循环呼吸保护仪器的制作方法

1.本技术涉及安全救援设备领域，具体地，涉及一种具有预冲气系统的循环呼吸保护仪器。


背景技术：

2.循环呼吸保护仪器，例如氧气呼吸器作为常见的救援装备，已广泛应用于消防救援、矿井救援等救援任务中。
3.传统的氧气呼吸器通常是定量供氧的，即，以标准恒定的流速进行供氧，最常用的一种定量供氧氧气呼吸器按照标准工况情况的使用时间大约为4个小时。而在实际应用中，往往存在需要不同氧气供应量的情况。例如，若使用者进行重体力劳动，则需要更大的氧气需求量；若使用者临时休息或者慢走等，则对氧气的需求量相对较小。
4.因此，针对这种情况，需要一种能够实现按需供氧的新型循环呼吸保护仪器，其能够按照使用者的实际氧气需求量实时调整氧气供氧量。并且由于这种按需供氧的循环呼吸保护仪器的呼吸回路内的氧气浓度是可变的，还要求其应保证呼吸回路内的氧气浓度在任何情况下都保持不低于21％，即，维持正常空气条件下的含氧量，以确保使用者的使用安全性和舒适性。


技术实现要素：

5.本技术的主要目的在于提供一种循环呼吸保护仪器，旨在解决现有技术中存在的不能按需供氧且无法保证在供氧过程中呼吸回路中的氧气含量保持不低于21％的问题。
6.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种循环呼吸保护仪器，所述循环呼吸保护仪器包括：氧气瓶，设置有瓶阀并在内部容纳有氧气；减压器，连接在所述氧气瓶的下游并使来自所述氧气瓶的氧气的压力减小；自动供气装置，设置在自动供气路径中并与所述减压器连接，以用于向呼吸回路供应氧气；以及预冲气系统，设置在预冲气路径中并与所述减压器连接，以用于向所述呼吸回路供应氧气，其中，所述自动供气路径和所述预冲气路径并联设置在所述减压器与所述呼吸回路之间，所述预冲气系统在所述氧气瓶的所述瓶阀开启后的预定时间内执行第一预冲气操作，使来自所述氧气瓶的氧气经由所述预冲气路径流动通过所述呼吸回路，以便排出所述呼吸回路内的原有气体。
7.循环呼吸保护仪器中设置有预冲气系统，该预冲气系统可在氧气瓶瓶阀开启的瞬间执行预冲气操作并持续一预定时间，使氧气瓶内的氧气以较大气量流动通过呼吸回路，从而达到冲刷并排除呼吸回路内的原有气体(包括氮气)的作用；并且，在后续使用中，可通过自动供气装置持续供氧。这可以保证使呼吸回路内的氧气含量在任何情况下都保持不低于21％，从而防止对使用者造成伤害或引发不适。
8.进一步地，所述预冲气系统包括：传感器，连接至所述氧气瓶，所述传感器设置成感测所述瓶阀的开启并基于所述瓶阀的开启产生电信号；控制单元，与所述传感器通信并接收来自所述传感器的所述电信号；以及电磁阀，设置在所述预冲气路径中并与所述控制
单元电连接，其中，所述控制单元在接收到指示所述瓶阀开启的所述电信号后产生控制信号，所述电磁阀响应于所述控制信号而打开。
9.预冲气系统具体地通过传感器、控制单元以及电磁阀的电气形式实现，通过信号控制实现电磁阀的开闭，该种形式提供了一种结构简单且容易实现的预冲气系统。
10.进一步地，所述呼吸回路包括：co2吸收罐；呼吸气囊；冷却罐；以及末端连接路径，所述末端连接路径的第一端连接在所述co2吸收罐与所述冷却罐之间，所述末端连接路径的第二端用于与使用者的呼吸系统连接，其中，使用者呼出的气体首先流经所述co2吸收罐，去除二氧化碳后进入所述呼吸气囊，使用者吸气时，气体从所述呼吸气囊进入所述冷却罐以进行冷却，之后进入使用者的呼吸系统，从而实现所述呼吸回路与使用者的气体交换。
11.呼吸回路中设置co2吸收罐能够有效地吸收使用者呼出气体中的co2，并使其余气体(包括剩余的氧气)通过进入呼吸气囊，呼吸气囊进一步对使用者供应氧气，由于经过co2吸收罐后气体温度较高，为避免使用者收到伤害，设置冷却罐以便对高温气体进行冷却，之后将冷却的氧气通过末端连接路径供应给使用者。该呼吸回路能够在使用过程中有效地实现气体交换。
12.进一步地，所述循环呼吸保护仪器还包括供气端连接路径，所述供气端连接路径的第一端与所述自动供气路径和所述预冲气路径连接，所述供气端连接路径的第二端连接在所述co2吸收罐的输入端处。
13.将自动供气路径和预冲气路径并联设置并在供气端连接路径中汇合，进一步共同连接至co2吸收罐的输入端。由于co2吸收罐是呼吸回路的起点，自动供气路径连入co2吸收罐的输入端能够最有效地实现氧气的供应，预冲气路径连入co2吸收罐的输入端则能够在预冲气操作中实现氧气对整个呼吸回路的冲刷，从而充分地排出包括氮气在内的原有气体；同时自动供气路径和预冲气路径共用供气端连接路径，还可使管路设计简单化，并节省材料。
14.进一步地，所述循环呼吸保护仪器还包括手动供气装置，所述手动供气装置设置在手动供气路径中以用于向所述呼吸回路供应氧气，所述手动供气路径与所述自动供气路径和所述预冲气路径并联设置在所述减压器与所述呼吸回路之间，并且所述手动供气路径的第一端与所述减压器连接，所述手动供气路径的第二端与所述供气端连接路径连接，其中，所述手动供气装置配置为用于：a)在所述预冲气系统失效的情况下被手动致动，以执行第二预冲气操作，使来自所述氧气瓶的氧气经由所述手动供气路径流动通过所述呼吸回路，以便排出所述呼吸回路内的原有气体；和/或b)在所述自动供气装置操作的同时被手动致动，以执行氧气增加操作，向所述呼吸回路增加氧气的供应。
15.设置手动供气装置，可在预冲气系统失效的情况下作为备选方案进行预冲气操作，从而排出呼吸回路内的原有气体，并且该手动供气装置还可对自动供气装置的氧气供应进行补充，例如可用于使用者在觉得氧气不足时手动补充氧气，从而实现了循环呼吸保护仪器的更灵活的使用和更大范围的应用。此外，将手动供气路径与自动供气路径和预冲气路径并联设置并共用供气端连接路径，还可使管路设计简单化，并节省材料。
16.进一步地，所述循环呼吸保护仪器还包括手动供气装置，所述手动供气装置设置在手动供气路径中以用于向所述呼吸回路供应氧气，所述手动供气路径的第一端与所述减压器连接，所述手动供气路径的第二端连接在所述冷却罐的输出端处。
17.将手动供气路径的第二端设置于冷却罐的输出端处，可直接向使用者供应氧气，从而快速有效地补充氧气的供应。
18.进一步地，所述电磁阀在所述预定时间后关闭，所述预定时间在5至12秒的范围内。
19.在完成预冲气操作后，此时呼吸回路内的氧气含量已不低于21％，之后可通过自动供气装置的供应而将氧气含量维持不低于21％，因此将电磁阀关闭可避免不必要的浪费并节约能量。预冲气操作维持5至12秒的时间已证明可保证充分地实现呼吸回路内的排气。
20.进一步地，所述传感器为压力传感器，所述压力传感器连接至所述氧气瓶的输出端并通过感测所述氧气瓶的输出端的气压变化而产生所述电信号。
21.压力传感器为常用的传感器类型，通过感测氧气瓶输出端的气压变化能够快速地感测到瓶阀的开启，并相应产生电信号。
22.进一步地，所述电磁阀与所述控制单元通过有线方式或无线方式电连接。
23.采用有线方式或无线方式使电磁阀与控制单元电连接，实现了两者之间的灵活的连接方式。
24.应用本技术的技术方案，通过使用预冲气系统，能够在循环呼吸保护仪器启动的瞬间打开预冲气路径，使较大气量的氧气流过整个气路系统，达到冲刷并尽可能排出呼吸回路内其他原有气体(包括氮气)的作用。并且，该循环呼吸保护仪器还设置有手动供气装置，可在预冲气系统失效情况下作为备选方案实现预冲气功能，同时还可在氧气需求量大时，补充氧气的供应。
附图说明
25.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
26.图1示出了根据本技术的第一实施方式的循环呼吸保护仪器的示意图；以及
27.图2示出了根据本技术的第二实施方式的循环呼吸保护仪器的示意图。
28.其中，上述附图包括以下附图标记：
29.循环呼吸保护仪器1；
30.预冲气系统100、传感器10、控制单元20、电磁阀30；
31.氧气瓶40、减压器41、手动供气装置50、自动供气装置60；
32.呼吸气囊70、co2吸收罐80、冷却罐90；
33.自动供气路径101、预冲气路径102、手动供气路径103、供气端连接路径104、末端连接路径105；
34.压力表11
具体实施方式
35.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，绝不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提
下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
36.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
37.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
38.根据本技术的一个方面，提供了一种循环呼吸保护仪器，所述循环呼吸保护仪器包括：氧气瓶，设置有瓶阀并在内部容纳有氧气；减压器，连接在所述氧气瓶的下游并使来自所述氧气瓶的氧气的压力减小；自动供气装置，设置在自动供气路径中并与所述减压器连接，以用于向呼吸回路供应氧气；以及预冲气系统，设置在预冲气路径中并与所述减压器连接，以用于向所述呼吸回路供应氧气，其中，所述自动供气路径和所述预冲气路径并联设置在所述减压器与所述呼吸回路之间，所述预冲气系统在所述氧气瓶的所述瓶阀开启后的预定时间内执行第一预冲气操作，使来自所述氧气瓶的氧气经由所述预冲气路径流动通过所述呼吸回路，以便排出所述呼吸回路内的原有气体。
39.图1示出了根据本技术的第一实施方式的循环呼吸保护仪器的示意图；以及图2示出了根据本技术的第二实施方式的循环呼吸保护仪器的示意图。
40.参见图1，根据本技术的实施方式，公开了一种循环呼吸保护仪器1，例如氧气呼吸器。该循环呼吸保护仪器包括氧气瓶40、减压器41、自动供气装置60以及预冲气系统100。该氧气瓶40内容纳有氧气并设置有可打开或关闭的瓶阀，减压器41设置于氧气瓶40的下游并与氧气瓶连接，该氧气瓶40和减压器41处于高压区域，气体压力较大，因此为避免氧气压力太大对使用者造成伤害，当循环呼吸保护仪器操作时，该减压器41可用于使来自于氧气瓶40的气体压力减小。自动供气装置60和预冲气系统100设置于减压器41的下游并分别与减压器连接，以便向呼吸回路供应氧气，其中自动供气装置60设置在自动供气路径101中，预冲气系统100设置在预冲气路径102中，该自动供气路径和预冲气路径并联设置在减压器41与呼吸回路之间，从而可各自独立地向呼吸回路供应氧气。特别地，预冲气系统100可在氧气瓶40的瓶阀开启后的预定时间内执行第一预冲气操作，使来自氧气瓶的氧气经由预冲气路径102流动通过呼吸回路，以便排出呼吸回路内的原有气体，下文将对此进行详细的描述。
41.继续参考图1，自动供气路径101和预冲气路径102可同时通向供气端连接路径104并在该供气端连接路径处汇合，来自氧气瓶40的氧气可流经该供气端连接路径104并进入呼吸回路。
42.图1中示出了该呼吸回路，呼吸回路可包括co2吸收罐80、呼吸气囊70以及冷却罐
90，其中供气端连接路径104可连接在co2吸收罐80的输入端处，以便向呼吸回路供应来自氧气瓶40的氧气。此外，呼吸回路还具有末端连接路径105，该末端连接路径的第一端连接在co2吸收罐80与冷却罐90之间，第二端用于与使用者的呼吸系统连接。
43.呼吸回路的循环过程如下。在使用该循环呼吸保护仪器1时，使用者呼出的包括二氧化碳的气体首先经过末端连接路径105进入co2吸收罐80(呼吸循环的起点)，在此处经过化学反应后co2被吸收，然后其余的气体进入呼吸气囊70中，此时呼吸气囊呈充气状态；使用者吸气时，呼吸气囊70中的气体(已无二氧化碳)离开呼吸气囊进入冷却罐90，由于在co2吸收罐80中进行的化学反应会放热，使得进入呼吸气囊70的气体温度较高，因此当使用者吸气时，离开呼吸气囊的气体需在冷却罐90中进行冷却后方可经过末端连接路径105被使用者吸入，避免对使用者造成伤害，此时呼吸气囊70处于少气状态。上述过程即为呼吸回路与使用者进行气体交换的工作过程。
44.当呼吸回路经过多次气体交换过程后，氧气被逐渐消耗，呼吸气囊70处于缺气状态，此时自动供气装置60可经由自动供气路径101和供气端连接路径104使来自氧气瓶40的氧气从co2吸收罐的输入端进入呼吸回路，并补充到呼吸气囊70中。在不超出本技术的范围的情况下，来自氧气瓶40的氧气还可通过自动供气装置60从呼吸回路中的其他位置进入呼吸回路中，例如从呼吸气囊70进入呼吸回路中。
45.继续参考图1，其中示出了预冲气系统100，该预冲气系统包括传感器10、控制单元20以及电磁阀30。传感器10可与氧气瓶40连接并设置成感测氧气瓶的瓶阀的开启并基于该开启产生相应的电信号。例如，在一非限制性实施方式中，所述传感器10可以为压力传感器，该压力传感器设置成连接至氧气瓶40的输出端并在氧气瓶的瓶阀开启时感测氧气瓶的输出端的气压变化，从而产生指示瓶阀开启的电信号。然而，在本技术的范围内，该传感器10可为能够感测氧气瓶的瓶阀开启以及氧气输出的任何合适类型的传感器。传感器10可与控制单元20通信并将产生的电信号传输至该控制单元，控制单元20进而基于该电信号产生一控制信号。控制单元20进一步可通过有线方式(例如，经由电缆)或无线方式与电磁阀30电连接，并将产生的控制信号传输至电磁阀30，以控制电磁阀30以大开度打开。因此，在氧气瓶40的瓶阀开启的瞬间，电磁阀30可经由电气方式自动开启，使来自氧气瓶的氧气以大气量迅速依次流过预冲气路径102、供气端连接路径104并经由作为呼吸回路的起点的co2吸收罐80进入呼吸回路，从而利用氧气对整个呼吸回路进行冲刷，以便排出呼吸回路内存在的包括氮气在内的原有气体，这使得能够将呼吸回路的氧气含量达到不低于21％的程度，因此使呼吸回路内的环境与正常空气状态相当，避免因氧气不足对使用者造成伤害。
46.电磁阀30在打开预定时间后可自动关闭，之后继续由自动供气装置60正常操作以持续供应氧气。优选地，该预定时间可在5至12秒的范围内，更优选地，该预定时间可为10秒。
47.如图1所示，该循环呼吸保护仪器1还可包括手动供气装置50，该手动供气装置设置在手动供气路径103中以用于向呼吸回路供应氧气，手动供气路径可与自动供气路径101和预冲气路径102并联设置在减压器41与呼吸回路之间，并且该手动供气路径103的第一端与减压器41连接，第二端与供气端连接路径104连接，从而经由供气端连接路径与co2吸收罐80的输入端连接。将手动供气路径103与自动供气路径101和预冲气路径102并联设置并通过同一供气端连接路径104连接到呼吸回路，可使得供气系统的管路设计简单化，并节省
材料。
48.其中，该手动供气装置50可设置为在预冲气系统100、更具体地在电磁阀30失效的情况下被手动致动，以执行第二预冲气操作。具体地，在该第二预冲气操作中，该手动供气装置50可使来自氧气瓶40的氧气经由手动供气路径103流动通过呼吸回路，以起到冲刷并排出呼吸回路内的原有气体的作用。此外，该手动供气装置50还可在自动供气装置60操作的同时被手动致动，以便在使用者的氧气需求量较大、自动供气装置的供应不能满足需求的情况下执行氧气增加操作，辅助自动供气装置60向呼吸回路增加氧气的供应。
49.图2示出了手动供气装置50的第二实施方式。与图1示出的第一实施方式的不同之处在于，在该第二实施方式中，手动供气装置50所在的手动供气路径103的第一端仍然与减压器41连接，而该手动供气路径的第二端连接在冷却罐90的输出端处，即，通过该手动供气路径供应的氧气将会更直接地到达使用者的呼吸系统，这使得当手动供气装置50在对自动供气装置60的供应进行补充时，会更高效地实现氧气的供应。然而，应理解的是，该实施方式中的手动供气装置50不能实现预冲气功能。
50.此外，循环呼吸保护仪器1中还可设置压力表11，以使得使用者直观的观察氧气瓶的压力值。
51.特别地，氧气瓶40和减压器41处于气压的高压区域，自动供气装置60、预冲气系统100以及手动供气装置50处于气压的中压区域，并且呼吸回路处于气压的低压区域。处于低压区域的该呼吸回路可向使用者提供舒适的使用。
52.下面，将结合图1来描述本技术的用于循环呼吸保护仪器1的预冲气方法。
53.首先，打开循环呼吸保护仪器1的氧气瓶40的瓶阀；通过传感器10感测瓶阀的开启并基于瓶阀的开启产生电信号；与传感器10进行通信的控制单元20可接收该电信号，并基于接收到的电信号产生控制信号，同时将该控制信号传递到与控制单元20电连接的电磁阀30；以及响应于该控制信号使预冲气系统100的电磁阀30打开，在预定时间内执行预冲气操作，使来自氧气瓶40的氧气以较大气量经由预冲气路径102通过循环呼吸保护仪器的整个呼吸回路，以便对该呼吸回路进行冲刷并排出呼吸回路内的原有气体，从而使呼吸回路内的氧气含量不低于21％，之后通过自动供气装置60的正常供氧操作，可将该氧气含量维持不低于21％。
54.应用本技术的技术方案，可在循环呼吸保护仪器的氧气瓶开启的同时，通过预冲气系统实现对气路系统的预冲气功能，从而确保呼吸回路内的氧气含量不低于21％。并且该循环呼吸保护仪器还设置有手动供气装置，可在预冲气系统失效情况下作为备选方案实现预冲气功能，同时还可在氧气需求量大时，补充氧气的供应。
55.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
56.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位
之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
57.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
58.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。