用于飞行器机组人员氧气面罩的充气式安全带组件的制作方法

相关申请的交叉参考

本申请基于2015年2月6日提交的美国临时专利申请no.62/113,197和2016年2月3日提交的美国非临时专利申请no.15/014,175，并要求这些专利申请的优先权，上述专利申请通过引用以其全部内容并入。

本发明涉及在大型飞行器中用于机组人员安全以及在机舱减压的情况下使用的机组人员面罩。更具体地，本发明涉及用于将此类面罩固定在适当位置中以便使用的充气式安全带(harness)。

背景技术：

常用类型的机组人员面罩包括带有充气式弹性管的充气式头部安全带，该充气式弹性管在安全带放置在使用者的头部上方之前被充气，且然后放气以抓握使用者的头部。阀连接到该管以控制通过诸如来自呼吸面罩上的调节器的氧气供应装置的加压气体充气和放气。

另一类似类型的氧气供应系统包括带有面罩和充气式头部安全带的氧气供应装置。多个化学氧气发生器向贮存器提供氧气，以首先对气动头部安全带充气，并且在化学氧气发生器的启动期间提供初始呼吸供应。

现有技术使用带有充气式硅胶内管的安全带以及调节器来为飞行员提供氧气。该安全带的充气特征允许飞行员以快速的方式佩戴机组人员面罩。

具体地，现有技术依赖于硅胶内管，该硅胶内管通过加压氧气充气并且受到多孔的外编织物(overbraid)的限制而不会爆裂。主要的可靠性问题在于硅胶内管非常易于被刺穿和磨损。

在图1所示的典型的常规的机组人员面罩中，充气式机组人员面罩组件包括连接到口鼻面部密封模塑件或面罩部分12的充气式安全带10，该面罩部分被形成为以当充气式安全带装配在佩戴者的头部上方并且适当地充气时适合佩戴者的面部。面罩部分的下前部分包括防烟护目镜吹扫流致动杆14、安全带充气控制按钮16、在充气式安全带和氧气供应调节器组件20之间的连接器18，以及控制旋钮22。调节器通常通过在面部密封件的下前部分内部的端口向面罩佩戴者供应呼吸氧气，并且还经由氧气压力供应软管24向充气式安全带供应氧气或其它呼吸气体混合物，该软管24包括压力指示器26、耦接件28，以及控制件30。充气式安全带通常包括经由连接器34连接到下部充气式管36的后部充气式管32或带，该下部充气式管36连接到氧气供应调节器组件。一旦充气，对于面罩的大小和舒适度，充气式安全带还可被调整。在按下安全带充气按钮时，来自氧气源的氧气流入安全带组件中。现有技术充气式安全带通常由充气式硅胶管组成，该管覆盖有编织材料的编织套管。编织物有助于该管承受更高的压力，并且根据编织套管的长度与管长度的比率，能够在纵向方向上控制膨胀长度，而编织套管的直径控制在径向方向上的管膨胀。额定的操作压力为70至85psig(磅/平方英寸)。

如图1所示，在安全带组件中存在带有不同长度的管和相关联的接头的若干部段，其中这些部段交会并且利用各种装置保持在适当位置中。附件(诸如，背垫和头带)附接到覆盖的硅胶管以产生安全带形状。现有技术的主要的观察的故障模式之一是由于在重复的充气循环之后由应力和疲劳引起的管的撕裂而产生的安全带内的泄露。当安全带组件经受重复的充气循环时，管子的变形引起管子中小孔的形成，从而会导致从管子的明显的泄露。

在安全带组件循环期间，当来自机组人员面罩的氧气被供应到安全带组件时，硅胶管充气，从而造成压力增加。如上所述，管子的长度在纵向方向上增加，而管直径的径向增加由套管来控制。

通过套管对硅胶管的径向直径的控制是现有技术不能提供坚固的组件之所在。在制造中编织物的打褶既困难又不一致。一旦安全带组件被充气若干次，编织物褶皱(pleat)将沿着管的长度形成不规则图案。褶皱间隔的这种不规则性造成管直径的不均匀的径向增加。直径的这种不均匀的径向增加产生其中直径将激增的管长度中的区域。在这些区域中，管的外表面被腐蚀掉，从而引起管壁厚度减少并且引起最终的管故障。

因此可期望提供带有能够充气并且能够在使用者的头部上方膨胀的充气式安全带的充气式安全带机组人员面罩。还可期望提供带有充气式安全带的充气式安全带机组人员面罩，该充气式安全带具有弹性特性以使得安全带然后收缩并且在使用者的头部上绷紧。虽然充气式安全带机组人员面罩的典型的常规的充气式安全带在故障之前能够仅进行平均1000次充气，但是可期望提供能够充气至少25000次而没有故障的充气式安全带。

虽然充气式安全带机组人员面罩的典型的常规的充气式安全带的内部充气式硅胶材料随时间推移经历塑性变形，从而导致安全带对于充气式安全带机组人员面罩放置在使用者的头部上方变得越来越不可充气，并且当安全带被放气时导致在使用者的头部上的张力的损失，但是可期望提供更坚固可靠并且采用例如复合纺织品等不会塑性变形且从而保持它们的张力的材料的充气式安全带。本发明满足这些需要和其它需要。

技术实现要素：

简要而概括地说，本发明提供了用于飞行器机组人员氧气面罩的充气式安全带组件，其特别适于采用充气式管，诸如具有带有内气密涂层的织物材料(例如，纺织品)的外层的管以用于对充气式安全带组件充气，使得通过材料的外层而不是内硅胶内管的充气来进行充气式安全带组件的充气来满足商业航空应用并且特别是驾驶舱机组人员的氧气需要。充气式管的大部分材料强度由充气式管的材料的外层提供，并且已经发现材料的外层对于循环引起的故障更坚固，而本发明的充气式管的弹性能够由任何非充气式的弹性材料(例如，弹性带)提供。

因此本发明提供了用于飞行器机组人员氧气面罩的充气式安全带组件以在飞行器上为机组人员提供调节的氧气流量。在目前优选的方面，飞行器充气式安全带组件包括一个或更多个充气式管，一个或更多个充气式管具有常放气配置和充气配置。一个或更多个充气式管经配置以被充气以引起安全带组件膨胀，从而允许安全带组件放置在使用者的头部上方，并且一个或更多个充气式管有利地包括诸如纺织品等织物材料的外层，其在织物材料的外层的至少一个表面上涂有不透气表面涂层以允许一个或更多个充气式管被充气。在目前优选的方面，一个或更多个充气式管包括多个充气式管，并且在另一目前优选的方面，一个或更多个充气式管为两个连续的充气式管。

在另一目前优选的方面，一个或更多个充气式管均包括分别设置在一个或更多个充气式管内的有弹力的弹性材料的内芯，有弹力的弹性材料的内芯分别固定地连接在一个或更多个充气式管的第一端和第二端之间。有弹力的弹性材料的内芯经配置以当一个或更多个充气式管处于常放气配置时将一个或更多个充气式管偏置到第一长度。一个或更多个充气式管的充气引起一个或更多个充气式管将织物材料的外层径向向外并且轴向膨胀到大于第一长度的第二长度，以引起安全带组件膨胀，从而允许安全带组件放置在使用者的头部上方，并且一个或更多个充气式管的放气引起飞行器充气式安全带组件利用期望的头部张力抓握使用者的头部。

在另一目前优选的方面，一个或更多个充气式管在常放气配置中是褶皱的并且在充气配置中是平滑的。在另一目前优选的方面，经配置以连接到机组人员面罩以用于控制一个或更多个充气式管的充气和放气的一个或更多个面罩附接配件能够固定到一个或更多个充气式管的第一端。在另一目前优选的方面，面罩附接管能够与一个或更多个充气式管的第二端相接。在另一目前优选的方面，一个或更多个弹性头带能够连接在一个或更多个充气式管之间以用于调整安全带组件在使用者的头部上的定位。在另一目前优选的方面，背垫能够连接在一个或更多个充气式管之间以形成安全带组件的轮廓以用于安全带在使用者的头部上的定位。

在另一目前优选的方面，充气式安全带组件被设定尺寸使得其性能容易通过调整与氧气压力要求有关的参数来优化。在另一目前优选的方面，充气式安全带组件经设计以承受所有的流量要求从而确保安全可靠的操作。

通过下面对优选实施例的详细描述并结合通过实例的方式说明本发明的操作的附图，本发明的其它特征和优点将变得更显而易见。

附图说明

图1是现有技术机组人员面罩的视图。

图2a是根据本发明的示出处于未充气状态的用于飞行器机组人员氧气面罩的充气式安全带组件的充气式管的横截面图解视图。

图2b是示出处于充气状态的图2a的充气式管的横截面图解视图。

图3是根据本发明的用于飞行器机组人员氧气面罩的充气式安全带组件的图示。

具体实施方式

虽然常规的机组人员面罩通常包括带有在安全带放置在使用者的头部上方之前充气并且然后放气以抓握使用者的头部的充气式弹性管的充气式头部安全带，但是充气式头部安全带的充气式弹性管通常由被多孔的外编织物的外层覆盖的充气式硅胶内管形成。充气式硅胶内管被充气，并且由多孔的外编织物的外层限制该硅胶内管以使之不爆裂，但是由于硅胶内管因硅胶内管的充气和放气的循环而重复的变形，硅胶内管仍然易于受到管子中小孔的逐渐形成的影响，从而最终导致在安全带充气期间从充气式头部安全带的充气式弹性管的充气压力的明显泄露，使安全带在使用者的头部上方的放置随时间推移而越来越难，并且潜在地危及生命。因此可期望提供更加坚固可靠的充气式安全带。

参考图2a、图2b和图3，本发明因此提供了用于飞行器机组人员氧气面罩的在飞行器上为飞行器机组人员提供调节的氧气流量的飞行器充气式安全带组件40。飞行器充气式安全带组件包括一个或更多个充气式管，并且优选包括由织物材料的外层构成的多个充气式管，该外层带有内部气密涂层以在充气式安全带组件放置在使用者的头部上方之前允许充气式管被充气，并且被放气以允许充气式安全带组件抓握使用者的头部。在目前优选的方面，飞行器充气式安全带组件包括两个连续的充气式外管42，其能够被充气以引起安全带组件膨胀，从而允许安全带组件放置在使用者的头部上方。充气式外管42均具有第一端44和第二端46，并且有弹力的弹性材料的内芯48设置在充气式外管中的每个内，该内芯固定连接在充气式外管的第一和第二端之间，如图2a和图2b所示。如图2a所示，当充气式外管处于常放气状态时，有弹力的弹性材料的每个内芯将其各自的充气式外管偏置到具有第一较短长度的较短的褶皱配置，其中有弹力的弹性材料的内芯处于缩短配置中。如图2b所示的充气式外管的充气引起充气式外管将外管的褶皱径向向外膨胀到平滑的延长配置，并且外管被延长，且有弹力的弹性材料的内芯拉伸到大于第一较短长度的第二长度，以引起安全带组件膨胀从而允许安全带组件放置在使用者的头部上方。随后，在放置在使用者的头部上方后，当充气式外管放气时，有弹力的弹性材料的每个内芯经配置以将其各自的充气式外管偏置到第一较短的褶皱配置以引起飞行器充气式安全带组件利用期望的头部张力抓握使用者的头部。

经配置以连接到机组人员面罩和调节器以用于控制充气式外管的充气和放气的两个面罩附接配件50还优选固定到充气式外管的第一端44，并且与管材料适当地相接，如图3所示。面罩附接管52还优选与充气式外管的第二端46相接，并且一个或更多个弹性头带54还优选连接在充气式外管之间以用于调整安全带组件在佩戴者的头部上的定位。在另一目前优选的方面，背垫56还优选连接在充气式外管之间以形成安全带组件的轮廓以用于安全带在佩戴者的头部上的定位。

已经对利用沿其长度被刺穿多次以使得其不能充气而是仅能够充当弹性带的硅胶管作为有弹力的弹性材料的内芯的本发明的飞行器充气式安全带组件的原型进行了测试，并且已经获得多于25000次充气和放气，并且在充气式安全带组件的充气式外管或有弹力的弹性材料的内芯的性能没有退化的情况下继续适当地操作。

从上述内容中显而易见的是，虽然对本发明的特定形式进行了说明和描述，但是在不偏离本发明的精神和范围的情况下能够作出各种修改。因此，除了所附权利要求外，并不意图对本发明进行限制。