Για περισσότερα από 100 χρόνια, επιστήμονες και μηχανικοί συμμετέχουν ενεργά στο σχεδιασμό αυτόνομης αναπνευστικής συσκευής.
Δύο σειρές αυτόνομων αναπνευστικών συσκευών χρησιμοποιούνται ευρέως στην πυρόσβεση, το ανοιχτό κύκλωμα και τις αναπνευστικές συσκευές. Σε ένα ανοιχτό σύστημα, κάθε εκπνεόμενη αναπνοή εκκενώνεται στην ατμόσφαιρα. Μια συσκευή αναπνοής ή κλειστού κυκλώματος ανακτά την αναπνοή του χρήστη, αφαιρεί το διοξείδιο του άνθρακα και αυξάνει το οξυγόνο. Λόγω της αποτελεσματικότητάς τους, τα rebreathers είναι ελαφριά σε βάρος, μικρά σε μέγεθος και μεγάλη διάρκεια.
Το αναπνευστικό σύστημα ανοιχτού κυκλώματος αποτελείται από μια συσκευή παροχής αέρα, μια βαλβίδα μείωσης πίεσης/ζήτησης, μια βαλβίδα εκπνοής και μια μάσκα. Η παροχή αέρα σε ένα σύστημα ανοιχτού κυκλώματος είναι συνήθως πεπιεσμένος αέρας. Ο όγκος αέρα ανά αναπνοή παρέχεται μέσω της βαλβίδας μειωτήρα πίεσης/ζήτησης και εκκενώνεται στην ατμόσφαιρα του περιβάλλοντος μετά την εισπνοή.
Όλα τα rebreathers περιλαμβάνουν έναν αναπνευστικό σάκο ως δεξαμενή για την αναπνοή του χρήστη. Επειδή το rebreather αφαιρεί το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από τον χρήστη και αναπληρώνει το οξυγόνο που καταναλώνει, το αέριο που αναπνέει είναι σχεδόν 100% οξυγόνο.
Παρέχει τρία σχέδια εξοπλισμού για αντικατάσταση οξυγόνου και αφαίρεση διοξειδίου του άνθρακα: χημικό οξυγόνο, κρυογονικό και συμπιεσμένο οξυγόνο.
Η συσκευή τύπου χημικού οξυγόνου χρησιμοποιεί μια χημικά παραγόμενη πηγή οξυγόνου. Το νερό που εκπνέει ο χρήστης ενεργοποιεί το φίλτρο υπεροξειδίου, απελευθερώνοντας οξυγόνο και σχηματίζοντας αλκαλικά άλατα. Αυτό το οξυγόνο φτάνει στον χρήστη μέσω του σάκου αναπνοής. Το αλκάλι που παράγεται από αυτή τη χημική αντίδραση αφαιρεί το επόμενο εκπνεόμενο διοξείδιο του άνθρακα και προσθέτει περισσότερο οξυγόνο. Δεδομένου ότι αυτή η αντίδραση δεν μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια, η συσκευή έχει σχεδιαστεί για να παράγει περισσότερο οξυγόνο από αυτό που απαιτείται για το μεταβολισμό. Αυτή η περίσσεια οξυγόνου εκκενώνεται στον αέρα του περιβάλλοντος μέσω της βαλβίδας εκκένωσης.
Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του απλού σχεδιασμού εξοπλισμού είναι το χαμηλό αρχικό κόστος. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα μειονεκτήματα. Η έναρξη μιας χημικής αντίδρασης σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι δύσκολη και μερικές φορές αδύνατη. Το μοναδιαίο κόστος των χημικών φυσιγγίων είναι υψηλό. Αυτό που κάνει αυτό το πρόβλημα πιο περίπλοκο είναι ότι μόλις ξεκινήσει μια χημική αντίδραση, δεν μπορεί να διακοπεί. Ανεξάρτητα από την ανάγκη, ολόκληρο το χημικό φορτίο πρέπει να χρησιμοποιηθεί ή να απορριφθεί.
Σε κλειστά συστήματα χαμηλής θερμοκρασίας χρησιμοποιείται υγρό οξυγόνο. Σε αυτό το πολύ περίπλοκο σύστημα, το εκπνεόμενο διοξείδιο του άνθρακα απομακρύνεται με κατάψυξη και το θερμαντικό σώμα χαμηλής θερμοκρασίας παρέχεται από υγρό οξυγόνο, μέρος του οποίου εισέρχεται στον αναπνευστικό σάκο. Αυτό το εξαιρετικά περίπλοκο και ακριβό σύστημα δεν πέτυχε ποτέ εμπορική επιτυχία. Ωστόσο, η κρυογονική αποθήκευση αερίου έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε ανοιχτά συστήματα.
Ο τρίτος τύπος συστήματος κλειστού κυκλώματος είναι ο σχεδιασμός συμπιεσμένου οξυγόνου. Σε αυτόν τον τύπο αναπνευστήρα, το οξυγόνο που αποθηκεύεται στον κύλινδρο περνά μέσω του μειωτήρα πίεσης στον αναπνευστικό σάκο, από τον οποίο εισπνέεται η απαιτούμενη ποσότητα οξυγόνου.
Το εκπνεόμενο αέριο διέρχεται από τον απορροφητή διοξειδίου του άνθρακα. Εδώ, το διοξείδιο του άνθρακα στην αναπνοή του χρήστη αφαιρείται και το αχρησιμοποίητο οξυγόνο ρέει στον αναπνευστικό σάκο. Προστίθεται φρέσκο οξυγόνο και το ενημερωμένο αναπνευστικό αέριο παραδίδεται στον χρήστη και συνεχίζει να κυκλοφορεί. Η απλότητα, η στιβαρότητα και το χαμηλό κόστος της επαναχρησιμοποίησης τέτοιων συσκευών έχουν κάνει τους αναπνευστήρες πεπιεσμένου οξυγόνου δημοφιλείς εδώ και πολλά χρόνια.
Το 1853, ο καθηγητής Schwann σχεδίασε έναν αναπνευστήρα συμπιεσμένου οξυγόνου για έναν διαγωνισμό που πραγματοποιήθηκε από τη Βελγική Ακαδημία Επιστημών. Ο Schwann φαίνεται να είναι ο πρώτος που συνειδητοποίησε τις δυνατότητες των rebreathers που χρησιμοποιούνται σε ορυχεία και πυροσβεστικά τμήματα. Στις αρχές του αιώνα, ο Bernhard Draeger από το Lübeck της Γερμανίας σχεδίασε και κατασκεύασε έναν αναπνευστήρα. Το 1907, η Boston and Montana Smelting and Refining Company αγόρασε πέντε αναπνευστήρες Draeger, που ήταν οι πρώτες συσκευές που χρησιμοποιήθηκαν στη χώρα. Τα Rebreathers χρησιμοποιούνται ευρέως στις πυροσβεστικές υπηρεσίες για περισσότερα από 25 χρόνια.
Τα τελευταία 70 χρόνια, έχουν γίνει πολλές βελτιώσεις στους rebreathers. Μέσω των αυστηρών κανονισμών και ελέγχων των NIOSH και MESA, οι σημερινές συσκευές είναι πιο αξιόπιστες από ποτέ.
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-03-2021
