一种水下自由呼吸系统的制作方法

本发明涉及水下呼吸器领域，具体涉及一种水下自由呼吸系统。

背景技术：

随着生活水平提高，越来越多人喜欢潜水运动，因此水下呼吸器为了满足人需求而应生。现在的水下呼吸器主要有两种，当浅表潜水时（一般是0.5m内,一般称作浮浅或者浮泳），多是带有呼吸管的潜水面罩，呼吸管长度有限，只能供人短暂潜水，无法在水中长时间供人呼吸。潜水较深时（一般是4-5m），一般采用泵送空气或使用人造氧气瓶及呼吸调节装备，整体装备成本极高，不适用于普通人。因此，出现了一种漂浮式水下呼吸系统，该结构主要是进气管通过漂浮物在水面上，通过气体管道要么连接咬嘴，用口腔吸气,用鼻腔将人体废气直接在水中排出。要么通过呼吸面具不做额外气体增压向大气排出，且漂浮物进气口过于接近水面，由于水面有波浪产生，极易使水倒灌进入气体管道，要么阻隔自然空气进入进气管道，要么一旦回流到呼吸面罩中，就会导致水下人员呛水，极可能直接威胁生命；且由于人体呼出废气未做增压处理，排气管道中又容易倒灌积水，废弃滞留在换气室内，无法彻底排出到大气中，回流到呼吸面罩中，导致水下人员反复吸入自己体内排出的废气，极易因中毒而晕厥休克。在水下这是极其危险的。

再反观前一种装置，同样存在诸多问题：当潜水到一定深度时，通过咬嘴练通口腔吸气，相关人员的嘴巴被占用，而且并非人类使用鼻子吸气的常态方式，须进行相应的充分训练方能掌握。进一步的，通过鼻腔将废弃直接排到水中，在水中产生气泡，由于防水设计过于简单，只使用了一个防水帽，且只进行了一次防水处理，当波浪过大时，水非常容易进入导气管道和呼吸罩内，虽是靠嘴巴呼吸也易造成水下人员呛水。且由于水倒灌进入导气管道，造成积水，即使未进入呼吸罩，由于水对外界空气有阻隔作用，水下人员仍然无法吸取到水面之上的外界空气，导致人无法长时间潜水，仍需要浮出水面换气，该装置的预设作用实际上无从发挥。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种适应人在水下长时间潜水，防止水进入呼吸系统的水下自由呼吸系统。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水下自由呼吸系统，包括覆盖完整面部的潜水面罩，还包括漂浮架、进气管路、排气管路和换气装置；

所述漂浮架由多根轻质支管纵横连通而成，所述漂浮架上设有多个使水进入、流出的开口，这些开口同时也是功能扩展接口；所述漂浮架上端面设有漂浮气囊；

所述进气管路包括第一进气管、第二进气管和第三进气管；所述第一进气管竖直设在所述漂浮架的上端面，所述第一进气管连通所述漂浮架的支管；所述第二进气管的一端连通所述第一进气管的侧壁，所述第三进气管设置在所述漂浮架上端，所述第三进气管一端连通所述第二进气管的另一端；

所述排气管路包括第一排气管、第二排气管和第三排气管；所述第一排气管竖直设在所述漂浮架的上端面，所述第一排气管连通所述漂浮架的支管；所述第二排气管的一端连通所述第一排气管的侧壁，所述第三排气管设置在所述漂浮架上端，所述第三排气管一端连通所述第二排气管的另一端；

所述换气装置包括设置所述漂浮架上的防水密封箱，所述防水密封箱内设有进气腔和排气腔；所述进气腔内设有吸气扇，所述第三进气管的末端密封防水连接并穿过所述防水密封箱连通所述进气腔的一端，所述进气腔的另一端连通导气管穿过所述防水密封箱连通所述潜水面罩；所述排气腔内扇，所述第三排气管的末端密封防水连接并穿过所述防水密封箱连通所述排气腔的一端，所述排气腔的另一端连通导气管穿过所述防水密封箱连通所述潜水面罩。

进一步的，所述第二进气管和第一进气管夹角为朝上的锐角；所述第二排气管和第一排气管夹角为朝上的锐角；锐角角度均小于等于60°；所述第二进气管和第一进气管的连通点以及所述第二排气管和第一排气管的连通点均高于所述漂浮气囊的高度；所述第一进气管和第一排气管均为与连接管件一次注塑成型弯头，且都是一次性铸塑完成，以保证密封性。

进一步的，所述防水密封箱内在进气腔和排气腔之间设有分别给吸气扇和排气扇供电的移动电源，所述吸气扇为两个，分别设在进气腔的进气口和出气口处，所述排气扇为两个，分别设在排气腔的进气口和出气口处。

进一步的，连通进气腔的导气管连通所述潜水面罩的头顶位置，连通排气腔的导气管连通所述潜水面罩的颌底部位置。

进一步的，所述漂浮架、第一进气管、第二进气管、第三进气管、第一排气管、第二排气管和第三排气管的材质均采用无毒无味可降解塑料材质；所述导气管为无毒无味可降解塑料伸缩管。

进一步的，所述漂浮架的下表面固定有束带连接水下人员，用以牵引装置伴随水下人员行动。

本发明与现有技术相比，所取得的有益效果如下：

1、漂浮气囊使漂浮架漂在水面，进气管路和排气管路的管口均位于水面上，且对倒灌进入系统的水均作三次引流回水面的工作，安全、方便的使人在水下吸入新鲜空气，排出废气，避免了使用气瓶带来的负重和成本；关于三次引流的详细描述，第一进气管和第一排气管的进口与出口垂直向下，且保持一定长度，使水不易进入第一进气管和第一排气管；进一步的，若遇较大风浪，偶尔有水灌入第一进气管和第一排气管，因与漂浮架垂直连通，故而倒灌进入的水将直接被引流到水面；进一步的，由于第一进(排)气管与第二进（排）气管成上扬夹角连通，故而进入水后，水受重力的作用，又将被直接引流回第一进（排）气管道，流回到漂浮架中的支管内回到水面上，从而避免水进入第二进（排）气管，更重要的是避免水进入第三进（排）气管内，最终避免了水进入呼吸系统。

2、排气扇的风向是指向第一排气管的管口，可以充分降低潜水面罩下颌底部出气口气压，增大第二、第一排气管中的气压，形成内部气压大于大气气压，加速排气管路中的人体废气排出到大气；吸气扇的风向是背离第一吸气管的管口，充分降低吸气管路气压，使吸气管路里的气压小于大气气压，加速新鲜空气进入吸气管路，通入潜水面罩后，在内形成自头顶向下颌的新鲜空气气帘，增大呼吸面罩鼻孔上部及附近的气压，从而保证水下人员随时可以新鲜空气通过鼻腔吸入体内，同时将人体呼出的废气在顶部较大气压的作用下，被挤压出面罩出气口，排往大气，避免人体呼出废气在面罩内聚集，被水下人员重复吸入体内。

3、所述进气腔通过导气管连通潜水面罩的顶端，可以将新鲜空气充分供人使用，连通排气腔的导气管连通所述潜水面罩的底端，废气从口、鼻呼出直接进入排气管路，通过排气扇排出。

4、避免了水中产生气泡，提高使用者隐秘性，方便进行潜水泅渡。

5、由于在潜水面罩中可以使用鼻子进行自由呼吸，解放了水下人员嘴巴，又因为潜水面罩中充满气体，满足声波传播条件，故而可以通过加装无线设备，轻松、方便与同伴通过语言进行通话。

6、运行过程显示，气体流动在整个系统中形成了经过多次防水处理的完整的封闭回路，从而保障了水下作业人员的生命安全。

7、本发明结构简单、制造成本低，使用效果好。

附图说明

图1为本发明所述水下自由呼吸系统结构示意图；

图2为图1中所示漂浮架组件结构示意图；

图3为漂浮架组件俯视示意图；

图4为图1所示防水密封箱内部结构示意图；

1、潜水面罩，2、漂浮架，3、防水密封箱，31、进气腔，32、排气腔，33、吸气扇，34、排气扇，4、漂浮气囊，51、第一进气管，52、第二进气管，53、第三进气管，61、第一排气管，62、第二排气管，63、第三排气管，7、移动电源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细的说明。所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1-3所示一种水下自由呼吸系统，包括可以在水下口鼻共同呼吸的覆盖完整面部的潜水面罩1、漂浮架2、进气管路、排气管路和换气装置。

所述漂浮架2由多根轻质支管纵横连通而成，轻质支管在本事实例中可以选择无毒无味可降解塑料管。所述漂浮架2上设有多个使水进入、流出的开口，这样漂浮架可以没入水中，形成5-10cm深度的吃水,起到稳定漂浮支架，抵御一定烈度风浪，将偶发性倒灌水引流回水面，利于隐蔽，以及其它方面的作用。所述漂浮架2上端面固定安装四个漂浮气囊4，在漂浮气囊的作用下，漂浮架不会沉入水中。

所述进气管路包括第一进气管51、第二进气管52和第三进气管53。所述第一进气管51竖直设在所述漂浮架2的上端面，所述第一进气管51整体连通所述漂浮架2的支管。所述第二进气管52的一端可拆卸连通所述第一进气管51的侧壁。所述第二进气管52和第一进气管51夹角为朝上的为45°的锐角，所述第二进气管52和第一进气管51的连通点高于所述漂浮气囊4的高度，这样设计，第二进气管不会浸入水中。所述第一进气管51为与连接管件一次注塑成型弯头，这样设计避免了水面的水进入进气管路内，就算进入第一进气管，由于第一进气管连通漂浮架的支管，水通过漂浮架直接回到水面。第二进气管朝上的为45°夹角，进一步有效的避免水进入第二进气管内。所述第三进气管53设置在所述漂浮架2上端，所述第三进气管53一端整体连通所述第二进气管52的另一端。

所述排气管路包括第一排气管61、第二排气管62和第三排气管63。所述第一排气管61竖直设在所述漂浮架2的上端，所述第一排气管61连通所述漂浮架2的支管。所述第二排气管62的一端连通所述第一排气管61的侧壁，所述第二排气管62和第一排气管61夹角为朝上的为45°锐角；所述第二排气管62和第一排气管61的连通点均高于所述漂浮气囊4的高度；所述第一排气管61的管头均为与连接管件一次注塑成型弯头。采用和进气管路相同的设计，完全避免了水进入排气管道，防止水对排气的干扰。所述第三排气管63设置在所述漂浮架2上端，所述第三排气管63一端连通所述第二排气管62的另一端。

如图4所示，箭头为气体流向，所述换气装置包括固定安装在所述漂浮架2上的防水密封箱3，所述防水密封箱3内设有进气腔31和排气腔32。所述进气腔31内设有两个吸气扇33，分别设在进气腔31的进气口和出气口处，所述第三进气管53的一端穿过所述防水密封箱3连通所述进气腔31的一端，所述进气腔31的另一端连通第一根导气管并穿过所述防水密封箱3连通所述潜水面罩1的头顶位置。这样进气管路的新鲜空气，通过吸气扇的加速流动作用下，进入潜水面罩上部，供潜水的人呼吸。所述排气腔32内设有两个排气扇34，分别设在排气腔32的进气口和出气口处。所述第三排气管63的一端穿过所述防水密封箱3连通所述排气腔32的一端，所述排气腔32的另一端连通第二根导气管穿过所述防水密封箱3连通所述潜水面罩1的颌底部位置。这样设计，潜水面罩内呼出的废气沉积下方，在排气扇的作用下，废气经排气管路排出到外界。从而促进空气循环，方便潜水的人自由呼吸。在所述防水密封箱3内，进气腔31和排气腔32之间设有分别给吸气扇33和排气扇34供电的移动电源8。至于排气扇、吸气扇和移动电源的型号规格，根据管路的直径以及潜水深度再做适用性选择，因属于现有技术，在此不详细论述。

其中，所述漂浮架2、第一进气管51、第二进气管52、第三进气管53、第一排气管61、第二排气管62和第三排气管63的材质均可选用无毒无味可降解塑料材质。所述两根导气管为伸缩管，方便在水下拉伸，陆地上收回。另外，所述漂浮架2的下端可以安装有束带，这样人在潜水时，通过束带可以带动漂浮架在水面移动。

运行过程显示，气体流动在整个系统中形成了经过多次防水处理的完整的封闭回路，从而保障了水下作业人员的生命安全。

另外，因在潜水面罩内可以通过鼻子自由呼吸，解放了嘴，又因为面罩中存有气体，满足声波传播条件，故而可以通过加装无线设备，轻松、方便与同伴通过语言进行通话。

另外，露出水面部位，可以选择涂上伪装色，同时，呼吸过程中不会在水中产生气泡，方便在侦查游戏中，隐匿的泅渡。

本发明所述的水下自由呼吸系统具体工作过程如下：

人带上潜水面罩潜入水下，漂浮架浸入水中，在漂浮气囊作用下不会沉入水中，第一进气管和第一排气管露出水面，新鲜空气经第一进气管，52、第二进气管，53、第三进气管进入进气腔，在吸气扇的作用，加速新鲜空气经伸缩导气管进入潜水面罩，供人呼吸，呼出的废气进入另一根导气管，在排气扇作用下，废气加速进入排气腔，经第三排气管、第二排气管、第一排气管排到大气内。运行过程显示，气体流动在整个系统中形成了经过多次防水处理的完整的封闭回路，从而保障了水下作业人员的生命安全。

此过程中，假如偶尔有水进入第一进（排）气管内，水将在重力作用下直接通过漂浮架的支管流回水中，不会让水进入呼吸系统。该水下自由呼吸系统空气循环快速，更加适合人潜水游玩，同时，呼吸过程中不会在水中产生气泡，隐匿性高，提高了乐趣。