一种防溺水游泳项圈及其制备方法和使用方法与流程

本发明属于体育安全用品技术领域，涉及一种防溺水游泳项圈及其制备方法和使用方法。

背景技术：

随着社会的发展，生活水平的提高，人们越来越意识到健康和运动的重要性。国家体育总局的全面健身计划，到2020全国将会有40%的人口积极参加各类体育活动。这些因素将会推动国内体育用品市场在未来几年内继续保持高速发展。在中国体育产业快速发展的拉动下，中国体育用品行业未来仍有较大的发展空间。此外城市居民对体育用品的消费已经从低档为主向中高档方向发展，农村居民尤其是已经进入小康生活标准的农村地区，对中低档体育用品的消费也将逐步形成新的需求。

2006～2011年，我国体育用品行业增加值逐年扩大，年均复合增长率为17.63%。2011年体育用品行业增加值达到1,760亿元，占体育产业比重的80%以上，已成为继美国之后第二大体育用品消费市场，行业竞争力显著提升。

2014年我国体育用品行业主营业务收入1284.31亿元，同比增长16.1%。行业利润总额69.94亿元，同比增长23.6%。2015年我国体育用品主营业务收入1393.1亿元，累计同比增长7.0%；利润总额81.5亿元，累计同比增长14.8%；税金总额49.5亿元，累计同比增长15.4%。2016年1-6月，体育用品行业主营业务收入674.4亿元，累计同比增长7.2%；体育用品行业利润总额37.0亿元，累计同比增长13.8%。

世界卫生组织于2014年11月17日首次发布《全球溺水报告》。报告称，全球每小时有40多人溺水死亡，每年共有37.2万人溺水死亡，5岁以下儿童面临最大风险。其中，溺水死亡人数等同三分之二因营养不良而死亡的人数、二分之一因疟疾死亡的人数。报告的调查结果显示，全球半数以上溺水死亡者不足25岁，五岁以下儿童溺水率最高；男性溺水率是女性两倍以上；90%以上溺水事件发生在低收入和中等收入国家，其中非洲、东南亚和西太平洋区域溺水率最高。

报告中建议的预防溺水策略包括：在水边加装护栏；为儿童提供日托中心等安全场所；协助儿童掌握基本游泳技能，并向人们讲解安全救护和复苏方法。国家级干预措施包括：改进划船、航运和摆渡法规；改进水灾风险管理，并实行全面的水安全政策。

措施很多，也有些国家已经立法保护，但唯独缺少防溺水产品，有效利用技术来提高安全水平。

鉴于此，市场上缺少防溺水产品，有效利用技术来提高安全水平是当务之急，因此开发一件简单有效的防溺水用品是十分必要的。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种防溺水游泳项圈以及其制备方法和使用方法。

技术方案：本发明提供了一种防溺水游泳项圈，包括游泳项圈本体，所述游泳项圈本体内设防溺水机构，所述防溺水机构包括第一管体和穿设于第一管体两侧的第二管体，所述第一管体中部设有电石粉末放置单元，所述电石粉末放置单元两侧设有栅栏，所述栅栏近第二管体一侧还设有一组装有酸剂的弹性球；所述第二管体近第一管体一端设有栅栏架，所述栅栏架上设有尖刺，所述第二管体的另一端设有拽带。本发明所述的防溺水游泳项圈，结构合理，以电石和酸剂为触发物质产生乙炔气体和盐，在游泳项圈本体内膨胀形成救生圈，达到防溺水的功效。由于生成物是盐，既能够保证反应的正常进行，也可以避免产物是碱时一旦生成物泄露会腐蚀皮肤的危险。其中，酸剂首选盐酸，浓度可选择不超过0.0556mol/ml的盐酸；其次可以选择醋酸、固体酸、有机酸等，置于管内刺破触发。此外，项圈材质首选改性弹性橡胶材质，采用绝热性能好的化纤材料，可以随气压膨胀，柔韧性好；其次可选择厚度约1mmpvc等软塑料薄膜。

进一步的，上述的防溺水游泳项圈，所述栅栏近第二管体一侧还设有一组装有冷却剂的弹性球。冷却剂可以冷却反应过程中产生的大量热，采用冷却剂冷却，使得温度维持在常温，提高安全系数，并且和酸剂一样，可以通过刺破触发。

如果电石直接和水进行反应的话，具体化学反应式如下：

cac2+2h2o=ca2+c2h2↑

电石与水反应，反应初期产生大量的乙炔气，后边逐步减慢，直至将电石消耗完。工业用电石纯度约为70%--80%，杂质cao约占24%，碳、硅、铁、磷化钙和硫化钙等约占6%，电石与水反应产生大量热，反应热为120kj/mol，可使得水升温，温度升高会超过50℃，有烫伤风险，生成物氢氧化钙如果泄露也会腐蚀皮肤。

进一步的，上述的防溺水游泳项圈，所述游泳项圈本体内还设有一组装有冷却剂的弹性球。除了在管内设有冷却剂的弹性球以外，游泳项圈本体内也设有装有冷却剂的弹性球，在管外通过温度和/或压强的升高破裂而触发。弹性球优选为橡胶球，其也可以根据需要，在25℃能够承受表压1.0～4.0atm的压强，选择其他的材料。

进一步的，上述的防溺水游泳项圈，所述栅栏上设有一组皮筋。栅栏可以挡住弹性球移动，敷上纸片，皮筋就可以勒住弹性球，固定其位置。

进一步的，上述的防溺水游泳项圈，所述冷却剂为正丁烷或液化七氟丙烷或水。在本发明中，冷却剂优选正丁烷，气相沸点大约是0℃，加压即可液化。制冷剂气化在温度升高后，大于50℃时气化速度明显提升，同时也可以根据需要，选择其他的制冷剂。

进一步的，上述的防溺水游泳项圈，所述冷却剂中还含有乙硫醇。乙硫醇有刺鼻气味，可以警示泄漏，安全性更高。

进一步的，上述的防溺水游泳项圈，所述电石粉末放置单元包括一组间隔设置的圆形纸片，所述圆形纸片之间设有电石粉末。圆形纸片可以有效的将电石粉末进行隔绝，同时在酸剂反应时也十分便捷。

作为本发明的一种改进，游泳项圈本体内还设有内置芯片，所述内置芯片与手机app链接，可用手机定位、查看、控制；可以实现智能预防溺水，采用智能芯片自动感应，实现互联网+的功能，安全性更高，同时便于及时救援。

本发明还提供一种防溺水游泳项圈的制备方法，包括以下步骤：将电石粉末置于第一管体中部，覆圆形纸片形成所述电石粉末放置单元，电石粉末放置单元两侧分别放置栅栏，再塞入装有酸剂的弹性球和装有冷却剂的弹性球，再同样覆圆形薄纸片；将第二管体穿入第一管体内，其中设有尖刺一端朝向弹性球装入第一管体，拽带安置在第二管体外部；将游泳项圈本体外袋规整好，将防溺水机构装入游泳项圈本体并连接在游泳项圈本体外袋的两头，再装入装有冷却剂的弹性球，维持游泳项圈本体的形状，密封即得所述防溺水游泳项圈。

本发明所述的防溺水游泳项圈的制备方法，制备方便，可以适用于大规模生产，具有极大的市场推广前景。

本发明还提供一种防溺水游泳项圈的使用方法，包括以下步骤：拉扯拽带，带动第二管体向第一管体移动，尖刺穿过栅栏刺破装有酸剂的弹性球和装有冷却剂的弹性球，酸剂和电石反应产生乙炔气体，乙炔气体沿第一管体和第二管体流入到游泳项圈本体并撑开游泳项圈本体，同时冷却剂对整个反应进行降温；当温度超过50℃和/或游泳项圈本体内的压强超过4.0atm，游泳项圈本体内的装有冷却剂的弹性球也发生破裂，冷却剂进一步对整个反应进行降温。

本发明所述的防溺水游泳项圈的使用方法，方法合理，使用方便，游泳时系于脖颈，呛水时手拉项圈即可触发，项圈自动快速充气膨胀，将溺水者头部支撑浮于水面而达到救生的目的。在发生危险的时候，只需要通过拉扯拽带就可以实现游泳项圈的自动充气过程，并且整个过程安全性更佳。

进一步的，上述的防溺水游泳项圈的使用方法，包括以下步骤：所述防溺水游泳项圈穿戴于人的臂膀、手腕、脖颈处。防溺水游泳项圈使用方便，项圈呈条状，内置防溺水机构的两头的拽带可以连接系绳；收缩时可用系绳栓于臂膀、手腕、脖颈处；触发后充气膨胀。项圈压强的考虑：表压1.0~4.0atm。

为了进一步增加使用的安全性，在使用前项圈未触发时，充少量水，维持项圈内圈形状，以便直接观察到项圈是否泄露；项圈触发后，表压超过4.0~5.0atm，产生气体冲开内外圈界限，气体扩充项圈外延皱褶区域，膨胀充满，鼓起整个项圈。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的防溺水游泳项圈，结构合理，应用方便，该防溺水游泳项圈为以电石、酸剂为反应膨胀物，反应热采用冷却剂冷却的自充气项圈，可以有效防止现有技术中的碱性位置泄露以及反应高温引起的使用者烫伤的情况，提高安全系数，同时降低溺水率，挽救生命、降低风险。此外，本发明所述的防溺水游泳项圈，原材料简单，价格低廉，容易制造，配方组成无毒、无污染，产生气体适度，力求安全、简单、有效，适合初会游泳、水平不高的爱好者，尤其有利于儿童初学游泳阶段的辅助安全保障。该用品是手动预防型，为价格低廉的一次性用品，或者可换料后使用数次。

附图说明

图1-2为本发明所述的防溺水游泳项圈的结构示意图；

图中：100防溺水机构、1第一管体、11电石粉末放置单元、12栅栏、121皮筋、2第二管体、21栅栏架、22尖刺、23拽带、3装有酸剂的弹性球。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

如图1-2所示的一种防溺水游泳项圈，包括游泳项圈本体，所述游泳项圈本体内设防溺水机构100，所述防溺水机构100包括第一管体1和穿设于第一管体1两侧的第二管体2，所述第一管体1中部设有电石粉末放置单元11，所述电石粉末放置单元11包括一组间隔设置的圆形纸片，所述圆形纸片之间设有电石粉末。再，所述电石粉末放置单元11两侧设有栅栏12，所述栅栏12上还设有一组皮筋121。所述栅栏12近第二管体2一侧还设有一组装有酸剂的弹性球3以及装有冷却剂的弹性球。另，所述游泳项圈本体内也设有一组装有冷却剂的弹性球。此外，所述第二管体2近第一管体1一端设有栅栏架21，所述栅栏架21上设有尖刺22，所述第二管体2的另一端设有拽带23。

上述防溺水游泳项圈的制备方法，包括以下步骤：将电石粉末置于第一管体1中部，覆圆形纸片形成所述电石粉末放置单元11，电石粉末放置单元11两侧分别放置栅栏12，再塞入装有酸剂的弹性球3和装有冷却剂的弹性球，再同样覆圆形薄纸片；将第二管体2穿入第一管体1内，其中设有尖刺22一端朝向弹性球装入第一管体1，拽带23安置在第二管体2外部；将游泳项圈本体外袋规整好，将防溺水机构100装入游泳项圈本体并连接在游泳项圈本体外袋的两头，再装入装有冷却剂的弹性球，维持游泳项圈本体的形状，密封即得所述防溺水游泳项圈。

上述防溺水游泳项圈的使用方法，包括以下步骤：拉扯拽带23，带动第二管体2向第一管体1移动，尖刺22穿过栅栏12刺破装有酸剂的弹性球3和装有冷却剂的弹性球，酸剂和电石反应产生乙炔气体，乙炔气体沿第一管体1和第二管体2流入到游泳项圈本体并撑开游泳项圈本体，同时冷却剂对整个反应进行降温；当温度超过50℃和/或游泳项圈本体内的压强超过4.0atm，游泳项圈本体内的装有冷却剂的弹性球也发生破裂，冷却剂进一步对整个反应进行降温。

本发明以电石和稀酸为原料，发生化学反应，产生气体，在项圈内膨胀形成救生圈，达到防溺水的功效。其中，酸剂首选盐酸，浓度可选择不超过0.0556mol/ml的盐酸。

具体化学反应式如下：

cac2+2h2o+2hcl=cacl2+c2h2↑+2h2o

与现有技术相比，反应中产生的碱与酸进行了中和，反应产生的大量热，采用冷却剂冷却，使得温度维持在常温。

通过计算和试验验证，可知产生50升的乙炔气体，需要142.9克电石和80.4克水和163克0.056mol/ml的hcl；产生5升的乙炔气体，需要14.3克电石和8.0克水和16.3克0.056mol/ml的hcl；可以根据体重选择配置。

可以选择5l、10l、20l、30l、40l、50l等气体装载量，分别适用于室内、室外、海滩等不同场合。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例的以电石、稀盐酸、液化正丁烷为基础的触发料，以质量克计，其原料触发用量为：15克电石、32cm³稀盐酸(0.027mol/ml)。

其生产工艺如下：

15克电石粉末置于长110mm、d30×1mm的第一管体1中间，覆圆形薄纸片，然后在两边放置直径d18.9mm、厚1mm栅栏，再分别塞入装有16cm³稀盐酸的橡胶球，再同样覆圆形薄纸片；然后在两边套上长25mm、d27.9×1mm第二管体2，套入10mm深度；第二管体2一头是栅栏架21，栅栏架21上带3mm尖刺22；带尖刺22的一头朝向橡胶球装入第一管体1；在管外安置尼龙拽带(拉扯时，两个第二管体2向中间挤压)，完成防溺水机构100组装。将此项圈外袋规整好，将防溺水机构100装入，连接在项圈外袋两头，装入液化正丁烷橡胶球(表压大于4.0atm，或者温度高于50℃可以使得液化正丁烷橡胶球破裂)，维持项圈形状，密封即可组成成品；成品可以系在脖颈上，使用时拉动触发。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例的以电石、稀盐酸为基础的触发料，以质量克计，其原料触发用量为：15克电石、32cm³稀盐酸(0.027mol/ml)。

其生产工艺如下：

15克电石粉末置于长110mm、d30×1mm第一管体1中间，覆圆形薄纸片，然后在两边放置直径d18.9mm、厚1mm栅栏，再分别塞入装有16cm³稀盐酸的橡胶球，再同样覆圆形薄纸片；然后在两边套上长25mm、d27.9×1mm第二管体2，套入10mm深度；第二管体2一头是栅栏架21，栅栏架21上带3mm尖刺22，另外一头中间开大孔；带尖刺22的一头朝向橡胶球装入第一管体1；在管外安置尼龙拽带(拉扯时，两个第二管体2向中间挤压)，完成防溺水机构100组装。将此项圈外袋规整好，将防溺水机构100装入，连接在项圈外袋两头，充至少300ml水作为冷却剂，维持项圈形状，密封即可组成成品；成品可以系在脖颈上，使用时拉动触发。

实施例4

在实施例1的基础上，本实施例的以电石、醋酸为基础的触发料，以质量克计，其原料触发用量为：15克电石、50cm³稀醋酸(0.027mol/ml)。

其生产工艺如下：

15克电石粉末置于长110mm、d30×1mm第一管体1中间，覆圆形薄纸片，然后在两边放置直径d18.9mm、厚1mm栅栏，再分别塞入装有25cm³稀醋酸的橡胶球，再同样覆圆形薄纸片；然后在两边套上长25mm、d27.9×1mm第二管体2，套入10mm深度；第二管体2一头是栅栏架21，栅栏架21上带3mm尖刺22，另外一头中间开大孔；带尖刺22的一头朝向橡胶球装入第一管体1；在管外安置尼龙拽带(拉扯时，两个第二管体2向中间挤压)，完成防溺水机构100组装。将此项圈外袋规整好，将防溺水机构100装入，连接在项圈外袋两头，装入液化正丁烷橡胶球(表压大于4.0atm，或者温度高于50℃可以使得液化正丁烷橡胶球破裂)，维持项圈形状，密封即可组成成品；套在脖颈上，使用时拉动触发。

实施例5

在实施例1的基础上，本实施例的以电石、有机酸、水为基础的触发料，以质量克计，其原料触发用量为：15克电石、16g乙二胺四乙酸、16克水。

其生产工艺如下：

15克电石粉末置于长110mm、d30×1mm第一管体1中间，覆圆形薄纸片，然后在两边放置直径d18.9mm、厚1mm栅栏，再分别塞入装有8克水的橡胶球，再同样覆圆形薄纸片；然后在两边套上长25mm、d27.9×1mm第二管体2，套入10mm深度；第二管体2一头是栅栏架21，栅栏架21上带3mm尖刺22，另外一头中间开大孔，中间分别各装入8g乙二胺四乙酸；带尖刺22的一头朝向橡胶球装入第一管体1；在管外安置尼龙拽带(拉扯时，两个第二管体2向中间挤压)，完成防溺水机构100组装。将此项圈外袋规整好，将防溺水机构100装入，连接在项圈外袋两头，装入液化正丁烷橡胶球(表压大于4.0atm，或者温度高于50℃可以使得液化正丁烷橡胶球破裂)，维持项圈形状，密封即可组成成品；成品可以系在脖颈上，使用时拉动触发。

以上实施例均指5l大小的项圈，其它10l、20l、30l、40l、50l等气体装载量的项圈可以按照比例进行扩容设计，不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。