利用封闭过滤器的便携式空气净化系统的制作方法

专利名称：利用封闭过滤器的便携式空气净化系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及呼吸器设备，并具体涉及利用一个或多个封闭 过滤器的便携式装有动力的空气净化呼吸器。
背景技术：
已知各种用于在危险环境中提供可呼吸空气的设备。两种具体的 常用类型是空气过滤类型和自备呼吸设备("SCBA")类型，在前者 中过滤环境空气来去除有危害的污染物以使得用户可以安全呼吸空 气，在后者中用户携带并按需要使用含可呼吸空气供应的压力容器。 每种类型都使用了几十年了。
最近，已经将这两种设备组合来为用户提供更大的灵活性。组合 SCBA/空气过滤呼吸器可以由民防工人、第一出动人员(first responder)、危险品小组和军事人员使用，以使用户能够在被对呼吸 道有害的物质或化学物污染或可能污染的环境中停留更长时间。 SCBA通过从压力容器向用户提供空气供应来提供呼吸保护。空气过 滤呼吸器采用过滤罐，这些过滤罐从提供给用户的空气过滤有害物质 或化学物。空气过滤呼吸器可以采用两种形式之一纯负压装置或者 吹风器辅助装置。在纯负压空气过滤呼吸器中，用户需要用肺通过过
滤罐吸入空气。在送风器辅助装置中，借助适应气流的电子吹风器帮 助用户通过过滤罐吸入空气。吹风器辅助装置在工业中通常称为装有
动力的空气净化呼吸器("PAPR")。
当前的呼吸器构造通常限制为用于空气过滤的呼吸器或者从压力 容器提供正压力的空气供应的呼吸器。通过提供两种呼吸保护，用户 使用呼吸保护的空气过滤模式，而能够停留在有潜在污染的区域或者 未分类为对生命和健康有直接危害("IDLH")的污染区域中。然后， 如果用户需要进入IDLH环境或者当前环境变成IDLH，则用户能够 切换到SCBA呼吸器并呼吸从压力容器供应的空气。最后，用户在退 出IDLH环境之后能够切换回到空气过滤模式，并为退出环境和/或整 个排除污染过程中保持呼吸保护。重要的因素是在不将用户暴露到周 围环境的情况下允许用户在呼吸模式之间来回切换。
使用这种构造的一个示例场景是危险品小组进行工作来清理大建 筑物内的危险化学泄漏物。在泄漏物的现场时，用户将需要SCBA的 呼吸保护。但是，他们必须穿越通过建筑物的很长距离而到达泄漏的 实际位置。在此穿越期间，用户也需要呼吸保护，尽管呼吸危险仅仅 需要空气过滤保护。如果此场景对于仅仅装备有SCBA的用户发生， 人们可以容易看到会减少在泄漏现场的实际停留时间，因为SCBA使 用的压缩空气的一部分在穿越进出建筑物时被消耗了。如果用户装备 有组合SCBA/空气过滤呼吸器，则可以使用空气过滤呼吸器穿越进出 建筑物，而仅仅在泄漏现场需要时使用SCBA。这样，用户将能够使 完成任务的时间最大化。
使用这种构造的另一个示例场景是军事消防员
.军事消防单元中的人员每人都装备有组合SCBA/PAPR呼吸 器。在正常消防任务期间在没有PAPR的情况下使用SCBA。
,在化学或生物攻击的情况下，消防人员将每人都穿上面罩和 PAPR,只要他们处于待命状态就穿着此配置，由此受到保护而不会 受化学或生物环境的影响。
,如果在化学或生物攻击期间且穿着PAPR时，人员受到召唤进
行消防任务，PAPR可以附装到SCBA，然后可以穿上组合单元。然 后用户可以按需要切换到SCBA进行消防。
,在退出有火的环境时，如果用户已经受到化学或生物攻击的污 染，他将切换到PAPR，然后脱下SCBA并从SCBA移除PAPR。在 此循环的整个过程中，用户一直保持他的呼吸保护，并且现在准备好 进行排除污染循环。
组合两种呼吸器可能不是一个新的概念；但是组合这两者的方法以及 其下述构造是独特且新颖的。
关于传统PAPR设计的另一问题是它们仅仅对用户提供呼吸帮 助，并在深呼吸的情况下使得面罩压力变成负压。不幸的是，这通常 会使用户的面部密封泄漏，由此将用户暴露到周围环境。这可以通过 保持用户面罩内的正压力来防止。但是，为了使PAPR向用户提供足 够的气流以保持正压力，甚至在高呼吸速率下，也必须产生恒定的高 气流。测试表明重体力工作的呼吸速率可以在每分钟100升("lpm，，) 的量级上。如果假定人以正弦呼吸曲线呼吸，则这相当于超过300 lpm 的峰值空气流速。这意味着为使PAPR保持正压力，应该向面罩提供 至少3001pm的流速。这种情况表现出的问题涉及用户的呼气。首先， 用户实际上仅仅需要300 lpm或更高流速用于每个呼吸循环的一'J、部 分；供应到面罩的其余空气都从面罩的呼气阀排出。这表明空气被过 滤而未^皮用户^f吏用。其次，在此300 lpm或更高的气流进入面罩的情 况下，当用户处于呼吸循环的呼气部分时也适用同一峰值流，这意味 着呼气阀必须能够处理600 lpm或更高的峰值流(PAPR供应的流十 用户呼气流)。为了在不使用户受到高呼气压力的情况下适应此大小的 流，需要过大的呼气阀。于是，本领域中存在对于处理此问题的改进 方法的需求。
关于传统PAPR设计的另 一 问题是它们并不预期携带进入有火或 其他高热环境。在典型PAPR中使用的过滤罐并不构造成耐受火焰、 高热等，因为这样的要求到目前为止很少是必要的。近来的一种保护 过滤罐的方法是用"无菌鞋"盖住每个罐以保护其直到要使用该罐为
止。不幸的是，这种设计需要移除无菌鞋的附加步骤，而该步骤耗时 且麻烦。此外， 一旦移除，无菌鞋必须安全携带或存放，这对用户来 说很麻烦。另外，无论无菌鞋还是任何其他已知装置都无法提供用于 封闭对过滤罐的空气接触的装置，该装置用于在使用多个过滤罐时平 衡过滤罐之间的气流并由此在过滤罐上提供均匀的磨损，或者提供仅 仅通过密闭使用以控制进出过滤罐的气流才可用的功能。

发明内容
所发明的呼吸器采用了具有若干独特特征的PAPR。因为PAPR 可能会被携带进入消防环境，所以必须保护其免受该处所发现的所有 危害的影响。重要的是，PAPR用于过滤空气的过滤罐容易受到热、 火焰、水和湿气的影响。因为所有这些危害都可以在发火现场找到， 所以过滤罐的保护非常重要。所发明的呼吸器的PAPR采用完全容纳 过滤罐的包围件。该包围件的入口提供了空气进入包围件的曲折路径， 由此防止过滤罐暴露到以上危害下。在一些实施例中，入口管道还可 以打开和关闭，以提供进一步的保护。如果提供，这样的管道可以包 括能手动操作或通过电子或气动控制操作的入口盖。在有或没有入口 管道的情况下，包围件还通过覆盖罐的各种突起而提供了使PAPR具 有流线型的附带优点，这些突起可能对消防员形成障碍危险。
本发明包括利用 一个或多个封闭过滤器的便携式空气净化系统。 广泛而言，根据一个方面的本发明是一种装有动力的空气净化呼吸器， 包括包围件，所述包围件限定形成单个连续封闭内部；将环境空气 引导到所述包围件的内部的至少一个入口；布置在所述包围件的内部 中的多个过滤罐；吹风才几，所述吹风才几迫使空气通过所述至少一个入 口 ，进入所述包围件的内部并通过所述多个过滤罐以产生适合于呼吸 的过滤后空气。
在此方面的特征中，所述至少一个入口将环境空气分配到布置在 包围件的内部中的多个过滤罐中的每个；所述包围件被加强以防止所 述多个过滤罐受到外力损害；所述装有动力的空气净化呼吸器还包括
适于接纳并保持所述多个过滤罐中每个的支持结构，所述包围件主要 安装到所述支持结构而非过滤罐以避免外力从所述包围件传递到所述
过滤罐；所述装有动力的空气净化呼吸器还包括流体坝，所述流体坝 布置在至少一个入口与所述多个过滤罐中至少一个过滤罐之间的空气 路径中并适于防止液体到达所述至少一个过滤罐；所述包围件限定形 成其中布置所述多个过滤罐的单个隔间；并且所述包围件限定形成多 个分开的隔间，其中每个过滤罐布置在所述多个分开的隔间中的不同 的一个隔间中。
根据另一方面的本发明是一种空气净化呼吸器，包括包围件， 所述包围件限定形成单个连续封闭内部；将环境空气引导到所述包围 件的内部的入口管道；控制环境空气通过入口管道的流动的阀；布置 在所述包围件的内部中的至少一个过滤罐；流体连接设备，所述流体 连接设备引导来自所述过滤罐的出口的过滤后空气以由用户呼吸。
在本发明的特征中，所述空气净化呼吸器还包括吹风机，所述吹 风机迫使空气通过入口管道，进入所述包围件的内部并通过所述过滤 罐以产生适合于呼吸的过滤后空气；所述阀可在至少一个第一状态和 第二状态之间调节，在第一状态中允许环境空气流过入口管道，在第 二状态中防止环境空气流过入口管道；并且所述入口管道包括单个入 口，并且所述阀包括入口封盖，所述入口封盖可以从入口拆除和在入 口中更换以控制是否允许环境空气流过入口管道。
根据另一方面的本发明是一种空气净化呼吸器，包括包围件， 所述包围件限定形成单个连续封闭内部；布置在所述包围件的内部中 的至少两个过滤罐；将环境空气引导到所述包围件的内部的入口管道， 所述入口管道包括入口和分配部分，环境空气通过所述入口而进入入 口管道，所述分配部分将进入入口的环境空气的近似相等部分引到至 少两个过滤罐中的每个；流体连接设备，所述流体连接设备引导来自 所述至少两个过滤罐的出口的过滤后空气以由用户呼吸。
在此方面的特征中，所述空气净化呼吸器还包括吹风机，所述吹 风机迫使空气通过入口管道，进入所述包围件的内部并通过所述至少 两个过滤罐以产生适合于呼吸的过滤后空气；分配部分是具有至少两 组空气出口的大体对称室，每组都包括专用于将空气排到至少两个过
滤罐中特定一个的一个或多个空气出口；所述包围件限定形成用于至 少两个过滤罐中每个的分开的隔间，并且每组空气出口将空气从所述
室引导到所述隔间中正好一个；所述分配部分包括不同尺寸的至少两 个管道孔，每个管道孔适于将空气排到至少两个过滤罐中的不同一个， 每个管道孔的尺寸与其离所述入口的距离直接相关，其中最小的管道 孔距离所述入口最近，由此平衡由所述至少两个过滤罐接收的气流量； 所述过滤罐大体沿直线布置，而分配部分与所述过滤罐相邻而大体沿 直线延伸，并且管道孔大体沿直线布置在所述分配部分中，由此使得 进入较大管道孔的空气首先流经最小的管道孔。
根据另一方面的本发明是一种空气净化呼吸器，包括包围件， 所述包围件限定形成单个连续封闭内部；将环境空气引导到所述包围 件的内部的至少一个入口；布置在所述包围件的内部中的过滤罐；流 体连接设备，所述流体连接设备引导来自所述过滤罐的出口的过滤后 空气以由用户呼吸；和流体坝，所述流体坝布置在所述至少一个入口 与所述过滤罐之间的空气路径中并适于防止液体到达所述过滤罐。
在此方面的特征中，所述空气净化呼吸器还包括吹风机，所述吹 风机迫使空气通过所述至少一个入口 ，进入所述包围件的内部并通过 所述过滤罐以产生适合于呼吸的过滤后空气；所述空气净化呼吸器还 包括布置在至少一个入口和过滤罐之间的空气路径中的室，所述室具 有位于其底部中的空气出口，并且流体坝绕所述室的空气出口周边布 置；所述流体坝包括绕空气出口的周边延伸的升高唇部，室的底部限 定室的第一侧且流体坝限定第一流体坝，所述室在其第二侧中具有至 少一个第二空气出口，第二流体坝绕第二空气出口周边布置，并且所 述室的第二側定向在与第 一侧基本不同的方向上，由此防止液体到达 过滤罐而不管空气净化呼吸器的定向如何，所述室的第二侧是室的顶 部，并且第二流体坝从所述室的顶部向下延伸，并且第一过滤罐布置 在所述室的下方且第一空气出口布置成将空气引导到所述第一过滤
罐，并且第二过滤罐布置在所述室的上方且第二空气出口布置成将空 气引导到所述第二过滤罐。
根据另一方面的本发明是一种便携式的装有动力的空气净化呼吸
器，包括适于由用户携带的壳体；过滤罐，所述过滤罐安装在所述 壳体上并适于过滤环境空气，由此使空气适合于由用户呼吸；加强包 围件，所述加强包围件具有至少一个入口以允许环境空气通入到所述 过滤罐，所述包围件安装在所述壳体上，布置成围绕所述过滤罐，并 在使用过滤罐为用户过滤环境空气时适于为所述过滤罐提供保护以免 受火焰和热的影响；和吹风机，所述吹风机迫使空气通过所述包围件 中的所述至少一个入口并通过所述过滤罐以产生适合于呼吸的过滤后 空气。
在此方面的特征中，过滤罐具有位于第一端的入口和位于第二端 的出口 ，并且所述加强包围件的至少一个入口布置在过滤罐的第二端 附近，由此使得通过包围件然后通过过滤罐的空气在进入过滤罐之前 沿着循环路径行进；可以在不更换所述加强包围件的情况下更换所述 过滤罐；所述加强包围件适于暂时拆除以允许更换所述过滤罐；所述 加强包围件在使用期间被锁扣就位，并在更换所述过滤罐时暂时解锁； 所述过滤罐包括至少 一个第二过滤罐，并且其中所述加强包围件包括 至少一个第二加强包围件；所述装有动力的空气净化呼吸器还包括控 制环境空气通过包围件的至少 一个入口的流动的阀，并且壳体包括适 于接纳和保持过滤罐的支持结构，所述包围件主要安装到所述支持结 构而非过滤罐以避免外力从所述包围件传递到所述过滤罐。
根据另一方面的本发明是一种空气净化呼吸器，包括包围件， 所述包围件限定形成单个连续封闭内部；布置在所述包围件的内部中 的过滤罐；将环境空气引导到所述包围件的内部的环境空气入口；流 体连接设备，所述流体连接设备引导来自所述过滤罐的出口的过滤后 空气以由用户呼吸；和布置在流体连接设备中的循环阀，所述循环阀 打开以允许流体连接设备中的空气返回到包围件的内部。
在此方面的特征中，所述空气净化呼吸器还包括吹风机，所述吹
风机迫使空气通过环境空气入口，进入所述包围件的内部并通过所述
过滤罐以产生适合于呼吸的过滤后空气；所述循环阀是位于吹风机和 用户戴上的面軍之间的空气路径中的释压阀，仅仅当吹风机和面罩之 间的空气路径中的压力超过预定压力时，所述循环阀才被偏压打开， 所述预定压力是1.5"H20;当用户在吸气时，所述循环阀被偏压以保 持关闭，而当用户在呼气时所述循环阀打开以将多余气流排出到包围 件的内部，并且循环阀将多余气流排出到包围件的内部，由此循环利 用已经被过滤罐过滤的多余空气。
本发明的其他可应用领域从下面提供的详细说明将变得清楚。应 该理解，示出本发明优选实施例的详细说明和具体示例仅仅用于解释 的目的，而非用于限制本发明的范围。


本发明的其他特征、实施例和优点从以下参照附图的详细说明将 变得清楚，附图中
图1是根据本发明第 一优选实施例的组合空气供应/防护空气净化 系统的前透视图。
图2是图1的SCBA的高度示意图。
图3是图1的携带框架的前视图。
图4是图3的携带框架的右侧视图。
图5和5A分别是图1的系统的前上和前下方透视图，示出从 SCBA拆下的PAPR。
图6和6A分别是图5和5A的PAPR的放大前上和前下方透视图。 图7是图6的PAPR的分解透^L图。
图8是图6的PAPR的替代构造的前透视图，示为与图l的面罩 相连。
图9是图6的PAPR沿线9-9所取的局部前剖视图。 图9A是图9的PAPR沿线9A - 9A所取的俯#见剖#见图。 图IO是图1的面罩的前透视图，示为与SCBA软管相连。 图ll是图IO的面軍的前透视图，示为与SCBA和PAPR软管两 者相连。
图12是图11的软管适配器的分解透视图。
图13是图6的PAPR沿线9-9所取的前剖视图，示出通过其的 气流。
图14是根据本发明第二优选实施例的替代组合空气供应/防护空 气净化系统的透视图。
图15是图14的组合系统的透视图，示出与SCBA分离的PAPR。 图16是图15的PAPR的前透视图，示为移除了封盖。 图17是图16的PAPR的后透视图，示为移除了封盖和入口管道。 图18是图15的PAPR的侧示意图，示出通过其的气流。
具体实施例方式
现在参照附图，接着描述本发明的优选实施例，在附图中的若干 视图中相似的标号表示相似的部件。对优选实施例的以下说明实际上 仅仅是示例性的，而绝非限制本发明、其应用或使用。
图1是根据本发明第 一优选实施例的组合空气供应/防护空气净化 系统10的透视图。组合系统IO包括SCBA20和防护PAPR40(两者 由携带框架21支撑)、以及面具或面罩18。这些部件中的每个都将在 下面更详细地描述。
图2是图1的SCBA的高度示意图。SCBA20包括一个或多个压 力容器22、阀组件24、压力减小器26、用于在压力减小器26的出口 和面罩18之间提供流体连接的高压软管组件30、第二阶段压力减小 组件或调节器28、以及至少一个电子模块34，如图l和5所示。压力 容器22、阀组件24、压力减小器26、以及软管组件30的一端全都由 框架21携带，框架21还包括用于将PAPR 40连接到其的附装组件。 压力容器22是向穿用者提供呼吸气体的供应的压力筒或箱。在本发明 的 一种优选形式中，箱22可以是开始时将空气保持在约316.4kg/sq.cm (4500p.s.i.g )压力或另一标准容量下的类型。
第一阶段压力减小器26与布置在箱22的出口处的阀组件24流体 连通。在所示实施例中，第一阶段压力减小器26由附加的高压软管组 件30流体连接到阀组件24。但是，本领域普通技术人员将清楚第一 阶段压力减小器26可以替代地直接连接到阀组件24。在一个具体替 代实施例中，第一阶段压力减小器26和阀组件24可以组合在一起成 为一个组合快速连接阀和压力减小器，例如共同转让的美国专利申请 No. 10/884,784中公开的，该专利使其整体通过引用而结合在此。这样 的一个组合阀和压力减小器在下述图14和15中示出。
也可以由框架21携带的电子模块34可以包括内置电源以及用于 与压力减小器26、 PAPR 40、面罩18中或其上的电子装置等等接口 的各种控制和连接件。具体而言，电子模块34包括确定SCBA 20或 PAPR 40是否在任何给定时间工作的控制器。具体地，电子模块34 可以包括用于手动激活SCBA 20和PAPR 40中之一或两者的用户接 口 ，和/或用于在特定条件下自动激活SCBA 20和PAPR 40中之一或 两者的设备。模块34可以经由电子、机械和/或非接触接口与PAPR 40 通信。
图3和4分别是图1的携带框架21的前和后侧视图。尽管可以利 用能够携带SCBA 20和PAPR 40两者的很多种框架设计，但是图3 和4的框架21特别适合于本发明的优选实施例，因为除了其他原因之 外框架21允许将PAPR 40从其分离和移除，如下面进一步所述。除 了其他传统元件之外，框架21还包括用于支撑箱22的线篮23。线篮 23之后的凹部25容纳如下所述的PAPR 40。
图5和5A分别是图1的系统10的透视图，示出从SCBA20拆下 的PAPR 40,图6和6A分别是图5和5A的PAPR 40的》文大透浮见图， 而图7是图6的PAPR 40的分解透视图。PAPR 40包括壳体42、 一 个或多个歧管55、多个防护过滤器45、电机(未示出)、用于电机的 电池64、吹风机52 (示意性参见图13 )、用于在PAPR 40的出口和 面罩18之间提供流体连接的低压软管组件70、以及控制器(未示出)。 这些部件中的每个都将在下面更详细地描述。PAPR 40的主体是PAPR壳体42，该壳体包围电机(未示出)、 吹风机52和至少部分控制器并对各个其他部件提供支撑。PAPR壳体 42提供PAPR 40的主要结构，并包括用于过滤罐46的一个或多个端 口 49、 51以及用于将PAPR 40连接到携带SCBA 20的框架21的附 装组件。如本文所使用的，术语"过滤罐"应该指用于吸附、过滤或 解毒空气传播的毒素、刺激物、颗粒等的任何离散装置，而无论这种 装置的物理形状如何。所使用的过滤罐46的具体形状将依赖于其将使 用的环境以及本领域普通技术人员将清楚的很多种其他因素，但是适 合用于本发明的PAPR 40的至少部分实现中的一种过滤罐是可从 Scott Health & Safety of Monroe, North Carolina获4f的加强过滤器。 如图所示，壳体42是T形的以提供足以允许安装多个过滤罐46的表 面积，但是将清楚其他形状和构造也是相似地可能的。该形状可以进 一步修改来包括凹部47或其他特征，以允许壳体42紧紧抵靠SCBA 的箱22或SCBA 20的其他部件或携带框架21安装。
在图5等所示的PAPR壳体42的具体实施例中，，没有四个端口 49、 51，包括两个上部端口 49和两个下部端口 51，为了下面将变得 清楚的目的每个端口都定向在朝向前方的方向上。但是，将清楚可以 类似地利用其他数量、位置、组合和定向的端口49、 51,而不偏离本 发明的范围。每个端口 49、 51优选是标准尺寸的且包括联接机构，由 此允许各种附件附装到其上。适合用于本发明优选实施例的一种端口 构造是标准的DIN 40mm连接，其具有内螺紋装配件，以用于接纳各 种过滤罐、封盖、进气装置等。
每个端口 49、 51可以以各种方式利用。例如，图5是图6的PAPR 40的替代构造的透视图，示为与图1的面罩18相连。在此构造中， 过滤罐46可以直接附装到PAPR壳体42的上和下端口 49、 51两者。 由此使用所有四个端口 49、 51。假定每个过滤罐46具有设计成与相 应端口 49、 51的内螺紋装配件联接的外螺紋装配件。在此构造中，环 境空气可以通过各个过滤罐46直接抽出而进入PAPR 40自身中。
另一方面，在图5-7所示的主要优选实施例中，歧管55经由进
气管56安装到各个上部端口 49，而两个下部端口 51中插有可拆卸帽 54。每个进气管56具有一个带帽端部、 一个开口端部和其中具有大的 穿孔或开口的两侧。开口端部的外表面有螺紋以允许将管56联接到壳 体42的一个上部端口 49。通过将管56穿过歧管55中的大体圆柱形 开口插入并将管56的螺紋端部拧入端口 49中，可以将歧管55附装到 PAPR壳体42。如下面更详细描述的，每个歧管都适于支撑多个过滤 罐46。此布置有效地允许多于一个的过滤罐46联接到各个上部端口 49,由此提供下面进一步讨论的若干优点。还将清楚，在另一替代布 置中，部分相同的优点可以通过将每个歧管用设有单个外螺紋装配件 和两个或更多内螺紋装配件的简单T、 Y或其他适配器(未示出)代 替来实现，其中外螺紋装配件可以联接到端口 49、 51中的任一个，而 过滤罐46可以联接到各个内螺紋装配件中的每一个。
除了由PAPR壳体42的各个端口 49、 51提供的功能上的灵活性 之外，在不同构造中使用的PAPR壳体42的能力提供了制造性上的 优点。更具体地，可以制造由用户以多种方式使用的单个零件(PAPR 壳体42)。甚至可以将帽54永久固定到任一端口 49、 51来提供PAPR 壳体42，由此无需制造和分开存放不同零件就产生多种构造。
如下所述，整个组件40可以从SCBA20分离并由用户通过带41 绕腰携带，如图8所示，或者使用简单的传统肩带或绳束(未示出) 或者任何其他合适设备携带在背上或肩膀上。优选用玻璃加强的尼龙 材料注塑模制设计而成的PAPR壳体42可以通过将其相应的附装组 件匹配在一起而可拆卸地安装在携带框架21上。
可以使用任何合适的连接装置用于此目的，但是一种特别有用的 装置是可能在图5和6最清楚示出的装置。携带框架21上的附装组件 32包括布置在其边缘附近的两个露出杆27、顶部支架(未示出)和底 部支架29，而PAPR壳体42的附装组件包括上部突起(未示出)和 下部锁扣48。杆27用作将PAPR壳体42对齐的导向件，并且在安装 好时还有助于支撑PAPR壳体42。框架21的底部支架29可以包括用 于与PAPR壳体42的下部锁扣48可松开连接的带凹口唇部。框架21
的顶部支架适于将上部突起卡在PAPR壳体42上以防止PAPR壳体 42运动离开框架21,并且还用作正向止动件以防止PAPR壳体42向 上运动离开框架21底部上的锁扣29。
通过将PAPR的顶部在筒22下方沿着杆27滑动直到上部突起接 触框架21的顶部支架，来实现PAPR的安装。然后可以将PAPR壳 体42的底部向着框架21推动。当下部锁扣48接触并接合底部支架 29时，其自动锁定就位。于是PAPR 40的拆卸可以通过打开锁扣48 并反向安装过程来实现。有利地，整个安装和拆卸过程可以无需将箱 22或SCBA20的任何其他部件从框架21上分离就实现，并且无需使 用任何特殊工具。
图9是图6的PAPR40沿线9-9所取的侧剖视图，而图9A是图 9的PAPR 40沿线9A-9A所取的俯视剖视图。主要参照图6、 7、 9 和9A， PAPR40包括两个歧管55和四个防护过滤器45，其中两个防 护过滤器45附装到各个歧管55。每个防护过滤器45包括一个过滤罐 46和过滤器盖53。过滤器盖53和歧管55 —起形成在图9中最清楚示 出的包围件43，该包围件43除了保护过滤罐46不受直接物理打击之 外还保护过滤罐46免受热、火焰、高湿或潮湿环境的影响。如本文所 使用的，术语"包围件"应该指限定单个连续封闭内部的任何结构或 结构组合，无论在该包围件内是否分隔成分离的隔间，所述内部基本 上由包围件结构与外部环境隔离但是可以通过一个或多个共同入口访 问。每个过滤器盖53可以附装有锁扣59、铰链或其他装置以将其可 靠保持到PAPR壳体42。每个盖53还包括用于盖53和歧管55之间 结合部的密封件，以确保防止PAPR40内受到周围环境的影响。每个 过滤器盖53的优选实施例是用玻璃加强的尼龙材料注塑模制设计而 成的。
每个歧管55包括一个或多个入口 57、顶板和底板61、以及用于 接纳过滤罐46的两个内螺紋联接件65。每个歧管55的优选实施例是 用玻璃加强的尼龙材料注塑模制设计而成的。每个入口 57提供环境空 气从外部环境通入歧管55体部内的通路。这些入口 57的使用通过将
过滤罐46包围在本文所述和所示的包围件中才成为可能，并且入口 57允许应用多个有利特征，其中一些在下面描述。例如，尽管未示出， 每个入口 57可以可选地包括一个阀或类似物，以提供在PAPR 40未 使用时关闭入口 57的能力。其他优点从下面将变得清楚。
如图9A最清楚示出的，空气从入口 57通向顶板和底板61中的 穿孔63。接着，如图9所示，空气穿过穿孔63进入过滤罐46的外壁 表面和过滤器盖53的内壁表面之间的空间中。一旦空气到达相应过滤 器46的进气区域，则其穿过过滤器46并退入歧管55的中心收集室中。 最后，空气穿过进气管56的侧面中的开口并流过到达PAPR壳体42 自身的上部端口 49。
一个附加的有利特征在图9中示出。已知如果将PAPR40携带进 入其中使用水或其他液体用于灭火等的一部分的典型环境中，PAPR 40和系统10的其他部件可能会溅到或以其他方式接触到这些液体。 类似地，在典型PAPR或SCBA用户可能遇到的潮湿环境中经常出现 水蒸气。结果，这些环境中使用的空气过滤器受到水和其他流体与液 体或蒸气形式的过滤器相互作用而引起的雾、损害或其他性能降低。
为了最小化或防止这样的不利影响，绕顶板和底板61中的每个穿 孔63的周边布置下面一般称为"流体坝"的升高唇部69。每个流体 坝69布置成竖直延伸进入歧管55的内部中。流体坝69的目的是防止 可能聚积在歧管55的入口 57附近的水和其他液体通过顶板和底板61 中的穿孔63排入。当歧管55如图9所示定向时， 一个流体坝69从两 个板61的下部向上延伸。进入入口 57的水和其他液体倾向于聚积在 入口 57和穿孔63之间的室中。类似地，进入入口的水蒸气开始在同 一室中凝结。重力在一起使得这些流体倾向于填充室的底部。但是， 流体坝69有效地将到穿孔63的入口升高到室的底部之上，该底部在 所示方向上由底板61形成。因为到穿孔63的入口由此有效地高于室 中流体的稳定高度，所以收集到的流体陷入其中，从而防止到达过滤 罐46而对其产生损害。
由于两个原因设置从两个板61的上部向下延伸的第二流体坝69。
尽管在图9所示方向上此上部流体坝69没有直接目的，但是将清楚使 用PAPR包括本发明的PAPR40的消防员和其他人员很可能在爬行、 攀爬和以其他方式移动和操纵其装备通过紧急现场时将其PAPR移动 到很多种方位中。在这些方位中的至少部分中，PAPR40很可能重新 定向成使得图9中上部位置所示的流体坝69变得低于其他流体坝69, 在此情况下流体坝69必须具有前述相同能力。另外，通过将歧管55 制成对称的，可以在不管流体坝69是上方的一个还是下方的一个的情 况下安装歧管55。
还将注意到，通过将穿孔63定位成与歧管55的壁离开一定距离， 在室底部处收集的流体不太可能喷溅到顶板61的穿孔63中，如果突 然翻转PAPR壳体42且由此翻转歧管55的话。相反，收集的流体很 可能在收集在相反的板61上之前流向一个壁并随后沿着该壁流动，该 相反的板61在此时已经变成室的底部。在此情况下，将同样防止流体 通过相反的流体坝69流入穿孔63中。
通过有效地将两个过滤罐46包围在具有有限数量的入口 57的单 个隔间或包围件43中，在过滤过程中改善得到了更好的均匀性，并且 对环境空气到过滤器46的分配提供了更多的控制。歧管55用作聚积 器，并且过滤罐46和用于将空气分配到其的空气路径的对称布置确保 每个过滤罐46具有相同的气流量。此构造还允许包括流体坝69以防 止水和其他流体渗入过滤罐46自身中，如上所述。
吹风机52布置在过滤器包围件43和面罩18之间的流体连通路径 中，并优选布置在歧管55的出口和PAPR软管组件70的入口端之间。 吹风机52用于通过过滤罐46从过滤器包围件43抽拉空气，然后通过 歧管55进入PAPR壳体42和吹风机52的入口 ，最后将其通过软管组 件70泵送到面罩18的内部。吹风机52可以是由电机驱动的电控离心 风扇。
图10是图1的面罩18的前透视图，示为与SCBA软管组件30 相连。面罩18以气密性连接盖住穿用者的鼻子和嘴，并优选用透明护 罩19盖住穿用者的双眼以》见察外部。SCBA软管组件30经由SCBA20
的第二阶段调节器28布置在压力减小器26和面罩18之间。此呼吸调 节器28优选布置在面軍18上，并包括与软管组件30流体连通的调节 室(未示出)。第二阶段调节器28可以是多种传统或新颖类型中的任 一种，包括需求式调节器或正压力式调节器。在一个由于其对当前产 品的适应性(除其他原因之外)而优选的实施例中，调节器28保持在 面罩18上的合适位置处，而无论是否使用SCBA20。当未使用SCBA 20时，调节器28上的单向呼气端口继续用作当用户在呼吸由PAPR 40 供应的空气时呼气呼吸的呼出点。此外，面罩18的侧面装有装配件 72，该装配件72用作将PAPR 40附装到面罩18的盘绕PAPR软管 70的连接点。优选地，装配件72是容易连接的四分之一圏装配件， 但是本领域普通技术人员将清楚其他类型的装配件，例如标准的 40mm的拧入连接件。
图ll是图10的面罩18的前透视图，示为与SCBA和PAPR软 管组件30、 70两者相连。PAPR软管组件70包括低压盘绕软管74和 软管适配器80。在一个优选实施例中，盘绕软管74由因为耐化学作 用以及高热和火焰性能而选择的丁基橡胶聚合物构成。
图12是图11的软管适配器80的分解透视图。适配器80包括单 向阀82和压力转换器84。在阀82打开的情况下，压力转换器84测 量面罩压力。当穿用者呼气时，面罩中的压力升高。转换器84识别此 升高，并关闭阀82以防止呼出的空气重新进入PAPR软管74。利用 恒定速度电机，然后使已经在PAPR40中过滤的进入的空气滞留在吹 风机52中。当穿用者再次吸气时，面罩中的压力下降并且阀82打开， 允许穿用者再次从PAPR40吸入空气。此过程在穿用者每次呼吸时重 复进行。
在另一实施例(未示出)中，转换器84可以替代地用于控制电机、 吹风机52、或者两者的工作参数以实现类似功能。例如，当压力升高 时，吹风机风扇可以停止，而当压力下降时，吹风才几风扇可以重新启 动。
软管适配器80还优选包括至少两个视觉状态指示器86，其可以 是LED等。第一LED 86提供关于PAPR 40是否在工作的视觉指示 (即，如果LED86点亮，贝'J PAPR40当前在工作)。第二LED86提 供关于PAPR 40是否处于报警状态的视觉指示。例如，第二LED86 可以在PAPR的电池64电量低时(如果从吹风机52出来的气流低于 预定阈值)或者存在其他报警或错误状况时点亮。可以设置合适的电 路系统来执行各个这些功能，并且将清楚可以通过使用附加的LED、 多状态视觉指示器等在视觉上进一步区分具体的报警状况。
PAPR40的工作受控制器的控制，该控制器包括用户接口和用于 电机的电子组件。用户接口优选布置在一个单独的单元中，该单元可 以携带在方便用户看和操纵的位置中，例如在挂在用户肩膀上并沿着 胸部垂下的垂饰。用户接口包括用于手动激活和关闭PAPR40的简单 的打开/关闭开关71、以及电池状态指示器。为了方便使用和连接，电 才几电池64优选与用户接口相邻，也在垂饰上携带。
图13是图5的PAPR 40的示意图，示出通过其的气流。如上所 述，环境空气经由入口 57进入PAPR40并在防护过滤器45内盘方走前 进到相应过滤罐46的进气口。来自每对过滤罐46的空气收集在每个 歧管55的中心收集室中并引入PAPR壳体42自身中。在PAPR壳体 42中，引导来自相应歧管的空气通过吹风机52并从该处穿过连接到 盘绕软管70的出口 67。
因为SCBA 20和PAPR 40可以使用图5所示装置(或任何合适 的替代装置)容易地接合或分离，所以使得用户能够选择需要何种呼 吸保护，从而简单地通过按需要将PAPR 40附装到SCBA 20或从其 移除，而可以在没有SCBA 20的情况下使用PAPR 40,可以在没有 PAPR 40的情况下使用SCBA20，或者可以彼此结合使用两个设备20、 40。如果用户选择，他可以开始使用PAPR40，然后如果需要可以将 PAPR 40附装到SCBA20，然后随着情况的指示而选择性地在SCBA 20和PAPR40之间来回切换。因为面罩18由每个i殳备20、 4(H吏用来 向用户提供空气，所以用户能够将面罩18保持在脸上的合适位置处， 而不会直接暴露到环境空气中，即使在PAPR 40和SCBA 20之间来
回切换时。当在污染环境中工作时，在整个过程中保持呼吸保护的同
时接合和分离两个呼吸系统20、40的此能力向用户提供了更大范围的 选择。
在典型工作场景的一个示例中，用户使用前述肩带或腰带41仅仅 携带PAPR40。 PAPR壳体42、过滤罐46和吹风机52由此携带在用 户的背上、侧面等等，于是这些部件在物理上与面罩18分离但是经由 软管组件70与其相连。取决于所遇到或者他预期遇到的环境，用户可 以使用或可以不使用PAPR40来呼吸。例如，关注可能经由空气传播 的毒素等的攻击的士兵可以携带PAPR40而直到必要时才使用它，或 者这样的攻击马上就到来，用户可以在攻击发生之前穿上并使用 PAPR40。还可以对消防员和其他人员设想相应的场景。PAPR40使 得用户能够在如果没有PAPR 40就无法呼吸空气的环境中呼吸过滤 过的空气，其中PAPR 40中使用的过滤罐46的类型取决于预期或存 在的毒素、刺激物、颗粒等的类型。
但是，在某些情况下，由于多种原因，由PAPR40过滤的空气可 能无法安全呼吸。在此时，可能必须从PAPR使用切换到SCBA使用。 假定在上述情况下用户仅仅携带PAPR 40，用户首先定位这里所述类 型的相应SCBA20。在不中断对用户的可呼吸空气的流动的情况下， 用户可以从其背上、肩上或腰上卸下PAPR40,将PAPR40安装并固 定在携带框架21上，然后穿上整个系统IO，即将其携带在背上。在 此过程期间的任何时间，用户可以从PAPR使用切换到SCBA使用， 全都无需中断可呼吸空气的流动。类似地， 一旦可以安全呼吸过滤过 的空气而由SCBA20提供的空气供应不再需要或者以及耗尽，用户可 以从其背上卸下系统10,从携带框架21移除PAPR 40,丟弃SCBA 20， 并再次穿上PAPR40，同样无需中断可呼吸空气的流动。
当分离和接合SCBA 20和PAPR 40时，通常重要的是在任何给 定的时间用户仅仅有单个呼吸器在工作。这防止在仅仅需要PAPR 40 时不必要的耗尽SCBA箱22，并且还防止在需要SCBA 20的功能时 无意使用PAPR40。为了确保在任何给定时间仅仅有一个呼吸器在工
作，系统IO优选釆用用于协调PAPR 40和SCBA 20的工作的装置。 当PAPR 40未附装到SCBA 20时，PAPR 40的操作类似于典型PAPR 的操作。
另 一方面，当PAPR 40附装到SCBA 20时，PAPR 40受到SCBA 20的电子模块34的控制。如果用户已经选择使用PAPR40用于呼吸 功能，则SCBA 20不限制PAPR 40工作。但是，如果用户选择切换 到SCBA 20以进行呼吸保护，则优选提供特征以确保PAPR 40与 SCBA20相结合的安全、高效和集成工作。首先，优选提供安全开关 以确保PAPR40已成功连接到SCBA20。实现这的一种方式是利用枳j 械开关(未示出)，该机械开关指示PAPR壳体42已成功对接到(以 机械稳定的状态安装或附装到)用于SCBA 20的携带框架21中的合 适位置。适合用于本发明优选实施例中的一种开关是磁簧片开关。优 选地，如果此开关的输出指示PAPR40还未连接到SCBA20，则应该 防止用户将空气源从PAPR 40切换到SCBA 20。
如果PAPR 40与SCBA 20成功对接，则可以利用一个附加的控 制机构来关闭PAPR吹风机52,该控制机构优选是自动机械或电传感 器。 一种合适的传感器涉及使用SCBA电子模块34内的非接触磁活 塞(未示出)。利用此传感器，打开筒阀组件24来激活SCBA20使得 活塞能够由于筒压力而移动。活塞定位成使得其移动与PAPR 40内的 i兹开关相互作用，由此关闭PAPR吹风机52。在一个替代传感器中， 压力转换器(未示出)可以感测当已经打开充满或部分充满的SCBA 箱22时SCBA 20的空气供应系统中产生的升高压力。压力转换器的 输出可以由SCBA 20的电子模块34接收，然后传递到PAPR吹风机 52，由此将其关闭。当然，如果PAPR40还未与SCBA20成功对接， 则前述安全开关防止PAPR40由于SCBA20而^皮关闭。
如果用户随后选择切换回到PAPR 40以进行呼吸保护，则电子模 块34自动将PAPR吹风机52重新打开。如果如同前一段中所述的设 有压力转换器，则电子模块34也可以在SCBA箱22已经完全或接近 耗尽时自动启动此功能。可以在压力转换器识别到SCBA20的空气供
应系统中的压力已经降低到预定阈值之下，由此指示用户已经关闭筒
阀组件24从而关闭SCBA20，或者箱22已经耗尽空气时，触发这样 的功能。
最后，将PAPR40与SCBA20分离使PAPR40的工作恢复回到 典型PAPR40的工作。具体地，PAPR 40与SCBA20的分离关闭了 前述安全开关，由此通知PAPR 40除非用户手动关闭，否则没有SCBA 20可用和自动激活PAPR 40。
图14是根据本发明笫二优选实施例的替代组合空气供应/防护空 气净化系统110的透视图。如同上述第一优选实施例，替代组合系统 110包括SCBA 120和防护PAPR 140 (两者由携带框架121支撑)、 以及面具或面罩18。如同前述SCBA 20—样，图14所示SCBA120 包括一个或多个箱22、阀组件24、压力减小器126、用于在压力减小 器126的出口和面罩18之间提供流体连接的高压软管组件30、第二 阶段压力减小组件或调节器28、电源116以及至少一个电子模块134。
面罩18和SCBA 120的大多数部件类似于前面结合第一优选实施 例所述的相应部件。 <旦是，如前面所描述的，SCBA 120可以利用替 代压力减小器126，例如共同转让的美国专利申请No. 10/884,784中公 开的组合快速连接阀和压力减小器。另外，这样一种组合压力减小器 126的有效使用优选涉及使用改进的电子模块134，例如美国专利申请 No. 10/884,784中描述的 一种。这样一种电子模块134可以包括用于与 压力减小器26、 PAPR140、面罩18中或其上的电子装置等等接口的 各种控制和连接件，并且优选包括确定SCBA20或PAPR140是否在 任何给定时间工作的控制器。但是，将清楚这样一种替代压力减小器 126和电子模块134的使用是可选的。
但是，除了替代压力减小器126和电子模块134，替代组合空气 供应/防护空气净化系统110的防护PAPR 140和携带框架121包括替 代特征，其中至少部分将在下面更详细描述。图15是图14的组合系 统110的透^L图，示出与SCBA120分离的PAPR140。图16是图15 的PAPR140的前透视图，示为移除了封盖154。 PAPR140包括壳体
142、电机壳体150、封盖154、入口管道156、多个过滤罐46、吹风 机152、以及用于将PAPR 140的出口附装到面罩18的盘绕软管70。 这些部件中的每个都将在下面更详细地描述。如下所述，整个组件140 可以与SCBA20分离，并使用简单的传统肩部束带(未示出)或任何 其他合适设备由用户携带在用户的背上。
PAPR 140的主体是PAPR壳体142,该壳体对各个其他部件提供 支撑并且还包括包围用于为吹风机152提供动力的电池(未示出)的 电池管164和电池帽168。 PAPR壳体142包括用于过滤罐46的安装 点(未示出)、和用于将PAPR 140连接到SCBA 120的附装点，并提 供PAPR 140的主要结构。
优选用玻璃加强的尼龙材料注塑模制设计而成的PAPR壳体142 可以通过将其附装点148与携带框架121上相应的附装点132匹配在 一起而可拆卸地安装在携带框架121上。携带框架121上的附装点132 特别适于方便此连接。可以使用任何合适的连接装置用于此目的，但 是一种特别有用的装置可能在图15中最清楚示出。携带框架121上的 附装点132包括竖直轴，该竖直轴具有从其上端处的较宽肩部延伸到 其下端处的搁架的窄的尖端。PAPR 140上的附装点148包括适于装 配在携带框架121的轴的上部尖端上的槽和适于装配到携带框架121 上的搁架中的突出部。当槽位于上部尖端上时，PAPR壳体142由竖 直轴的肩部和搁架支撑，但是PAPR 140可以通过提升壳体142直到 槽从携带框架附装点132的上部尖端脱出而容易地拆下。
电机壳体150可以是PAPR 140的分离段或者可以结合到PAPR 壳体142中。电机壳体150夹持并保持吹风机52,并且提供过滤后的 空气从PAPR壳体142到吹风机52的入口的通路。如果电机壳体150 与PAPR壳体142分离，则电机壳体150还可以包括用于将其附装到 PAPR壳体142的方法。电机壳体150的优选实施例是用玻璃加强的 尼龙材料注塑模制设计而成的。
PAPR封盖154附装到PAPR壳体142。 PAPR封盖154和PAPR 壳体142 —起形成包围件143，该包围件143除了保护过滤罐46不受
直接物理打击之外还保护过滤罐46免受热、火焰、高湿或潮湿环境的 影响。PAPR封盖154可以附装有锁扣、铰链或其他装置以保持固定 到PAPR壳体142。PAPR封盖154还包括用于PAPR封盖154和PAPR 壳体142之间结合部的密封件，以确保PAPR 140不受周围环境的影 响。PAPR封盖154的优选实施例是用玻璃加强的尼龙材料注塑模制 设计而成的。
图17是图16的PAPR 140的后透视图，示为移除了封盖154和 入口管道156。入口管道156提供环境空气从入口 157通入PAPR包 围件143内的通路。入口管道156包括阀158，该阀提供在PAPR140 未使用时关闭入口 157的能力。阀158可以是例如如图所示的简单入 口封盖、插头式设计或者由PAPR或SCBA电子器件控制的更复杂的 气动或电子关闭方法。此外，PAPR140可以可选地还在PAPR140的 入口管道156上装有预先过滤器162,以防止过滤罐46过早被空气中 可能有的颗粒堵塞。入口管道156的优选实施例是用玻璃加强的尼龙 材料注塑模制设计而成的。阀158的优选实施例是模制的丁基橡胶设 计。
入口管道156经由一个或多个管道孔166与包围件143流体连通。 优选地，所有的过滤罐46布置在包围件的单个隔间中，以促进过滤过 程的更好的均勻性和对环境空气分配到其上的更好的控制。环境空气 经由入口 157被抽入入口管道156中并经由管道孔166通入包围件143 中。优选地，设置多个不同大小的管道孔166以平衡流入和流过各个 过滤罐46的空气的量。这可以通过在入口 157附近使用相对较小的管 道孔166并随着离入口 157的距离增加而使用逐渐增大的管道孔166 来实现。如图17部分示出，多个管道孔166优选包括两个半圆形开口 ， 这两个开口的相对尺寸通过改变其相应半径而变化。入口管道156可
以加长或以其他方式形成尺寸，以将进入的空气引导到各个管道孔 166。这样，包围件143倾向于用作聚积器，并且管道孔166的尺寸和 位置确保每个过滤罐46具有相同的气流量。
吹风机152布置在过滤器包围件143和面罩18之间的流体连通路径中，并优选布置在PAPR包围件143的出口和PAPR软管70的入 口端之间。吹风^L 152用于通过过滤罐46从过滤器包围件143抽拉空 气，然后通过软管70将其泵送到面革18的内部。吹风机152可以是 电控离心风扇。
图18是图15的PAPR 140的側示意图，示出通过其的气流。如 前所述，期望PAPR 140的设计使得向用户提供足够的空气流速以总 是保持用户的面罩18中的正压力。此PAPR140采用新颖的特征来处 理这两个问题。PAPR 140供应上述300 lpm或更高的要求，但是在 PAPR壳体142中采用循环阀160以解决高呼气压力的问题。循环阀 160是位于PAPR吹风机152和面罩18之间的空气路径中的偏压释压 阀。阀160被偏压以仅仅在吹风机152和面罩18之间的空气路径中的 压力超过1.5"H20时才打开，并定位在PAPR壳体142中以排出进入 PAPR包围件143中的多余气流。
利用此构造并假定正弦呼吸曲线，在保持面罩18中正压力的呼吸 曲线的吸气部分期间向用户供应300 lpm或更高。在呼吸曲线的呼气 部分期间，面罩18中的压力将升高，以对吹风机152和循环阀160 提供背压。当此压力超过1.5"H20时，循环阀160打开，释放面罩18 中的压力并防止呼气压力对用户变得过高(大大低于3.5"H20)。循环 阀160的一个附加好处在于将PAPR 140的多余流动排入PAPR包围 件143中。通过将此过滤后的空气排入PAPR包围件143中，稀释了 进入包围件的环境空气，并减小了相对污染浓度。此减小的空气中的 浓度将延长过滤罐46的寿命，并允许用户在污染环境中停留更长的时 间。
如同第一组合系统10 —样，替代组合系统110中的面罩18以气 密连接盖住穿用者的鼻子和嘴，并优选用透明护罩19盖住穿用者的双 眼以观察外部。SCBA软管组件30经由SCBA120的第二阶段调节器 28布置在压力减小器26和面罩18之间。如前所述，此呼吸调节器28 的设计和操作类似于图1的组合系统10中所需要的。此外，面罩18 的侧面优选装有40mm的拧入连接件。这提供了用于将PAPR 140附 装到面罩18的盘绕软管70的连接点。
如同第一优选实施例一样，SCBA 120和PAPR 140可以使用图 15所示装置或任何合适的替代装置容易地接合或分离。由此同样使得 用户能够选择需要何种呼吸保护，从而简单地通过按需要将PAPR 140 附装到SCBA 120或从其移除，而可以在没有SCBA 120的情况下使 用PAPR 140，可以在没有PAPR 140的情况下使用SCBA 120，或者 可以一起^f吏用两个i殳备120、 140。 SCBA 120与替代PAPR 140的协 同工作类似于SCBA 120与第一优选实施例的PAPR 40。
基于以上信息，本领域技术人员容易理解本发明可以有广泛的用
文具体描述之外的许多实施例和改进以及许多变化、修改和等同布置， 而不偏离本发明的实质和范围。所以，虽然本文已经针对其优选实施
例详细描述了本发明，但是应该理解本公开内容仅仅是本发明的解释 和示例，并仅仅用于提供对本发明的充分完全的公开。上述公开并不 构成对本发明的限制，或者以其他方式排除任何其他的实施例、改进、 变化、修改或等同布置，本发明仅仅由所附权利要求及其等同方案限 制。尽管本文釆用了具体术语，但是它们仅仅在一般和描述性的意义 上使用，而非用于限制。
权利要求
1.一种装有动力的空气净化呼吸器(PAPR)，包括构造成由用户携带的PAPR壳体，所述壳体具有入口和排放端口；连接到所述PAPR壳体的所述入口端口的罐保持包围件，所述包围件包括内部室，所述包围件具有构造成接纳环境空气的外部空气入口并具有与所述PAPR壳体的所述入口端口连通的过滤后空气端口；位于所述包围件的所述内部室中的多个过滤罐，每个过滤罐包括进气口和排气口，所述每个过滤罐的所述排气口可拆卸地联接在所述包围件内以与所述包围件的所述过滤后空气入口连通，所述包围件包围所述过滤罐中的至少两个；和吹风机，所述吹风机通过所述包围件的所述入口将空气吸入所述包围件的所述内部室中并通过所述过滤罐。
2. 根据权利要求l所述的装有动力的空气净化呼吸器，其中所述 包围件被加强以防止所述多个过滤罐受到外力损害。
3. 根据权利要求l所述的装有动力的空气净化呼吸器，还包括联 接到所述多个过滤罐中每个的支持结构，所述包围件独立于所述过滤 罐地安装到所述支持结构以避免外力从所述包围件传递到所述过滤 罐。
4. 根据权利要求l所述的装有动力的空气净化呼吸器，还包括流 体坝，所述流体坝布置在所述入口端口与所述多个过滤罐中至少一个 过滤罐之间的空气路径中并适于防止液体到达所述至少 一个过滤罐。
5. 根据权利要求2所述的装有动力的空气净化呼吸器，其中所述 包围件限定形成其中布置所述多个过滤罐的单个隔间。
6. 根据权利要求l所述的装有动力的空气净化呼吸器，其中所述 包围件限定形成多个分开的隔间，并且其中每个过滤罐布置在所述多 个分开的隔间中的不同的一个隔间中。
7. 根据权利要求l所述的装有动力的空气净化呼吸器，其中所述 包围件包括连接到所述PAPR壳体的所述入口端口的歧管，所述过滤 罐每个都单独且可拆卸地联接到所述歧管。
8. 根据权利要求l所述的装有动力的空气净化呼吸器，其中所述 包围件包括连接到所述PAPR壳体的所述入口端口的歧管，所述歧管 具有分别接纳所述过滤罐中相应过滤罐的顶板和底板。
9. 根据权利要求1所述的装有动力的空气净化呼吸器，其中所述 包围件包括连接到所述PAPR壳体的所述入口端口的歧管，并包括分 开的封盖以盖住所述过滤罐中相应的过滤罐。
10. —种空气净化呼吸器，包括包围件，所述包围件限定形成单个连续封闭内部；将环境空气引导到所述包围件的内部的至少一个入口；布置在所述包围件的内部中的过滤罐；流体连接设备，所述流体连接设备引导来自所述过滤罐的出口的过滤后空气以由用户呼吸；和流体坝，所述流体坝布置在所述至少一个入口与所述过滤罐之间 的空气路径中并适于防止液体到达所述过滤罐。
11. 根据权利要求IO所述的空气净化呼吸器，还包括吹风机，所 述吹风机迫使空气通过所述至少一个入口 ，进入所述包围件的内部并 通过所述过滤罐以产生适合于呼吸的过滤后空气。
12. 根据权利要求10所述的空气净化呼吸器，还包括吹风机，所述吹风机迫使空气通过入口管道，进入所述包围件的内部并通过至少 两个过滤罐以产生适合于呼吸的过滤后空气。
13. 根据权利要求10所述的空气净化呼吸器，其中分配部分是具有至少两组空气出口的大体对称室，每组都包括专用于将空气排到至 少两个过滤罐中特定一个的一个或多个空气出口。
14. 根据权利要求10所述的空气净化呼吸器，其中所述包围件限 定形成用于至少两个过滤罐中每个的分开的隔间，并且其中每组空气 出口将空气从所述室引导到所述隔间中正好一个。
15. 根据权利要求10所述的空气净化呼吸器，其中分配部分包括 不同尺寸的至少两个管道孔，每个管道孔适于将空气排到至少两个过滤罐中的不同一个。
16. 根据权利要求10所述的空气净化呼吸器，其中所述过滤罐大 体沿直线布置，其中分配部分与所述过滤罐相邻而大体沿直线延伸， 并且其中管道孔大体沿直线布置在所述分配部分中，由此使得进入较 大管道孔的空气首先流经最小的管道孔。
17. 根据权利要求10所述的空气净化呼吸器，还包括布置在流体 连接件中的室，所述室具有位于其底部中的空气出口，其中流体坝绕 所述室的空气出口周边布置。
18. 根据权利要求10所述的空气净化呼吸器，还包括布置在流体 连接件中的室，所述室具有位于其顶部和底部中的空气出口，其中流 体坝包括绕所述室的顶部和底部处的空气出口周边布置的第一和第二 流体坝。
19. 根据权利要求17所述的空气净化呼吸器，其中第一过滤罐布 置在所述室的下方且第一空气出口布置成将空气引导到所述第一过滤 罐，并且其中第二过滤罐布置在所述室的上方且第二空气出口布置成 将空气引导到所述第二过滤罐。
20. —种便携式的装有动力的空气净化呼吸器，包括 适于由用户携带的壳体；过滤罐，所述过滤罐安装在所述壳体上并适于过滤环境空气，由 此使空气适合于由用户呼吸；加强包围件，所述加强包围件具有至少一个入口以允许环境空气 通入到所述过滤罐，所述包围件安装在所述壳体上，布置成围绕所述 过滤罐，并在使用过滤罐为用户过滤环境空气时适于为所述过滤罐提 供保护以免受火焰和热的影响；和吹风机，所述吹风机迫使空气通过所述包围件中的所述至少一个 入口并通过所述过滤罐以产生适合于呼吸的过滤后空气。
21. 根据权利要求20所述的便携式的装有动力的空气净化呼吸器，其中可以在不更换所述加强包围件的情况下更换所述过滤罐。
22. 根据权利要求20所述的便携式的装有动力的空气净化呼吸器，其中所述加强包围件适于暂时拆除以允许更换所述过滤罐。
23. 根据权利要求20所述的便携式的装有动力的空气净化呼吸 器，其中所述加强包围件在使用期间被锁扣就位，并在更换所述过滤 罐时暂时解锁。
24. 根据权利要求20所述的便携式的装有动力的空气净化呼吸 器，其中所述过滤罐包括至少一个第二过滤罐，并且其中所述加强包 围件包括至少一个第二加强包围件。
25. —种呼吸系统，包括具有PAPR包围件和吹风机的装有动力的空气净化呼吸器，所述 吹风积4立动空气通过所述PAPR包围件；构造成以气密连接盖住用户的鼻子和嘴的面罩； 将所述面罩连接到所述装有动力的空气净化呼吸器的空气路径； 位于所述面罩和所述装有动力的空气净化呼吸器之间的所述空气 路径中的释压阀，当所述空气路径中的压力超过预定压力时，所述释 压阀被偏压打开以防止所述面罩中的压力超过所述预定压力。
26. 根据权利要求25所述的系统，还包括从所述释压阀到所述 PAPR包围件的循环路径，使得当所述空气路径中的压力超过所述预 定压力时，所述释压阀允许空气从所述空气路径排入所述PAPR包围件中。
27. 根据权利要求25所述的系统，其中所述吹风机是电控离心风扇o
28. 根据权利要求25所述的系统，其中所述吹风机和释压阀协同 工作以总是保持所述面罩中的正压力。
29. 根据权利要求25所述的系统，其中所述预定压力是1.5"H20。
30. 根据权利要求25所述的系统，其中当用户在吸气时，所述释 压阀被偏压以保持关闭，而当用户在呼气时所述释压阀打开以排出多 佘气流。
31. 根据权利要求25所述的系统，其中所述释压阀向所述PAPR 包围件的内部排出多余气流，由此循环利用已经被过滤的多余空气。
全文摘要
一种装有动力的空气净化呼吸器包括限定形成单个连续封闭内部的包围件；包括入口和分配部分的入口管道，其将环境空气引导到包围件的内部；布置在包围件的内部中的多个过滤罐；和吹风机，其迫使空气通过至少一个入口，进入包围件的内部并通过多个过滤罐以产生适于呼吸的过滤后空气。一个阀控制环境空气通过入口管道的流动。布置在入口与过滤罐之间的空气路径中的流体坝防止液体到达过滤罐。包围件被加强并适于在使用过滤罐时为过滤罐提供保护以免受火焰和热的影响。循环阀将之前过滤的空气回收回到包围件中。
文档编号A62B7/10GK101180101SQ200680017526
公开日2008年5月14日 申请日期2006年4月5日 优先权日2005年4月6日
发明者J·A·菲弗, J·W·摩根三世, R·D·威廉斯, W·E·帕森 申请人:斯科特科技公司