Od ponad 100 lat naukowcy i inżynierowie aktywnie angażują się w projektowanie niezależnych aparatów oddechowych.
Dwie serie niezależnych aparatów oddechowych są szeroko stosowane w gaszeniu pożarów, w aparatach z obiegiem otwartym i w rebreatherach. W systemie otwartym każdy wydychany oddech jest odprowadzany do atmosfery. Rebreather lub urządzenie o obiegu zamkniętym odzyskuje oddech użytkownika, usuwa dwutlenek węgla i zwiększa ilość tlenu. Ze względu na swoją wydajność rebreathery są lekkie, małe i trwałe.
Układ oddechowy o obiegu otwartym składa się z urządzenia dostarczającego powietrze, reduktora ciśnienia/zaworu dozującego, zaworu wydechowego i maski. Zasilanie powietrzem w systemie z obiegiem otwartym to zwykle sprężone powietrze. Objętość powietrza przypadająca na jeden oddech jest dostarczana przez reduktor ciśnienia/zawór dozujący i usuwana do atmosfery otoczenia po wdychaniu.
Wszystkie rebreathery zawierają worek oddechowy stanowiący zbiornik na oddech użytkownika. Ponieważ rebreather usuwa dwutlenek węgla wytwarzany przez użytkownika i uzupełnia zużywany przez niego tlen, wdychany gaz składa się prawie w 100% z tlenu.
Zapewnia trzy projekty sprzętu do wymiany tlenu i usuwania dwutlenku węgla: tlen chemiczny, tlen kriogeniczny i tlen sprężony.
Urządzenie typu chemiczny tlen wykorzystuje chemicznie generowane źródło tlenu. Woda wydychana przez użytkownika aktywuje filtr ponadtlenkowy, uwalniając tlen i tworząc sole alkaliczne. Tlen ten dociera do użytkownika poprzez worek rebreatherowy. Zasada powstająca w wyniku tej reakcji chemicznej usuwa następny wydychany dwutlenek węgla i dodaje więcej tlenu. Ponieważ reakcji tej nie można dokładnie kontrolować, urządzenie zaprojektowano tak, aby wytwarzało więcej tlenu, niż jest to wymagane do metabolizmu. Nadmiar tlenu jest odprowadzany do otaczającego powietrza przez zawór wylotowy.
Główną zaletą tej prostej konstrukcji sprzętu jest niski koszt początkowy. Istnieją jednak pewne wady. Rozpoczęcie reakcji chemicznej w niskich temperaturach jest trudne, a czasami niemożliwe. Koszt jednostkowy wkładów chemicznych jest wysoki. Problem ten komplikuje fakt, że gdy rozpocznie się reakcja chemiczna, nie można jej przerwać. Niezależnie od potrzeby cały ładunek chemiczny należy wykorzystać lub wyrzucić.
W niskotemperaturowych układach zamkniętych stosuje się ciekły tlen. W tym bardzo złożonym systemie wydychany dwutlenek węgla jest usuwany przez zamrożenie, a niskotemperaturowy grzejnik zapewnia ciekły tlen, którego część przedostaje się do worka oddechowego. Ten niezwykle złożony i kosztowny system nigdy nie odniósł komercyjnego sukcesu. Jednakże kriogeniczne magazynowanie gazu jest szeroko stosowane w systemach otwartych.
Trzeci typ układu z obiegiem zamkniętym to konstrukcja ze sprężonym tlenem. W tego typu rebreatherze tlen zgromadzony w butli przechodzi przez reduktor ciśnienia do worka oddechowego, z którego wdychana jest wymagana ilość tlenu.
Wydychany gaz przechodzi przez pochłaniacz dwutlenku węgla. Tutaj usuwany jest dwutlenek węgla z oddechu użytkownika, a niewykorzystany tlen przepływa do worka oddechowego. Dodawany jest świeży tlen, a zaktualizowany gaz oddechowy jest dostarczany użytkownikowi i nadal krąży. Prostota, solidność i niski koszt ponownego użycia tego typu urządzeń sprawiły, że maski oddechowe na sprężony tlen stały się popularne od wielu lat.
W 1853 roku profesor Schwann zaprojektował respirator na sprężony tlen na konkurs organizowany przez Belgijską Akademię Nauk. Schwann wydaje się być pierwszym, który zdał sobie sprawę z potencjału rebreatherów stosowanych w kopalniach i strażach pożarnych. Na przełomie wieków Bernhard Draeger z Lubeki w Niemczech zaprojektował i wyprodukował rebreather. W 1907 roku firma Boston and Montana Smelting and Refining Company zakupiła pięć rebreatherów Draeger, które były pierwszymi urządzeniami zastosowanymi w kraju. Rebreathery są szeroko stosowane w straży pożarnej od ponad 25 lat.
W ciągu ostatnich 70 lat wprowadzono wiele ulepszeń w rebreatherach. Dzięki surowym regulacjom i kontrolom NIOSH i MESA dzisiejsze urządzenia są bardziej niezawodne niż kiedykolwiek.
Czas publikacji: 03 grudnia 2021 r
