3 પ્રકારના ક્લોઝ-સર્કિટ રેસ્પિરેટર્સનું કાર્ય સિદ્ધાંત

100 થી વધુ વર્ષોથી, વૈજ્ઞાનિકો અને ઇજનેરો સ્વ-સમાયેલ શ્વાસ ઉપકરણની રચનામાં સક્રિયપણે સામેલ છે.
સ્વ-સમાવિષ્ટ શ્વાસ ઉપકરણની બે શ્રેણીનો વ્યાપકપણે અગ્નિશામક, ઓપન સર્કિટ અને રિબ્રેથર્સમાં ઉપયોગ થાય છે. ખુલ્લી પ્રણાલીમાં, દરેક શ્વાસ બહાર કાઢવામાં આવે છે તે વાતાવરણમાં વિસર્જિત થાય છે. રિબ્રેધર અથવા ક્લોઝ-સર્કિટ ઉપકરણ વપરાશકર્તાના શ્વાસને પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ દૂર કરે છે અને ઓક્સિજન વધારે છે. તેમની કાર્યક્ષમતાને લીધે, રીબ્રેથર્સ વજનમાં હળવા, કદમાં નાના અને લાંબા સમય સુધી ચાલતા હોય છે.
ઓપન-સર્કિટ બ્રેથિંગ સિસ્ટમમાં એર સપ્લાય ડિવાઇસ, પ્રેશર રિડ્યુસર/ડિમાન્ડ વાલ્વ, એક્સ્હેલેશન વાલ્વ અને માસ્કનો સમાવેશ થાય છે. ઓપન સર્કિટ સિસ્ટમમાં હવા પુરવઠો સામાન્ય રીતે સંકુચિત હવા છે. પ્રેશર રીડ્યુસર/ડિમાન્ડ વાલ્વ દ્વારા શ્વાસ દીઠ હવાની માત્રા પૂરી પાડવામાં આવે છે અને શ્વાસમાં લીધા પછી આસપાસના વાતાવરણમાં વિસર્જિત થાય છે.
બધા રિબ્રેધર્સમાં વપરાશકર્તાના શ્વાસ માટે જળાશય તરીકે શ્વાસ લેવાની થેલીનો સમાવેશ થાય છે. કારણ કે રીબ્રીધર વપરાશકર્તા દ્વારા ઉત્પાદિત કાર્બન ડાયોક્સાઇડને દૂર કરે છે અને તે જે ઓક્સિજન વાપરે છે તેને ફરીથી ભરે છે, શ્વાસ લેવામાં આવતો ગેસ લગભગ 100% ઓક્સિજન છે.
ઓક્સિજન રિપ્લેસમેન્ટ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ દૂર કરવા માટે ત્રણ સાધનોની ડિઝાઇન પ્રદાન કરે છે: રાસાયણિક ઓક્સિજન, ક્રાયોજેનિક અને કોમ્પ્રેસ્ડ ઓક્સિજન.
રાસાયણિક ઓક્સિજન પ્રકારનું ઉપકરણ રાસાયણિક રીતે ઉત્પન્ન થયેલ ઓક્સિજન સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરે છે. વપરાશકર્તા દ્વારા શ્વાસમાં લેવાયેલું પાણી સુપરઓક્સાઇડ ફિલ્ટરને સક્રિય કરે છે, ઓક્સિજન મુક્ત કરે છે અને આલ્કલાઇન ક્ષાર બનાવે છે. આ ઓક્સિજન રિબ્રેધર બેગ દ્વારા યુઝર સુધી પહોંચે છે. આ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દ્વારા ઉત્પાદિત આલ્કલી આગળના શ્વાસમાં લેવાયેલા કાર્બન ડાયોક્સાઇડને દૂર કરે છે અને વધુ ઓક્સિજન ઉમેરે છે. આ પ્રતિક્રિયાને ચોક્કસ રીતે નિયંત્રિત કરી શકાતી ન હોવાથી, ઉપકરણ ચયાપચય માટે જરૂરી કરતાં વધુ ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરવા માટે રચાયેલ છે. આ વધારાનો ઓક્સિજન ડિસ્ચાર્જ વાલ્વ દ્વારા આસપાસની હવામાં છોડવામાં આવે છે.
આ સરળ સાધનોની ડિઝાઇનનો મુખ્ય ફાયદો એ ઓછી પ્રારંભિક કિંમત છે. જો કે, ત્યાં કેટલાક ગેરફાયદા છે. નીચા તાપમાને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવી મુશ્કેલ અને ક્યારેક અશક્ય છે. રાસાયણિક કારતુસની એકમ કિંમત વધારે છે. શું આ સમસ્યાને વધુ જટિલ બનાવે છે તે એ છે કે એક વખત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા શરૂ થાય છે, તે વિક્ષેપિત થઈ શકતી નથી. જરૂરિયાતને ધ્યાનમાં લીધા વિના, સમગ્ર રાસાયણિક ચાર્જનો ઉપયોગ અથવા કાઢી નાખવો આવશ્યક છે.
નીચા-તાપમાનની બંધ સિસ્ટમોમાં, પ્રવાહી ઓક્સિજનનો ઉપયોગ થાય છે. આ અત્યંત જટિલ પ્રણાલીમાં, શ્વાસ બહાર કાઢેલો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઠંડું કરીને દૂર કરવામાં આવે છે, અને નીચા-તાપમાનના રેડિએટરને પ્રવાહી ઓક્સિજન દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે, જેમાંથી કેટલાક શ્વાસની કોથળીમાં પ્રવેશ કરે છે. આ અત્યંત જટિલ અને ખર્ચાળ પ્રણાલીએ ક્યારેય વ્યાપારી સફળતા મેળવી નથી. જો કે, ઓપન સિસ્ટમ્સમાં ક્રાયોજેનિક ગેસ સ્ટોરેજનો વ્યાપક ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.
ક્લોઝ્ડ સર્કિટ સિસ્ટમનો ત્રીજો પ્રકાર કોમ્પ્રેસ્ડ ઓક્સિજન ડિઝાઇન છે. આ પ્રકારના રિબ્રેધરમાં, સિલિન્ડરમાં સંગ્રહિત ઓક્સિજન પ્રેશર રિડ્યુસરમાંથી શ્વાસ લેવાની કોથળીમાં જાય છે, જેમાંથી જરૂરી માત્રામાં ઓક્સિજન શ્વાસ લેવામાં આવે છે.
બહાર નીકળતો ગેસ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ શોષકમાંથી પસાર થાય છે. અહીં, વપરાશકર્તાના શ્વાસમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ દૂર કરવામાં આવે છે, અને બિનઉપયોગી ઓક્સિજન શ્વાસની કોથળીમાં વહે છે. તાજો ઓક્સિજન ઉમેરવામાં આવે છે, અને અપડેટ કરાયેલ શ્વાસોચ્છવાસનો ગેસ વપરાશકર્તાને પહોંચાડવામાં આવે છે અને તેનું પરિભ્રમણ ચાલુ રહે છે. આવા ઉપકરણોના પુનઃઉપયોગની સરળતા, મજબૂતાઈ અને ઓછી કિંમતે ઘણા વર્ષોથી કોમ્પ્રેસ્ડ ઓક્સિજન રેસ્પિરેટર્સને લોકપ્રિય બનાવ્યા છે.
1853 માં, પ્રોફેસર શ્વાને બેલ્જિયન એકેડેમી ઓફ સાયન્સ દ્વારા યોજાયેલી સ્પર્ધા માટે કોમ્પ્રેસ્ડ ઓક્સિજન રેસ્પિરેટર ડિઝાઇન કર્યું હતું. ખાણો અને અગ્નિશમન વિભાગોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા રિબ્રેથર્સની સંભવિતતાનો અહેસાસ કરનાર શ્વાન પ્રથમ વ્યક્તિ હોવાનું જણાય છે. સદીના અંતમાં, જર્મનીના લ્યુબેકના બર્નાહાર્ડ ડ્રેગરે રિબ્રેધરની ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન કર્યું. 1907 માં, બોસ્ટન અને મોન્ટાના સ્મેલ્ટિંગ એન્ડ રિફાઇનિંગ કંપનીએ પાંચ ડ્રેગર રિબ્રેથર્સ ખરીદ્યા, જે દેશમાં વપરાતા પ્રથમ ઉપકરણો હતા. 25 વર્ષથી વધુ સમયથી અગ્નિશમન સેવાઓમાં રીબ્રેધરનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
પાછલા 70 વર્ષોમાં, રિબ્રેથર્સમાં ઘણા સુધારા કરવામાં આવ્યા છે. NIOSH અને MESA ના કડક નિયમો અને નિયંત્રણો દ્વારા, આજના ઉપકરણો પહેલા કરતા વધુ વિશ્વસનીય છે.