Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng 3 uri ng mga closed-circuit respirator

Sa loob ng higit sa 100 taon, ang mga siyentipiko at inhinyero ay aktibong kasangkot sa disenyo ng self-contained breathing apparatus.
Dalawang serye ng self-contained breathing apparatus ang malawakang ginagamit sa paglaban sa sunog, open circuit at rebreathers. Sa isang bukas na sistema, ang bawat pagbuga ng hininga ay inilalabas sa kapaligiran. Binabawi ng rebreather o closed-circuit device ang hininga ng gumagamit, nag-aalis ng carbon dioxide at nagpapataas ng oxygen. Dahil sa kanilang kahusayan, ang mga rebreather ay magaan ang timbang, maliit ang sukat at matagal.
Ang open-circuit na sistema ng paghinga ay binubuo ng isang air supply device, isang pressure reducer/demand valve, isang exhalation valve at isang mask. Ang supply ng hangin sa isang open circuit system ay karaniwang naka-compress na hangin. Ang dami ng hangin sa bawat hininga ay ibinibigay sa pamamagitan ng pressure reducer/demand valve, at dini-discharge sa ambient atmosphere pagkatapos malanghap.
Ang lahat ng mga rebreather ay may kasamang breathing bag bilang isang reservoir para sa hininga ng gumagamit. Dahil ang rebreather ay nag-aalis ng carbon dioxide na ginawa ng gumagamit at nagre-replenishes ng oxygen na kanyang nakonsumo, ang gas na nalalanghap ay halos 100% oxygen.
Nagbibigay ng tatlong disenyo ng kagamitan para sa pagpapalit ng oxygen at pagtanggal ng carbon dioxide: chemical oxygen, cryogenic at compressed oxygen.
Ang kemikal na uri ng oxygen na aparato ay gumagamit ng isang kemikal na nabuong pinagmulan ng oxygen. Ang tubig na ibinuga ng gumagamit ay nagpapagana ng superoxide filter, naglalabas ng oxygen at bumubuo ng mga alkaline na asing-gamot. Inaabot ng oxygen na ito ang gumagamit sa pamamagitan ng rebreather bag. Ang alkali na ginawa ng kemikal na reaksyong ito ay nag-aalis ng susunod na ibinuhos na carbon dioxide at nagdaragdag ng mas maraming oxygen. Dahil ang reaksyong ito ay hindi maaaring tumpak na makontrol, ang aparato ay idinisenyo upang makagawa ng mas maraming oxygen kaysa sa kinakailangan para sa metabolismo. Ang labis na oxygen na ito ay pinalalabas sa ambient air sa pamamagitan ng discharge valve.
Ang pangunahing bentahe ng simpleng disenyo ng kagamitan na ito ay ang mababang paunang gastos. Gayunpaman, may ilang mga disadvantages. Ang pagsisimula ng isang kemikal na reaksyon sa mababang temperatura ay mahirap at kung minsan ay imposible. Ang halaga ng yunit ng mga chemical cartridge ay mataas. Ang dahilan kung bakit mas kumplikado ang problemang ito ay kapag nagsimula ang isang kemikal na reaksyon, hindi ito maaantala. Anuman ang pangangailangan, ang buong singil ng kemikal ay dapat gamitin o itapon.
Sa mababang temperatura na saradong mga sistema, ginagamit ang likidong oxygen. Sa napakakomplikadong sistemang ito, ang na-exhaled na carbon dioxide ay tinanggal sa pamamagitan ng pagyeyelo, at ang mababang temperatura na radiator ay binibigyan ng likidong oxygen, na ang ilan ay pumapasok sa bag ng paghinga. Ang napakasalimuot at mahal na sistemang ito ay hindi kailanman nakamit ang komersyal na tagumpay. Gayunpaman, ang cryogenic gas storage ay malawakang ginagamit sa mga open system.
Ang ikatlong uri ng closed circuit system ay ang compressed oxygen na disenyo. Sa ganitong uri ng rebreather, ang oxygen na nakaimbak sa cylinder ay dumadaan sa pressure reducer papunta sa breathing bag, kung saan nilalanghap ang kinakailangang dami ng oxygen.
Ang exhaled gas ay dumadaan sa carbon dioxide absorber. Dito, ang carbon dioxide sa hininga ng gumagamit ay tinanggal, at ang hindi nagamit na oxygen ay dumadaloy sa bag sa paghinga. Ang sariwang oxygen ay idinagdag, at ang na-update na gas sa paghinga ay inihahatid sa gumagamit at patuloy na umiikot. Dahil sa pagiging simple, katatagan, at mababang halaga ng muling paggamit ng mga naturang device, naging popular ang mga compressed oxygen respirator sa loob ng maraming taon.
Noong 1853, si Propesor Schwann ay nagdisenyo ng isang compressed oxygen respirator para sa isang kompetisyon na ginanap ng Belgian Academy of Sciences. Tila si Schwann ang unang nakaalam ng potensyal ng mga rebreather na ginagamit sa mga minahan at mga departamento ng bumbero. Sa pagpasok ng siglo, si Bernhard Draeger ng Lübeck, Germany ay nagdisenyo at gumawa ng rebreather. Noong 1907, ang Boston at Montana Smelting and Refining Company ay bumili ng limang Draeger rebreather, na siyang mga unang device na ginamit sa bansa. Ang mga rebreather ay malawakang ginagamit sa mga serbisyo ng bumbero nang higit sa 25 taon.
Sa nakalipas na 70 taon, maraming mga pagpapabuti ang ginawa sa mga rebreather. Sa pamamagitan ng mahigpit na mga regulasyon at kontrol ng NIOSH at MESA, ang mga device ngayon ay mas maaasahan kaysa dati.