บทบาทของถังแรงดันสูงในเครื่องรีบรีเทอร์และเครื่องช่วยหายใจ

การแนะนำ

กระบอกสูบแรงดันสูงไนโตรเจนถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในหลากหลายรูปแบบการใช้งาน รวมถึงเครื่องรีบรีเทอร์ (rebreather) และเครื่องช่วยหายใจ แม้ว่ามนุษย์จะไม่ได้หายใจเอาไนโตรเจนบริสุทธิ์เข้าไป แต่ไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในส่วนผสมของก๊าซที่ใช้ในการดำน้ำลึก ความปลอดภัย และการรับมือกับเหตุฉุกเฉิน ส่วนประกอบสำคัญของการกักเก็บก๊าซสมัยใหม่คือกระบอกสูบคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งมีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบากว่าถังเหล็กแบบดั้งเดิม บทความนี้จะอธิบายเหตุผลในการใช้กระบอกสูบแรงดันสูงในระบบการหายใจและเน้นย้ำข้อดีของกระบอกสูบคาร์บอนไฟเบอร์s สำหรับแอปพลิเคชันเหล่านี้

เหตุใดจึงใช้ไนโตรเจนในระบบการหายใจ?

แม้ว่ามนุษย์จะต้องใช้ออกซิเจนในการหายใจ แต่ไนโตรเจนมักถูกผสมอยู่ในส่วนผสมของก๊าซเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะในการดำน้ำลึกและระบบช่วยหายใจฉุกเฉิน นี่คือเหตุผล:

1. การเจือจางก๊าซในรีบรีเทอร์
   • เครื่องช่วยหายใจแบบรีบรีเทอร์จะรีไซเคิลก๊าซที่หายใจออก โดยกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์และเพิ่มออกซิเจนใหม่เพื่อรักษาสภาพการหายใจที่ปลอดภัย
   • ออกซิเจนบริสุทธิ์อาจเป็นอันตรายได้ภายใต้ความกดดันสูง ส่งผลให้ความเป็นพิษของออกซิเจนเพื่อป้องกันปัญหานี้ จึงมีการเติมก๊าซเฉื่อย เช่น ไนโตรเจนหรือฮีเลียม ลงไปในส่วนผสมเพื่อลดความเข้มข้นของออกซิเจนให้เหลือระดับที่ปลอดภัย
2. การใช้งานการดำน้ำลึก
   • ในการดำน้ำลึก ไนโตรเจนจะถูกใช้ในส่วนผสมของก๊าซ เช่นไนตรอกซ์ ไตรมิกซ์ หรือเฮลิอ็อกซ์เพื่อจัดการความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับความลึก
   • แรงดันสูงจะเพิ่มผลของออกซิเจน ทำให้จำเป็นต้องผสมกับไนโตรเจนเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมการหายใจที่ปลอดภัย
   • การใช้ระดับไนโตรเจนที่ควบคุมช่วยป้องกันอาการป่วยจากการลดความดันที่เรียกกันทั่วไปว่า “โค้ง”
3. ระบบดับเพลิงและระบบหายใจฉุกเฉิน
   • เจ้าหน้าที่ดับเพลิงและกู้ภัยใช้เครื่องช่วยหายใจแบบพกพา (SCBA)ที่ให้ลมหายใจได้ภายใต้สภาวะอันตราย
   • โดยทั่วไประบบเหล่านี้จะจัดเก็บอากาศอัด (ซึ่งมีไนโตรเจนอยู่โดยธรรมชาติ) โดยทำหน้าที่เป็นแหล่งอากาศที่เป็นอิสระและเชื่อถือได้เมื่ออากาศโดยรอบปนเปื้อน

บทบาทของกระบอกสูบคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์s

เนื่องจากระบบการหายใจจำเป็นต้องมีถังเก็บก๊าซที่มีขนาดกะทัดรัดและมีแรงดันสูงกระบอกสูบคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์sได้กลายเป็นตัวเลือกที่ต้องการมากกว่าถังเหล็กแบบดั้งเดิมกระบอกสูบเหล่านี้มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในแง่ของน้ำหนัก ความทนทาน และความปลอดภัย

1. การออกแบบน้ำหนักเบา

• กระบอกสูบคาร์บอนไฟเบอร์มีน้ำหนักเบากว่าถังเหล็กอย่างเห็นได้ชัด ทำให้พกพาสะดวกยิ่งขึ้น
• สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับนักดำน้ำ นักดับเพลิง และเจ้าหน้าที่ตอบสนองเหตุฉุกเฉินที่ต้องเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย

2. ความแข็งแกร่งและความสามารถในการรับแรงดันสูง

• กระบอกสูบคาร์บอนไฟเบอร์สามารถจัดเก็บก๊าซได้อย่างปลอดภัยภายใต้แรงดันสูง โดยทั่วไปสูงถึง300 บาร์ขึ้นไป.
• การออกแบบช่วยให้มั่นใจได้ว่าสามารถทนต่อแรงกดดันได้โดยไม่กระทบต่อความปลอดภัย

3. ความต้านทานการกัดกร่อนและแรงกระแทก

• ไม่เหมือนเหล็ก คาร์บอนไฟเบอร์จะไม่เกิดสนิมหรือกัดกร่อน ทำให้กระบอกสูบมีอายุการใช้งานยาวนาน
• วัสดุคอมโพสิตช่วยดูดซับแรงกระแทกได้ดีขึ้น ลดความเสี่ยงต่อความเสียหายระหว่างการใช้งาน

4. อายุการใช้งานยาวนานขึ้นและประสิทธิภาพด้านต้นทุน

• กระบอกสูบคาร์บอนไฟเบอร์โดยทั่วไปจะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นหากได้รับการบำรุงรักษาอย่างเหมาะสม ซึ่งจะช่วยลดความถี่ในการเปลี่ยนใหม่
• แม้จะมีต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่า แต่ก็ให้มูลค่าในระยะยาวที่ดีกว่าเนื่องจากความทนทานและความต้องการการบำรุงรักษาที่ต่ำกว่า

ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัย

ในขณะที่กระบอกสูบคาร์บอนไฟเบอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีมาตรฐานความปลอดภัยสูง การจัดการและการบำรุงรักษาที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจถึงความน่าเชื่อถือ:

• การตรวจสอบปกติ: กระบอกสูบควรตรวจสอบความเสียหาย การสึกหรอ หรือจุดอ่อนของโครงสร้าง
• การทดสอบไฮโดรสแตติก:การทดสอบเป็นระยะช่วยให้มั่นใจได้ว่ากระบอกสูบยังสามารถกักเก็บก๊าซแรงดันสูงได้อย่างปลอดภัย
• การจัดเก็บอย่างเหมาะสม: เก็บกระบอกสูบอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยและควบคุมได้เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายหรือการปล่อยโดยไม่ได้ตั้งใจ
• การควบคุมแรงดัน:ใช้ตัวควบคุมที่เหมาะสมเสมอเพื่อควบคุมการไหลของก๊าซและป้องกันการเปลี่ยนแปลงแรงดันกะทันหัน

บทสรุป

กระบอกสูบแรงดันสูงมีบทบาทสำคัญในเครื่องรีบรีเทอร์ ระบบดำน้ำ และเครื่องช่วยหายใจฉุกเฉิน แม้ว่าไนโตรเจนจะไม่ใช่ก๊าซหลักที่มนุษย์ต้องการหายใจก็ตาม บทบาทของไนโตรเจนในการควบคุมระดับออกซิเจนและป้องกันความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการดำน้ำ ทำให้ไนโตรเจนมีความจำเป็นอย่างยิ่งยวดในการใช้งานใต้น้ำลึกและการรับมือกับเหตุฉุกเฉินกระบอกสูบคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์s ยกระดับความปลอดภัยและประสิทธิภาพยิ่งขึ้นด้วยการนำเสนอโซลูชันการจัดเก็บที่แข็งแรง น้ำหนักเบา และทนต่อการกัดกร่อน เนื่องจากอุตสาหกรรมต่างๆ ยังคงต้องการระบบช่วยหายใจประสิทธิภาพสูงกระบอกสูบคาร์บอนไฟเบอร์s จะยังคงเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการจัดเก็บและขนส่งก๊าซ