一种正压液态空气呼吸器及循环方法与流程

本发明涉及消防救援设备，尤其涉及一种正压液态空气呼吸器及循环方法。

背景技术：

1、在危险有毒的灾场、高温火场、无氧缺氧环境去工作或救援时，现有能够提供个人背负、自给式、移动的安全有效保护人体正常呼吸给消防员及其他特殊工作人员（消防员及其他特殊工作人员以下简称为消防员)使用的呼吸保护有两种方式：一种是自给开路式压缩空气呼吸器(gb/t16556-2007)和正压式消防空气呼吸器(ga124-2013)，统称为开路式正压空气呼吸器。另一种是自给闭路式压缩氧气呼吸器（gb23394-2009）和正压消防氧气呼吸器(ga632-2006)，统称为闭路式正压氧气呼吸器。其他如过滤式、压缩氧、生氧式、长管式等各种能移动形式使用呼吸器，因其使用环境、方式、方法有一定限制，不适合消防员长时间、移动救援工作使用。

2、现有的开路式正压空气呼吸器具有气源较易取得、使用过程中雾气会较少，整体结构简单，无二氧化碳吸收转换装置、冷却装置、过渡储气舱等装置的优点，但是，正压空气呼吸器在实际应用中最大缺点就是使用时间太短。以6.8升气瓶为例，充30mpa空气，约有2040多升空气，整套设备重量达到30公斤，按人体呼吸标准理论计算，大约可用60分钟。实际上，因现有技术的空气呼吸器结构上的原因，使用时间30分钟就报警，甚至20分钟就报警，需停止工作撤出。不但影响消防员工作效率或撤退安全，无足够时间供给呼吸的安全气体，甚至会发生因无气可吸而导致死亡事件。

3、另外一种闭路式正压氧气呼吸器有几个大缺点：1.气源为纯氧气，纯氧气禁触油脂，易助燃、不能过高加压等特性；2.纯氧气气源取得较难；3.全面罩雾气较大，需要另加保明片、用防雾剂等方法措施解决；4.结构较复杂，应用维护也较麻烦，要有专用冰箱，并预先深度冷冻使用极为不便；5.医用级的99%纯氧气，以压缩气体存储在呼吸器气瓶内，即使减压后，供人体呼吸仍有一定压力，同时纯氧并不完全符合人体呼吸系统生理需求，如职业潜水员佩戴正压氧气呼吸器，要经过人体氧敏感试验(gb20827-2007职业潜水员体格检查要求)，因此，部分消防员直接使用正压氧气呼吸器，带压吸进氧气会有不适感，甚至有不良反应；6.正压氧气呼吸器由于部分循环气体是通过化学反应产生氧气，反应中会产生热量，经冷却后才能供人体吸入；7.在人体呼出的含有二氧化碳气体废气，若无控制全部进入散热清净罐与化学剂起反应，会产生大量热量，增加冷却部分的负担，同时温热气体进入面罩更易产生雾气。

4、本发明为解决现有技术存在的不足，提供一种用于消防、救援的压液态空气呼吸器。

技术实现思路

1、为了克服以上现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种正压液态空气呼吸器及循环方法，整体轻便，利用液氧与液氮汽化后作为呼吸气体，通过空气混合器实现氮氧混合供呼吸使用，呼出的气体经过二氧化碳自吸收模块吸收人体呼出的二氧化碳，将净化的气体再返回到混合器中循环利用，实现循环呼吸，提高使用时间。

2、为实现上述目的，一种正压液态空气呼吸器，包括呼吸面罩、吸气管、呼气管、空气混合器、氧气进气管、氮气进气管、液氮氧储罐、控制器，所述呼吸面罩上设有呼气阀和吸气阀，所述吸气阀与空气混合器之间通过吸气管连通；所述液氮氧储罐为超低温三重罐，由内容器、中间容器和外容器构成，外容器为真空绝热层、中间容器为液氮罐、内容器为液氧罐；

3、所述的液氮氧储罐上设有液氮增压阀、液氧增压阀、氮气回气阀、氧气回气阀、自增压液氮管、自增压液氧管；所述液氮增压阀、液氧增压阀位于液氮氧储罐下面；所述氮气回气阀、氧气回气阀位于液氮氧储罐上方；液氮增压阀与氮气回气阀之间通过自增压液氮管连通、液氧增压阀与氧气回气阀之间通过自增压液氧管连通；

4、还包括自增压模块，所述自增压液氮管、自增压液氧管环设在自增压模块内，自增压液氮管通过三通接头与氮气进气管连通、自增压液氧管通过三通接头与氧气进气管连通；

5、二氧化碳自吸收模块，二氧化碳自吸收模块包括二氧化碳自吸收罐，所述二氧化碳自吸收罐内设有换热器、换热器内设有反应药剂；

6、所述二氧化碳自吸收罐与呼气阀之间通过呼气管连通；

7、所述自增压模块与二氧化碳自吸收模块之间设有热转换装置；

8、所述二氧化碳自吸收罐与空气混合器之间设有空气增压管；

9、所述空气混合器与自增压液氧管之间通过氧气进气管连通；

10、所述空气混合器与自增压液氮管之间通过氮气进气管连通；

11、所述氧气进气管上沿氧气进气方向依次设有氧压传感器、氧气减压阀、氧气电磁阀；所述氮气进气管上沿氮气进气方向依次设有氮压传感器、氮气减压阀、氮气电磁阀；所述空气增压管上设有微型气泵；所述空气混合器内设有压力传感器、气体浓度传感器；所述控制器分别与氧压传感器、氧气减压阀、氧气电磁阀、氮压传感器、氮气减压阀、氮气电磁阀、微型气泵、压力传感器、气体浓度传感器电连接。

12、进一步的，所述自增压模块可拆卸安装在液氮氧储罐底部；所述二氧化碳自吸收模块可拆卸安装在自增压模块底部；所述热转换装置为导热块；导热块安装在自增压模块与二氧化碳自吸收模块之间。

13、更进一步的，所述导热块表面上平铺设有盘绕的自增压液氮管、自增压液氧管。

14、更进一步的，所述热转换装置与换热器为一体结构，热转换装置设置在换热器内；所述自增压液氮管、自增压液氧管螺旋式环绕套于换热器表面。

15、一种正压液态空气循环方法，包括：

16、打开液氧增压阀使液氧进入到自增压液氧管内汽化为氧气，部分氧气通过回路进入到液氧罐内增压；

17、打开液氮自增压阀使液氮进入到自增压液氮管内汽化为氮气，部分氮气通过回路进入到液氮罐内增压；

18、空气混合器与自增压液氧管、自增压液氮管相连通，汽化的氮气、氧气在控制器的控制下按一定比例进入到空气混合器中混合，混合后的气体进入到与空气混合器连通的呼吸面罩内提供呼吸使用；

19、呼吸面罩呼出的气体进入到二氧化碳自吸收模块的二氧化碳自吸收罐内与药剂进行反应，药剂吸收二氧化碳后产生热量，通过热转换装置传导热量至自增压模块，自增压液氧管、自增压液氮管中的液氮、液氮汽化吸收二氧化碳自吸收罐反应产生的热量，同时提高液氮与液氮汽化效果为液氧罐、液氧罐提供更好的增压效果；

20、二氧化碳自吸收罐内反应吸收了二氧化碳后的气体通过空气增压管循环进入到空气混合器中混合，再提供呼吸使用；

21、通过控制器检测空气混合器内的氧气、二氧化碳浓度，控制汽化生成的氮气、氧气的进入比例。

22、本发明有益效果：本发明一种正压液态空气呼吸器，包括呼吸面罩、控制器、液氮氧储罐、自增压模块、二氧化碳自吸收模块和空气混合器，液氮氧储罐为超低温三重罐，内置液氮罐和液氧罐，并通过真空绝热层进行保温，具有以下特点：

23、1.使用过程中自增压模块通过利用液氮、液氧在汽化过程中体积膨胀和吸热的特性，实现对液氮罐、液氧罐自增压，在使用过程中为液氮罐、液氧罐持续提供释放压力；

24、2.利用液氮、液氧汽化过程吸热的特性，将二氧化碳自吸收罐中反应药剂与二氧化碳反应过程中产生的热量吸收，实现对二氧化碳自吸收模块的降温，保证设备使用安全性能，消除因与反应药剂反应时产生大量热量导致设备和人体损伤问题的发生，同时通过吸收热量提高液氮和液氧的汽化效率，吸收热量的同时还可以避免因化学反应造成生成的氧气温度过高的问题，解决温热气体进入面罩易产生雾气的问题；

25、3.呼吸面罩中人体呼出的气体通过呼气管输送至二氧化碳自吸收模块进行反应，通过反应药剂吸收二氧化碳净化气体后再循环输送至空气混合器中供人体呼吸用，通过控制器检测空气混合器中二氧化碳、氧气的含量，当氧气含量降低时将汽化后的氧气和氮气按照一定比例补入空气混合器中，使空气混合器中的氧气含量维持标准状态。