CN117184372B - 一种用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器，氧气瓶、产氧剂罐和二氧化碳吸收剂罐一体式结构设计，结构设计紧凑，方便携带，产氧剂罐中产氧剂和二氧化碳吸收剂罐中二氧化碳吸收剂的结合，使得产氧剂能够与潜水员呼出的气体中二氧化碳进行化学反应产生氧气，未与产氧剂进行化学反应的二氧化碳进入二氧化碳吸收剂罐中被二氧化碳吸收剂吸收，而二氧化碳与产氧剂发生反应产生的氧气能够供给潜水员呼吸用，从而使得二氧化碳得到充分的利用；本发明不仅氧气瓶中的氧气能够供氧，二氧化碳与产氧剂发生反应产生的氧气也能够供氧，从而增加供氧时间，延长潜水员的水下作业时间。本发明还能够在产氧剂或二氧化碳吸收剂快要用完时及时提醒潜水员。
Description
技术领域
本发明涉及循环式潜水呼吸器技术领域，特别是涉及一种用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器。
背景技术
循环式潜水呼吸器的工作原理是将潜水员呼出的气体通过二氧化碳吸收剂罐吸收掉二氧化碳后，再次进入呼吸回路，供潜水员呼吸用。循环式潜水呼吸器中氧气瓶和二氧化碳吸收剂罐是分离式设计，不方便携带，且现有潜水员呼出的二氧化碳一般都被二氧化碳吸收剂罐中的二氧化碳吸收剂吸收了，二氧化碳没有得到很好的利用。基于此，设计人设计了一种新的循环式潜水呼吸器，氧气瓶、产氧剂罐和二氧化碳吸收剂罐一体式结构设计，结构设计紧凑，方便携带，产氧剂罐中产氧剂和二氧化碳吸收剂罐中二氧化碳吸收剂的结合，使得产氧剂能够与潜水员呼出的气体中二氧化碳进行化学反应产生氧气，未与产氧剂进行化学反应的二氧化碳进入二氧化碳吸收剂罐中被二氧化碳吸收剂吸收，而二氧化碳与产氧剂发生反应产生的氧气能够供给潜水员呼吸用，从而使得二氧化碳得到充分的利用；而且，本发明不仅氧气瓶中的氧气能够供氧，二氧化碳与产氧剂发生反应产生的氧气也能够供氧，从而增加供氧时间，延长潜水员的水下作业时间。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器，所述循环式潜水呼吸器包括氧气瓶、呼吸面罩、吸气肺袋、呼气肺袋和控制器，其特点在于，所述氧气瓶的瓶体外表面由内至外依次同轴套设固定有内吸收剂罐体和外产氧剂罐体，所述内吸收剂罐体和外产氧剂罐体的开口均朝下，所述内吸收剂罐体的底端和外产氧剂罐体的底端均与瓶体的底端相齐平，所述外产氧剂罐体的底部可拆卸地固定有截面为凹字型且内部为空心结构的罐盖，所述罐盖的内底部同时密封内吸收剂罐体的底部开口和外产氧剂罐体的底部开口，所述罐盖的内底部与外产氧剂罐体内产氧剂腔和内吸收剂罐体内吸收剂腔相对应的位置均为多孔结构，所述多孔结构设置为仅气体可通过，所述瓶体的氧气瓶口通过吸气管路与呼吸面罩的吸气口相连通，所述吸气管路上依次设置有供氧电动阀、驱动泵、流量传感器、吸气肺袋和吸气单向阀，所述呼吸面罩的呼气口与呼气管路的一端相连通，所述呼气管路的另一端两个分支管路插设于产氧剂腔的顶部且分别位于瓶体的左右侧，所述呼气管路上依次设置有呼气单向阀和呼气肺袋，所述吸收剂腔的顶部且分别位于瓶体的左右侧插设有产氧管路的一端，每一所述产氧管路的另一端与供氧电动阀和驱动泵之间的吸气管路连接相通，每一所述产氧管路上设置有产氧单向阀。
所述外产氧剂罐体的内壁下部且位于产氧剂腔上部的呼气管路的下方均设置有产氧温度传感器，所述内吸收剂罐体的内壁上部且位于吸收剂腔上部的产氧管路的下方均设置有吸收温度传感器。
所述流量传感器用于检测吸气管路中的气体流量并传给控制器，所述控制器用于在判定出气体流量低于设定下限值时控制供氧电动阀打开和驱动泵启动，控制驱动泵泵取氧气瓶内的氧气和产氧管路内的氧气进入呼吸面罩以供潜水员呼吸用，并在判定出气体流量达到设定上限值时，控制供氧电动阀关闭和驱动泵暂停。
每一所述产氧温度传感器用于定时检测所处产氧剂腔位置的温度作为产氧温度值，所述控制器用于定时判断该些产氧温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，在为是时发出产氧剂快要用完的警示信息；每一所述吸收温度传感器用于定时检测所处吸收剂腔位置的温度作为吸收温度值；所述控制器用于定时判断该些吸收温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，在为是时发出二氧化碳吸收剂快要用完的警示信息。
本发明的积极进步效果在于：
本发明设计了一种新的循环式潜水呼吸器，氧气瓶、产氧剂罐和二氧化碳吸收剂罐一体式结构设计，结构设计紧凑，方便携带，产氧剂罐中产氧剂和二氧化碳吸收剂罐中二氧化碳吸收剂的结合，使得产氧剂能够与潜水员呼出的气体中二氧化碳进行化学反应产生氧气，未与产氧剂进行化学反应的二氧化碳进入二氧化碳吸收剂罐中被二氧化碳吸收剂吸收，而二氧化碳与产氧剂发生反应产生的氧气能够供给潜水员呼吸用，从而使得二氧化碳得到充分的利用；而且，本发明不仅氧气瓶中的氧气能够供氧，二氧化碳与产氧剂发生反应产生的氧气也能够供氧，从而增加供氧时间，延长潜水员的水下作业时间。
本发明还能够检测产氧剂腔中产氧剂的使用情况，在产氧剂快要用完时及时提醒潜水员，还能够检测吸收剂腔中二氧化碳吸收剂的使用情况，在二氧化碳吸收剂快要用完时及时提醒潜水员。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器，现有的循环式潜水呼吸器包括氧气瓶1、呼吸面罩2、吸气肺袋3、呼气肺袋4和控制器，本实施例的用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器改进之处在于：氧气瓶1的瓶体外表面由内至外依次同轴套设固定有内吸收剂罐体5和外产氧剂罐体6，内吸收剂罐体5和外产氧剂罐体6的开口均朝下，内吸收剂罐体5的底端和外产氧剂罐体6的底端均与氧气瓶1的瓶体的底端相齐平，内吸收剂罐体5的顶端和外产氧剂罐体6的顶端均与氧气瓶1的瓶体的顶端相齐平，氧气瓶1的瓶体、内吸收剂罐体5和外产氧剂罐体6构成的整体结构的截面为长方形。
外产氧剂罐体6的底部可拆卸地固定有截面为凹字型且内部为空心结构的罐盖7，如外产氧剂罐体6的底部与罐盖7螺纹连接，罐盖7的内底部同时密封内吸收剂罐体5的底部开口和外产氧剂罐体6的底部开口。具体地，外产氧剂罐体6的底部外壁设有外螺纹，罐盖7的内壁设有内螺纹，通过内外螺纹配合实现罐盖7与外产氧剂罐体6的固定连接，同时实现对吸收剂罐体5的底部开口和外产氧剂罐体6的底部开口的密封。
罐盖7的内底部与外产氧剂罐体6内产氧剂腔8和内吸收剂罐体5内吸收剂腔9相对应的位置均为多孔结构，多孔结构设置为仅气体可通过、而产氧剂和二氧化碳吸收剂均不可通过，多孔结构分别位于产氧剂腔8和吸收剂腔9的正下方。
氧气瓶1的氧气瓶口通过吸气管路10与呼吸面罩2的吸气口相连通，吸气管路10上依次设置有供氧电动阀11、驱动泵12、流量传感器13、吸气肺袋3和吸气单向阀15，呼吸面罩2的呼气口与呼气管路16的一端相连通，呼气管路16的另一端两个分支管路插设于产氧剂腔8的顶部且分别位于氧气瓶1的瓶体的左右侧，呼气管路16上依次设置有呼气单向阀17和呼气肺袋4，吸收剂腔9的顶部且分别位于氧气瓶1的瓶体的左右侧插设有产氧管路19的一端，每一产氧管路19的另一端与供氧电动阀11和驱动泵12之间的吸气管路10连接相通，每一产氧管路19上设置有产氧单向阀20。
产氧剂产生氧气的原理为：产氧剂与潜水员呼出气体中的二氧化碳发生化学反应产生氧气，会产生热量，随着产氧剂的使用，会造成温度升高，所以可通过温度传感器检测产氧剂的使用状态。
二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳的原理为：二氧化碳吸收剂与潜水员呼出气体中的二氧化碳发生化学反应，产生热量，随着二氧化碳吸收剂的使用，会造成温度升高，所以可通过温度传感器检测二氧化碳吸收剂的使用状态。
外产氧剂罐体6的内壁下部且位于产氧剂腔8上部的呼气管路16的下方均设置有产氧温度传感器21，内吸收剂罐体5的内壁上部且位于吸收剂腔9上部的产氧管路19的下方均设置有吸收温度传感器22。
此外，罐盖7内固定有与氧气瓶1的瓶体同轴的挡环23，挡环23的外径等于氧气瓶1的瓶体的外径，此设置使得从产氧剂腔8底部多孔结构流出的经产氧剂产生的氧气和未与产氧剂反应的二氧化碳不会扩散在整个罐盖7内，而是快速地通过吸收剂腔9底部多孔结构流入吸收剂腔9内。
控制器采用STM32系列单片机，根据STM系32列单片机各个端口引脚的功能，各个电子器件(流量传感器13、供氧电动阀11、驱动泵12、产氧温度传感器21、吸收温度传感器22)与STM32系列单片机的具体哪个端口引脚进行电性连接是本领域的技术人员的常规设置，是现有技术。
驱动泵12根据实际需要选用现有市售的微型气泵，流量传感器13采用现有市售的流量传感器，本实施例中利用的各种阀也是现有市售产品。
流量传感器13用于检测吸气管路10中的气体流量并传给控制器，控制器用于在判定出气体流量低于设定下限值时控制供氧电动阀11打开和驱动泵12启动，控制驱动泵12泵取氧气瓶1内的氧气和产氧管路19内的氧气进入呼吸面罩2以供潜水员呼吸用，并在判定出气体流量达到设定上限值时，控制供氧电动阀11关闭和驱动泵12暂停。
每一产氧温度传感器21用于定时检测所处产氧剂腔8位置的温度作为产氧温度值，控制器用于定时判断该些产氧温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，在为是时发出产氧剂快要用完的警示信息，及时提醒潜水员。
每一吸收温度传感器22用于定时检测所处吸收剂腔9位置的温度作为吸收温度值；控制器用于定时判断该些吸收温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，在为是时发出二氧化碳吸收剂快要用完的警示信息，及时提醒潜水员。
潜水员通过呼吸面罩2进行吸气和呼气，吸气单向阀15和呼气单向阀17确保了气体在回路内的单向流动。当潜水员呼气(即吐气)时，潜水员呼出的气体经呼气单向阀17进入了呼气肺袋4。当潜水员吸气时，呼气肺袋4中的气体被吸入产氧剂腔8，其中的二氧化碳与产氧剂腔8的产氧剂进行化学产生氧气，产生的氧气和未参与反应的二氧化碳通过产氧剂腔8底部的多孔结构和吸收剂腔9底部的多孔结构流入吸收剂腔9中，未参与反应的二氧化碳被吸收剂腔9中的二氧化碳吸收剂吸收，之后产生的氧气在潜水员吸气作用力和驱动泵12泵力作用下经各个产氧管路19流入吸气管路10中并进入吸气肺袋3，再通过吸气管路10进入呼吸面罩2，最后进入潜水员口中供潜水员呼吸用。
流量传感器13检测吸气管路10中的气体流量，控制器在气体流量低于设定下限值时打开供氧电动阀11，驱动泵12泵取氧气瓶1内的氧气和产氧管路19内的氧气，使得氧气经吸气肺袋3进入呼吸面罩2以供潜水员呼吸用；控制器在气体流量达到设定上限值时，表明吸气管路10中的氧气非常充足，关闭供氧电动阀11，驱动泵12暂停工作。
呼气管路16的另一端两个分支插设于产氧剂腔8顶部且分别位于氧气瓶1的瓶体的左右侧，此设置使得呼气管路16中的二氧化碳能够与产氧剂腔8的产氧剂更多的接触反应，更加充分的利用产氧剂。
吸收剂腔9的顶部且分别位于氧气瓶1的瓶体的左右侧插设有产氧管路19的一端，此设置使得吸收剂腔9左右侧的氧气都能够进入产氧管路19中供潜水员呼吸用。
当产氧剂腔8中的产氧剂和吸收剂腔9中的二氧化碳吸收剂使用了一段时间后需要更换时，旋转罐盖7，打开吸收剂罐体5和外产氧剂罐体6的底部，倒出使用过的产氧剂和二氧化碳吸收剂，更换进新的产氧剂和二氧化碳吸收剂，再盖上罐盖7密封吸收剂罐体5和外产氧剂罐体6的底部开口。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器，所述循环式潜水呼吸器包括氧气瓶、呼吸面罩、吸气肺袋、呼气肺袋和控制器，其特征在于，所述氧气瓶的瓶体外表面由内至外依次同轴套设固定有内吸收剂罐体和外产氧剂罐体，所述内吸收剂罐体和外产氧剂罐体的开口均朝下，所述内吸收剂罐体的底端和外产氧剂罐体的底端均与瓶体的底端相齐平，所述外产氧剂罐体的底部可拆卸地固定有截面为凹字型且内部为空心结构的罐盖，所述罐盖的内底部同时密封内吸收剂罐体的底部开口和外产氧剂罐体的底部开口，所述罐盖的内底部与外产氧剂罐体内产氧剂腔和内吸收剂罐体内吸收剂腔相对应的位置均为多孔结构，所述多孔结构设置为仅气体可通过，所述瓶体的氧气瓶口通过吸气管路与呼吸面罩的吸气口相连通，所述吸气管路上依次设置有供氧电动阀、驱动泵、流量传感器、吸气肺袋和吸气单向阀，所述呼吸面罩的呼气口与呼气管路的一端相连通，所述呼气管路的另一端两个分支管路插设于产氧剂腔的顶部且分别位于瓶体的左右侧，所述呼气管路上依次设置有呼气单向阀和呼气肺袋，所述吸收剂腔的顶部且分别位于瓶体的左右侧插设有产氧管路的一端，每一所述产氧管路的另一端与供氧电动阀和驱动泵之间的吸气管路连接相通，每一所述产氧管路上设置有产氧单向阀；
所述外产氧剂罐体的内壁下部且位于产氧剂腔上部的呼气管路的下方均设置有产氧温度传感器，所述内吸收剂罐体的内壁上部且位于吸收剂腔上部的产氧管路的下方均设置有吸收温度传感器；
所述流量传感器用于检测吸气管路中的气体流量并传给控制器，所述控制器用于在判定出气体流量低于设定下限值时控制供氧电动阀打开和驱动泵启动，控制驱动泵泵取氧气瓶内的氧气和产氧管路内的氧气进入呼吸面罩以供潜水员呼吸用，并在判定出气体流量达到设定上限值时，控制供氧电动阀关闭和驱动泵暂停；
每一所述产氧温度传感器用于定时检测所处产氧剂腔位置的温度作为产氧温度值，所述控制器用于定时判断该些产氧温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，在为是时发出产氧剂快要用完的警示信息；每一所述吸收温度传感器用于定时检测所处吸收剂腔位置的温度作为吸收温度值；所述控制器用于定时判断该些吸收温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，在为是时发出二氧化碳吸收剂快要用完的警示信息；
所述内吸收剂罐体的顶端和外产氧剂罐体的顶端均与瓶体的顶端相齐平，所述瓶体、内吸收剂罐体和外产氧剂罐体构成的整体结构的截面为长方形；
所述罐盖内固定有与瓶体同轴的挡环，所述挡环的外径等于瓶体的外径。
2.如权利要求1所述的用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器，其特征在于，所述外产氧剂罐体的底部与罐盖螺纹连接。
3.如权利要求1所述的用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器，其特征在于，所述驱动泵采用微型气泵。
4.如权利要求1所述的用于延长供氧时间的循环式潜水呼吸器，其特征在于，所述控制器采用STM32系列单片机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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