自适应调节的便携式呼吸供气装置的制作方法

[0001]
本发明涉及一种呼吸供气装置，尤其涉及一种自适应调节的便携式呼吸供气装置。


背景技术：

[0002]
呼吸供气装置用于为有吸氧需求的人提供氧气或氧含量较高的混合气体，传统的呼吸供气装置，总体来说存在体积较大、出氧浓度难以自适应调节、吸气阻力较大的问题。
[0003]
具体来说，传统呼吸供气装置一方面没有将氧气自动供气结构与空气自动供气结构很好地集成在一起，比如，利用呼吸器直接吸入高浓度氧气，通过用户自己控制呼吸器来确定是否吸入一定量的外界空气，或者将呼吸器(如呼吸面罩或吸气管)直接通过一条气管与外界空气连通，但无法实现空气流量的自动调节；另一方面，传统呼吸供气装置的氧气自动供气结构的活门一般利用弹簧的轴向弹性，所以导致吸气阻力较大，而空气供气结构不能实现自动调节流量的功能，更不能在海拔不同地区实现空气流量的自适应调节，所以不能根据不同环境比如不同海拔高度实现氧气浓度的自适应调节，降低了产品实用性和用户体验感。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种自适应调节的便携式呼吸供气装置。
[0005]
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
[0006]
一种自适应调节的便携式呼吸供气装置，包括相互连接的肺式供氧装置、空气调节装置和吸气管接头，所述吸气管接头内设有氧气进气口、空气进气口和混合气出气口，所述氧气进气口与所述空气进气口相互连通后再与所述混合气出气口连通，所述混合气出气口用于与呼吸面罩连接；所述肺式供氧装置包括第一壳体和肺式活门，包括呼吸膜片的所述肺式活门安装于所述第一壳体的内腔内并将该内腔分隔为相互独立的氧气进气内腔、氧气出气内腔和氧气中转内腔，所述氧气进气内腔位于所述肺式活门的开关进气侧且用于与氧气气源连接，所述氧气出气内腔位于所述肺式活门内且位于所述肺式活门的开关出气侧并通过氧气通道与所述吸气管接头内的氧气进气口连通，所述氧气中转内腔位于所述肺式活门的开关控制侧且所述呼吸膜片位于所述氧气中转内腔内，所述氧气中转内腔通过膜片引压通道与所述吸气管接头内的混合气出气口连通；所述空气调节装置包括第二壳体和波纹管流量调节机构，所述波纹管流量调节机构安装于所述第二壳体的内腔内，所述波纹管流量调节机构的进气口与外界空气连通，所述波纹管流量调节机构的出气口通过空气通道与所述吸气管接头内的空气进气口连通。上述呼吸膜片采用常规的设有圆环形凹槽的膜片，膜片上位于圆环形凹槽外周的部分用于连接安装，位于圆环形凹槽以内的部分用于形成弹性结构，在受到外力时会向一侧弯曲，失去外力后会恢复原状，与肺式活门的弹性部件配合则能实现更好的弹性效果，也便于调节膜片弯曲所需压力的大小，弹性部件与膜片上
位于圆环形凹槽以内的部分接触。
[0007]
作为优选，为了便于与肺式供氧装置和空气调节装置对应连接并形成集中的混合气体以便于用户吸入，所述吸气管接头内设有氧气喷嘴和混合气喷嘴，所述氧气喷嘴的进气口为所述吸气管接头内的氧气进气口，所述氧气喷嘴的出口与所述吸气管接头内的空气进气口和所述混合气喷嘴的进气口连通，所述混合气喷嘴的出气口为所述吸气管接头内的混合气出气口。
[0008]
作为优选，为了使氧气喷嘴在受到高压氧气冲击时减小冲击力以保护氧气喷嘴并延长其寿命，所述氧气喷嘴通过喷嘴安装座安装在所述吸气管接头内，所述氧气喷嘴能够在气流方向移动，所述氧气喷嘴与所述混合气喷嘴之间安装有喷嘴弹簧。
[0009]
作为优选，为了实现更好的产品稳定性并提高集成度，所述第一壳体与所述第二壳体一体成型，所述吸气管接头安装在所述第二壳体上。
[0010]
作为优选，为了减小吸气阻力、提高自适应流量控制的精度并节省空间、减小体积和重量，所述肺式活门还包括氧阀座、环形椎体、活门杆和活门弹簧，所述氧阀座的中心位置设有阀座通孔，所述氧阀座位于所述氧气进气内腔与所述氧气出气内腔之间，所述活门杆的第一端设有堵头，所述活门杆穿过所述阀座通孔且其堵头置于所述氧气进气内腔内，所述活门杆的堵头能够在所述活门杆与所述氧阀座垂直时关闭所述阀座通孔并在所述活门杆倾斜时开启所述阀座通孔，所述环形椎体与所述活门杆的堵头分别位于所述氧阀座的两侧，所述环形椎体的小端与所述活门杆的堵头接触，所述活门杆穿过所述环形椎体的中心通孔，所述环形椎体的大端与所述氧阀座之间的空间形成所述氧气出气内腔，所述活门杆的第二端连接有或直接设有球头，所述活门弹簧置于所述环形椎体的大端与所述球头之间且套装于所述活门杆外，所述球头与所述呼吸膜片中位于所述氧气中转内腔内的一侧的中部接触或旋转连接，所述活门杆与所述呼吸膜片的中部之间具有15-60
°
的夹角，所述呼吸膜片的另一侧位于一个具有固定气压的固压内腔内。
[0011]
作为优选，为了进一步减小吸气阻力，所述活门弹簧为锥形且其大端与所述环形椎体的大端连接、小端与所述球头连接。
[0012]
作为优选，为了便于加工和组装，所述固压内腔通过第一壳体盖板与所述第一壳体连接后形成，所述呼吸膜片中位于所述氧气中转内腔内的一侧固定连接有金属薄片，所述球头与所述金属薄片接触或旋转连接。
[0013]
作为优选，为了尽量提高集成度以减小体积好重量，所述第一壳体内还设有独立的空气中转内腔，所述空气中转内腔设有与外界空气连通的空气入口，所述空气中转内腔与所述空气通道连通，所述空气中转内腔的空气入口内侧依次设有空气滤网和空气阀板，所述空气阀板与所述空气中转内腔的对应腔壁之间安装有阀板弹簧，所述阀板弹簧用于将所述空气阀板压在所述空气中转内腔的空气入口内侧。
[0014]
作为优选，为了提高空气流量自适应调节的灵敏度并便于安装且提高集成度，所述波纹管流量调节机构包括开口筒体、真空波纹管、第一活门轴、第二活门轴、调节阀座和调节阀盖，所述开口筒体至少设有分别作为所述波纹管流量调节机构的进气口和出气口的第一开口和第二开口，所述调节阀座安装在所述第二开口处，所述调节阀座上设有空气通孔且该空气通孔同时与所述开口筒体的内部和所述空气通道连通，所述第一活门轴安装在所述开口筒体上与所述第二开口相对的内壁上，置于所述开口筒体内的所述真空波纹管的
第一端与所述第一活门轴密封连接，所述真空波纹管的第二端与所述第二活门轴密封连接，所述调节阀盖安装在所述第二活门轴上，所述调节阀盖与所述调节阀座之间设有用于空气通过的间隙且两者之间能够在相互接触时形成密封。
[0015]
作为优选，为了避免调节阀盖与调节阀座密封时产生较大冲击里损坏零件，所述波纹管流量调节机构还包括第三活门轴和调节弹簧，所述第三活门轴安装在所述第二活门轴上，所述调节阀盖安装在所述第三活门轴上且能够在靠近和远离所述调节阀座的方向移动并能够被所述第三活门轴限位使其不能脱离所述第三活门轴，所述调节弹簧安装在所述调节阀盖与所述第二活门轴之间使所述调节阀盖具有向靠近所述调节阀座方向移动的弹性。
[0016]
本发明的有益效果在于：
[0017]
本发明通过将具有自适应调节氧气开关、流量的肺式供氧装置和具有自适应调节空气开关、流量的空气调节装置以及用于将氧气和空气混合的吸气管接头集成在一起形成一个整体结构的呼吸供气装置，具有便于自适应调节氧气和空气流量、集成度高、体积小、重量轻、便于携带的优点，适用于为高原作业人员提供供氧防护以提高其舒适性及耐候能力，可广泛运用于高原、山地等需氧场所以及教学试验用氧场景，更能够与氧气瓶和呼面罩连接在一起形成衣装式呼吸供气装置，更利于携带。
[0018]
本发明通过采用结构独特的肺式供氧装置，利用呼吸膜片带动倾斜的活门杆做径向移动，只需克服活门弹簧的径向弹力，大大地减小了开启氧气开关所需的启动力，即大大地减小了吸气阻力，同时不会降低氧气开关和流量控制的精度；同时，通过将氧气独立送到吸气管接头，并把呼吸膜片所在的氧气中转内腔与吸气管接头的混合气出气口连通，既能实现吸气时自动开启氧气开关的目的，又能将送氧通道与呼吸膜片所在内腔隔离，减小了氧气供给和氧气开关控制机构之间的相互影响，减少了氧气损耗并提高了控制精度。
[0019]
本发明通过采用结构独特的波纹管流量调节机构，利用真空波纹管在不同外压下具有不同伸缩量的功能实现调节阀盖与调节阀座之间间距的自适应调整功能，在海拔较低、大气压力较大时，用户不需要吸入太高浓度的氧气，此时真空波纹管的伸缩长度较短，调节阀盖与调节阀座之间的间距较大，空气流量较大，从而送到呼吸面罩的氧气浓度较低，反之，在海拔较高、大气压力较小时，用户需要吸入较高浓度的氧气，此时真空波纹管的伸缩长度较长，调节阀盖与调节阀座之间的间距较小(或密封)，空气流量较小(或断流)，从而送到呼吸面罩的氧气浓度较高，如此实现不同海拔高度的空气流量和氧气浓度的自适应调节功能。
附图说明
[0020]
图1是本发明所述自适应调节的便携式呼吸供气装置的主视图；
[0021]
图2是本发明所述自适应调节的便携式呼吸供气装置的俯视图；
[0022]
图3是图1中的a-a剖视放大图；
[0023]
图4是图1中的b-b剖视放大图；
[0024]
图5是图2中的c-c剖视放大图。
具体实施方式
[0025]
下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0026]
如图1-图5所示，本发明所述自适应调节的便携式呼吸供气装置包括相互连接的肺式供氧装置2、空气调节装置1和吸气管接头3，吸气管接头3内设有氧气进气口(即氧气喷嘴302的进气口，图中未标记)、空气进气口(即与空气通道101连通的进气口，图中未标记)和混合气出气口(即混合气喷嘴300的出气口，图中未标记)，所述氧气进气口与所述空气进气口相互连通后再与所述混合气出气口连通，所述混合气出气口用于与呼吸面罩(图中未示)连接；肺式供氧装置2包括第一壳体201和肺式活门，包括呼吸膜片217的所述肺式活门安装于第一壳体201的内腔内并将该内腔分隔为相互独立的氧气进气内腔203、氧气出气内腔206和氧气中转内腔217，氧气进气内腔203位于所述肺式活门的开关进气侧且通过氧气接头200用于与氧气气源(图中未示)连接，氧气出气内腔206位于所述肺式活门内且位于所述肺式活门的开关出气侧并通过氧气通道102(说明：氧气通道102根据吸气管接头3所在位置而对应设置，不是一定要设于空气调节装置1内，只是因为本例中的吸气管接头3安装在空气调节装置1上，所以氧气通道102设于空气调节装置1内)与吸气管接头3内的氧气进气口连通，氧气中转内腔218位于所述肺式活门的开关控制侧且呼吸膜片217位于氧气中转内腔218内，氧气中转内腔218通过膜片引压通道103与吸气管接头3内的混合气出气口连通；空气调节装置1包括第二壳体100和波纹管流量调节机构，所述波纹管流量调节机构安装于第二壳体100的内腔内，所述波纹管流量调节机构的进气口与外界空气连通，所述波纹管流量调节机构的出气口通过空气通道101与吸气管接头3内的空气进气口连通。
[0027]
如图1-图5所示，本发明所述自适应调节的便携式呼吸供气装置的基本工作原理如下：
[0028]
使用前，将吸气管接头3与呼吸面罩连接好，将氧气进气内腔203对应的接头与高压氧气源连接好；高压氧气(如制氧机制备的高浓度氧气)首先进入氧气进气内腔203内，如果用户没有吸氧，则氧气中转内腔218的气压与吸气管接头3内的混合气出气口的气压一致且都不是负压，则呼吸膜片217不会弯曲，肺式活门的开关处于关闭状态，氧气不能进入氧气出气内腔206；如果用户开始吸氧，则氧气中转内腔218的气压与吸气管接头3内的混合气出气口的气压一致且都会变成负压，则呼吸膜片217产生弯曲，肺式活门的开关处于开启状态，氧气进入氧气出气内腔206，并通过氧气通道102进入吸气管接头3内的氧气进气口，然后与空气混合后从吸气管接头3内的混合气出气口进入呼吸面罩，本用户吸入，实现吸氧功能；与此同时，空气调节装置1内的波纹管流量调节机构根据海拔高度不同自适应改变进入吸气管接头3内的空气进气口的空气流量，在海拔较低时，大气压力较大，所以空气流量大，与氧气混合后氧浓度较低，在海拔较高时，大气压力较小，所以空气流量小，与氧气混合后氧浓度较高，符合用户高海拔时吸氧量增大的需求，如此实现氧浓度的自适应调节功能。
[0029]
如图1-图5所示，下面还公开了本发明的多种更加优化的结构，根据实际需要可以将下述一种或多种结构与上述结构进行叠加组合形成更加优化的技术方案。
[0030]
如图3和图5所示，为了便于与肺式供氧装置2和空气调节装置1对应连接并形成集中的混合气体以便于用户吸入，吸气管接头3内设有氧气喷嘴302和混合气喷嘴300，氧气喷嘴302的进气口为吸气管接头3内的氧气进气口，氧气喷嘴302的出口与吸气管接头3内的空气进气口和混合气喷嘴300的进气口连通，混合气喷嘴300的出气口为吸气管接头3内的混
合气出气口。
[0031]
如图3和图5所示，为了使氧气喷嘴302在受到高压氧气冲击时减小冲击力以保护氧气喷嘴302并延长其寿命，氧气喷嘴302通过喷嘴安装座303安装在吸气管接头3内，氧气喷嘴302能够在气流方向(图中的上下方向)移动，氧气喷嘴302与混合气喷嘴300之间安装有喷嘴弹簧301。喷嘴弹簧301使氧气喷嘴302具有远离混合气喷嘴300的弹力，在高压氧气进入氧气喷嘴302的进气口时，冲击力使氧气喷嘴302克服喷嘴弹簧301的弹力向靠近混合气喷嘴300的方向移动，形成弹性结构，从而缓冲了高压氧气的冲击力。
[0032]
如图1、图2和图5所示，为了实现更好的产品稳定性并提高集成度，第一壳体201与第二壳体100一体成型，吸气管接头3安装在第二壳体100上。
[0033]
如图4所示，为了减小吸气阻力、提高自适应流量控制的精度并节省空间、减小体积和重量，所述肺式活门还包括氧阀座204、环形椎体207、活门杆208和活门弹簧209，氧阀座204的中心位置设有阀座通孔，氧阀座204位于氧气进气内腔203与氧气出气内腔206之间，活门杆208的第一端设有堵头(图中未标记)，活门杆208穿过所述阀座通孔且其堵头置于氧气进气内腔203内，活门杆208的堵头能够在活门杆208与氧阀座204垂直时关闭所述阀座通孔并在活门杆208倾斜时开启所述阀座通孔，环形椎体207与活门杆208的堵头分别位于氧阀座204的两侧，环形椎体207的小端与活门杆208的堵头接触，活门杆208穿过环形椎体207的中心通孔，环形椎体207的大端与氧阀座204之间的空间形成氧气出气内腔206，活门杆208的第二端连接有或直接设有球头212，活门弹簧209置于环形椎体207的大端与球头212之间且套装于活门杆208外，球头212与呼吸膜片217中位于氧气中转内腔218内的一侧的中部接触(或旋转连接)，活门杆208与呼吸膜片217的中部之间具有15-60
°
(图中为30
°
)的夹角，呼吸膜片217的另一侧位于一个具有固定气压的固压内腔(图中未标记，其具体气压根据实际需要而定)内。上述结构的肺式活门，利用呼吸膜片217本身的弹性复位，利用固压内腔与氧气中转内腔218之间的压差实现对活门杆208的推动，活门杆208被推动后会克服活门弹簧209的径向弹性而发生倾斜，从而打开活门开关，即活门杆208的堵头与氧阀座204的阀座通孔之间形成通道，氧气可以进入氧气出气内腔206。倾斜式的活门杆208不但具有减小吸氧阻力的作用，而且能够减小整个肺式供氧装置2的体积和重量。
[0034]
如图4所示，为了进一步减小吸气阻力，活门弹簧209为锥形且其大端与环形椎体207的大端连接、小端与球头212连接。
[0035]
如图4所示，为了便于加工和组装，所述固压内腔通过第一壳体盖板202与第一壳体201连接后形成，呼吸膜片217中位于氧气中转内腔218内的一侧固定连接有金属薄片215，球头212与金属薄片215接触(或旋转连接)。
[0036]
如图4所示，为了尽量提高集成度以减小体积好重量，第一壳体201内还设有独立的空气中转内腔216，空气中转内腔216设有与外界空气连通的空气入口210，空气中转内腔216与空气通道101(见图3)连通，空气中转内腔216的空气入口210的内侧依次设有空气滤网211和空气阀板213，空气阀板213与空气中转内腔216的对应腔壁之间安装有阀板弹簧214，阀板弹簧214用于将空气阀板213压在空气中转内腔216的空气入口210的内侧。将空气中转内腔216设于第一壳体201内，是因为肺式活门的倾斜结构节约了空间，同时空气调节装置1本身没有更多空闲空间，如此形成更加紧凑的整体结构。用户吸氧时，空气中转内腔216内的气压降低成负压，外界空气推动空气阀板213后进入空气中转内腔216内，并通过空
气通道101进入吸气管接头3内与氧气混合。
[0037]
如图3和图5所示，为了提高空气流量自适应调节的灵敏度并便于安装且提高集成度，所述波纹管流量调节机构包括开口筒体112、真空波纹管110、第一活门轴113、第二活门轴109、调节阀座104和调节阀盖107，开口筒体112至少设有分别作为所述波纹管流量调节机构的进气口和出气口的第一开口111(位于图中开口筒体112的侧部)和第二开口(位于图中开口筒体112的上部，图中未标记)，调节阀座104安装在所述第二开口处，调节阀座104上设有空气通孔105且该空气通孔105同时与开口筒体112的内部和空气通道102连通，第一活门轴113通过锁定螺母114安装在开口筒体112上与所述第二开口相对的内壁上，置于开口筒体112内的真空波纹管110的第一端与第一活门轴113密封连接，真空波纹管110的第二端与第二活门轴109密封连接，调节阀盖106安装在第二活门轴109上，调节阀盖107与调节阀座104之间设有用于空气通过的间隙且两者之间能够在相互接触时形成密封，第一壳体201的开口端安装有第一壳体盖板115。真空波纹管110本身具有如下特性：外界气压较大时其伸缩量较小，外界气压较小时其伸缩量较大，本发明正是利用这个特性使真空波纹管110的伸缩量与外界气压形成反比关系，从而在海拔较低、空气气压较高时，因为真空波纹管110的伸缩量较小，所以调节阀盖107与调节阀座104之间的间隙较大，进入空气通道102的空气较多，与氧气混合后的气体氧浓度较低，反之，在海拔较高、空气气压较低时，因为真空波纹管110的伸缩量较大，所以调节阀盖107与调节阀座104之间的间隙较小，进入空气通道102的空气较少，与氧气混合后的气体氧浓度较高，如此以自适应调节的方式满足用户吸氧需求。
[0038]
如图3所示，为了避免调节阀盖107与调节阀座104密封时产生较大冲击里损坏零件，所述波纹管流量调节机构还包括第三活门轴106和调节弹簧108，第三活门轴106安装在第二活门轴109上，调节阀盖107安装在第三活门轴106上且能够在靠近和远离调节阀座104的方向(图中的上下方向)移动并能够被第三活门轴106限位使其不能脱离第三活门轴106，调节弹簧108安装在调节阀盖107与第二活门轴109之间使调节阀盖107具有向靠近调节阀座104方向移动的弹性。
[0039]
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。