CN110272024A - 一种叠层式氧气发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明主要提供一种叠层式氧气发生器。本发明主要是通过将氧烛配方压制成弯曲盘状的药片(以下简称药片)，再将药片通过连接药柱堆叠起来，形成特定的形状，然后经过连续、有序地燃烧释放氧气。为了保证装配式药片连续、有序地燃烧，而不引起串燃，每层药片之间需要一定的空隙，该空隙可以通过连接药柱来调节其高度。因药片是叠层装配式，故其具有体积小、重量轻，且可以保证长时间产生氧气。
Description
技术领域
本发明涉及一种叠层式氧气发生器。更具体的是涉及到使用多个压制成弯曲盘状的药片，通过多个连接药柱堆叠起来形成的氧气发生器。
技术背景
利用氯酸盐高温分解原理制备出的固态氧气发生器(氧烛)主要由启动装置、产氧药块和氧气过滤材料组成。启动装置产生的热量使氧烛药块分解，释放出氧气，氧气经过氧烛内部的过滤材料净化后从出口排出。由于市场上的氧烛多为单个的氧烛供氧，其存在的缺点是受限于单个氧烛产生的气体量，以及氧气发生器体积大小和重量，导致单个氧烛不能够长时间的供氧。
以往的压制型药柱式固体氧气发生器的药柱都是单一线性药柱或是弯曲平面药柱。例如专利CN205820891U所述的一种可弯曲的氧烛发生器，是利用一种弯曲氧烛将主体线性氧烛连续连接起来，起到扩展氧烛长度的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种叠层式氧气发生器，采用多层立体固体氧气产气剂结构，解决了目前市场上单个氧烛不能长时间供氧的缺点。
本发明的技术方案在于：
一种叠层式氧气发生器，包括发生器壳体(1)和发生器上盖(13)，发生器上盖(13)固定在发生器壳体(1)上，发生器壳体(1)腔内部分作为燃烧室；发生器上盖(13)上开设有三个圆孔，分别用于安装点火装置、泄压阀(14)以及出气口(15)的流量调节阀；
氧气药片(5)、连接药柱(6)和隔热保温材料(8)填装在燃烧室之中，多个氧气药片(5)一层一层堆叠起来，相邻氧气药片(5)之间的间隔相同，通过连接药柱(6)将所有氧气药片(5)连接在一起，隔热保温材料(8)置于相邻氧气药片(5)之间的间隔中，用于内部保温并降低发生器壳体(1)的温度，同时还用于防止氧气药片(5)串燃。
氧气药片(5)与连接药柱(6)的连接方式具体为：
连接药柱(6)将相邻两层所述氧气药片(5)首首连接或尾尾连接，一层层堆叠使所有氧气药片(5)串连；同时，在装配的时候，通过压实隔热保温材料(8)，使氧气药片(5)与连接药柱(6)紧密接触连接。
相邻氧气药片(5)之间的间隔通过连接药柱(6)的高度来调节。
所述氧气药片(5)为由中心向外发散的盘旋平层结构或者为由一端折叠弯曲向另一端的M形平层结构。
所述氧气药片(5)靠近端面的侧壁上设有第一凹槽，所述连接药柱(6)上相背的两个表面各设有一个第一凸起，所述连接药柱(6)与所述氧气药片(5)通过所述第一凹槽和第一凸起配合连接。
所述氧气药片(5)与连接药柱(6)采用相同材料，主体成分为氯酸盐、高氯酸盐或它们的混合物；氧气药片(5)的断截面形状为圆形、长方形、正方形、三角形、梯形或其它不规则形状；连接药柱(6)为圆柱形、长方形、正方形、三角形、梯形或者其它不规则的形状；连接药柱(6)为带孔或不带孔。
所述点火装置包括点火具固定件(11)以及点火具(16)；
点火具(16)与点火具固定件(11)穿过发生器上盖(13)预留的安装孔并焊接固定，点火具固定件(11)为圆筒状且制成阶梯孔的形式；点火具固定件(11)用于固定最上端的连接药柱(6)，限制了最上端药柱(6)上下窜动；同时，点火具固定件(11)还用于固定点火具(16)，为点火具(16)引燃连接药柱(6)提供了有限半封闭空间。
该氧气发生器还包括过滤冷却装置和支撑定位装置；
过滤冷却装置包括过滤层(10)、下垫圈(9)及上垫圈(12)；
下垫圈(9)焊接在发生器壳体(1)内壁上，在下垫圈(9)的底部设置有多个出气孔，用于排出氧气产气剂燃烧产生的气体；同时在下垫圈(9)上垫有陶瓷纤维棉，防止过滤层(10)落在燃烧室内，下垫圈(9)还用于固定最上端的氧气药片(5)，限制最上端氧气药片(5)上下窜动；过滤层(10)被设置在上垫圈(12)与下垫圈(9)之间，用于对氧气产气剂燃烧所产生的气体进行净化冷却，从而排出纯净的氧气；所述氧气产气剂包括氧气药片(5)与连接药柱(6)；
支撑定位装置实现了氧气药片(5)与连接药柱(6)的固定定位，减少了氧气药片(5)与连接药柱(6)之间的相对晃动及震动；支撑定位装置包括底板(2)、支撑架(3)、导向侧板(4)及定位支架(7)；
定位支架(7)与导向侧板(4)按照氧气药片(5)的分布焊接在底板(2)上，或者是插在设有插槽的底板(2)上，定位支架(7)与导向侧板(4)对氧气药片(5)及连接药柱(6)定位，同时导向侧板(4)对支撑架(3)起到导向作用；支撑架(3)被设置每层氧气药片(5)之间，用于支撑每层氧气药片(5)。
过滤层(10)为氢氧化锂、氢氧化钠、霍加拉特、过氧化钠或者其混合物。
其中发生器壳体(1)为圆角矩形筒状、长方体或正方体，底部封闭，上口敞开。
点火装置中的点火具(16)为一个或多个，采用的是机械撞击式点火具或电子点火具。
所述的隔热保温材料(8)为疏松多孔结构，材料采用蛭石、陶瓷铝纤维棉或二氧化硅气凝胶。
泄压阀(14)为弹簧式泄压阀，用于泄压和气体单向流通，防止氧气药片(5)在非正常情况下燃烧或其他意外情况下导致发生器壳体内压力过大。
一种利用所述的叠层式氧气发生器生成氧气的方法，外部触发信号首先触发点火具(16)，然后由点火具(16)引燃连接药柱(6)，然后氧气药片(5)与药柱(6)通过有序、持续的燃烧，实现长时间供氧，产生的氧气经过过滤层(10)净化冷却，得到纯净氧气，经出气口(15)排出。
本发明与现有技术相比带来的有益效果为：
(1)本发明利用层叠式的药型，充分利用发生器空间，具有重量轻、体积小的特点，可以在较小的空间内做到长时间供氧。能持续长时间供氧(时长不小于45min)以及受温度影响小、储存时间长、适用范围广、不需做成耐高压等优点。适用于登山作业、高原作业、矿井作业等领域。
(2)本发明充分利用多层固体产气剂节约空间和增加药量的结构特点。与专利CN205820891U所述的发生器相比有如下优势：(a)本发明单层药柱是通过一次成型压制，不需要像专利CN205820891U那样通过主体线性药柱和弯曲药柱连接组装的方式实现。简化了制造工艺；(b)本发明可以实现多层立体固体产气剂结构，而专利CN205820891U实际上是一种平面结构药柱。立体结构药柱可以更多的利用空间，避免药柱过高过长，利于药柱装配发生器后的小型化。
(3)本发明提供的氧气药片-连接药柱结构，通过将药片制成按一定规律在一平面内弯曲的产气药层，将多层产气药层叠放，并通过位于两层间的连接药柱实现多层产气药层之间的串连，当将外层的药片首部引燃后，顺着药片弯曲规律完成第一层药片的反应，然后通过连接药柱将反应传到至第二层，依次类推，直至各层均完成反应，该多层产气剂结构大大提高了产气药的空间率用率，避免了由于延伸平面限制导致的供气时间短的问题。
(4)本发明提供的氧气药片、连接药柱及定位支架、支撑架的形状，使其在装配时，操作简单，可以实现大批量自动化生产。在装配时，可以先搭建整体骨架，再填充隔热材料；亦可以一边放药片，一边填充隔热材料。
(5)本发明提供的氧气药片-连接药柱装配结构，可连续化装配性高，能够有序地、持续低流量的燃烧，燃烧连续性好，可靠性高。
附图说明
图1为本发明叠层式氧气发生器的一种实施方式结构示意图；
图2为本发明叠层式氧气发生器的另一种实施方式结构示意图；
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的各个实施例进行描述。
本发明充分利用多层固体产气剂的特殊结构节约空间和增加药量的结构特点。本发明单层药柱通过一次成型压制，简化了制造工艺。同时本发明可以实现多层立体固体氧气产气剂结构。立体结构药柱可以更多的利用空间，避免药柱过高过长，利于药柱装配发生器后的小型化。
在如下的实施例中实现了具有本发明如上性能的一种叠层式氧气发生器。
实施例1
图1是一个发生器的两个方向上的剖视图，表示了根据本发明的叠层式氧气发生器的一种实施方式。如图中所示，该氧气发生器包括发生器壳体1和发生器上盖13，其中发生器壳体1为圆角矩形筒状，底部封闭，上口是敞开式，腔内部分作为燃烧室以及填装氧气药片5、隔热材料8；发生器上盖13开设有三个圆孔，分别用于安装点火装置、泄压阀14以及出气口15的流量调节阀，发生器上盖13焊接在发生器壳体1上。点火装置以焊接形式与发生器上盖13连接。
该氧气发生器还包括点火装置，该装置包括点火具固定件11及点火具16。该氧气发生器还包括氧气产气剂(也就是氧气药片5和连接药柱6)，该装置可受点火装置的触发而产生氧气，本实施例中氧气药片5为由中心向外发散的盘旋平层结构。
另外，该氧气发生器还包括过滤冷却装置(也就是过滤层10、下垫圈9及上垫圈12组成)和支撑定位装置(由支撑架3、导向侧板4及定位支架7组成)，其中过滤层10被设置在上垫圈12与下垫圈9之间，用于对氧气产气剂燃烧所产生的气体进行净化冷却，从而排出纯净的氧气。支撑定位装置实现了氧气药片5与连接药柱6的固定定位，减少了氧气药片5与连接药柱6的晃动及震动。
氧气药片5与连接药柱6采用相同材料，主体成分为氯酸盐、高氯酸盐或它们的混合物；连接药柱6为带孔或不带孔。
点火装置中的点火具16采用的是机械撞击式点火具，点火具16与点火具固定件11穿过发生器上盖13预留的安装孔并焊接固定，同时点火具固定件11与下垫圈9点火具固定件11之所以被制成圆筒状且制成阶梯孔的形式，其实是有两个作用：一是用于固定最上端的连接药柱6，限制了最上端药柱6上下窜动的可能性，为气体发生剂有序连续地燃烧提供了可靠性；二是用于固定点火具16，并为点火具16触发气体发生剂燃烧提供了有限的半封闭空间，为氧气发生剂触发提供了可靠性。
该实施例中，由于气体发生剂是以一种装配式、叠层式的形式装填在发生器的燃烧室内，为了确保气体发生剂是有序地、连续地燃烧，层与层留有足够的空间，该空间的大小可以由连接药柱6的高度来定。同时也为了防止药片5在燃烧的过程中，由于温度高或者药片5自重的原因，导致药片5断裂或者塌陷，这就需要隔热保温材料8来支撑整片药片5，甚至整个气体发生剂的重量，为气体发生剂连续有序地燃烧提供了保障。
连接药柱6将相邻两层所述氧气药片5首首连接或尾尾连接，一层层堆叠使所有氧气药片5串连；同时，在装配的时候，通过压实隔热保温材料8，使氧气药片5与连接药柱6紧密接触连接。
具体的，药片5与连接药柱6的连接方式是这样的，第一片药片5的首(尾)与第一个连接药柱6下端面紧密接触，第一个连接药柱6的上端面与第二片药片5的首(尾)，然后第二片药片5的尾(首)与第二个连接药柱6的下端面紧密接触，第二个连接药柱6的上端面与第三片5的尾(首)连接，以此类推，一层层堆叠。同时，在装配的时候，通过压实隔热保温材料，使药片5与连接药柱6紧密接触。
例如，包括三层氧气药片5和两个连接药柱6，位于第一层和第二层间隙内的连接药柱6的上下表面分别对应第一层和第二层的氧气药片5的尾部，将两层尾部相连，位于第二层和第三层间隙内的连接药柱6的上下表面分别对应第二层和第三层的氧气药片5的头部，将两层头部相连，实现三层氧气药片5的串连；以此类推，可以无限循环下去。
本发明实施例中，氧气药片5优选横截面不变的条状压制产气药条，其横截面可以为方形、圆形、椭圆形、三角形、梯形等规则形状，也可以为不规则形状，本发明不作限定；连接药柱6可以为方形柱状、圆柱状、椭圆柱状、三角形柱状、梯形柱状等结构；压制产气药条所用的产气药剂是固体氧气产气剂是以氯酸盐或高氯酸盐为主体的产气剂配方，例如氯酸钠、氯酸钾、高氯酸钠、高氯酸钾等；压制所述产气药条时可以采用湿法压制，也可以采用干法压制，所述干法压制成型工艺是指将各种原材料干法混合直接进行压制的成型工艺，一般后续还需要烘干等步骤，所述湿法压制成型工艺是指将各种原材料干法混合后，再加水压制的的成型工艺，后续还需要烘干等步骤，压制成型工艺的设备是指油压机、旋转压片机、单冲及多冲往复压片机。
具体地，本发明实施例中，产气药层的层数可以根据实际产气需要确定，本发明不作限定；氧气药片的横截面的最大长度优选大于5mm小于50mm，以保证产气量可达单个人体所需；每层氧气药片的长度不小于5cm，各层氧气药片的总长度为30cm～1.5m，以满足产气药使用时间可达40min以上。
在一可选实施例中，氧气药片靠近端面的侧壁上设有第一凹槽，连接药柱6上相背的两个表面各设有一个第一凸起，连接药柱6与氧气药片通过所述第一凹槽和第一凸起配合连接，即第一凸起与第一凹槽形成卯榫结构，实现二者的固定连接。本实施例中，第一凹槽形状可以为方形、圆形、椭圆形、三角形、梯形等形状，也可以为不规则形状。该方法无需外接支撑结构即可实现二者的有效结合，有利于减重及节省空间。
在本实施例中过滤冷却装置由过滤层10、下垫圈9及上垫圈12组成，下垫圈9焊接在发生器外壳1内壁上，在下垫圈9的底部设置有许多的出气孔，用于排出气体发生剂燃烧产生的气体；同时在下垫圈9上垫有陶瓷纤维棉，防止过滤层10落在燃烧室内，下垫圈9还用于固定最上端的药片5，限制了最上端药片5上下窜动的可能性，为气体发生剂有序连续地燃烧也提供了可靠性。过滤层10被放置在下垫圈9及上垫圈12之间，是为了除去产氧药片燃烧产生的有害气体，起到净化气体和降温作用，过滤层(10)为氢氧化锂、氢氧化钠、霍加拉特、过氧化钠或者其混合物。
本实施案列中的支撑定位装置是由底板2、支撑架3、导向侧板4及定位支架7组成。定位支架7与导向侧板焊接在底板2或者插在设有插槽的底板2上，支撑架3之所以制成这样，是为了确保支撑架3只能沿着导向侧板4上下移动，同时，支撑架3伸出来的两个支腿是用于支撑安装药片5所用，为药片5的安装提供了方便，同时也减少了药片5的晃动。另外，定位支架之所以被制成缩口形式，一是定位固定药片5和连接药柱6，二是为安装连接药柱6与药片5提供了导向作用。
在上述方式制成的固体氧气发生器中，触发信号首先触发点火具16，然后由点火具16引燃连接药柱6，这里的连接药柱6可以制成一种引燃药，然后药片5与药柱6通过有序地、持续低流量的燃烧，实现长时间低流量的供氧，产生的氧气经过过滤层10净化冷却，得到低温度，纯净的氧气，经出气口15排出。
实施例二
图2表示一种叠层式固体氧气发生器的一种实施例，本实施例中氧气药片为由一端折叠弯曲向另一端的M形平层结构。在上述方式制成的固体氧气发生器中，触发信号首先触发点火具，然后由点火具引燃连接药柱，这里的连接药柱可以制成一种引燃药，然后药片与药柱通过有序地、持续低流量的燃烧，实现长时间低流量的供氧，产生的氧气经过过滤层净化冷却，得到低温度，纯净的氧气，经出气口排出。
Claims (14)
1.一种叠层式氧气发生器，其特征在于：包括发生器壳体(1)和发生器上盖(13)，发生器上盖(13)固定在发生器壳体(1)上，发生器壳体(1)腔内部分作为燃烧室；发生器上盖(13)上开设有三个圆孔，分别用于安装点火装置、泄压阀(14)以及出气口(15)的流量调节阀；
氧气药片(5)、连接药柱(6)和隔热保温材料(8)填装在燃烧室之中，多个氧气药片(5)一层一层堆叠起来，相邻氧气药片(5)之间的间隔相同，通过连接药柱(6)将所有氧气药片(5)连接在一起，隔热保温材料(8)置于相邻氧气药片(5)之间的间隔中，用于内部保温并降低发生器壳体(1)的温度，同时还用于防止氧气药片(5)串燃。
2.根据权利要求1所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：氧气药片(5)与连接药柱(6)的连接方式具体为：
连接药柱(6)将相邻两层所述氧气药片(5)首首连接或尾尾连接，一层层堆叠使所有氧气药片(5)串连；同时，在装配的时候，通过压实隔热保温材料(8)，使氧气药片(5)与连接药柱(6)紧密接触连接。
3.根据权利要求2所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：相邻氧气药片(5)之间的间隔通过连接药柱(6)的高度来调节。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：所述氧气药片(5)为由中心向外发散的盘旋平层结构或者为由一端折叠弯曲向另一端的M形平层结构。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：所述氧气药片(5)靠近端面的侧壁上设有第一凹槽，所述连接药柱(6)上相背的两个表面各设有一个第一凸起，所述连接药柱(6)与所述氧气药片(5)通过所述第一凹槽和第一凸起配合连接。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：所述氧气药片(5)与连接药柱(6)采用相同材料，主体成分为氯酸盐、高氯酸盐或它们的混合物；氧气药片(5)的断截面形状为圆形、长方形、正方形、三角形、梯形或其它不规则形状；连接药柱(6)为圆柱形、长方形、正方形、三角形、梯形或者其它不规则的形状；连接药柱(6)为带孔或不带孔。
7.根据权利要求1所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：所述点火装置包括点火具固定件(11)以及点火具(16)；
点火具(16)与点火具固定件(11)穿过发生器上盖(13)预留的安装孔并焊接固定，点火具固定件(11)为圆筒状且制成阶梯孔的形式；点火具固定件(11)用于固定最上端的连接药柱(6)，限制了最上端药柱(6)上下窜动；同时，点火具固定件(11)还用于固定点火具(16)，为点火具(16)引燃连接药柱(6)提供了有限半封闭空间。
8.根据权利要求1所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：该氧气发生器还包括过滤冷却装置和支撑定位装置；
过滤冷却装置包括过滤层(10)、下垫圈(9)及上垫圈(12)；
下垫圈(9)焊接在发生器壳体(1)内壁上，在下垫圈(9)的底部设置有多个出气孔，用于排出氧气产气剂燃烧产生的气体；同时在下垫圈(9)上垫有陶瓷纤维棉，防止过滤层(10)落在燃烧室内，下垫圈(9)还用于固定最上端的氧气药片(5)，限制最上端氧气药片(5)上下窜动；过滤层(10)被设置在上垫圈(12)与下垫圈(9)之间，用于对氧气产气剂燃烧所产生的气体进行净化冷却，从而排出纯净的氧气；所述氧气产气剂包括氧气药片(5)与连接药柱(6)；
支撑定位装置实现了氧气药片(5)与连接药柱(6)的固定定位，减少了氧气药片(5)与连接药柱(6)之间的相对晃动及震动；支撑定位装置包括底板(2)、支撑架(3)、导向侧板(4)及定位支架(7)；
定位支架(7)与导向侧板(4)按照氧气药片(5)的分布焊接在底板(2)上，或者是插在设有插槽的底板(2)上，定位支架(7)与导向侧板(4)对氧气药片(5)及连接药柱(6)定位，同时导向侧板(4)对支撑架(3)起到导向作用；支撑架(3)被设置每层氧气药片(5)之间，用于支撑每层氧气药片(5)。
9.根据权利要求8所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：过滤层(10)为氢氧化锂、氢氧化钠、霍加拉特、过氧化钠或者其混合物。
10.根据权利要求1所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：其中发生器壳体(1)为圆角矩形筒状、长方体或正方体，底部封闭，上口敞开。
11.根据权利要求1所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：点火装置中的点火具(16)为一个或多个，采用的是机械撞击式点火具或电子点火具。
12.根据权利要求1所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：所述的隔热保温材料(8)为疏松多孔结构，材料采用蛭石、陶瓷铝纤维棉或二氧化硅气凝胶。
13.根据权利要求1所述的一种叠层式氧气发生器，其特征在于：泄压阀(14)为弹簧式泄压阀，用于泄压和气体单向流通，防止氧气药片(5)在非正常情况下燃烧或其他意外情况下导致发生器壳体内压力过大。
14.一种利用权利要求1所述的叠层式氧气发生器生成氧气的方法，其特征在于：外部触发信号首先触发点火具(16)，然后由点火具(16)引燃连接药柱(6)，然后氧气药片(5)与药柱(6)通过有序、持续的燃烧，实现长时间供氧，产生的氧气经过过滤层(10)净化冷却，得到纯净氧气，经出气口(15)排出。
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