8.3. Принципы устройства изолирующих дыхательных аппаратов. Требования к изолирующим дыхательным аппаратам

8.3.1. Общие сведения об изолирующих дыхательных аппаратах

Изолирующие дыхательные аппараты являются специальными средствами защиты. Они подразделяются на три группы. К первой группе относятся образцы для работы на суше, ко второй – образцы для работы под водой, к третьей – образцы, использование которых допускается как на суше, так и под водой. Основное назначение образца определяет особенности его устройства и применяемые для изготовления материалы.

Изолирующими дыхательными аппаратами обеспечиваются отдельные категории военнослужащих, например, экипажи танков, оборудованных средствами для подводного хождения; личный состав отделений заправки и транспортировки компонентов жидких ракетных топлив, складов хранения ракетных топлив; аварийно-спасательных подразделений вооруженных сил и гражданской обороны и другие.

Для обеспечения дыхания в ИДА имеется запас воздуха или дыхательной смеси, состав которой постоянно регенерируется – пополняется кислородом взамен поглощенного человеком и одновременно очищается от углекислого газа и паров воды, выделяемых при выдохе. Конструктивные особенности изолирующих дыхательных аппаратов, а часто и область их возможного применения, во многом определяются принципом обеспечения кислородом и его агрегатным состоянием.

Имеющийся в изолирующем дыхательном аппарате запас кислорода может находится в свободном или химически связанном состоянии. В первом случае воздух или чистый кислород находится в баллонах под высоким давлением, а также в жидком состоянии в сосудах Дьюара. Во втором – кислород находится в химических соединениях, которые выделяют его в результате химических реакций.

Применение воздуха в изолирующих дыхательных аппаратах можно объяснить тем, что он более привычен, другими словами естественен для человека и пригоден для обеспечения дыхания при работе на суше и под водой на глубине до 10 м. На больших глубинах применяются азотно-кислородные и гелиево-кислородные дыхательные смеси. Однако для ИДА на сжатом воздухе с давлением в баллонах 20 - 30 МПа характерны сравнительно небольшая продолжительность использования и значительная масса. Например, изолирующие дыхательные аппараты, рассчитанные на 60 - 80 мин. работы на суше при средней физической нагрузке, имеют массу более 15 кг.

Рассмотрим особенности устройства изолирующих дыхательных аппаратов на сжатом воздухе. Схема устройства ида, работающего на сжатом воздухе показана на рисунке 8.2.

1 – баллон со сжатым воздухом; 2 – вентиль баллона; 3 – воздуховод среднего давления;

4 – легочный автомат; 5 – воздуховод низкого давления; 6 – маска; 7 – клапан выдоха.

Рисунок 8.2 – Схема изолирующего дыхательного аппарата на сжатом воздухе

Запас воздуха под высоким (200…300 атм) давлением находится в одном или двух баллонах. При вдохе воздух из баллона 1 при открытом вентиле 2 через редуктор, понижающий высокое давление до давления среднего уровня по воздуховоду 3 поступает в легочный автомат 4. В легочном автомате происходит дальнейшее снижение давления до уровня ненамного превышающего атмосферное, а также регулирование количества воздуха, направляемого по соединительной трубке 5 под лицевую часть 6 в органы дыхания человека, в зависимости от интенсивности выполняемых работ.

При выдохе человека воздух через клапаны выдоха 7 направляется наружу. Таким образом, в ИДА на сжатом воздухе регенерация отсутствует. Для исключения подсоса по полосе обтюрации лицевой части и через клапаны выдоха в некоторых образцах предусмотрено сохранение небольшого избыточного давления на фазе вдоха. Продолжительность работы в ИДА, естественно, зависит от запаса воздуха и интенсивности физической нагрузки.

В подготовленном к работе немецком ИДА на сжатом воздухе модели SSH-324 (рабочее давление в баллонах 300 атм, количество баллонов – 2, ёмкость каждого баллона – 4 л) находится 300 × 2 × 4 = 2400 л воздуха (примерно 3 кг). Если принять объём легочной вентиляции при легкой нагрузке равным 30 л воздуха в минуту, то продолжительность работы составит 80 мин. В немецком ИДА на сжатом воздухе модели SSH-316 запас воздуха составляет 1800 л.

Сжатый кислород применяется, как правило, в ИДА с регенерацией дыхательной смеси. В аппаратах этой конструкции предусмотрена раздельная очистка дыхательной смеси от углекислого газа и воды в поглотительном патроне и пополнение ее кислородом при автоматическом дозировании из баллона с давлением до 30 МПа. Наиболее совершенствованные образцы позволяют выполнять работы средней тяжести в течение 4 - 4,5 ч при массе 13 - 15 кг.

Применение химически связанного кислорода позволяет отказаться от баллонов, легочного автомата и арматуры, рассчитанных на высокое и среднее давление, что, в свою очередь, существенно упрощает конструкцию изолирующего дыхательного аппарата и снижает массу. Так аппараты, позволяющие выполнить работу средней тяжести в течение 1 ч имеют массу около 3,5 кг. К недостаткам ИДА этой группы можно отнести повышенную температуру вдыхаемой смеси и высокое содержание в ней кислорода до 96 - 98 %. Кроме того, следует постоянно учитывать, что регенеративные продукты являются пожаро- и взрывоопасными веществами.

ИДА с регенерацией дыхательной смеси могут выполняться с маятниковой или циркуляционной схемами дыхания. В первом случае потоки выдыхаемой и вдыхаемой дыхательной смеси проходят по одному пути, только в противоположных направлениях, во втором – двумя путями, раздельно для выдыхаемого и вдыхаемого потоков.

В Вооруженных Силах России наибольшее распространение получили ИДА на основе химически связанного кислорода с маятниковой схемой дыхания.

Устройство ИДА на химически связанном кислороде с маятниковой схемой дыхания рассмотрим на примере изолирующего противогаза ИП-4, схема которого показана на рисунке 8.3.

1 – лицевая часть; 2 – регенеративный патрон; 3 – дыхательный мешок;

4 – клапан избыточного давления; 5 – пусковое устройство; 6 – пусковой брикет.

Рисунок 8.3 – Принципиальная схема изолирующего противогаза ИП-4

Дыхание в ИП-4 осуществляется по маятниковой схеме. При выдохе газовая смесь по соединительной трубке лицевой части 1 поступает в регенеративный патрон 2, снаряженный кислородосодержащими регенеративными продуктами. В результате химического взаимодействия регенеративных продуктов с диоксидом углерода (углекислым газом) и влагой, содержащимися в выдыхаемом воздухе, происходит поглощение углекислого газа и выделяется достаточное для дыхания количество кислорода.

Химическое взаимодействие сопровождается выделением тепла, поэтому в процессе работы регенеративный патрон и проходящая через него газовая смесь нагреваются. Из регенеративного патрона газовая смесь направляется в дыхательный мешок, на внутренней поверхности стенок которого происходит конденсация основного количества влаги. При выдохе через клапан избыточного давления 4 из дыхательного мешка стравливается излишек газовой смеси. При вдохе газовая смесь из дыхательного мешка вторично проходит через регенеративный патрон, где дополнительно очищается от углекислого газа, и по соединительной трубке поступает в органы дыхания.

Для обеспечения кислородом в первые минуты работы в ИДА, когда регенеративный патрон не выделяет еще достаточного количества кислорода, с помощью пускового устройства 5 приводится в действие пусковой брикет 6. При разложении пускового брикета выделяется кислород, а также тепло и влага, способствующие созданию условий для выделения необходимого при дыхании количества кислорода.