CN1946458A - 具有可选输出流率的呼吸气体分配器 - Google Patents

Abstract

一种带有可选择输出流率的呼吸气体分配器。该分配器包括一在储存压力下容纳一批可呼吸气体的容器。该容器与调节器组件流体连通，调节器组件能够将气体压力降至在一腔内的传输压力。一板置于腔内。该板具有多个限定在其中的开口。成对布置的开口包括第一开口和第二开口。第一或第二开口或者两个可包含带有限定在其中的精确计量孔的孔壳体。一流量选择器能够引起所述盘旋转，以带动各对开口相继与出口相对应，因而使用者可选择输出流率。

Description

具有可选输出流率的呼吸气体分配器

相关申请

本申请要求于2004年3月4日提交的第60/550,247号和2004年4月22日提交的第60/564,511号美国临时专利申请的优先权。

技术领域

本申请涉及一种在航空器中使用的呼吸气体***或“绕瓶而走”***。

背景技术

众所周知呼吸气体***在航空器中的使用。已知为呼吸器***提供固定输出流率。许多***设有多个出口，各出口预设成传输不同的流率。

需要一种具有可选输出流率的呼吸气体分配器，其依赖通过定口径孔的流量控制。

发明内容

本发明通过提供一种可选输出流率的呼吸气体分配器满足上述需要。该分配器包括一在储存压力下容纳一批可呼吸气体的容器。该容器与调节器组件流体连通，调节器组件能够将气体压力降至在一腔内的传输压力。该腔具有出口。一板置于腔内。该板具有多个限定在其中的开口。成对布置的开口包括第一开口和第二开口。第一或第二开口或者两个可包含带有限定在其中的精确计量孔的孔壳体。一流量选择器能够引起所述盘旋转，以带动各对开口相继与出口相对应，因而使用者可选择输出流率。

附图说明

本发明通过附图进行说明，其中相似的参考符号表示图中相同或相似的部件：

图1是本发明的框图；

图2是本发明可选流量调节器组件正视图，为清楚起见移除了盖子；

图3是本发明可选流量调节器组件侧视图，为清楚起见移除了盖子；

图4是沿图3的线4-4剖开的剖视图；

图5是沿图4的线5-5剖开的剖视图；

图6是本发明分度器的正视图；

图7是带有安装在其中的孔板的分度器的俯视图；

图8是沿图7的线8-8剖开的剖视图；

图9是示出了低压腔的俯视立体图；

图10是可选流量调节器组件的俯视平面图；

图11是沿图10的线11-11剖开的剖视图；

图12是本发明另一实施例的框图；

图13是图12的呼吸气体分配器的流量选择器的截面图；以及

图14是图12呼吸气体分配器的流量选择器的分解图。

具体实施方式

参见图1，一种呼吸气体供应***为人体提供补充的呼吸气体，他们可能需要用于医疗或治疗使用的呼吸气体或者在海拔高处使用。呼吸气体供应***可制成轻质的并足够小，从而携带在使用者身上，并由此可由成年人易于在拥挤的环境中运输。

压力容器10可由复合材料如带有碳化纤维覆层和树脂涂料的铝衬套制成，如对本技术领域的技术人员显而易见的那样。容器10可具有140立方英寸的额定体积且可在压力1850磅/平方英寸(以下称“储存压力”)下储存呼吸气体。

如在本揭示内容的基础上对本技术领域的普通技术人员所显而易见的那样，压力容器10通常提供有高压安全阀13、高压充气阀16、指示量表19和过滤器22。高压安全阀13可为易碎盘型。高压充气阀16为通常关闭的止回阀。施加的压力高于储存气体的压力会使止回阀打开并可补充储存气体。指示量表19可为直接驱动型。过滤器22捕捉在到达调节器入口之前可能由上游部件的机械的相互作用产生的颗粒。

当开关阀25打开时，允许气流通过平衡型调节器组件28的入口通道26(图4)。其它型号的流体控制调节器也是适合的。调节器组件28可承受150至1850磅/平方英寸之间的储存压力并将其在流量选择器33处降至约70英镑/平方英寸。一重设低压安全阀31连接在调节器上。低压安全阀31在90至135磅/平方英寸之间打开以在调节器发生故障情况下泄压以使在没有流量情况下或其它引起超出压力的情况下通过调节器组件28的调节座泄漏气体。阀31保护低压部件免受高压。当调节压力回到正常压力时低压安全阀31将自动复位。

流量选择器33提供在精确的测量率之间的转换，并如虚线36所示，与开关阀25的控制旋钮50相结合。

转向图2，指示量表19置于可选流量调节器组件39前面。充气阀16在图的左边示出。提供排水管34以防止来自缸体内部的冷凝水进入阀门。还提供有可选流量组件39的状态的可视指示器37。

控制旋钮50(图4)允许使用者手动打开开关阀25并选择所需要的流量设置。旋钮50使开关阀25的位置与下面将详细描述的分度器43同步。开关阀25可由VESPEL材料制成，其可购买得到(VESPEL是E.I.du Pont Nemoursand Company的注册商标)，且高压密封可通过将VESPEL阀压在黄铜座44(图4)上制成。其它材料也是适用的。

在图3中，已将盖板和旋钮50(最好如图4、10和11所示)移除以示出开关旋钮50底部的面板齿轮53，该齿轮与分度器43底部的小齿轮56配合。分度器43为保持孔板70(图4)的圆柱形壳体。尽管旋钮通过面板齿轮和小齿轮设置啮合，显然对于本技术领域的普通技术人员而言其它用于将旋钮50偶合到分度器43上的设置也是适合的。

转向图4-5，中心通道63连通储存压力和高压安全阀13、充气阀16、储存压力量表19和开关阀25。通道63形成在高压阀本体14内。安全阀13包括安全膜15。旋钮50旋转第一个3/4通过轴60打开开关阀25，所述轴旋转螺纹件带动VESPEL阀离开黄铜座44。一旦通过旋转旋钮50打开开关阀25，储存压力施加在平衡型压力调节器28上，该压力调节器将储存压力降至低压。调节器28具有杆29。调节器28可包括横隔膜30、调节器开口弹簧32、以及调节螺钉35，如对本技术领域的普通技术人员显而易见的那样。调节压力通过入口通道26进入低压腔110。如下将更加详细描述的那样，低调节压力施加在低压本体69和分度器43之间的接触面上。

旋转旋钮50通过轴60的旋转打开开关阀25。如上所述，旋钮50也与分度器43通过连接在旋钮50上的面板齿轮53与连接或整体形成在分度器43上的小齿轮56啮合而偶合。相应地，旋钮50的旋转还引起由分度器43保持的孔板70旋转。孔板70的旋转引起流量设置的转换。当分度器43旋转时，其重新配置孔板70以允许多级流率。视觉指示器37位于分度器43的外部表面，指示流量设置(即，在所示实例中，有三个位置：关，“2”或“4”升每分钟)。视觉指示器37与保护盖板75内的窗口(未示出)对准。

在图6-8中，示出了更为详细的分度器43和孔板70。该组件包括分度器43、孔板70、以及多个密封。孔板70可由适合的材料构成并可约为0.1″厚。容纳有精钻孔的孔壳体80可压入孔板70内的开口。孔83可由红宝石或其它适合的材料构成。孔壳体80内的精校准孔83基于其直径和上游压力计量流率到所要求的值。除了校准的计量孔，孔板70还具有完全穿透孔板钻入其中的孔。这些通孔86具有与压入孔不同的直径，且与用于容纳孔壳体80的开口成对布置。分度器43具有底壁89。空腔92限定在孔板70内。在所示实例中，有三个这样的空腔，但其它的数量也是适合的。孔板72上的空腔92形成与通孔86和校准孔83相对应。分度器43和孔板70由密封件95(图8)围绕空腔密封。

如图8所示，穿过低压本体69的通道100和孔板70之间的接触面可由方形密封环106密封。

当通道100受到固定的调节压力，流动沿着箭头87所指的流路往通路100下方并进入孔板70内的通孔86。然后，流动进入板70内的空腔92穿过精校准孔83倒退穿过第二通路111，在该处与使用者的出口120连通。

固定穿过低压本体69的通路100以使分度器43的旋转连续地带动孔板70内的每对开口与通路相对应。方形密封环106提供在通路100和孔板内通孔86之间的接触面处的以及校准孔83和第二通路111之间的必要密封。

转向图9，如图所示低压腔110位于低压本体69上方。腔110底部的第一开口113为调节压力提供进入点，该调节压力已由平衡型压力调节器28从储存压力降低。通向低压安全阀31的通路116如图所示在侧壁上。或者，低压安全阀31可位于沿着流路的其它位置，如对于本技术领域的普通技术人员所显而易见的那样。通向孔板70的通路100也在图9中示出。通路100的位置是固定的且分度器43移动连续的每对开口与通路100和111相对应。

在图10和11中，更详细地示出了穿过低压本体69的流路、孔板70和分度器43。如所述调节压力通过通路100进入孔板70内的通孔86。低压本体69和孔板70由方形密封环106密封。流动进入板70的空腔92，在该处由肾状密封件95密封。然后流动通过精校准孔83，返回穿过低压本体内的第二通路111并进入与使用者相连通的出口120。

参见图12，示出了本发明另一实施例的框图图。压力容器210可由复合材料制成，如带有碳化纤维覆层和环氧树脂涂料的铝衬套制成，如对本技术领域的技术人员显而易见的那样。容器210可具有140立方英寸的额定体积且可在压力1850磅/平方英寸(以下称“储存压力”)下储存呼吸气体。

如在本揭示内容的基础上对本技术领域的普通技术人员所显而易见的那样，压力容器210通常提供有高压安全阀213、高压充气阀216、指示量表219和过滤器222。高压安全阀213可为易碎盘型。高压充气阀216为通常关闭的止回阀。施加的压力高于储存气体的压力会使止回阀打开并可补充储存气体。指示量表219可为直接驱动型。过滤器222捕捉在到达调节器入口之前可能由上游部件的机械的相互作用产生的颗粒。

当开关阀225打开时，允许气流通过调节器228的入口通道。调节器228可承受150至1850磅/平方英寸之间的储存压力并将其降至约55英镑/平方英寸。重设低压安全阀231连接在调节器上。低压安全阀231在90至135磅/平方英寸之间打开，以在调节器发生故障情况下泄压，以使在没有流量情况下或其它引起超出压力的情况下通过调节器228的调节座(未示出)泄漏气体。阀231保护低压部件免受高压。当调节压力回到正常压力时低压安全阀231将自动复位。

如图所示，调节器228提供有出口位置(“出口1”)，该出口位置能够容纳本发明的流量选择器234。相应地，出口1指出装在调节器228上，其可容纳本发明的流量选择器234。如下将更详细的描述那样，流量选择器234接受来自压力调节器228的调节压力，将其计量到使用者选择的流率并允许其通入一个或多个用于供使用者连接的装置如呼吸面罩(未示出)的出口。

转向图13，呼吸气流的路径由粗线237表示。来自调节器228输出的压力施加在穿过流量选择器234中心的通路240上。流量选择器234包括三个主要部件：选择器本体243、圆柱体246和密封螺母249，其将在此更为详细地描述。流量选择器234容纳在调节器228的第一出口1内，其设计成与流量选择器234啮合。O环252密封开口，在该处通路240与调节器228交界。O环252由垫圈255和弹簧258保持，且O环252密封逸入出口1内空腔261的调节压力。

调节压力通过通路240通过流量选择器234直到施加在容纳圆柱体246的选择器本体243的空腔264上。圆柱体246具有环绕其周界设置的多个腔267。当腔267围绕旋转轴线270旋转时，各腔267相继旋转与限定在选择器本体243内的通道273对准，该通道在从选择器本体243的纵向轴线274偏置的位置。腔267能够容纳特定流率的校准孔口276。计量孔口276为预校准的精加工部件以使它们会在预定压差下提供特定流率。相应地，本发明的***在校准孔276安装或更换后不需要校准流量。

仅为了举例，所示实施例具有六个腔267，有两个腔容纳计量孔口276(最好如图14所示)。在图13中，计量孔口276在呈现在图右手侧的腔267内且图左手侧的腔267是空的。

密封螺母249将圆柱体246连接到选择器本体243上。圆柱体和密封螺母249之间的O环268以及密封螺母和选择器本体243之间的O环269防止调节压力向周围环境逃逸。

方形密封环270密封计量孔口276和选择器本体243内部的通道273之间的接触面以防止调节压力漏入由选择器本体243内的横截钻孔283和286形成的通路280。

计量孔口276上游或上方的压力是调节压力，孔口276以下或下游的压力与出口1内的空腔261相连通。当调节器228的出口1设置成带有本发明的流量选择器234时，流量选择器的输出朝向图13所示的出口2。可提供其它出口并与出口2相连接。

出口3可与呼吸面罩(未示出)或其它装置连接。出口3可提供有止回阀288。当出口3内出口的止回阀288打开时，所有的出口暴露在环境压力下。因此，计量孔口276下方的压力为环境压力。计量孔口276上方和下方的压差将引起气体流过孔口276。计量孔口276设置尺寸以使压差提供特定的使用者要求的流率。气流流过由粗线237表示的路径237进入出口1内的空腔261，到出口2，并通过出口3出来到达使用者。

转向图14，圆柱体246具有形成在其内的多个腔267。每个腔267可容纳特定流率的校准孔口276。由于允许气体通到使用者的流路从选择器中心偏置，仅一个孔口276可对准以允许气体流到使用者。圆柱体246和旋钮290固定连接，因而当旋转旋钮290时圆柱体246随其旋转。旋钮290可在任一方向旋转或其可装上防止倒转的棘齿以在单一方向旋转，如将对本技术领域的普通技术人员显而易见的那样。

使用者旋转旋钮290将圆柱体246内不同的孔口276与通向使用者的流路对准。相应地，使用者可从多个不同的流率中选择(在该实例中达到六个不同的流率)。圆柱体246内的一个位置可构造成通过封闭的腔267(如图13左侧所示)或通过塞住其中一个孔口276提供无流量位置。

与装在圆柱体246内的孔口276相关的特定流率可印刷在旋钮290的圆柱形表面299上。与通往使用者的流动气体对准的孔口276的流率可通过密封螺母249上的窗口291在旋钮290的表面看到。指示器通知使用者并允许他选择所要求的流率。旋钮290和圆柱体246可以不同的方式定位，如将对本技术领域的普通技术人员显而易见的那样，从而当对准特定孔用于特定流率时提供指示。例如，弹簧(即，球和弹簧设置)可用于提供扭矩极限，必须超过该极限以旋转圆柱体246到另一个孔276。此外，也可使用带有释放按钮的正向锁定机构。

本发明的流量选择器234可如上所述设置成与通向呼吸面罩单个出口流体连通。本发明的流量选择器234也可设置成与平行连接的一个以上的出口流体连通。于是本发明的流量选择器234可用于同时流入多个出口。如果出口与面罩或其它具有类似阻力的装置连接，气流将基本上相等地在出口之间分配。

尽管本发明关于特定的实施例进行了描述，并不意味着将本发明的范围限制在阐明的特定形式，而是，相反，意指覆盖包括在本发明精神和范围内的改变、更改、及同等物。此外，一些部件的形状可由于考虑减重而改变。例如，取决于所需不同校准孔的数量，分度器和孔板可为卵形，或三叶草形等。

Claims (31)

1.一种带有可选择输出流率的呼吸气体分配器，所述分配器包括：

一在储存压力下容纳一批可呼吸气体的容器，该容器与调节器组件流体连通，调节器组件能够将气体压力降至在一腔内的传输压力，所述腔具有一出口；

一置于腔内的板，所述板具有多个限定在其中的开口，成对布置的所述开口包括第一开口和第二开口，第一和第二开口中的至少一个包含带有限定在其中的精确计量孔的孔壳体；以及

一流量选择器，能够引起所述板旋转，以带动各对开口相继与所述出口对准，因而使用者可选择输出流率。

2.如权利要求1所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述流量选择器包括具有安装在其中的所述板的分度器。

3.如权利要求2所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述分度器与具有正向锁定机构的旋钮偶合。

4.如权利要求3所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述分度器与具有定位机构的旋钮偶合。

5.如权利要求4所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述定位机构包括球和弹簧。

6.如权利要求2所述的呼吸气体分配器，其特征在于，还包括与所述分度器偶合并于一开关阀偶合的旋钮，以使所述旋钮可用于控制所述开关阀和所述输出流率。

7.如权利要求6所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述分度器和旋钮中的一个包括一齿轮且所述分度器和旋钮中的一个包括一小齿轮，以使流量选择器的运动引起所述分度器旋转由此引起所述板旋转。

8.如权利要求1所述的呼吸气体分配器，其特征在于，气体入口设置成穿过所述板内的中心开口。

9.如权利要求1所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述孔壳体压装入所述板。

10.如权利要求1所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述孔壳体包括红宝石。

11.如权利要求1所述的呼吸气体分配器，其特征在于，还包括一阀体，所述阀体具有与调节器组件流体连通且与所述板内所述第一开口流体连通的第一通路，所述阀体具有与所述精确计量孔和所述出口流体连通的第二通路。

12.如权利要求11所述的呼吸器体分配器，其特征在于，还包括置于所述板和所述分度器底壁之间的腔，因而气体从所述第一通路流过所述板内的所述第一开口进入所述腔并通过所述精确计量孔离开所述腔以通过所述第二通路到所述出口。

13.如权利要求1所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述气体分配器能够由使用者本人携带。

14.一种带有可选择输出流率的呼吸气体分配器，所述分配器包括：

一在储存压力下容纳一批可呼吸气体的容器，该容器与调节器组件流体连通，调节器组件将气体压力降至在一腔内的传输压力，所述腔具有一出口；

设置成与所述腔流体连通的阀件，所述阀件具有第一通道和第二通道；

一分度器，具有用于容纳所述阀件的开口且具有底壁，所述分度器能相对于所述阀件旋转；

装在所述分度器内的板，所述板具有多个限定在其中的开口，成对布置的所述开口包括第一开口和第二开口，第一和第二开口中的至少一个包含带有设置在其中的精确计量孔的孔壳体；

置于所述板和所述分度器的所述底壁之间的腔；以及，

一旋钮，能够引起所述分度器旋转，以带动所述板中的各对开口相继与所述阀件内的所述第一和第二通道对准。

15.如权利要求14所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述分度器和旋钮中的一个包括一齿轮且所述分度器和旋钮中的一个包括一小齿轮，以使流量选择器的运动引起所述分度器旋转，由此引起所述板旋转。

16.如权利要求14所述的呼吸气体分配器，其特征在于，还包括设置成穿过所述板内的中心开口的气体入口。

17.如权利要求14所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述孔壳体压装入所述板。

18.如权利要求14所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述孔壳体包括红宝石。

19.如权利要求14所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述气体分配器能够由使用者本人携带。

20.一种带有可选择输出流率的呼吸气体分配器，所述分配器包括：

一在储存压力下容纳一批可呼吸气体的容器，该容器与调节器组件流体连通，调节器组件能够将气体压力降至在一腔内的传输压力，所述腔具有一出口；

具有限定在其中的通路的阀件，所述阀件具有一中心部分和多个在所述中心部分周围设置的多个间隔腔；

至少一个具有精确计量孔的可移动***物，所述***物能够容纳在所述阀件内的所述间隔腔中的一个内；以及，

一旋钮，与所述阀件偶合，以使所述旋钮的旋转引起所述阀件旋转，因而在至少一个***物内的所述精确计量孔设置成与所述出口对准。

21.如权利要求20所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述阀件的所述中心部分是圆柱形的。

22.如权利要求20所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述旋钮与所述阀件相连接。

23.如权利要求20所述的呼吸气体分配器，其特征在于，还包括将所述阀件连接到一选择器本体上的密封螺母，所述选择器本体具有设置成与所述容器和所述阀件内所述通道流体连通的第一通道。

24.如权利要求20所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述阀件包括向底壁延伸的圆柱形部分，所述底壁基本上相对于所述圆柱形部分垂直延伸，所述底壁向设置成相对于所述圆柱形部分隔开的直立壁延伸，以便形成一间隔腔。

25.如权利要求20所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述可移动***物为U形截面。

26.如权利要求25所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述选择器本体具有与所述出口流体连通的第二通道。

27.如权利要求20所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述阀件内的所述通道与所述阀件的旋转轴线在同一直线上。

28.如权利要求20所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述阀件具有一封闭间隔腔，以使当所述封闭间隔腔与所述出口对准时产生无流量位置。

29.如权利要求20所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述旋钮具有正向锁定机构。

30.如权利要求20所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述旋钮具有定位机构。

31.如权利要求30所述的呼吸气体分配器，其特征在于，所述定位机构包括球和弹簧。

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