 |
|
Способ комбинированной подачи кислорода в системе РДА
Комбинированная подача кислорода появилась после использования в конструкции РДА в 1924 году лёгочного автомата. На сегодня она используется в большинстве аппаратов со сжатым кислородом. Этот способ подачи кислорода характеризуется:
- простотой и надёжностью кислородоподающих и продувочных устройств;
- стойким количеством кислорода в воздухе, которым дышит газодымозащитник;
- довольно экономичным расходом запаса кислорода.
Подача кислорода при комбинированном способе описывается уравнением в виде:
Ф- 4.49
Где q- постоянная подача кислорода, л/мин.;
qл/а – лёгочно - автоматическая подача кислорода (средняя за последний отрезок времени), которая дополняет основную подачу q=тогда, когда последняя не обеспечивает нужду газодымозащитника в кислороде, л/мин.
Дыхательный мешок такого РДА, в зависимости от потребления газодымозащитником кислорода, может работать в двух режимах (рис. 4.6). Если потребление кислорода меньше его постоянной подачи q=, то кривая пульсации мешка располагается ближе к уровню работы избыточного клапана, который открывается в конце выдохов и выпускает избыточную газовую смесь в окружающую среду, осуществляя тем самым продувку системы. Такой режим называется избыточным. Он является безопасным по отношению к заазочиванию дыхательной системы РДА-ОД.
Когда газодымозащитник потребляет кислорода больше, чем обеспечивает постоянная подача, кривая пульсации смещается в сторону уменьшения объёма мешка и прижимается к уровню работы лёгочного автомата. В этом случае лёгочный автомат в конце вдохов подает в систему порцию кислорода, которая компенсирует недостаток постоянной подачи. При таком режиме, который называется лёгочно-автоматическим, продувка дыхательной системы отсутствует. В следствии этого, появляется опасность её заазотирования.
Ещё существует промежуточный (переходный) режим, во время которого не работают ни избыточный клапан, ни лёгочный автомат, то есть подача кислорода в систему в этом случае соответствует его потреблению. В таком режиме аппарат работает кратковременно, при переходе от избыточного до лёгочно – автоматического режима и наоборот.
Рассмотрим особенности изменения количества кислорода в системе РДА-ОД при комбинированной его подаче. По условию сохранения объёма дыхательной системы обозначим продувку для избыточного режима:
Ф-4.50
Поскольку (как это рассматривалось в третьем разделе) подсос окружающего воздуха:
Ф-4.51
где Кп – коэффициент подсоса;
а лёгочную вентиляцию 
можно выразить через потребление кислорода 
газодымозащитником и коэффициент S0 его отбора из дыхательной смеси:
Ф-4.52
то (4.50) можно представить в виде:
Ф-4.53
После подстановки (4.53) в (4.46) получим следующее выражение для обозначения объёмной доли кислорода в системе при избыточном режиме работы:
Ф-4.54
Ф-4.55
Работа в избыточном режиме происходит до такого уровня потребления кислорода , при котором продувка будет равна нулю. Указанный уровень находят из уравнения (4.53), приняв 
=0:
Ф-4.56
Ф-4.57
При избыточном режиме увеличивается объёмная доля кислорода. Если отсутствуют подсосы воздуха (К=0), то предельная доля кислорода:
Ф-4.58
Которая при уменьшении 
стремится к объёмной доле кислорода в баллоне a при этом необходимо отметить, что при реальных значениях объёмной доли кислорода a,коэффициента подсоса Кп, коэффициента отбора S0 кислорода из дыхательной смеси, объёма баллона Vс и постоянной подачи q=значение Спред находится на уровне 85-98%, что подтверждает опасное влияние работы в РДА на здоровье газодымозащитников.
Изменение объёмной доли кислорода в лёгочно- автоматическом режиме, когда отсутствует продувка, находится путём подстановки в (4.53) 
=0. После этого выражение (4.46) принимает неопределённый вид, поскольку
Ф-4.59
и, соответственно
Ф-4.59
Раскроем неопределённость. В соответствии с правилом Лопиталя:
Ф-4.60
Поскольку
Ф-4.61
То
Ф-4.62
Тогда
Ф-4.63
Учитывая, что
Ф-4.64
Можно записать
Ф-4.65
Из уравнений (4.64) и (4.65) видно, что при приведённом режиме работы объёмная доля кислорода не стремится к какому-то определённому пределу, а беспрерывно уменьшается по линейному закону и может быть равна нулю. Максимальная скорость уменьшения объёмной доли кислорода будет при существовании подсосов воздуха, особенно в бескислородной среде (при b=0), а при их отсутствии:
Ф-4.66
То есть возможность заазотирования дыхательной системы при лёгочно-автоматическом режиме работы достаточно реальна. В связи с этим, в РДА с комбинированным способом подачи кислорода постоянная подача кислорода устанавливается в приделах от 1,2-1,7 л/мин (нормальные условия). Большинство работ, которые выполняются в РДА связано с меньшим средним потреблением кислорода, в результате чего РДА работает в избыточном режиме довольно долго. Время выполнение тяжелых работ в РДА без продувки в легочно-автоматическом режиме ограничивается физиологическими возможностями газодымозащитника. Чем больше физическая нагрузка, тем быстрее он понижает темп работы и переходит в безопасный избыточный режим. В следствии этого, во время работы в легочно-автоматическом режиме объёмная доля кислорода в воздухопроводной системе РДА не успевает снизить до безопасной границы. Таким образом, безопасность труда по отношению к заазочиванию обеспечивается за счет природного чередования периодов в тяжелой и легкой работы.
Степень безопасности дыхания при комбинированным способе кислородоподачи зависит от верного выбора постоянной подачи кислорода. В своё время в респираторе РКК2 она составляла 1,2 л/мин (нормальные условие). Исследование показали, что такой уровень является не достаточным для обеспечения безопасного уровня содержания кислорода. В РДА фирмы «Дрегерверк» уже больше 50 лет принята постоянная подача кислорода 1,5 л/мин.. В отечественных РДА с 1963 года регламентирована постоянная не менее 1,3 л/мин (нормальные условия). При такой постоянной подачей кислорода продувка обеспечивает также удаление из дыхательной системы азота, выделяющегося из организма.
Важным требованием безопасности в РДА с комбинированным (а также экономным) способом подачей кислорода является высокая объёмная доля кислорода дыхательной системе на начале аппарато-замены. Это достигается во время выполнения боевой проверки РДА трех кратной продувки системы через легочный автомат (вдохи из аппарата, выдохи в атмосферу) или путем заполнение дыхательного мешка с помощью байпаса.