление (под водой или в кессон ) эта трубка разрушается, разрушая уплотнение и вызывая утечку маски.
  • Изогнутое окно, которое под водой сильно искажало бы изображение преломление.

Маска может иметь большое окно просмотра или маленькие линзы для глаз.[нужна цитата ]

Маска может иметь небольшой носовая дыхательная маска внутрь, уменьшая дыхание мертвый космос.[нужна цитата ]

Маска также может включать двустороннее радио коммуникатор.[нужна цитата ]

Некоторые ранние промышленные ребризеры (например, Сибе Горман Прото ) имел мундштук и прилагается зажим для носа вместо маски.

использование

Эластомерные маски, связанные с баллонами с воздухом рюкзака: автономный дыхательный аппарат, который носят пожарные, приближающиеся с пожарный шланг.

Есть две основные области применения дыхательного аппарата дыхательных путей: пожаротушение и промышленное использование.[нужна цитата ] Третье применение, которое сейчас входит в практику, - это медицина; например, Американские национальные институты здравоохранения предписывают использование дыхательных аппаратов дыхательных путей для медицинского персонала во время лечения Эбола.

При пожаротушении упор в конструкции делается на теплостойкость и огнестойкость выше стоимости. SCBA, разработанные для пожаротушения, обычно бывают дорогими из-за экзотических материалов, используемых для обеспечения огнестойкости и, в меньшей степени, для снижения веса пожарного. Кроме того, современные дыхательные аппараты пожаротушения включают в себя Устройство PASS (персональная система безопасности) или ADSU (автоматический блок сигнала бедствия) в их конструкцию. Эти устройства издают характерные высокие звуковые сигналы, чтобы помочь определить местонахождение пожарных, терпящих бедствие, путем автоматической активации, если движение не обнаруживается в течение определенного периода времени (обычно от 15 до 30 секунд), а также позволяет активировать вручную в случае необходимости. При тушении пожара расположение этого дыхательного комплекта не должно мешать возможность нести спасенного на плечах пожарного.

Другое важное приложение - для промышленных пользователей различных типов. Исторически горнодобывающая промышленность была важной областью, и в Европе это все еще отражается ограничениями на использование в конструкции дыхательных аппаратов металлов, которые могут вызывать искры. Другие важные пользователи нефтехимический, химическая и атомная промышленность. Акцент на дизайн для промышленных пользователей зависит от конкретного приложения и распространяется от нижнего конца, что критично с точки зрения затрат, до самых суровых условий, когда дыхательный аппарат является частью интегрированной защитной среды, которая включает газонепроницаемые костюмы для защиты всего тела и легкость обеззараживания. Промышленные пользователи часто получают воздух через воздуховод, а сжатый воздух используется только для эвакуации или обеззараживания.

Влияние температуры на давление

Показываемое манометром давление газа изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. При понижении температуры давление внутри цилиндра уменьшается. Связь между температурой и давлением газа определяется формулой PV = nRT. (Видеть Универсальная газовая постоянная.) Что особенно важно понять из формулы, так это то, что температура находится в кельвины, а не градусы Фаренгейта. Рассмотрим точку замерзания воды при 32 ° F (0 ° C, 273,15 K) и сравните ее с 96 ° F (35,6 ° C или 308,71 K; нормальная температура человеческого тела составляет 37 ° C). Хотя 96 арифметически это три умноженных на 32, разница в температуре с научной точки зрения не является трехкратной. Вместо того, чтобы сравнивать 32 ° F и 96 ° F, следует сравнивать температуры 273,15 K и 308,71 K.[3] Научно обоснованное изменение температуры от 32 до 96 ° F (от 0 до 36 ° C) составляет 1,13 (308,71 K / 273,15 K), а не 3. Если в баллоне с воздухом создается давление 4500 фунтов на кв. Дюйм при 96 ° F и позже температура упадет до 32 ° F, манометр покажет 4,000 фунтов на квадратный дюйм (4,500 / 1,13). Другими словами, падение температуры на 10 ° F (5,5 ° C) вызывает снижение давления примерно на 82 фунта на квадратный дюйм (565 кПа). Отсутствие точного учета влияния температуры на показания давления может привести к недостаточному заполнению баллонов с воздухом, что, в свою очередь, может привести к преждевременной кончине воздуха у пожарного.

Регулирование

Пожарный-доброволец выходит из строения для сжигания пожаров в сертифицированном NIOSH дыхательном аппарате, соответствующем требованиям NFPA, и держит пик

В США и Канаде дыхательные аппараты, используемые при тушении пожаров, должны соответствовать правилам, установленным Национальная ассоциация противопожарной защиты, Стандарт NFPA 1981. Если SCBA помечен как «Соответствующий NFPA 1981», он предназначен для пожаротушения. Текущая версия стандарта была опубликована в 2013 году.[4] Эти стандарты пересматриваются каждые пять лет. Точно так же Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) имеет программу сертификации дыхательных аппаратов, предназначенных для использования в химической, биологической, радиологической и ядерной (CBRN) среде.

Любой дыхательный аппарат, поставляемый для использования в Европе, должен соответствовать требованиям Директивы по средствам индивидуальной защиты (89/686 / EEC). На практике это обычно означает, что автономный дыхательный аппарат должен соответствовать требованиям европейского стандарта EN 137: 2006. Сюда входят подробные требования к работе автономного дыхательного аппарата, требуемая маркировка и информация, которая должна быть предоставлена ​​пользователю. Различают два класса дыхательных аппаратов: тип 1 для промышленного использования и тип 2 для пожаротушения. Любой автономный дыхательный аппарат, соответствующий этому стандарту, будет проверен на надежную работу и защиту пользователя от -30 ° C до +60 ° C в широком диапазоне жестких смоделированных условий эксплуатации.

Королевский флот Австралии использует дыхательный аппарат со сжатым воздухом открытого цикла (OCCABA), дыхательный аппарат с положительным давлением в виде рюкзака, для пожарных.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ IFSTA, 2008 с. 190.
  2. ^ IFSTA, 2008 с. 191.
  3. ^ Онлайн-преобразование - преобразование температуры В архиве 2016-02-19 в Wayback Machine.
  4. ^ «НФПА». NFPA. В архиве из оригинала 6 апреля 2018 г.. Получено 5 мая 2018.

Рекомендации

  • IFSTA (2008). «Основы пожаротушения и операций пожарной охраны, 5-е издание»

внешняя ссылка