可快速开启的逃生氧气阀的制作方法

1.本技术涉及逃生设备领域，特别是涉及可快速开启的逃生氧气阀。


背景技术：

2.在生产生活中，例如火灾、水灾等安全事故一直威胁着人们的安全。紧急逃生呼吸装置应运而生。紧急逃生呼吸装置一般是指用于在危险气体场所为逃离的人员提供呼吸保护的装置。它由使用者自携一只贮存压缩空气的气瓶，气体以低压恒流状态输入保护罩内，人员呼吸时不依赖环境气体。该装置需要满足装置体积小，结构简单以及操作简便的设计需求，以满足逃生人员随身携带且不影响正常活动，更重要的是能够实现在逃生人员未经培训的情况下，简要阅读使用说明后即可正确操作。
3.从工作原理上，贮存在气瓶内的高压的压缩空气从气瓶阀进入减压阀，经减压阀减压成0.5mpa以下，以稳定的流量供呼吸使用。
4.发明人发现，现有技术中的减压阀至少存在以下技术问题:
5.(1)压力和流量不稳定。现有技术中的减压阀一般采用一级减压，导致出气口处压力、流量会随气瓶内的压力变化而变化，影响在逃生场景中的使用安全。
6.(2)体积和重量较大。一级减压的结构为了实现较大的减压幅度，需要较为粗壮的阀芯部件，从而导致整个阀体体积和重量都不适合逃生的使用场景。
7.(3)开启难度大，由于阀体直接承受气瓶内的高压，因此阀体开启力矩较大，在逃生场景中，慌张的情绪会影响逃生人员的判断和运动能力，从而导致力量较为弱小的女性或者儿童无法开启氧气阀，丧失逃生机会。
8.综上，仍需要一种输出压力和流量稳定、体积小巧、开启方便的氧气阀。


技术实现要素：

9.为了解决上述技术问题，本技术公开了可快速开启的逃生氧气阀，安装于便携气瓶，所述逃生氧气阀包括：
10.阀体，所述阀体一端为用于与所述便携气瓶连通的入气口，另一端为用于与呼吸装置连通的出气口，所述阀体内设有自所述入气口至所述出气口依次连通的一级减压室，阀芯室以及二级减压室；
11.一级减压组件，将所述便携气瓶内的高压气体减压至第一预设压力后输送至所述阀芯室；
12.阀芯组件，包括滑动设置在所述阀芯室内的阀杆，设置在所述阀体外的控制手轮和/或释放插销，所述阀杆具有连通一级减压室和二级减压室的连通位置以及相应的关闭位置，所述控制手轮和/或所述释放插销用于将所述阀杆保持在关闭位置；
13.二级减压组件，将所述阀芯室内的气体减压至第二预设压力后输送至所述出气口。
14.以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进
一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
15.可选的，所述阀芯室分别通过第一通孔、第二通孔与所述一级减压室、所述二级减压室连通，所述第一通孔和所述第二通孔错位设置；
16.所述阀杆包括延伸至临近所述一级减压室附近的密封端和延伸至阀体外的控制端，所述控制手轮和所述释放插销设置于所述控制端，所述密封端上设有第一密封件，所述第一密封件用于在所述阀杆运动过程中切换所述第一通孔和所述第二通孔的连通状态。
17.可选的，所述第一密封件与所述阀芯室的内壁密封形成压力区，所述压力区用于收容所述一级减压室输送第一预设压力的气体，所述控制手轮和/或所述释放插销用于克服所述压力区内的气体的压力将所述阀杆保持在关闭位置。
18.可选的，所述阀杆自所述关闭位置运动至所述连通位置的距离为d1，所述控制手轮和所述阀杆之间的间隙设置且间隙宽度大于等于d1，所述插销贯穿所述控制手轮以及所述阀杆。
19.可选的，所述阀芯组件还包括固定设置在所述阀芯室内的定位块，所述阀杆贯穿并滑动安装于所述定位块；所述定位块的两端分别为：
20.定位面，位于所述定位块位于所述阀体内的端面，处于连通位置的阀杆与所述定位面相抵；
21.适配端，位于所述定位块位于所述阀体外的端部，所述适配端用于设置所述控制手轮和/或所述释放插销。
22.可选的，所述阀体上还有用于安装安全阀组件的泄压室，所述泄压室连通所述阀芯室和所述二级减压室，所述安全阀组件在承受大于等于第三预设压力时会连通所述阀芯室和所述二级减压室。
23.可选的，所述二级减压组件包括：
24.二级壳体，用于封闭所述二级减压室且收容二级减压组件的其他部件；
25.二级调节杆和二级弹性件，用于调节所述二级减压室的输出压力；
26.所述二级调节杆上设有第二密封件且将所述二级壳体和所述二级减压室的合围空间分割为输送气体的气密区和安装所述二级弹性件的非气密区，所述泄压室与所述非气密区连通，所述二级壳体位于所述非气密区的侧壁上开设有与大气环境连通的泄压孔。
27.可选的，所述二级减压室的侧壁截面形状为c形，所述泄压室与所述二级减压室的连通口设置于c形的开口处；所述侧壁外周面上设有与所述二级壳体配合的螺口。
28.可选的，所述阀体上还设有与所述入气口连通的第一连通口和第二连通口，所述第一连通口和所述第二连通口中的一者上安装有充气口，另一者上安装有压力表。
29.可选的，所述阀体内设有与所述入气口连通的第一流道、第二流道以及第三流道，且三者共面设置，其中所述第一流道与所述一级减压室连通，所述第二流道与所述第一连通口连通，所述第三流道与所述第二连通口连通。
30.可选的，所述入气口和所述出气口分别设置于所述阀体的轴向两端，所述二级减压室临近所述出气口设置；
31.所述一级减压室，所述阀芯室位于所述阀体的中部，两者在所述阀体的周向上对称且错位设置。
32.本技术公开的技术方案通过二级减压的设置，实现了输出气流的压力以及流量的稳定，结合阀体的结构优化避免了传统二级减压带来的体积和重量上增加，相反的，因为二级减压能够逐步的降低气压，因此可以控制阀芯的体积以及重量，从而实现比一级减压更小的体积以及重量；阀芯组件上设置的控制手轮和释放插销能够兼顾阀体的开启速度以及后续的间断使用需求，真正实现了逃生氧气阀输出压力和流量稳定、体积小巧、开启方便的使用需求，能够有效提高逃生人生的生存几率。
33.具体的有益技术效果将在具体实施方式中结合具体结构或步骤进一步阐释。
附图说明
34.图1为一实施例中逃生氧气阀俯视视角结构示意图；
35.图2为图1中的逃生氧气阀轴向剖面内部结构示意图；
36.图3为图2中的a处且阀杆处于关闭位置放大示意图；
37.图4为图2中的a处且阀杆处于连通位置放大示意图；
38.图5为图1中的逃生氧气阀另一轴向剖面内部结构示意图；
39.图6为一实施例中逃生氧气阀的阀体立体结构示意图；
40.图7为图6中的阀体轴向剖面内部结构示意图；
41.图8为图7中的b-b向剖面结构示意图；
42.图9为图6中的阀体另一轴向剖面内部结构示意图；
43.图10为图6中的阀体俯视视角结构示意图；
44.图11为逃生氧气阀单独设置释放插销结构示意图；
45.图12为逃生氧气阀单独设置控制手轮结构示意图。
46.图中附图标记说明如下：
47.1、阀体；11、入气口；12、出气口；121、过滤装置；13、一级减压室；14、阀芯室；15、二级减压室；16、泄压室；17、第一连通口；18、第二连通口；
48.2、一级减压组件；21、一级壳体；
49.3、阀芯组件；31、阀杆；311、密封端；312、控制端；313、第一密封件；314、压力区；315、凸台；32、控制手轮；33、释放插销；331、拉环；332、阻尼环；34、定位块；341、定位面；342、适配端；
50.4、二级减压组件；41、二级壳体；42、二级调节杆；43、二级弹性件；44、气密区；45、非气密区；46、泄压孔；
51.5、安全阀组件；
52.61、充气口；62、压力表；
53.71、第一通孔；72、第二通孔；73、第一流道；74、第二流道；75、第三流道。
具体实施方式
54.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，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
55.需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
56.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
57.参考附图1至附图10，本技术公开了可快速开启的逃生氧气阀，安装于便携气瓶，逃生氧气阀包括：
58.阀体1，阀体1一端为用于与便携气瓶连通的入气口11，另一端为用于与呼吸装置连通的出气口12，阀体1内设有自入气口11至出气口12依次连通的一级减压室13，阀芯室14以及二级减压室15；
59.一级减压组件2，将便携气瓶内的高压气体减压至第一预设压力后输送至阀芯室14；
60.阀芯组件3，包括滑动设置在阀芯室14内的阀杆31，设置在阀体1外的控制手轮32和/或释放插销33，阀杆31具有连通一级减压室13和二级减压室15的连通位置(参考附图4所示)以及相应的关闭位置(参考附图3所示)，控制手轮32和/或释放插销33用于将阀杆31保持在关闭位置；
61.二级减压组件4，将阀芯室14内的气体减压至第二预设压力后输送至出气口12。
62.本技术公开的技术方案通过二级减压的设置，实现了输出气流的压力以及流量的稳定，结合阀体1的结构优化避免了传统二级减压带来的体积和重量上增加，相反的，因为二级减压能够逐步的降低气压，因此可以控制阀芯的体积以及重量，从而实现比一级减压更小的体积以及重量；
63.在开启难度上，位于一级减压组件2后的阀杆31承受的作用力显著降低，从而能够降低开启难度，同时阀芯组件3上设置的控制手轮32和释放插销33能够兼顾阀体1的开启速度以及后续的间断使用需求，真正实现了逃生氧气阀输出压力和流量稳定、体积小巧、开启方便的使用需求，能够有效提高逃生人生的生存几率。
64.在阀芯室14和阀芯组件3的设置细节上，参考附图2、附图3以及附图4所示，阀芯室14分别通过第一通孔71、第二通孔72与一级减压室13、二级减压室15连通，第一通孔71和第二通孔72错位设置；
65.阀杆31包括延伸至临近一级减压室13附近的密封端311和延伸至阀体1外的控制端312，控制手轮32和释放插销33设置于控制端312，密封端311上设有第一密封件313，第一密封件313用于在阀杆31运动过程中切换第一通孔71和第二通孔72的连通状态。
66.结合附图3和附图4可知，阀杆31的运动过程实际上改变了第一密封件313的位置，从而改变了第一通孔71和第二通孔72的连通状态，在实际产品中，第一密封件313可以设有多个实现多重密封，以提高密封效果。
67.在阀杆31的运动动力以上，可以单独设置驱动件，驱动件可以是上文中提到的控制手轮32或者弹性件，也可以参考附图所示，第一密封件313与阀芯室14的内壁密封形成压力区314，压力区314用于收容一级减压室13输送第一预设压力的气体，控制手轮32和/或释
放插销33用于克服压力区314内的气体的压力将阀杆31保持在关闭位置。
68.本实施例中通过压力区314内的气体压力实现阀杆31的开启动力，从而能够降低阀杆31的开启难度，进一步提高逃生氧气阀的开启速度。在阀杆31的运动过程中，需要配合好控制手轮32与阀杆31之间的传动关系，避免控制手轮32对阀杆31的运动产生不必要的干涉。在本实施例中，阀杆31自关闭位置运动至连通位置的距离为d1，控制手轮32和阀杆31之间的间隙设置且间隙宽度大于等于d1，插销贯穿控制手轮32以及阀杆31。
69.通过间隙配合的设置方式，能够实现控制手轮32和阀杆31之间的单向传动，即解除释放插销33的约束后，阀杆31就能够在压力区314的气体驱动下进入连通位置。不过值得注意的是，本实施例中所描述的状态是指逃生氧气阀的初始状态，在逃生氧气阀开启过后，再通过控制手轮32将阀杆31保持在关闭位置时，控制手轮32和阀杆31之间的间隙将消失(参考附图12中控制手轮32的位置以及阀杆31的相对位置)。在未连接气源的情况下，逃生氧气阀仍可以手动恢复该间隙，通过将控制手轮32复位后再将释放插销33插入即可。换言之，本实施例中的逃生氧气阀具备重复使用的结构基础。
70.在阀杆31运动行程的约束上，可以通过阀体和阀杆密封配合实现，也可以参考附图中所示，所述阀芯组件3还包括固定设置在阀芯室14内的定位块34，阀杆31贯穿并滑动安装于定位块34；定位块34的两端分别为：
71.定位面341，位于定位块34位于阀体1内的端面，处于连通位置的阀杆31与定位面341相抵；
72.适配端342，位于定位块34位于阀体1外的端部，适配端342用于设置控制手轮32和/或释放插销33。
73.定位块34可以独立于阀杆31设置，在装配过程中，可以将阀杆31穿设在定位块34内后安装于阀体1上。阀杆31上也可以设置于定位面341相互配合的凸台315。
74.在适配端342的配合方式上，可以参考附图11所示，单独设置释放插销33，在适配端342和阀杆31的控制端312上开设独立的插销孔，当两者对正时，能够通过释放插销33来实现两者的定位；
75.也可以参考附图12所示，单独设置控制手轮32，通过控制手轮32与定位块34之间的相对位置变化来控制释放插销33的相对位置；
76.也可以参考附图2所示，同时设置释放插销33和控制手轮32，此时释放插销33不仅仅控制阀杆31的相对位置，还能够同时穿设控制手轮32从而实现控制手轮32的定位，防止意外开启。
77.其中，在释放插销33和控制手轮32的变化设置中，定位块34可以参考附图设置，灵活兼容多种不同设置方式，从而为用户在使用过程中自由灵活组装提供结构基础。
78.在整体结构上，参考附图2以及附图6所示，入气口11和出气口12分别设置于阀体1的轴向两端，二级减压室15临近出气口12设置；一级减压室13，阀芯室14位于阀体1的中部，两者在阀体1的周向上对称且错位设置。
79.以阀体1的几何中心为原点建立三维坐标系，各腔室和接口在空间结构上相互靠近原点，并且在三个维度上相互错位以提高空间利用，从而实现空间上的小巧。当阀体1整体结构小巧时，能够通过材料的节省来实现重量上的控制。其中附图2中可以明显看出，一级减压室13，阀芯室14的中轴线错位设置，从而能够在保证阀杆31运动行程的同时控制阀
体1的整体体积。
80.在内部流道的优化上，参考附图7以及附图8所示，阀体1内设有与入气口11连通的第一流道73、第二流道74以及第三流道75，且三者共面设置，其中第一流道73与一级减压室13连通，第二流道74与第一连通口17连通，第三流道75与第二连通口18连通。第一流道73、第二流道74以及第三流道75在平面上分配入气口11的气流，能够实现紧凑的外观布局。
81.作为高压部件，阀体1上需要设置保障结构。传统的设置方式为在入气口11设置安全阀，但是相应的，突出的安全阀会影响逃生氧气阀的整体外观，而且容易与衣物干涉，造成安全隐患。
82.参考附图2和3所示，阀体1上还有用于安装安全阀组件5的泄压室16，泄压室16连通阀芯室14和二级减压室15，安全阀组件5在承受大于等于第三预设压力时会连通阀芯室14和二级减压室15。本实施例中，通过在阀体1内部设置安全阀组件5来实现安全功能的同时，提供整洁小巧的外观设置。
83.在具体泄压通路的设置上，参考附图3所示，二级减压组件4包括：
84.二级壳体41，用于封闭二级减压室15且收容二级减压组件4的其他部件；
85.二级调节杆42和二级弹性件43，用于调节二级减压室15的输出压力；
86.二级调节杆42上设有第二密封件且将二级壳体41和二级减压室15的合围空间分割为输送气体的气密区44和安装二级弹性件43的非气密区45，泄压室16与非气密区45连通，二级壳体41位于非气密区45的侧壁上开设有与大气环境连通的泄压孔46。
87.减压阀的具体结构如图所示，本领域技术人员能够清楚的了解其结构和工作过程，在此不再赘述一级减压组件和二级减压组件的具体工作过程。其中利用非气密区45来实现泄压通路，能够有效提高部件之间的空间利用率。进一步的，参考附图6所示，二级减压室15的侧壁截面形状为c形，泄压室16与二级减压室15的连通口设置于c形的开口处；侧壁外周面上设有与二级壳体41配合的螺口。本实施例中，通过阀体1侧壁去料来进一步提高各腔室和部件之间的干涉，同时也方便安全阀组件5的安装，从而提高逃生氧气阀整体的装配和生产效率。
88.在其他部件上，参考附图1和附图5所示，阀体1上还设有与入气口11连通的第一连通口17和第二连通口18，第一连通口17和第二连通口18中的一者上安装有充气口61，另一者上安装有压力表62。
89.下面示例性的提供一种逃生氧气阀的细节结构参数以及工作过程：
90.细节上，阀体1的入气口11上过滤装置121，过滤装置121具体为内腔形状为狭缝的入气管，避免便携气瓶内的杂质进入阀体1内。释放插销33上设有拉环331，同时另一端设有防止释放插销33意外脱出的阻尼环332，阻尼环332为塑料材质，包覆于释放插销33的端部。在尺寸上，在一实施例中，逃生氧气阀自入气口11至出气口12的整体轴向长度为70毫米至80毫米，自一级减压组件2的一级壳体21至控制手轮32的径向尺寸为50毫米至60毫米，自出气口12至压力表62的径向尺寸为50毫米至60毫米。整体重量为300克至600克。其中第一预设压力为1.5至2.5mpa，第二预设压力为0.3至0.4mpa，第三预设压力为4至4.4mpa。出气口12流量为4至8l/min。经发明人实际试验发现，上述结构的逃生安全阀在便携气瓶内部压力为20mpa降至2mpa的过程中，出气口的压力保持在0.3至0.4mpa之间，出气口12流量保持在4至8l/min之间，性能稳定可靠。
91.本技术中提到的气流输出的压力和流量稳定相较于其他领域而言有不同的含义。在逃生氧气阀的使用场景中，为了尽可能的减小便携气瓶的体积，可以采用纯氧气作为气源，因此气流输出的压力和流量直接关系到输出氧气的浓度能否模拟正常大气环境中的氧气浓度，过高或者过低的氧气浓度都会造成安全隐患。(正常大气环境中氧气浓度大约为20％，一般压缩空气的呼吸阀气流输出流量约为30l/min，因此上述实施例的出气口12流量设置为4至8l/min。)在该设计需求下，如何实现未经过专业培训的逃生人员能够快速安全的开启并准确使用逃生安全阀具有积极意义。
92.在工作过程中，当逃生人员需要开启本技术的逃生氧气阀时，只需要拉动拉环331将释放插销33拉出，阀杆31在压力区314的气体压力作用下进入连通位置，便携气瓶内的高压气体经由入气口11、一级减压室13、阀芯室14以及二级减压室15后进入出气口12，供用户呼吸使用。
93.传统的逃生阀在开启后无法关闭或者关闭难度较大，造成浪费，本技术中的逃生氧气阀在使用完毕后能够通过控制手轮32将阀杆31驱动至关闭位置(参考附图12中控制手轮32的位置以及阀杆31的相对位置)，从而保留便携气瓶内的气体，方便再次使用。
94.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。
95.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。