专利名称：用于呼吸器系统的压力调节器的制作方法
技术领域：
本发明涉及这种类型的呼吸器系统，它能提供来自一压缩空气源的加压气流给呼吸器使用者。
背景技术：
呼吸器的一个共同目的是防止污染物进入使用者的呼吸器系统。呼吸器通常包括一某种形式的头盔，其形状能提供至少环绕着使用者的鼻子和嘴的呼吸区。在某些呼吸器里，使用者的呼吸动作只使空气通过过滤器吸入呼吸区。然而，其它的呼吸器提供经过过滤的加压气流给呼吸区，由此减轻使用者需克服过滤器的阻力进行的呼吸，同时，确保呼吸器里的任何泄漏是向外的(即，离开呼吸区而不是进入呼吸区)。使用加压气流的呼吸器在一定的工作环境里是较佳的，特别是对使用者身体所要求的及流经呼吸区的空气的冷却效果对使用者可能是有益的情况。
进入呼吸器头盔的呼吸区的加压气流可由一风扇或一吹风机产生，该风扇或吹风机与它们的电源一起可由呼吸器使用者携带(叫做有动力的系统)。此外，加压气流可从一压缩空气源获得，该压缩空气源可是固定的或可携带的(叫做供应空气的系统)。这样，呼吸器头盔通过一调节器与空气源连接，以便将供应给头盔的空气的压力降到适当水平。适用于供应空气的系统的呼吸器头盔的例子可见EP-A-0 602 847；GB-A-2 032 284和US-A-3 963 021及4 280 491。在某些供应空气的系统里，压力调节器是由呼吸器使用者携带的装备的一部分，在这种情况下，它通常安装在使用者腰部的皮带上，并提供有接近使用者的控制按钮，进入头盔的气流可通过该控制按钮进行调节。在其它的系统里，压缩空气通过安装在墙壁上的插座提供，压力调节器可定位在插座上。
准备用于有毒环境和水下的、所谓的“独立的呼吸装置”也给使用者提供来自于压缩空气源、通过一个或多个压力调节器的空气。然而，在这种情况下，头盔是如WO 97/30753及97/46281，和EP-A-0 631 795，0 766 979及0 921 066所述的采用紧密配合面罩的形式。通常，这种类型的系统使用的压缩空气的压力相当高，其中使用的压力调节器装置比供应空气的系统使用的更复杂，对于供应空气的系统来说，通常使用标准的(较低成本的)调节器装置，尽管它们在气流进入头盔的过程中给使用者提供更少的控制。
压缩空气源产生噪声，而在调节器系统和呼吸装置的情形中，该噪声可传送至头盔或面罩，从而至使用者的耳。尽管暴露于这种噪声可以是非常讨厌的，但在呼吸器系统里的降噪没有受到更多的注意，甚至常常被完全忽视。装有降噪装置的呼吸器系统的例子的商标名称为“气流AH18”和“幻影空气”，可从美国3M公司买到。在首先提到的系统里，通过两个安装在从压力调节器通向呼吸器头盔的低压软管里的烧结的圆盘提供降噪，而在第二个系统里，它是通过对在头盔本身里的空气供应管消声提供的。
呼吸器系统的成本是一个特别重要的因素，因为即使系统提供特别的优点，但使用者可能由于成本的原因而总想采用较差的系统。因此，虽然有效的压力调节和噪声减少已知对使用者是有利的，它会使供应空气的呼吸器系统的使用不会令人讨厌，但由于成本的原因常常会弃之不用。本发明涉及以可接受的成本下、在呼吸器系统里提供压力调节和噪声减少。
发明内容
本发明提供一种用于呼吸器系统的调节器组件，以便提供经过调节的气流给呼吸器头盔，该组件包括一外壳，它包括一空气进口，以便与处于相当高压力的空气源连接，以及一空气出口，以便与呼吸器头盔连接；该外壳内安装一与进口连通的空气减压段，以及一位于外壳内的、在减压段和出口之间的气流路径上的降噪段；其中，降噪段包括沿着气流路径互相间隔的第一和第二降噪件，第一降噪件位于减压段的空气出口附近并包括一变向板，该变向板使来自减压段的气流变向通过第一降噪件，由此使气流到达第二降噪件之前扩散。
这里使用的术语“空气”包括可呼吸的气体。
通过对形成按照本发明的组件的一部分的减压段的适当布置，可容易地提供适用于许多不同的供应空气的呼吸器系统的标准组件。这种标准化提供了显著降低成本的可能性，进而使它可以在合理的价格下给供应空气的呼吸器系统提供有效的压力调节和噪声减少。
附图的简要说明只是作为例子，按照本发明的调节器组件将参考附图进行说明，其中
图1是结合按照本发明的调节器组件的一呼吸器系统的立体图；图2是从下面和一侧看到的图1中的调节器组件的放大的立体图；图3是从调节器组件的后面看到的立体图；图4是从调节器组件后面看到的另一立体图，其中，携带组件的皮带从组件上被省略；图5是沿图4中的v-v线通过调节器组件的垂直剖视图，为了清楚起见，省略了一些零件；图6类似于图5，但更详细地显示了形成组件一部分的一调节器的若干零件；图7是以沿与图5同样的线通过形成组件一部分的一哨子的垂直剖视图；以及图8至11显示了可用于图2至6中的调节器组件的其它头盔。
具体实施例方式
图1所示的呼吸器包括以头盔1形式出现的帽子，它在使用时形成一基本封闭的、环绕着使用者头部包括鼻子和嘴的部分的呼吸区。头盔1包括(1)外壳3，它在呼吸器使用者的顶部、后部和侧面上延伸，以及(2)脸罩5，它从外壳的前部向下延伸，复盖使用者的脸。使用时，外壳3通过安全带(图中未画出)支承在使用者的头部，并提供一密封件(图中也未画出)封闭外壳3和使用者头部之间的间隙，同时一软膜7从脸罩5的下边缘延伸靠在使用者的下巴上，并关闭头盔的底部。
一可弯曲的低压软管9从头盔1的后面延伸，通过调节器组件11和一可弯曲的高压气管13使头盔的内部与一经过过滤的压缩空气源(未画出)连接。经过过滤的压缩空气可通过固定的、安装在壁上的插座(未画出)提供，高压气管13的远端可通过附加的过滤装置可释放地连接在该插座上，该过滤装置滤掉微粒、水分和/或异味。此外，压缩空气源可是具有适当的压力调节器的压缩空气钢瓶。
调节器组件11(它将在下面详细介绍)上设有皮带14，从而可系在使用者腰部。
当使用呼吸器时，来自压缩空气源的经过过滤的空气通过高压气管13提供给调节器组件11，在该组件内，降低空气的压力，以便提供符合呼吸器安全要求的气流，从而也是呼吸器使用者要求的气流。该空气然后通过低压软管9输入(由环绕着使用者头部的头盔1形成的)呼吸区，并被使用者吸入。多余的过滤空气和呼出的空气通过在密封件处的自然泄漏或通过特别为此目的形成在头盔1上的、靠近使用者的嘴的通风孔离开呼吸区。在有些情况下，在头盔靠近使用者嘴的地方设置单向排出阀以提供一通道，使多余的过滤空气和呼出的空气能够通过该通道离开呼吸区，但这并不是必不可少的。多余的过滤空气和呼出的空气离开头盔的速度通常会在呼吸区里产生轻微的正压力(约2-4巴)，但这也并不是必不可少的。
现在参考图2至5详细介绍调节器组件11，这些图显示了与呼吸器系统脱离的组件。组件11的各种零件安装在壳体15里，壳体15在一下角部具有一进口17，压缩空气经过该进口进入组件。来自进口17的空气经过一异味过滤器18到一减压段19，然后经过一降噪段21，然后经过在壳体顶部的出口23离开组件。使用时，高压管路13可在进口17处通过任何适当类型的压缩空气快速松脱连轴节13a(图1)固定在调节器组件11上，低压软管9(例如)通过卡口连接固定在出口23上。支架24可位于壳体15的背后，皮带14可通过支架24而将调节器组件11安装在呼吸器使用者的腰部。较佳的是，支架24通过铆钉24a固定在壳体15上，并在呼吸器使用时，允许组件11相对支架枢转。由此，调节器组件11可旋转，并对应呼吸器使用者的动作调整它的取向。
组件的减压段19包括一压力调节器，其作用是将引入空气的压力从代表压缩空气源的值(通常在2至10巴范围内)降低至提供适当的气流进入呼吸器系统的头盔1的水平(图1)。通常，离开调节器的空气的压力在约1.5至2巴范围内。压力调节器是众所周知的装置，以许多不同的形式存在，例如，可从WO 99/13945和97/13185；US-A-5 586 569，3 926 208和3 811 400；以及EP-A-0 586 979和0 303 583中看到。
较佳的是，用于组件11的减压段19调节器是这样的，对于给定的调节器设定，针对在至少3至8巴范围内(较佳的是从2至10巴的范围内)的任何进口压力它将提供基本稳定的气流。较理想的是，调节器应该能够提供在约1501/min至约305l/min范围内的一选定水平的基本稳定的气流。在调节器顶部的控制按钮25从组件11的壳体15上突出，从而能够调节来自呼吸器的气流。在使用呼吸器时，控制按钮25对于呼吸器使用者来说应该是可接近的，并设有锁圈30，从而可固定在任何理想的位置。
现在参考图6简要地介绍调节器的较佳形式的构造和操作。但应该注意，调节器的某些零件为了清楚起见已从图5中被省略。
调节器包括由压敏隔膜33控制的平衡提升阀27和28，以便提供精确的压力(和由此而来的气流)调节。提升阀包括阀提升组件27，它被一轻质弹簧27a推压而与阀座28配合，以便控制来自过滤器18的下游侧的进口通道29至一出口通道30的气流。来自出口通道30的空气(现在它已处于降低的压力)通过降噪段21(它将在下面详细介绍)到达调节器组件11的出口23。阀提升组件27的杆31延伸进入在压敏隔膜33一侧的控制室32，该室通过一小孔34与出口通道30连通。弹簧35从另一侧偏压隔膜33，而弹簧35的压力通过旋转控制按钮25调节。
当控制按钮25处于其范围的一端时，通过弹簧35施加在隔膜33上的压力是最小的，调节器用来输送基本上稳定的最小气流(通常约150l/min)给调节器组件11的出口23，在来自压缩空气源的输入压力的正常范围内。上述过程实现如下隔膜33采取由弹簧3 5确定的位置，从而调节阀提升组件27相对阀座28的位置。由高压软管13提供的空气流动经过提升阀，由此在出口通道30里形成的压力通过小孔34与控制室32连通，调整隔膜33的位置(进而调节阀提升组件27相对阀座28的位置)，直至取得平衡。在空气供应源里的任何波动，或在出口23处的压力的变化将反应在出口通道30里的压力上，并立即导致隔膜33的位置(进而是阀提升组件27相对阀座28的位置)的重新调整，以便将来自调节器的气流在所需的最低水平上保持基本稳定。
通过调节器组件提供的最低气流水平通常被选来给呼吸器使用者提供保护，以便充分满足调整要求。如果呼吸器使用者要求增加的气流进入头盔1(即大于上面所述的150l/min，以提供增加的冷却)，他/她调节控制按钮25，以便增加通过弹簧35施加在隔膜33上的压力，由此使阀提升组件27进一步离开阀座28。然后，调节器如上所述在新的水平上保持输出流动基本稳定，不管在空气供应压力中的波动或变化、或在出口23处的压力的变化。
较佳的是，用作组件11的减压段19的调节器不需要具有如图5所示的特殊结构，而可使用其它形式的调节器。然而，使用能针对控制按钮25的任何具体设定、在来自压缩空气源的输入压力的正常范围内迅速反应以输出基本稳定的输出压力的调节器是较佳的。然后，经过调节的气流通过如图5和6所示的降噪段21到达组件11的出口23。
组件11的降噪段21包括两个由降噪材料形成的、位于来自减压段19的出口通道30的气流路径中的消声器圆盘41和43，两圆盘由室45互相隔开。圆盘41和43可由任何适当的材料、例如烧结的聚合或金属材料形成，且不需要它们用相同的材料形成。圆盘41和43的适当材料的例子是具有约6mm厚度的高密度聚乙烯和聚丙烯。第一消声器圆盘41位于通道39的出口39前面，其平表面之一朝向出口，这样，来自通道30的空气撞击该圆盘的上部(见图5)。出口39的横截面积与该圆盘的平表面的面积相比通常很小，如果来自出口39的空气笔直通过该圆盘，后者的消声效果将比较小。为了防止这种情况，提供作为模制壳体15一部分形成的变向板47，以便复盖在出口39相反侧的圆盘41的上半部，由此使空气向下变向通过圆盘，这样，空气从圆盘的下半部出来进入室45。这样，第一圆盘41对来自调节器出口39的空气的噪声消声，与变向板47合作用来扩散气流。该气流在室45里被进一步扩散，并在其撞击和通过第二消声器圆盘43、以便进一步降低噪声之前转向90度。然后，空气通过出口23离开组件11，较佳的是，该出口23相对垂直线倾斜，如图所示，并可在座49上转动，以便接纳在不同位置的低压软管9。
使用变向板47不仅能使圆盘41具有消声效果，尽管它位于调节器出口39的附近处，而且实际上提高该效果，因为它促使空气流动经过材料的大面积。使用两个消声器圆盘是有利的，因为这能通过使用比只使用一个圆盘所必须的更多的多孔材料获得理想的噪声降低。较佳的是，组件11的降噪段21将噪声水平降低至在使用者的耳边处测得小于65dB的水平。
在调节器组件11里提供异味过滤器18，以减少压缩空气系统里的异味，否则它将随着空气进入呼吸器头盔1。异味过滤器对于调节器组件11的操作不是必不可少的，可以省掉。在图5和6里，异味过滤器18位于组件的减压段19的进口处，但是位置并不重要，该过滤器也可位于减压段19的高压侧的气流路径的任何地方(包括在壳体15的外侧)。异味过滤器18可是任何适当类型的，例如碳过滤器。
调节器组件11还包括一位于壳体15下部的孔52里的哨子51，以便在通过高压软管13提供的空气的压力降低至一定水平之下的情况下给呼吸器使用者报警。孔52通过小孔53与调节器组件11的进口17连通，由此，通过高压软管13供应给异味过滤器18的空气的压力也施加在相邻的、敞开的、哨子51的主体55的端部54上(也可参看图7，它详细地显示了从调节器组件11上卸下的哨子)。哨子的主体55包括一活塞56，其一个端面暴露在敞开端部54处的压力下。在另一端部处，活塞56与阀座57配合，形成一哨子阀，以控制来自敞开端部54的空气通过活塞里的纵向孔58通向哨子笛形物59，它从调节器组件11的壳体15突出，从图2中可看到。一弹簧60作用在活塞56上，迫使后者离开阀座57以允许空气通过哨子。然而，在呼吸器系统正常操作过程中，施加在调节器组件11的进口17(从而在活塞56的端面)的空气的压力足以克服弹簧的作用，使活塞紧靠在阀座57上，从而使哨子阀关闭。只有在供应的空气压力降至预定水平(例如2.5巴)之下时，弹簧56将使活塞移动离开阀座，允许空气沿着孔58流动，并通过笛形物59上的小孔61离开调节器组件11，使后者发声，警告呼吸器使用者潜在的危险处境。也可使用其它形式的警告装置以代替哨子51，例如，其它的、诸如铃的发声装置和与感觉有关的警告装置，但这对于形成调节器组件11的一部分的警告装置来说并不重要，虽然这样做是有利的。
调节器组件11还包括一在高压进口17附近的、与高压进口17连通的出口63，以便在需要时与一喷枪(未画出)连接。这种布置能使喷枪与用来供给呼吸器空气的同一高压软管连接。如果不需要出口63，可以如图5和6所示那样被堵塞。如图5和6所示的、相对于过滤器18的高压进口17和出口63的的这种对称布置能使这两个口(如果需要的话)互换。
上面参考图2至7所述的调节器组件可作为标准部件制造，对于各种供应空气的呼吸器系统来说，它不仅可在空气到达呼吸器头盔前提供降低空气压力的基本功能，而且可提供降低来自压缩空气系统的、到达呼吸器使用者耳边的噪声的非常理想的功能。上述的具体的调节器组件11提供了额外的有利特征，即对于任何一种设定的控制按钮25来说，进入呼吸器头盔的空气的流速将基本是稳定的。该同一标准部件可另外提供异味过滤器、听得见的警告装置及供喷枪用的接头。图5和6所示的组件的各种零件的布置形成一紧凑的部件，它不会麻烦使用者，且通过适当选择材料可有相当轻的重量。对组件的进口和出口17、23和63的尺寸进行选择，以便与标准软管连接，但如果需要的话也可提供适配器，以便与非标准软管连接。
呼吸器的头盔1可采用不同于图1所示的其它形式。例如，头盔可保留图1所示的护面罩形式，但另外提供在外壳3内侧的安全帽，它与四周配合安装，以便进一步保护使用者的头部。在另一种情况下，头盔可能被要求只给使用者提供呼吸保护。这样，它可能只包括面罩或脸罩(可能带有罩盖，以便复盖、但不保护使用者的头部)。
图8(例如)显示了一头盔，它包括脸罩65，它带有一松配合的罩盖67，在罩盖67的后面是低压软管9，以便提供一通道，使来自调节器组件11(未画出)的加压气流进入头盔。
图9显示了一全罩式面罩，以便复盖使用者的眼、鼻子和嘴，它带有空气进口69，以便与设置在面罩前面的低压软管9(未画出)连接。这样，这里，面罩还具有一位于空气进口69附近的出口阀71，以便提供一通道，多余的过滤空气和呼出的空气可通过它离开面罩。
图10显示了一包括脸罩73和头部背带75的头盔，而一空气导管77在使用者头部的顶上延伸，以便将加压气流输入脸罩的内侧。这样，来自调节器组件的低压软管9(未画出)将与空气导管77的进口79连接。
图11显示了另一种头盔，它包括一由透明材料形成的、大致圆柱形的头套81及一复盖使用者身体上部的披肩83。该头盔具有一将加压气流输入头套81内部的供应管85，使用时，供应管的进口87与来自调节器组件的低压软管9(未画出)连接。
如果需要，图1和8至11所示的任何一种呼吸器头盔可设置指示装置，以便在进入头盔内的呼吸区的气流降低至安全水平的情况下能警告使用者。这种指示装置的例子在DE-A-30 32 371，GB-A-2 130 893，US-A-4 765 326和EP-A-0 349 191和0 602 847中已有介绍。
权利要求
1.一种用于呼吸器系统的调节器组件，以便提供经过调节的气流给呼吸器头盔，该组件包括一外壳，它包括(1)一空气进口，以便与处于相当高压力的空气源连接，以及(2)一空气出口，以便与呼吸器头盔连接；该外壳内包含(1)一与进口连通的空气减压段，以及(2)一位于外壳内的、在减压段和出口之间的气流路径上的降噪段；其中，降噪段包括沿着气流路径互相间隔的第一和第二降噪件，第一降噪件位于减压段的空气出口附近并包括一变向板，该变向板使来自减压段的气流变向通过第一降噪件，由此使气流到达第二降噪件之前扩散。
2.如权利要求1所述的调节器组件，其特征在于，各降噪件包括大量的、充填气流路径的横截面的降噪材料。
3.如权利要求1所述的调节器组件，其特征在于，各降噪件包括一用烧结材料制造的圆盘。
4.如权利要求1所述的调节器组件，其特征在于，变向板被安装成阻挡来自调节器装置的、经过第一降噪件的空气的径直流动方向。
5.如权利要求1所述的调节器组件，其特征在于，减压段包括一压力调节器，其输出气流是可调节的。
6.如权利要求5所述的调节器组件，其特征在于，压力调节器具有许多设定，各设定与来自调节器的各输出气流有关，各设定的输出气流至少在预选的压力范围内是稳定的且不依赖于由所述源提供的空气的压力。
7.如权利要求1所述的调节器组件，其特征在于，还包括位于外壳内的气流路径上的异味过滤器。
8.如权利要求1所述的调节器组件，其特征在于，还包括面对空气进口处的压力的、并可操作以在进口处的压力下降至一预定值之下时发出警告信号的报警装置。
9.一种包括如权利要求1所述的调节器组件的呼吸器系统，其特征在于，组件的出口与呼吸器头盔连接。
10.一种用于呼吸器系统的调节器组件，以便提供经过调节的气流给呼吸器头盔；该组件包括一外壳，它具有与处于相当高压力的空气源连接的空气进口，以及与呼吸器头盔连接的空气出口；该外壳内包含一与进口连通的空气减压段，并安装有将调节器组件固定在呼吸器系统的使用者身上的固定装置；其中，该固定装置允许调节器组件相对其枢转，由此，在使用时，组件的取向可响应使用者的动作而调整。
11.如权利要求10所述的调节器组件，其特征在于，该固定装置将调节器组件定位在一皮带上，以便皮带束在使用者的腰部。
12.如权利要求10所述的调节器组件，其特征在于，固定装置包括一可供皮带穿过的支架。
13.一种包括如权利要求10所述的调节器组件的呼吸器系统，其特征在于，一空气供应管与空气进口连接，而一空气软管将出口与一呼吸器头盔连接。
全文摘要
提供一用于呼吸器系统的调节器组件，以便提供经过调节的气流给呼吸器头盔。调节器组件包括一外壳(15)，它具有与处于相当高压力的空气源连接的空气进口(17)和与呼吸器头盔连接的空气出口(23)。该外壳(15)内包含一与进口(17)连通的空气减压段(19)，在减压段和出口(23)之间的降噪段(21)。降噪段(21)包括两个互相间隔的消声圆盘(41，43)，其中的第一圆盘位于减压段(19)的空气出口(39)附近。变向板(47)使来自减压段(19)通过第一消声圆盘(41)的气流变向，从而在气流到达第二消声圆盘(43)前使其扩散。
文档编号A62B23/02GK1444497SQ01813371
公开日2003年9月24日 申请日期2001年6月14日 优先权日2000年6月16日
发明者K·I·佩特尔 申请人:3M创新有限公司