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Title:
RESPIRATORY PROTECTION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/040374
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a respiratory protection system, comprising a mouth mask portion (1) and an oxygen source portion (2), wherein the mouth mask portion (1) comprises a mouth mask assembly (10), and an upper portion (30) of a quick-switch interface; the oxygen source portion (2) comprises an oxygen source assembly (20), and a lower portion (31) of the quick-switch interface; the upper portion (30) and the lower portion (31) of the quick-switch interface are adapted to each other, and when the upper portion and the lower portion of the interface are disengaged, both gas paths of the mouth mask portion (1) and of the oxygen source portion (2) are closed automatically. The oxygen sources with different features are able to engage with the same mouth mask portion (1) during usage such that a rapid and secure switching between a variety of respiratory protection sources can be achieved, thus the opportunity to rescue people is improved.

Inventors:
LV, Weixin (Building 2, No.99 Haike RoadZhangjiang High-Tech Park, Pudong, Shanghai 0, 201210, CN)
Application Number:
CN2013/001070
Publication Date:
March 20, 2014
Filing Date:
September 13, 2013
Export Citation:
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Assignee:
LV, Weixin (Building 2, No.99 Haike RoadZhangjiang High-Tech Park, Pudong, Shanghai 0, 201210, CN)
International Classes:
A62B7/00; F16L37/30
Foreign References:
CN102091387A
CN202100868U
CN101920077A
CN202876143U
CN103263734A
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Claims:
权 利 要 求 书

1. 呼吸防护系统, 其特征在于, 包括口具部分、 氧源部分;

口具部分包括口具组件、 快换接口上部; 氧源部分包括氧源组件、 快换接口下部; 快换接口上部 包括第一气口、 第二气口, 合称上气口; 第一气口接口具组件的吸气通道, 第二气口接口具组件的呼 气通道: 所述快换接口下部, 包括第三气口、 第四气口, 合称下气口; 在氧源部分之内, 第三气口接 氧源组件的供气通道, 第四气口接氧源组件的回气通道; 快换接口上部与快换接口下部适配, 共同组 成一个快换接口; 当快换接口上部与快换接口下部分离时, 第一气口、 第二气口、 第三气口、 第四气 口均关断: 当快换接口上部与下部结合时, 第一气口与第三气口连通, 第二气口与第四气口连通, 并 且第一气口、 第二气口、 第三气口、 第四气口均接通, 实现口具组件与氧源组件的结合;

口具组件包括口具、 吸气单向闽、 呼气单向阀; 吸气单向阀的入口与第一气口连通; 吸气单向阀 的出口与口具连通或与口具成一体; 当使用者通过口具吸气时吸气单向阔打开, 将人的口腔与吸气通 道连通; 呼气单向阀设置于口具组件的呼气通道中, 呼气单向阀的入口与口具连通或与口具成一体, 出口与第二气口连通; 当人通过口具呼气时呼气单向阔打开, 将人的口腔与呼气通道连通;

氧源组件包括氧气源、 呼出气体处理装置; 氧源组件的供气通道接氧气源; 氧气源是提供适合呼 吸的氧气或富氧新鲜空气的装置; 呼出气体处理装置的入口接与第四气口连通的回气通道; 如果所述 氧气源是提供适合呼吸的氧气的装置, 则所述呼出气体处理装置是清净罐, 清净罐的排气口接与第三 气口连通的供气通道; 如果所述氧气源是提供新鲜空气的装 则所述呼出气体处理装置是单向的呼 吸排气阀, 靠使用者呼气的压力把呼出气体排向大气; 或者, 当所述氧气源是轻便的、 低压储氧装置 时, 氧源部分可以取消呼出气体处理装置, 而将第三气口、 第四气口直接连通, 且与供气通道连通。

2. 根据权利要求 1所述的呼吸防护系统, 其特征在于, 所述口具组件, 还包括气囊; 气囊串联接 入吸气通道或呼气通道, 或吸气通道与呼气通道各串联接入一个气囊; 在吸气通道上、 或呼气通道上、 或气囊上, 还可以进一步曾设排气阀, 用于将口具部分内的气体排出到环境中; 而且还可以在吸气通 道上、 呼气通道上设置不同的排气阀。

3. 根据权利要求 1所述的呼吸防护系统, 其特征在于, 口具部分还包括连接第一气口与第二气口 的临时气路; 当快换接口上部与快换接口下部分离时, 临吋气路把第一气口与第二气口接通; 当快换 接口上部与下部接通时, 临时气路断开: 该临吋气路可以是手动开启的阀门, 或与快换接口联动的闽 门等, 简便地, 还可以是在供气通道与回气通道之间安装的允许气体从回气通道流向供气通道的单向 的连通阔, 该连通阀在人的呼吸活动使得呼气通道与吸气通道之间形成较大的压差时开启。

4. 根据权利要求 1所述的呼吸防护系统, 其特征在于, 所述氧气源是化学氧发生器、 或便携式压 缩氧气瓶、 或大型压缩氧气瓶、 或其他任何提供适合呼吸的氧气的装置; 当氧气源含有高压的压缩气 瓶时, 氧气源还包括气体减压阀、 压力表、 手动开启阀门等通常需要的附件; 当氧气源是便携式气源 时, 所述氧源部分还可以包括悬挂件、 防护壳等必要的附件。

5. 根据权利要求 1所述的呼吸防护系统, 其特征在于, 所述氧气源是便携式压缩空气瓶、 或大型 压缩空气瓶、 或压风系统、 或空气过滤除毒装置、 或其他任何种类的提供适合呼吸的新鲜空气的装置; 当氧气源是高压的压缩气瓶时, 氧气源还包括气体减压阀、 压力表、 手动开启闽门等通常需要的附件; 当氧气源是便携式气源时, 所述氧源部分还可以包括悬挂件、 防护壳等必耍的附件。

6. 根据权利要求 1所述的呼吸防护系统, 其特征在于, 当氧气源中含有高压的压缩气体容器时, 还进一步采取下述措施之一: 措施一: 在氧源组件中, 或在补充供氧的气路屮, 接有过压泄压闽; 措 施二: 在氧源组件中的气体减压闽采用的是过压截止型减压阀,.而且其截止放气的压力小于能造成在 快换接口接通瞬间影响使用者正常呼吸的冲击压力; 措施三: 在氧源组件中, 采用放气截止压力较低 的气体减压阀, 而且氧源组件内包容低压气体部分的容积远小于气囊的容积。

7. 根据权利要求 1 所述的呼吸防护系统, 其特征在于, 当快换接口上部与快换接口下部结合时, 两个下气口先开启, 两个上气口然后开启; 当快换接口上部与下部分离吋, 两个上气口首先关闭, 两 个下气口然后关闭: 或者第三气口先于其他气口开启。

8. 根据权利要求 1所述的快换接口, 其特征在于, 两条气路平行布置, 两个上气口的腔壁的外表 面融合为一体, 或者两个下气口的腔壁的外表面融合为一体, 或者两个上气口的腔壁的外表面融合为 一体、 两个下气口的腔壁的外表面也融合为一体。

9. 根据权利要求 1所述的呼吸防护系统, 其特征在于, 两条气路平行布置, 两个上气口结构相同, 两个下气口结构相同; 上气口包括上腔壁、 上顶环板、 上弹性体; 上腔壁与上顶环板连接; 上弹性体 为环形, 嵌入上腔壁的顶环板一端, 其外缘直径大于所嵌入的槽的直径, 嵌入后其中心孔闭合; 下气 口包括下腔壁、 下顶环板、 下底环板、 下弹性体、 芯管、 弹簧、 推杆、 驱动机构; 下腔壁与下顶环板 连接; 下弹性体为环形, 嵌入下腔壁的顶环板一端, 其外缘直径大于所嵌入的槽的直径, 嵌入后其中 心孔闭合; 芯管为台阶状, 细端在快换接口结合时穿越上弹性体和下弹性体的中间孔; 弹簧套置于芯 管的细端之外缘, 弹簧处于压缩状态, 用于推动芯管退出穿越上、 下弹性体的状态; 下底环板与下腔 壁的底部相连, 以保持装入气口壳体内部的芯管和弹簧等零件不脱出: 快换接口结合时, 触动驱动机 构, 驱动机构通过推杆推动芯管伸出并穿越上下弹性体, 实现联通气路。

10. 根据权利要求 1所述的呼吸防护系统,其特征在于, M条气路平行布置, 四个气口均包括腔壁、 顶环板、 底环板、 阀、 弹簧; 腔壁与顶环板、 底环板共同构成气口的壳体; 阀的中部, 外径大于顶环 板中心孔的直径及底环板中心孔的直径、 小于腔壁的内径, 腔壁之间有间隙, 或在密封接触面覆盖 的范围之外分布有过气孔或过气槽; 阀的上端置于顶环板的中心孔且与该孔有间隙, 或当阔后退时产 生间隙打开气口; 阀和弹簧装于气口壳体内; 弹簧始终处于压縮状态, 在快换接口上部与下部分离后, 弹簧将阀压靠于顶环板; 底环板与腔壁的底部相连, 其上有通过气流的孔; 顶环板的下表面不限于平 面, 还可以制成圆锥形状、 或其他便于与闽共同形成密封面的形状; 在下气口内设置对其所容纳之阀 限位的结构;

还可以如此配备闽弹簧, 以实现快换接口结合及分离时各气口开闭有序: 快换接口上部与下部对 接过程中, 下气口完全幵启时下闽弹簧的抗力, 小于对应的上气口刚刚开启吋上阀弹簧的抗力, 使得 在下阀遇到限位之前, 对应的上气口中的弹簧不被压缩。

11. 根据权利要求 1所述的快换接口, 其特征在于, 采用前后移动的阀实现各气口的开启与关闭, 下阀的上部有与顶环板的内缘圆柱面滑动配合的一小段圆柱面, 该段圆柱充满顶环板的内缘所围成的 空间。

12. 根据权利要求 1所述的快换接口, 其特征在于, 采用前后移动的阀实现各气口的开启与关闭, 对于气路同轴布置的情况, 上气口壳体在上外顶环板的外侧有大致沿轴向向前伸出的凸缘或其他引导 结构, 引导接纳下气口的外气口壳体, 对于气路平行布置的情况, 引导结构置于上顶环板; 在气口关 闭状态下, 下气口所含阀的顶部与其顶环板的前端平齐或略探出其顶环板之外, 上气口所含阀的顶部 探出其顶环板之外的尺寸较长, 但不探出上气口壳体的引导结构; 下阀的顶端面在与上阔的顶端面接 触处的靠近中心部分或中心部分, 有一个凹坑或凸台等与上阀的顶端吻合的结构, 对上阀的顶端有同 心定位作用。

13. 根据权利要求 1所述的快换接口, 其特征在于, 采用前后移动的阀实现各气口的开启与关闭, 对于气路同轴布置的情况, 上气口壳体在上外顶环板的外侧有大致沿轴向向前仲出的凸缘或其他引导 结构, 引导接纳下气口的外气口壳体, 对于气路平行布置的情况, 引导结构置于上顶环板; 在气口关 闭状态下, 下气口所含阀的顶部与其顶环板的前端平齐或略探出其顶环板之外, 上气口所含阀的顶部 探出其顶环板之外的尺寸较长, 但不探出上气口壳体的引导结构; 下阀的顶端面的外围部分与下气口 的顶环板的上表面平齐, 并且在该上表面的靠近中心部分, 即与上阀的顶端接触的部分, 有一个凹坑 或凸台等与上阀的顶端吻合的结构, 对上闽的顶端有同心定位的作用。

14.根据权利耍求 1所述的快换接口, 其特征在于, 各气口中的阀和与其接触的顶环板的接触密封 面为相配合的圆锥形面, 或者仅顶环板的接触密封面为圆锥形面, 而阅的接触密封面为圆环形表面或 其他形状的表面; 或者此外, 密封面上还附着有密封材料或在闽与顶环板之间采用密封件; 所述密封 件设置于阀中部的上侧面, 或者设置于顶环板的下侧面; 当快换接口结合时相互接触的两对顶环板之 间设置有密封件, 或者下气口壳体的外侧表面与快换接口上部之凸缘的内侧之间设置有密封件。

15. 根据权利要求 1所述的接口, 其特征在于, 各气口的腔壁和底环板为塑料材质, 腔壁与底环板 之间采用压入后卡住、 或粘接、 或压入后卡住并且粘接的方法结合。

16. 根据权利要求 1 所述的呼吸防护系统, 其特征在于, 快换接口是与其他部分分离的, 可以独 立制造、 独立测试的; 通过组装, 快换接口上部与口具组件结合, 快换接口下部与氧源组件结合。

17. 根据权利要求 1至 16任意一项所述的快换接口. 其特征在于, 如果快换接口自身不设用以保 持对接状态的结合保持机构, 则在口具部分与氧源部分之间采用结合保持机构维持连接状态: 或者即 使快换接口自身己设结合保持机构, 仍进一步采用结合保持机构加强维持连接状态。

18. 一种实现权利耍求〗所述呼吸防护系统所需功能的快换接口,其特征在于,两条气路同轴布置; 快换接口上部包括上外腔壁、 上内腔壁、 上外顶环板、 上外底环板、 上内顶环板、 上内底环板、 上中 心阀、 上环形闽、 上中心阀弹簧、 上环形阀弹簧: 上内腔壁的外径小于上外腔壁的内径, 上内腔壁同 轴置于上外腔壁之内; 上外顶环板, 固定在上外腔壁的顶端, 其内缘与上内腔壁外缘之间形成环形气 口, 该气口可被上环形阀封闭; 上外底环板, 固定在上外腔壁的底端, 内缘与上内腔壁联接; 上外底 环板上设置有通气孔; 上外腔壁、 上内腔壁、 上外顶环板、 上外底环板共同形成一个容置上环形阀及 上环形阀弹簧的腔体: 上环形阀中部, 外径大于上外顶环板的内径而小于上外腔壁的内径且有间隙, 或与上外腔壁滑动配合但有位于密封面覆盖范围之外的通气结构; 上环形阀的上部的外径小于上外顶 环板的内径且有间隙, 或无间隙但有允许气流通过的通气结构; 上环形闽套设在上内腔壁外缘; 上环 形阀弹簧一端抵靠于上环形阀并处于压缩状态, 在快换接口上部与下部分开时, 将上环形阀压靠于上 外顶环板, 并使上环形阀的上部探出上外顶环板内缘与上内腔壁外缘之间形成的环形口; 上内顶环板 及上内底环板, 固定于上内腔壁: 上内顶环板、 上内底环板与上内腔壁共同形成一个容置上中心阀及 上中心阀弹簧的腔体; 上内底环板上设置有通气孔: 上中心阀中部, 外径大于上内顶环板中心孔的直 径, 小于上内腔壁的内径且有间隙, 或与上内腔壁滑动配合但有位于密封面覆盖范围之外的通气结构; 上中心阀的上端置于上内顶环板的中心孔内; 上中心阀弹簧一端抵靠于上中心阀并处于压缩状态, 在 快换接口上部与下部分开时, 将上中心阀中部压靠于上内顶环板, 并使上中心闽的上部探出上内顶环 板的中心孔; 快换接口下部与快换接口上部的上述对应结构相同, 仅辅助结构不同; 各个顶环板的下 表面不限于平面, 还可以制成圆筒或圆锥形状、 或其他便于与阀的中部共同形成密封面的形状; 当快 换接口上部与下部结合时, 上环形阀的上端面与下环形阀的上端面接触, 上中心阅的上端面与下中心 阀的上端面接触; 调整四个阀探出外顶环板顶部的长度, 使快换接口上部、 下部结合时, 各气口均能 充分开启。

19. 根据权利要求 18所述的快换接口, 其特征在于, 在下气口内设有对下中心阀限位的结构; 上 内顶环板、 下内顶环板在相互接近过程中始终不接触或通过弹性的密封材料接触, 而且不影响各气口 的开启程度; 进而采用下述结构之一, 以实现快换接口结合及分离时各气口开闭有序: 如果进一步需 要第三气口先于第四气口开启, 则进一步需要含有该气口的那对上下阀的凸出量之和大于另一对上下 阀的凸出量之和;

结构一: 在下气口中设有对下环形阀限位的结构: 下中心阀凸出量与上中心阀凸出量之和, 大于 下中心阔最大位移, 而又小于下中心阀最大位移与上中心阀 大位移之和; 下环形阀凸出量与上环形 阀凸出量之和, 大于下环形闽最大位移, 而又小于下环形阀最大位移与上环形阀最大位移之和; 如此 配备阀弹簧: 快换接口上部与下部对接过程中, 下内气口完全开启时下中心阀弹簧的抗力小于上内气 口刚刚开启时上中心阔弹簧的抗力, 下外气口完全开启时下环形阀弹簧的抗力小于上外气口刚刚开启 时上环形阀弹簧的抗力;

结构二: 在下气口中设有对下环形阀限位的结构; 上内顶环板与上内腔壁不固连, 而与上环形阀 结合成上结合体; 缩短上内腔壁的高度 ·, 下中心阀凸出量与七中心阀凸出量之和, 大于下中心阀最大 位移, 而又小于下中心阀最大位移与上中心阀最大位移之和; 下环形阀凸出量与上结合体凸出量之和, 大于下环形阀最大位移, 而又略小于或等于下环形阀最大位移与上结合体最大位移之和, 使得四个气 口均能充分开启: 当快换接口上部与下部完全结合后, 上结合体与上内腔壁的前端密封地接触; 如此 配备阀弹簧: 快换接口上部与下部接触的过程中, 在下中心阀、 下环形阔均遇到限位, 或者至少用作 第三气口之气口的阀充分开启而遇到限位之前, 上气口中的任何一个弹簧不退缩;

结构三: 上内顶环板与上内腔壁不固连, 而与上环形阀结合成上结合体; 缩短上内腔壁的高度; 下内顶环板与下内腔壁不固连, 而与下环形阀结合成下结合体; 缩短下内腔壁的高度; 下中心阀凸出 量与上中心阀凸出量之和, 大于下中心闽最大位移, 而又略小于或等于下中心阀最大位移与上中心阀 最大位移之和; 下结合体凸出量与上结合体凸出量之和, 大于下结合体最大位移, 而又小于下结合体 最大位移与上结合体最大位移之和, 使得四个气口均能充分开启; 当快换接口上部与下部完全结合后, 上结合体与上内腔壁的前端密封地接触, 下结合体与下内腔壁的前端密封地接触: 如此配备阀弹簧: 快换接口上部与下部接触的过程中, 在下中心阅、 下结合体均遇到限位, 或者至少用作第三气口之气 口的阀充分开启而遇到限位之前, 上气口中的任何一个弹簧不退缩。

20. 根据权利要求 18至 19任意一项所述的快换接口, 其特征在于, 当快换接口上部与快换接口下 部结合后, 快换接口上部与快换接口下部采用钢球锁紧联接、 或卡口锁紧联接、 或螺旋锁紧联接、 或 卡扣等保持机构, 保持对接状态。

21. 一种权利要求 1所述呼吸防护系统的使用方法, 其特征在于, 包括如下步骤:

1. 配备按照系统之间可互换的原则制作的一种或多种呼吸防护系统, 各种系统及同一系统内部的 口具部分、 氧源部分之间能通过可互换的快换接口任意组合;

2. 按照以下原则布放步骤 1配备的呼吸防护系统: 沿着撤离路线间隔地放置可携带的呼吸防护系 统或符合互换对接标准的可携带氧源, 间隔距离符合佩戴者在所佩戴便携氧源耗尽之前能够达 到下一个氧源补充地点的要求;

3. 如果有固定氧源的呼吸防护系统, 将其安装在避难硐室, 或救生舱, 或换气站等相对安全的符 合矿井要求的位置;

4. 遇到有害气体, 立即佩戴口具部分, 并一直保持佩戴最初佩戴的口具部分, 此后不更换口具部 分而仅更换氧源部分, 直至逃离有害气体环境, 沿途通过更换使用事先布放的备用可携带氧源 来补充氧气资源。

22. 根据权利要求 21所述呼吸防护系统的使用方法, 其特征在于, 还包括如下步骤: 工人正常工 作时佩戴具有符合所述呼吸防护系统的接口标准的防尘面具, 当出现有害气时, 立即把正在使用的过 滤除尘的氧源部分更换成非过滤目的的氧源部分。

Description:
说 明 书

呼吸防护系统

技术领域

本发明涉及呼吸安全防护设备, 特别涉及矿井内的呼吸防护系统。

背景技术

目前, 煤矿针对井下工人的呼吸安全防护, 采用了自救器、 呼吸器、 救生舱、 避难硐室、 换气站、 压风系统等一系列救生设施, 救生舱、 避难硐室、 换气站等内部通常配备灾难情况下维持呼吸的 自救 器、 呼吸器、 氧气瓶、 可充气背心、 压风自救装置等。 其中自救器由工人在工作的全过程中随身携带 , 能为遇险人员提供重要的第一时间防护, 是煤矿工人必备的器具。

目前使用的自救器, 根据氧气的来源不同分为过滤式、 化学氧式、 压缩氧式等几种基本原理的产 品。 人们希望在不过多增加佩戴者负担的前提下延 长防护时问, 但是便携性对重量的限制阻碍了自救 器防护时间的延长。 因此, 延长自救器防护时间与减小重量、 缩小体积一直是追求的目标。

上述各种类呼吸防护或维持系统各有独到特点 , 不能互相代替, 目前都是相对独立地使用。 例如 发生瓦斯突出后, 工人首先佩戴自救器, 戴着自救器进入救生舱或避难硐室内以后, 若需要换用压风 自救装置继续防护呼吸, 就需要摘下自救器, 有时还需要佩戴压风自救装置的面罩。 如果避难硐室等 防护空间有破损, 已混入有害气体, 则必须再更换佩戴有面罩或口具等的封闭的呼 吸器具。 每次更换, 人员都面临吸入有害气体的危险, 呼吸器官自我控制稍有不慎就可能受到伤害。

可见, 虽然矿井已有多种呼吸防护资源, 但各种氧源不便于安全切换使用, 不能充分有效地利用 井下己有的各种呼吸防护资源, 宝贵资源缺乏有效地综合利用。 发明内容

本发明要解决的技术问题是: 提供一种呼吸防护系统, 能够方便、 安全地在各种呼吸防护资源之 间切换使用, 从而有效地利用氧气资源, 延长防护时间。

为解决上述技术问题, 本发明提供的呼吸防护系统, 包括口具部分、 氧源部分。 所述口具部分, 包括口具组件、 快换接口上部; 所述氧源部分, 包括氧源组件、 快换接口下部。 快换接口上部包括第 一气口、 第二气口, 合称为上气口; 第一气口接口具组件的吸气通道, 第二气口接口具组件的呼气通 道; 快换接口下部包括第三气口、 第四气口, 合称为下气口; 在氧源部分之内, 第三气口接氧源组件 的供气通道, 第四气口接氧源组件的回气通道, 氧源组件的供气通道还与氧气源接通。

为便于叙述, 将吸气通道全程的各段统称供气通道, 呼气通道全程的各段统称回气通道, 通道的 某一段称为气路, 气路的端部称为气口, 而且气口特别是指快换接口中可以打开和关闭 的部分。

快换接口上部与快换接口下部适配, 共同组成一个完整的快换接口。 当快换接口上部与快换接口 下部分开时, 第一至第四气口都关断。 当快换接口上部与下部结合时, 第一气口与第三气口接通, 第 二气口与第四气口接通, 并且第一至第四气口都打开, 实现口具组件与氧源组件的结合。

口具组件包括口具、 吸气单向阀、 呼气单向阀。 第一气口与吸气单向阔入口连通; 吸气单向阀的 出口与口具连通或与口具成一体, 当人员通过口具吸气时吸气单向阔打幵, 将人的口腔与吸气通道连 通; 呼气单向阀设置于口具组件的呼气通道中, 呼气单向阀入口与口具连通或与口具成一体, 出口与 第二气口连通; 当人通过口具呼气时呼气单向阀打开, 将人的口腔与呼气通道连通。

氧源组件包括氧气源和呼出气体处理装置; 氧源组件的供气通道接氧气源; 氧气源是提供适合呼 吸的氧气或富氧新鲜空气的装置; 回气通道接呼出气体处理装置的入口。 若氧气源是提供适合呼吸的 氧气的装置, 例如便携式化学氧发生器、 或便携式压缩氧气瓶、 或大型压缩氧气瓶、 或其他任何提供 适合呼吸的氧气的装置, 则呼出气体处理装置是清净罐, 以便更高效地利用氧气成分。 清净罐是具有 将呼出气体中的二氧化碳去除或吸收的装置, 其排气口接第三气口, 并与氧气源的气道连通。

作为更多的选择, 氧气还可以来自新鲜空气, 这时系统中的氧气源为便携式压缩空气源、 大型压 縮空气瓶、 压风系统、 空气过滤除毒装置等的多种提供新鲜空气的气 源, 这种情况下, 所述呼出气体 处理装置是一个单向排气阀, 靠人员呼气的压力直接把呼出气体排向大气, 称其为呼吸排气闽。 所述 第四气口与呼吸排气阀的入口连接, 呼吸排气阀的出口通入大气, 呼出的气体使呼吸排气阀入口处的 气压高于阈值时, 呼吸排气阀开启排气。 这时就以呼吸排气闽替换了清净罐。

还可以有这样一种情况: 当所述氧气源是轻便的、 低压储氧装置, 例如是一个氧气袋、 一个低压 的小氧气瓶、 或低压小氧气瓶外加一个气囊, 只能存很少的氧时, 氧源部分取消所述呼出气体处理装 置, 而将第三气口、 第四气口直接连通, 且与供气通道连通。 使用时放出的氧气在气囊或容器内直接 被呼吸使用, 含氧量逐渐下降、 含二氧化碳量逐渐升高。 由这种氧源不断补充进入封闭腔内的气体造 成较高压力时, 下面提到的排气阀将开启, 降低压力。 这样做的意义是能大幅度降低工人随身携带系 统的氧源的重量, 发生危险时立即佩戴, 而在很近的地方就能获得可用得更持久的氧源 。

当氧气源含有高压的压缩气瓶时, 例如压缩空气源、 压缩氧气瓶, 所述氧气源还包括气体减压阀、 压力表、 手动开启阀门等通常需要的附件; 当氧气源是便携式气源时, 氧气源还包括悬挂件、 防护壳 等必要的附件。 悬挂件使防护系统便于携带、 防护壳使其备用期间不易受损。

较佳的, 所述口具组件还包括气囊, 其功能是缓冲压力、 容留一部分气体以备换接过程中耗用。 一般气囊的一端连第一气口, 另一端与单向的吸气阀的入口连通, 即串联接入吸气通道; 进一步, 为 了更好地缓冲呼出人口腔的气体压力, 还可以在呼气通道中也串联一个气囊, 而上述两个气囊可以整 体地制成一体、 中间有纵膈, 或呈内外包含关系。

在吸气通道上、 呼气通道上、 或气囊上, 还可以设置将口具部分内的气体排出到环境中 的排气阀, 该排气阔是在口具部分内的气压高于设定阈值 时开启排气的单向阀, 以免压缩气体类型的气源因释放 不平稳等原因产生过高的压力, 使人呼吸困难。 还可以进一步在吸气通道上、 呼气通道上设置不同的 排气阀, 呼气通道上之排气阔的开启压力低于吸气通道 上之排气闽的开启压力、 高于呼气单向阀的开 启压力。 吸气通道上的排气阀主要是平抑冲击性高压, 而呼气通道上的排气阀主要用于排出过多地放 入口具部分中的气体, 以排放二氧化碳浓度较高的呼出气体为好, 故安排在呼气通道上。

较佳的, 口具部分还可以包括位于第一气口与第二气口 之间的一条临时气路; 当快换接口上部与 快换接口下部分离时, 所述临时气路把第一气口与第二气口接通, 当快换接口上部与快换接口下部接 通时, 所述临时气路断开。 该临时气路的作用是切换氧源时可更好地利用 气囊中的氧维持呼吸。 该临 时气路可以是手动开启的阀门、 或与快换接口联动的阔门等, 简便地, 该临时气路可以采用在供气通 道与回气通道之间安装的一个允许空气从回气 通道流向供气通道的单向的连通阔实现, 当回气通道中 的压力高于供气通道中的压力的值大于设定值 后, 通过该连通阀形成临时的气体循环回路; 该连通阀 的开启压力低于排气阀的开启压力、 高于呼气单向闽的开启压力。

较佳的, 采取气口有序开闭的措施, 可以利用系统内部的清洁气体排开快换接口周 围的有害气体, 但这就要在使用时先使氧气以适当的压力及流 量流出储氧容器, 充满氧源部分的气路。 现有技术的压 缩氧自救器采用的氧气源一般是减压后以恒定 流量的方式供气。 但是这种以定流量方式释放氧气常采 用很细的节流孔实现, 如果将其直接连入本发明所述的可换接自救器 , 在接通快换接口之前, 等于密 闭地包围了打开的氧气源排气孔, 在达到平衡、 不继续排气之前会造成腔内较高的压力。 这样的压力 在接通快换接口之后, 会造成呼吸通道内的压力冲击或短时间压力过 高, 使人受到冲击或感到难受。 虽然口具组件中的排气阔可以降低这一冲击, 仍难完全解决该问题。 所以, 较佳的, 当氧气源中含有 高压的压缩气瓶时, 还进一步采取下述措施之一:

措施一: 在氧源组件中, 或在补充供氧的气路中, 接有过压泄压阀, 这适合于气体减压阀是目前 自救器中常用的定流量型减压阀的情况; 措施二: 在氧源组件中的气体减压阀采用的是过压截止 型的 减压阀, 而且其截止放气的压力小于能造成在快换接口 接通瞬间影响人员正常呼吸的冲击压力, 这需 要把释放出的气体压力减得更低, 对减压阀的要求更高; 措施三: 在氧源组件中, 采用较低放气截止 压力的气体减压阀, 而且采用的氧源组件内部包容低压气体部分的 容积远小于气囊容积, 当接通快换 接口时, 氧源部分中的压力会迅速降低而不至于使呼吸 回路压力过高。 这要求清净罐内的吸收剂的容 气间隙率小、 气路设计更好: 对于内部包含呼吸排气闽的情况, 因为气路简洁, 更易实现。

以上是实现本发明呼吸防护系统的基本结构。

实现以上思想所需基本功能的的快换接口的具 体结构可以有多种。 例如, 最直接地, 可以用四个 单通道的手动阀实现, 但是使用时有较复杂的操作顺序, 不便在紧急情况应用, 应该寻求尽量高的自 动化结构, 使快换接口对接、 分离的过程中各个气口自动开闭。 例如, 可以采用一般接头, 配以软性 管路, 分开接头之前通过机构弯折管路实现封闭; 还可以直接采用两套巿面有售的管路双侧自封 型快 换接头。 还可以为本设备专门设计一系列快换接头, 以便提高便捷性、 安全性。 例如, 可以用橡胶那 样的弹性材料的收缩性实现气口的自动封闭, 也可以用阀和弹簧实现所需功能的快换接口。

较佳的, 改进气口, 当快换接口上部与快换接口下部结合吋, 两个下气口, 即第三、 第四气口, 先打开, 两个上气口, 即第一、 第二气口, 然后打开; 当所述快换接口上部与快换接口下部分离时, 两个上气口首先关闭, 两个下气口然后关闭。 这样可以在口具部分的气口打开之前, 先用氧源部分中 喷出的无害气体排开接口周围的有害气体, 实现更安全的气源切换。 甚至可以通过结构的设计将四个 气口完全按预定的希望顺序一一开闭, 而不限于两个上气口或下气口同时开闭。 用无害气体排开接口 周围的有害气体对保证安全气源切换十分重要 , 其他方法难以确保有害气体不混入系统内部。

利用弹性材料的收缩性实现气口自动封闭的快 换接口, 可以采用以下结构: 两个上气口结构相同, 两个下气口结构相同; 上气口包括上腔壁、 上顶环板、 上弹性体; 上腔壁与上顶环板连接形成上气口 壳体; 上弹性体为环形, 嵌入上腔壁的顶环板一端, 其外缘直径大于所嵌入的槽的直径, 嵌入后其中 心孔靠压缩力作用而闭合; 下气口包括下腔壁、 下顶环板、 下底环板、 下弹性体、 芯管、 弹簧、 推杆、 驱动机构; 下腔壁与下顶环板连接形成下气口壳体; 下弹性体为环形, 嵌入下腔壁的顶环板一端, 其 外缘直径大于所嵌入的槽的直径, 嵌入后其中心孔靠压缩力作用而闭合; 芯管为台阶状, 在气口壳体 内移动, 用于打开封闭的弹性体中的过气孔, 其细端在快换接口结合吋穿越上弹性体、 下弹性体的中 间孔; 弹簧套置于芯管的细端之外缘, 弹簧处于压缩状态, 当快换接口断开吋用于推动芯管退出穿越 上下弹性体的状态; 下底环板与下腔壁的底部相连, 以保持装入气口壳体内部的芯管和弹簧等零件 不 脱出; 快换接口结合时, 触动驱动机构, 驱动机构通过推杆推动芯管前移伸出并穿越下 弹性体后继续 前移, 直到穿过上气口中的弹性体, 实现联通气路。 弹性体是橡胶等软质弹性材料的。

底环板与腔壁的底部相连接, 以保持装入气口壳体内部之弹簧和芯管不脱出 : 推杆穿越底环板, 推杆中还有通气孔。 当快换接口连接吋, 先把上气口压在下气口上, 并由防脱开机构保持连接状态: 然后用芯管 动机构打开气口; 快换接口分离吋, 按上述相反的顺序操作。 所述芯管推动机构的实现 方式可以很多, 例如采用一个外部连接了一个手柄、 内部连接一个齿轮的机构, 其穿入气路的部分要 密封, 齿轮与接口中推杆上的齿条作用, 达到操纵气口开闭的目的。

用阀和弹簧实现所需功能的快换接口, 可以实现更丰富的功能差异与改进: 可以把两个气路平行 并列或同轴安排、 可以安排对接或分离时的开闭有序、 可以联动实现临时气路的所需通断功能。 实现 其基本功能可以采用这样的结构: 所述快换接口中的四个气口, 即第一至第四气口, 内部均有活动的 阀和弹簧, 阀在气口壳体内移动, 用于打开或关断气口, 当快换接口断开时, 压缩状态的弹簧迫使阀 前移复位, 阀的直径较大之中部与气口壳体的顶环板接触 , 顶环板与阀直接接触或通过密封件接触, 形成一对密封面。 为了便于制造、 提高密封性, 可以使构成密封面的顶环板方面的表面大体上 呈锥形; 当然其他便于形成密封面的形状也可以, 但是锥形, 特别是圆锥形带来的方便性更多些。 用顶环板的 大致呈锥形的下表面实现漏斗状气口壳体内部 的直径变换连接。 阀的中部在漏斗状气口之壳体的粗的 筒状部分内移动, 陶的顶端在漏斗状气口之壳体的细的筒状部分 内移动; 如果上述密封面通过密封件 形成, 而密封件相对地固定于气口壳体, 那么就把密封件看做属于顶环板的一部分, 大体上呈锥形的 密封面就由密封件体现, 锥形面就可以是由密封件实现的。 各气口中还有一个底环板, 与漏斗状气口 之壳体的粗的筒状部分的底部相连接, 以保持装入气口壳体内部之弹簧和阀不脱出, 底环板上有通气 孔; 根据结构需要, 底环板可能与其他结构, 比如筒状部分的底部, 结合为一体。 当快换接口结合时, 快换接口上部之中的阀与快换接口下部之中对 应的阀最先接触, 使弹簧压缩, 打开气口, 而快换接口 上部之中的顶环板与快换接口下部之中对应的 顶环板随后接触, 形成各气路与其他空间的隔离密封面。 如果快换接口中的两条气路采用同轴布置, 则外层气口所用的阀为中空的, 其内部容置另一气口, 内 层气口所用的阀为实心的。 关于这类快换接口, 后面还将进一步叙述其有益的结构变化。

对于用阀和弹簧实现的快换接口, 当快换接口的两条气路平行布置时, 四个气口的原理相同, 结 构相似或相同, 或形状相似仅尺寸有差异, 甚至尺寸也完全相同, 例如可以将两个上气口制成完全相 同的, 将两个下气口制成完全相同的, 以便减少零件数量。 ^气口均包括腔壁、 顶环板、 底环板、 阀、 弹簧; 腔壁为圆筒状。 腔壁与顶环板、 底环板共同构成气口的壳体, 呈漏斗或空心台阶状的气口壳体。 以漏斗作比喻, 漏斗大口端的围沿代表腔壁, 漏斗的锥形部分代表顶环板的下表面, 而顶环板的中心 孔代表漏斗的小口端。 阀的中部的外径大于顶环板的中心孔, 并且小于腔壁的内径, 留出通气间隙; 如果用底环板导向支撑阀的尾部, 阀的中部的外径也要大于及底环板的中心孔的 直径, 而阀的下端与 底环板的中心孔滑动配合。 如果阀的中部的外径与腔壁的内径滑动配合, 则耍在密封接触面覆盖的范 围之外设置过气孔或过气槽, 也可能在腔壁上设置过气槽, 以便气口被打开后气体流过。 阔的上端置 于顶环板的中心孔, 与该孔有间隙; 或者阀的上端直径较细, 当阀后退吋在阀上端与顶环板的中心孔 之间产生间隙而打开气口, 以便气流通过。 阀和弹簧装于气口壳体内; 弹簧一端抵靠于底环板或腔壁 下端, 另一端抵靠于阔, 并始终处于压縮状态, 在快换接口上部与快换接口下部分离后, 弹簧将阔压 靠到顶环板的下侧的面上; 底环板与腔壁的底部以螺纹或卡 π等形式相连, 以保持装入气口壳体内部 的弹簧及阀不脱出, 承受弹簧的反作用力。 底环板中心孔如果用做阀的导向结构, 则底环板上还要开 有形成气道的其他通气孔, 或者中心阀的下部开有通气结构。 顶环板的下表面不限于平面, 还可以制 成圆筒或大体上呈圆锥的形状、 或其他便于与阀的中部共同形成密封面的形状 , 推荐采用圆锥状, 可 以根据结构需要有所改变, 如增加过渡圆角等。

为实现气口有序开启, 上述快换接口还可进一步做如下改进: 下气口内弹簧的刚度, 小于对应的 上气口内弹簧的刚度, 或此二种弹簧刚度相同, 甚至此二种弹簧完全相同但上气口内弹簧的预 压缩量 大于下气口内弹簧的预压縮量, 从而开闭力不同。 在下气口中, 在底环板上设置对其所容纳之阀限位 的结构, 例如底环板中心孔对阁导向兼轴向限位, 或者在阀的下部设置对其自身的移动限位的结 构, 例如阀的下部上的台阶, 或通过其他结构使下阀的移动限位, 例如弹簧的极限压缩量。 如此为阀配备 弹簧: 使得快换接口上部与下部对接过程中, 下气口完全开启时下阀弹簧的抗力, 小于对应的上气口 刚刚开启时上阀弹簧的抗力, 从而在下闽遇到限位之前, 对应的上气口中的弹簧不被压缩, 从而实现 所需的气口开闭次序。

较佳的, 上气口的气口壳体在顶环板的外侧有沿轴向伸 出的凸缘, 或由间断的凸缘演变而成的至 少三个引导爪, 或其他引导结构, 以凸缘为例。 该凸缘的远端之内侧有倒角, 呈喇叭状, 便于引导接 纳下气口的气口壳体, 对于气路同轴布置情况, 是指引导外层气口的气口壳体, 以便完成适配连接; 下气口所含的阀的顶部与其顶环板的外侧平齐 或略探出其外, 以免阀的顶部受损: 上气口所含的阀的 顶部探出其顶环板之外的尺寸较长, 但是不探出上气口壳体的凸缘, 便于保护阀的顶部。

较佳的, 下阀的上端有与下顶环板的内缘滑动配合的一 小段圆柱面, 其长度可仅为顶环板内缘处 的厚度, 该段圆柱充满顶环板内缘所围成的空间。 这样可减少灰尘等杂质落入气口而存留的机会 。

较佳的, 下阀的上表面在与上阀的顶端接触的中心部分 , 具有一个凹坑或凸台等与上阀的顶端吻 合的结构, 则该结构能限制上阀的顶端侧偏, 更利于闽的顺畅运动、 提高密封性能。

较佳的, 使下阀的上表面的外围部分与下气口所含的顶 环板的上表面平齐, 并且在该上表面的靠 近中心部分, 即与上阀的顶端接触的部分, 具有一个凹坑或凸台等与上阀的顶端吻合的结 构, 这样既 保留了对上阀的顶端的同心定位作用, 又便于保持气口清洁, 还不易损伤下阀。

较佳的, 对于气路平行布置的情况, 两个上气口的腔壁的外表面融合为一体。 这样使两个上气口 合为一体, 可以一次性完成两个气口连接或分离。 此外, 两个下气口的腔壁的外表面也可以融合为一 体。 这样使两个下气口合为一体, 可以使整个接口一体化处理, 显然还可以上下气口均做如此变形。

较佳的, 除壳体外, 构成两个上气口的零件采用同样的结构与尺寸 , 构成两个下气口的零件采用 同样的结构与尺寸; 或此外各气口还采用相同的密封件; 或此外各气口还采用相同的底环板; 或此外 各气口还采用相同的其他零件。 这样可以减量减少零件数量。

较佳的, 对于气路平行布置的情况, 快换接口中的一个气体通道与外接的口具组件 之气路的结合 部位, 也可以包含在另一通道之内。 这可为气路设计提供 9!广泛的选择。

较佳的, 各气口中的阀和与其接触的顶环板的接触密封 而为相配合的锥形面, 或者仅顶环板的接 触密封面为锥形面, 而阀的接触密封面为圆环形表面或其他形状的 表面; 或者此外, 密封面上还附着 有密封材料或在阀与顶环板之间采用密封件。 所述密封件设置于闽中部的上侧面, 或者设置于顶环板 的下侧面, 这是提高气口自身封闭性能的措施。 为了更好地与环境隔绝, 可在当快换接口结合时相互 接触的两对顶环板之间设置有密封件, 或者下气口的气口壳体的外侧表面与快换接口 上部之凸缘的内 侧之间设置有密封件。

较佳的, 各气口的腔壁和底环板为塑料材质, 腔壁与底环板之间采用压入后卡住、 或粘接、 或压 入后卡住并且粘接的方法结合。 这样利用批量生产。

较佳的, 当快换接口上部与快换接口下部结合后, 快换接口上部与接口下部可以采用钢球锁紧联 接、 或卡扣联接、 或卡口锁紧联接、 或螺旋锁紧等方式保持对接状态。 如果两个气路是对称的结构设 计, 快换接口还要具有防止错误对接的结构, 使错误操作无法完成对接。

较佳的, 快换接口可设计成与其他部分分离的、 可以独立制造、 独立测试的结构; 通过组装, 快 换接口上部与口具组件结合, 快换接口下部与氧源组件结合。 这样利于保证接口的质量。

如果快换接口自身未设置结合后的保持机构, 当快换接口上部与快换接口下部结合后, 快换接口 上部与快换接口下部采用结合保持机构维持连 接状态; 或者即使快换接口自身己设结合保持机构, 仍 进一步采用结合保持机构加强维持连接状态, 便于提高安全性。

以上较佳改进, 个别情况仅适用于气路平行布置或气路同轴布 置情况之一, 但显然许多改进是适 用于各种情况的。

为了更好地解决所述氧源间切换的技术问题, 本发明还供提一种适合上述呼吸防护系统功能 的快 换接口。 由于结构详细描述繁杂, 故将各部分结构按功能取相同名称, 而在需要区别各气口中具体的 结构名称时在名称前加对应部分的位置描述 "上、 下" "内、 外" , 如处于快换接口上部中的中心阀 命名为 "上中心阀" , 处于快换接口下部且在外侧的顶环板称为 "下外顶环板" 。 其具体结构如下: 快换接口的两条气路同轴布置。 快换接口上部包括上外腔壁、 上内腔壁、 上外顶环板、 上外底环 板、 上内顶环板、 上内底环板、 上中心闽、 上环形阀、 上中心阀弹赘、 上环形闽弹簧; 上内腔壁的外 径小于上外腔壁的内径, 上内腔壁同轴置于上外腔壁之内; 上外顶环板, 固定在上外腔壁的顶端, 内 缘与上内腔壁外缘之间形成环形通气口, 该气口可被上环形阀封闭; 上外底环板, 固定在上外腔壁的 另一端, 内缘可以固定在上内腔壁的外缘上, 上外底环板也可能与上内腔壁做成一体; 上外底环板上 设置有通气孔; 上外腔壁、 上内腔壁、 上外顶环板、 上外底环板共同形成一个容置上环形闽及上环 形 阀弹簧的腔体;

上环形阀中部, 外径大于上外顶环板的内径而小于上外腔壁的 内径且有间隙, 或与上外腔壁滑动 配合但有位于密封面覆盖范围之外的通气结构 , 以便气口开启后气流通过; 上环形阔的上部的外径小 于上外顶环板的内径且有间隙, 或无间隙但有允许气流通过的通气结构, 例如通气槽; 上环形阀套设 在上内腔壁外缘; 上环形阀弹簧, 一端抵靠于上外底环板或腔壁, 另一端抵靠于上环形阀并处于压缩 状态, 在快换接口上部与快换接口下部分开时, 将上环形阀压靠到上外顶环板上, 并使上环形阀的上 部探出上外顶环板内缘与上内腔壁外缘之问形 成的环形口。

上内顶环板及上内底环板, 固定在上内腔壁内; 上内顶环板、 上内底环板与上内腔壁共同形成一 个容置上中心阀及上中心阀弹簧的腔体; 上内底环板上设置冇通气孔; 上中心阀的中部, 外径大于上 内顶环板中心孔的直径, 小于上内腔壁的内径且有间隙, 或与上内腔壁滑动配合但有位于密封面覆盖 范围之外的通气孔、 通气槽等结构。 如果上中心阀的下部细长, 直径小于上内底环板中心孔的直径, 还可以利用该中心孔对中心阀的前后移动进行 导向定位, 也可以仅用弹簧对其进行定位而用短的中心 阀。 上中心阀的上端置于上内顶环板的中心孔; 上中心阀弹簧, 一端抵靠于上内底环板, 另一端抵靠 于上中心阀并处于压缩状态, 在快换接口上部与快换接口下部分开时, 将上中心闽中部压靠到上内顶 环板上, 并使上中心阀的上部探出上内顶环板的中心孔 。

快换接口下部与上述快换接口上部的上述对应 结构相同, 仅辅助结构不同, 因此把上述文字中的 "上"相应地改为 "下" 即可, 不赘述。

各顶环板的下表面不限于平面, 还可制成圆筒或圆锥状、 或其他便于与闽的中部共同形成密封面 的形状; 当快换接口结合时, 上环形闽的上端与下环形阀的 h端接触, 上中心阀的上端与下中心闽的 上端接触; 调整四个阀探出外顶环板顶部的长度, 使各气口在快换接口结合时均能充分幵启。

为了提高气密性, 可以在上环形阀内缘与上内腔壁外缘间、 在下环形阀内缘与所述下内腔壁外缘 间设置有密封圈; 还可以在上环形阀中部的上侧面、 在下环形阀中部的上侧面设置有密封圏; 还可以 在上中心阀的中部的上侧面、 在下中心阀的中部的上侧面设置有密封圈。 还可以在上外环形阀、 下外 环形阀之间, 或上外环形阀上外伸的 ΰ缘与下外腔壁之间设置有密封圈。

较佳的, 在下内底环板之上或下中心阀自身, 甚至于在下内腔壁的适当位置上设有对下中心 阀限 位的结构, 还可以利用弹簧压缩并圈后的高度一定的特点 实现对阀的限位。 这里上内顶环板、 下内顶 环板在相互接近过程中始终不接触或通过弹性 的密封材料接触, 而且不影响各气口的开启程度。

进而采用下述结构之一, 以实现快换接口结合时下气口首先开启、 上气口然后开启, 快换接口分 离时上气口首先关断、 下气口然后关断的功能:

结构一: 下内腔壁的底部设置外径大于顶部外径的台阶 或其他结构, 作为对下环形阔的限位结构。 以下外顶环板顶部为基准定义各阔的凸出量: 在下环形闽弹簧的作用下, 下环形闽压靠到下外顶 环板上时, 下环形阀的上部探出下外顶环板顶部的长度称 为下环形阀凸出量 ·, 在下中心闽弹簧的作用 下, 下中心阀压靠到下内顶环板上吋, 下中心阀的上部探出下外顶环板顶部的长度称 为下中心阀凸出 量; 在上环形阀弹簧的作用下, 上环形阀压靠到上外顶环板上时, 上环形闽的上部探出上外顶环板顶 部的长度称为上环形阀凸出量; 在上中心阀弹簧的作用下, h中心阀压靠到上内顶环板上时, 上中心 阀的上部探出上外顶环板顶部的长度称为上中 心阀凸出量。

上环形阀在上外顶环板与上外底环板之间可移 动的最大距离称为上环形阀最大位移; 上中心阀在 上内顶环板与上内底环板之间可移动的最大距 离称为上中心阀最大位移; 下环形阀在下外顶环板与限 位结构之间可移动的最大距离称为下环形阀最 大位移; 下中心阀在下内顶环板与限位结构之间可移动 的最大距离称为下中心阀最大位移。 根据结构需要, 上述四个阀的前端面不是探出上外顶环板顶部 , 而是陷入其平面之下, 即其最大位移中有可能出现负数, 但是对应接触的两个阀的最大位移之和大于 零, 是上下对应气口的打开行程之和。 下中心阀凸出量与上中心闽凸出量之和, 大于下中心闽最大位 移, 而又小于下中心阀最大位移与上中心阀最大位 移之和; 下环形阀凸出量与上环形阀凸出量之和, 大于下环形阀最大位移, 而又小于下环形阀最大位移与上环形闽最大位 移之和。 从而保证了各气口均 可充分开启。

另外需要以如下原则为阔配备弹簧: 快换接口上部与下部对接过程中, 下内气口完全开启时下中 心阀弹簧的抗力小于上内气口刚刚开启时上中 心阀弹簧的抗力, 下外气口完全开启时下环形闽弹簧的 抗力小于上外气口刚刚开启时上环形阀弹簧的 抗力, 使得在下中心阀遇到限位之前上中心阀弹簧不 被 压缩, 在下环形阀遇到限位之前上环形阀弹簧不被压 縮, 或者至少用作第三气口之气口的阀充分开启 而遇到限位之前, 上气口中的任何一个弹簧不退縮; 从而保证了下气口开启先于上气口开启。 要保证 第三气口首先开启是因为该气口提供具有一定 压力的可呼吸气体, 可排开接口周围的毒气。

结构二: 设置对下环形阀限位的结构, 例如下内腔壁的底部外径大于顶部外径的台阶 , 与结构一 的情况相同。 而上内顶环板不与上内腔壁固联, 而是与上环形阀结合成一体, 称为上结合体; 缩短上 内腔壁的高度, 为上结合体留出适当的移动范围, 该移动范围的最大位称为上结合体最大位移。

上中心阀在上结合体与上内底环板之间可移动 的最大距离称为上中心阀最大位移; 下环形阀在下 外顶环板与限位结构之间可移动的最大距离称 为下环形阀最大位移; 下中心阀在下内顶环板与限位结 构之间可移动的最大距离称为下中心阀最大位 移。 在下环形阔弹簧的作用下, 下环形阀压靠到下外顶 环板上时, 下环形阀的上部探出下外顶环板顶部的长度称 为下环形阀凸出量; 在下中心阀弹簧的作用 下, 下中心阀中部压靠到下内顶环板上时, 下中心阀的上部探出下外顶环板顶部的长度称 为下中心阀 凸出量。 在上中心阀弹簧, 或上中心闽弹簧与上环形阀弹簧的共同作用下 , 上结合体压靠到上外顶环 板上时, 上结合体中原来属于上环形闽部分的上部探出 上外顶环板顶部, 其探出的长度称为上结合体 凸出量; 在上中心阀弹簧的作用下, 上中心阔中部压靠到上结合体上时, 上中心阅的上部探出上外顶 环板顶部的长度称为上中心阀凸出量。 下中心阀凸出量与上中心阀凸出量之和, 大于下中心阀最大位 移, 而又小于下中心闽最大位移与上中心闽最大位 移之和: 下环形阀凸出量与上结合体凸出量之和, 大于下环形阀最大位移, 而又小于下环形闽最大位移与上结合体最大位 移之和, 使得四个气口均能充 分开启。 当快换接口上部与快换接口下部完全结合后, 上结合体与上内腔壁的前端密封接触; 上中心 阀弹簧与上环形阀弹簧并联后的等效刚度较大 。 理论上, 上环形阀弹簧可以省略, 但是也可以根据结 构安排适当选择使用, 例如利用它实现两个上气口不同时幵启。 如此配备阀弹簧: 快换接口上部与下 部接触的过程中, 在下中心阀、 下环形闽均遇到限位, 或者用作第三气口之气口的阀充分开启而遇到 限位之前, 上气口中的任何一个弹簧不退缩。

结构二的优点是, 联动地实现了所需临时气路的开闭功能。 而且便于通过将上结合体的表面制成 弹性的密封材料而提高气路之间的隔离性能, 因此减少密封件, 结构相对地比较简单。

结构三: 上内顶环板不与上内腔壁固联, 而与上环形阀结合成一体, 称为上结合体; 縮短上内腔 壁的高度, 为上结合体留出适当的移动范围, 该移动范围的最大值称为上结合体最大位移; 上中心阖 在上结合体与上内底环板之间可移动的最大距 离称为上中心阀最大位移; 下内顶环板不与下内腔壁固 联, 而与下环形闽结合成一体, 称为下结合体; 縮短下内腔壁的高度, 为下结合体留出适当的移动范 围, 该移动范围的最大值称为下结合体最大位移; 下中心阀在下外顶环板与下内腔壁的顶端面之 间可 移动的最大距离称为下中心阀最大位移。 在上中心阀弹簧, 或上中心阀弹簧与上环形闽弹簧的共同作 用下, 上结合体压靠到上外顶环板上时, 上结合体中原来属于上环形阀部分的上部探出 上外顶环板顶 部, 其探出的长度称为上结合体凸出量; 在上中心阀弹簧的作用下, 上中心阀中部压靠到上结合体上 时, 上中心阀的上部探出上外顶环板顶部的长度称 为上中心阀凸出量;

在下中心阀弹簧, 或下环形阀弹簧与下中心阀弹簧的共同作用下 , 下结合体压靠到下外顶环板上 时, 下结合体的上部探出下外顶环板顶部的长度称 为下结合体凸出量; 在下中心阖弹簧的作用下, 下 中心阀中部压靠到下结合体上时, 下中心阔的上部探出下外顶环板顶部的长度称 为下中心阔凸出量。 下中心阀凸出量与上中心阀凸出量之和, 大于下中心阙最大位移, 而又小于下中心闽最大位移与上中 心阀最大位移之和; 下结合体凸出量与上结合体凸出量之和, 大于下结合体最大位移, 而又小于下结 合体最大位移与上结合体最大位移之和, 使得四个气口均能充分开启; 当快换接口上部与快换接口下 部完全结合后, 上结合体与上内腔壁的前端密封接触, 下结合体与下内腔壁的前端密封接触。 上中心 阀弹簧与上环形阀弹簧并联后的等效刚度较大 , 但上环形阀弹簧、 下环形阀弹簧之一, 或二者全部, 却可以省略。 如此配备阀弹簧: 快换接口上部与下部接触的过程中, 在下中心闽、 下结合体均遇到限 位, 或者至少用作第三气口之气口的阀充分开启而 遇到限位之前, 上气口中的任何一个弹簧不退缩。 结构三的优点是, 联动地实现了所需临时气路的开闭功能, 而且结构相对地更简单, 但是对快换 接口分离时需要保证两个下气口隔离的情况不 便直接使用。

除此之外, 如果进一步需耍第三气口先于第四气口开启, 则进一步需要含有该气口的那对上下阀 的凸出量之和大于另一对上下阀的凸出量之和 。 这对于上述三种结构均适合, 这样就可以在尺寸上保 证打开需要的气口。

当快换接口上部与下部结合后, 快换接口上部与下部采用钢球锁紧联接、 或卡口锁紧联接、 或螺 旋锁紧联接、 或卡扣等保持机构, 确保对接状态不被破坏。 当需耍分开吋, 先进行手动解锁。

本发明还提供一种该系统的使用方法, 以便正确使用本发明提供的呼吸防护系统, 充分发挥其作 用。 因为后续的实施例中也涉及使用方法问题, 为使论述更具因果关系而又避免重复, 将该使用方法 的步骤总结于本说明书的后部, 在此仅进行相关分析。

利用不同氧源建立多种符合上述互换标准的防 护系统, 形成一个防护体系, 每个系统都被设计成 两大部分: 口具部分和氧源组件部分, 两部分之间采用统一标准的快换接口进行对接 。 口具部分的功 能是构成封闭的供氧通道和回收呼出气体通道 , 缓冲储存一定量的气体, 各呼吸防护系统中的该部分 可以完全相同。 由于多种氧源部分具有相同的快换接口下部, 所以均可与同一口具部分对接使用, 可 以实现在自救器、 呼吸器、 氧气瓶、 可充气背心、 压风自救装置等矿井下的多种呼吸防护资源之 间的 安全快速切换, 从而能克服随身携带的自救器防护时间短的限 制, 能有效地综合利用矿井下各种氧源 以延长自救时间。 所述 "相同的快换接口"是指接口的对接标准相同、 可互换, 而不限于结构、 尺寸 等方面完全相同。 由于可通过选择不同的氧源而组合成所需的新 系统, 使用的人员得以在不更换口具 部分的前提下, 选择最适合的氧气资源: 备用时随身携带最轻便的氧源, 需要长距离逃离时更换持续 时间适中但可携带的氧源, 需耍等待援助吋使用能提供长时问防护的固定 氧源。 这就避开了追求延长 自救器防护时间所不能克服的重量增加的困难 , 反而可以专门开发一些特别轻便的自救器或者 氧气袋、 氧气罐, 只要能胜任短暂的第一时间防护即可。 以后如果规定工人作业期间必须配戴具有防尘 过滤功 能, 甚至具有一定滤除有害气体功能的系统, 只耍也采用相同的接口, 就可把这样的系统也纳入本应 急呼吸防护体系中来, 进一步降低人员受害的可能。

随着矿井防护措施的完善, 煤矿还要广泛配各压风自救系统、 救生舱、 避难硐室等防护设施。 这 些设施也都提供固定的氧气来源。 如果人员逃到这里来, 且能够把外部有害气隔离, 就可以摘下自救 器, 长时间避难待援。 可是如果己有毒气侵入这些设施, 就不能摘下原来的呼吸防护系统进行更换。 如果所用各种呼吸防护系统采用了统一的快速 换接接口, 就可无风险地快速切换使用这里的氧气资源, 拓宽了固定氧源的使用条件。 个别人的氧气资源耗尽后, 其他人也可以暂时借给急需者以缓解紧急事 态。 因发生灾难的情况不同, 人员从发生矿难到成功逃离井下所经历的状态 不同。 在奔跑逃离状态下, 需要采用便携系统; 在待援避难时期, 需要采用长期供氧系统, 可以是大型压缩氧气瓶或压风自救系 统等固定设施; 在得到援助后, 虽然撤离通道被打通, 仍可能有毒气存在, 就需要再换用便携设备撤 离矿井, 也可以切换使用救援者带来的呼吸器。

本发明所提供的呼吸防护体系中, 除了人员佩戴的系统必须装有口具部分以外, . 其他备用的系统 可以取消口具部分或仅配备少量口具部分的备 用品, 从而降低支出, 也相应取消了换用时取下备用系 统中不需要的口具部分的步骤, 缩短换用过程的时间。 附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案, 下面对所使用的附图作简要介绍, 显然, 附图描述的仅是 本发明的一些原理与实施例, 在本领域普通技术人员不需付出创造性劳动的 前提下, 就可以根据这些 附图再推演出其他方案。 图 1是呼吸防护系统一个实施方式快换接口结合 况的示意图:

图 2是呼吸防护系统一个实施方式快换接口分开 况的示意图;

图 3、 4是对快换接口位置设置的探讨的示意图:

图 5是呼吸防护系统快换接口分开状态的口具部 示意图:

图 6〜图 8是快换接口临时气路的几种实施方式;

图 9是呼吸防护系统采用清洁空气气源的一个实 例示意图;

图 10是呼吸防护系统采用空气过滤除毒装置的一 实施例示意图;

图 1 1是呼吸防护系统采用低压氧气瓶的一个实施 示意图;

图 12是呼吸防护系统采用低压氧气瓶外加一个气 的一个实施例示意图;

图 13〜图 17是快换接口中气口的几种组合方式示意图;

图 18是 "快换接口与其他部分相对独立"概念的示意图

图 19、 20是通过弹性材料收縮实现的快换接口基本构 元素示意图;

图 21是通过阀实现的快换接口基本结构示意图;

图 22、 23是气路同轴安排方式下, 通过阀实现的快换接口结构示意图;

图 24是气路同轴安排方式下, 通过阀实现的快换接口结构的改进之一示意图 ;

图 25、 26是气路同轴安排方式下, 通过阀实现的快换接口结构的改进之二示意图 ;

图 27〜图 29是快换接口中阀与气口壳体之间密封面较佳 状的探讨示意图;

图 30〜图 33是对快换接口下部阅的顶端面较佳形状的探 示意图;

图 34〜图 36是通过气口的有序开闭实现防止有害气体在 接过程中混入的功能原理示意图; 图 37、 38是快换接口实现有顺序开、 闭的原理示意图;

图 39、 40是快换接口中密封材料或密封件的使用、 保持联接及防错接结构示意图;

图 41是呼吸防护系统实施方式的综合示意图;

图 42是最简单、 轻便的呼吸防护系统示意图;

图 43是最复杂、 技术措施最全面的呼吸防护系统示意图。 附图标记:

1 -口具部分, 10-口具组件, 〗01 -口具, 102-呼气单向阔, 103-吸气单向阀, 104-气囊, 105-辅助排气阀,

106-排气阀, 107-连通阀, 3029-临时气路;

2-氧源部分, 20-氧源组件, 201 -氧源, 202-清净罐, 203-呼吸排气阀, 204-储氧气囊, 207-泄压阀;

3-快换接口, 3601 -密封件一, 3602-密封件二, 3603-密封件二, 30-快换接口上部, 30】-第一气口,

302-第二气口, 3001 -上弹性体, 3010-上外腔壁, 3020-上内腔壁, 3005-凸缘, 3014-上外顶环板, 3024-上内顶环板, 3012-上外底环板, 3022-上内底环板, 3021 -上中心阀, 301 1 -上环形阀, 3023-上中心阀弹簧, 3013-上环形阀弹簧, 31 -快换接口下部, 31 1 -第三气口, 312-第四气口, 3101 -下弹性体, 3 102-芯管, 3 103-推杆, 3104-芯管驱动机构, 31 10-下外腔壁, 3120-下内腔壁, 3 1 14-下外顶环板, 3 124-下内顶环板, 3 1 12-下外底环板, 3 122-下内底环板, 3 121 -下中心阖, 31 1 1 -下环形阀, 3123-下中心阀弹簧, 3 1 13-下环形闽弹簧, 3500-第一保持机构,

3501 -第二保持机构,

9-人员。

具体实施方式

下面结合附图, 对本发明中的技术方案进一步描述。 显然, 所描述实施例不可能是全部的实施例。 基于此, 不需创造性劳动即可获得的所有其它实施例, 均属保护范围。 实施例一 (呼吸防护系统的基本构成与工作原理) 呼吸防护系统, 如图 1、 图 2所示, 包括口具部分 1、 氧源部分 2; 所述口具部分 1, 包括口具组 件 10、 快换接口上部 30; 所述氧源部分 2, 包括氧源组件 20、 快换接口下部 31。 口具组件 10, 包括 口具 101、 吸气单向阀 103、 呼气单向闽 102。 呼气单向阀 102设置于口具组件 10的呼气通道中, 其入 口与口具 101连通或成为一体, 其出口连接快换接口上部 30的第二气口 302; 当人员 9通过口具 101 呼气时呼气单向闽 102打幵, 将口具 101与呼气通道连通, 呼出气体就进入了氧源部分 2中的回气通 道。吸气单向阀 103设置于口具组件 10的吸气通道中,其入口端连通快换接口上部 30的第一气口 301 , 其出口端连通口具或与其结合为一体; 当人员 9通过口具 101吸气时吸气单向闽 103打开, 将人体口 腔与吸气通道连通。 与人体口部接触的口具 101 可以是目前市场上常见的自救器所采用的结构 形式, 在使用时咬入口内、 并需要鼻夹封住鼻孔的系统, 也可以是具有相似功能的面罩、 半面罩等, 但为了 叙述方便统一称为口具。 如果口具组件采用了面罩, 则口具 101是指面罩。 快换接口上部 30包括第一 气口 301、 第二气口 302, 第一气口 301接所述口具组件 10的吸气通道, 第二气口 302接口具组件 10 的呼气通道; 快换接口下部 31包括第三气口 31 1、 第四气口 312 ; 第三气口 311接氧源组件 20的供气 通道, 氧源组件 20的供气通道与氧源 201接通; 第四气口 312接氧源组件 20的回气通道。

较佳的, 所述氧气源 201为包括便携式氧源的多种氧气源; 例如, 氧气源 201可以是如下便携式 氧源之一: 小型压缩氧气瓶、 小型化学氧发生器、 氧气袋等, 还可以是如下固定式的氧源之一: 大型 压縮氧气瓶、 大型化学氧发生器等。 所述氧气源 201甚至可以是提供适合人呼吸的新鲜空气的任 何系 统, 如固定式的空气压风设备、 大型压缩空气瓶、 便携或固定式的空气过滤除毒装置。 正是氧源的丰 富可选性, 使得遇险人员能够选择适合当吋情况的呼吸防 护系统。 如果氧气源 201 是提供医用标准氧 气的装置, 就可以构成隔绝式呼吸防护系统, 那么氧源组件 20就要包含清净罐 202, 呼出的气体通过 清净罐 202减除二氧化碳, 然后流回吸气通道供循环使用。 如果氧气源 201是提供可供人呼吸的空气 的装置, 则不需要进行除二氧化碳处理, 由于呼气阀 102 —般不是完全无气体逆流的, 所以如果需要 把呼出气体排到大气, 还要在气路的出口处串联一个单向的呼吸排气 阀 203, 那么氧源组件 20就耍包 含呼吸排气阀 203, 把回流到氧源组件 20的气体排入大气并确保含有害成分的大气不 人吸入。

快换接口上部 30与快换接口下部 31适配, 共同组成一个快换接口 3 ; 当快换接口上部 30与快换 接口下部 31分开时, 如图 2所示, 第一气口 301关断, 第二气口 302关断, 第三气口 311路关断, 第 四气口 312关断; 当快换接口分开时, 快换接口上部 30及快换接口下部 31中的气口均自动关断, 实 现更换过程中气路自行封闭, 一方面防止环境空气中的有害气体进入呼吸通 道, 另一方面氧源在快换 接口分开后不会泄漏浪费, 而且在第四气口 312 内部不具备产生高于环境气压的情况下, 例如与第四 气口 312连接的是呼吸排气阀 203, 也能及时地防止有害气体进入排气通道。

当快换接口上部 30与快换接口下部 31结合时, 如图 1所示, 快换接口上部 30的第一气口 301与 快换接口下部 31的第三气口 311接通, 快换接口上部 30的第二气口 302与快换接口下部 31的第四气 口 312接通, 并且第一气口 301、 第二气口 302、 第三气口 31 1、 第四气口 312均接通。 这样, 就构成 一个完整的供氧呼吸系统, 就可以使某一种呼吸防护系统中的口具部分与 同种类或其他种类呼吸防护 系统中的任何一种防护系统的氧源部分连接, 迅速组建成新的呼吸防护系统。

如果把口具部分移入下部的氧源部分中, 如图 3所示, 也是可以的, 其缺点是在正常使用状态下, 口到呼吸阀的距离大, 人的呼吸效率降低, 二氧化碳处理效率也降低, 如果与压风系统之类固定氧源 对接使用还需另设许多呼吸气阀, 不方便, 而将呼吸气阀集成到口具中更方便。 如果再进一步演化成 图 4所述状态, 则带来了简化快换接口的利益: 仅需一条气路, 但是前述变形方案的缺点都具备, 而 且因为不能把呼出的气体与新鲜气体分离, 会进一步加重二氧化碳处理的负担, 当快换接口 3断开后 更不利于形成一个如图 5那样的自循环的小系统。 实施例二 (气囊、 排气阀、 临时气路)

基于实施例一, 系统增加一个气囊 104, 用以蓄积一部分氧气, 以备换接氧源时消耗, 降低人员更 换过程的时间压力, 也缓冲因气流速度不均造成的压力变化。 所述气囊 104设置于口具组件 10的吸气 通道中,.如图 5所示; 所述快换接口上部 30的第一气口 301连通气囊 104的一端气道, 气囊 104的另 一端连通吸气单向阔 103的入口端, 吸气单向阔 103的出口端连通口具或与其结合为一体; 当人员 9 通过口具 101吸气时吸气单向阀 103打开, 将人体口腔与吸气通道连通。

较佳的, 增加排气阀 106, 装在气囊或吸气通道或呼气通道上, 如图 5所示。 排气阀 106是在呼吸 通道气压高于设定阈值时自动开启排气的单向 阀, 可防止因压縮气源排放量过大、 压力过大而妨碍正 常呼吸的现象。 还可在呼气通道上增加辅助排气阀 105, 使其开启压力低于排气阀 106, 那么在气囊内 压力升高不十分急促的情况下, 排出气囊的就是含二氧化碳成分较高的浊气, 更便于节约氧资源。

较佳的, 在吸气通道与呼气通道之间设临时气路。 如图 5所示, 临时气路位于接近快换接口上部 30之处。 快换接口 3结合时, 临时气路 3029断开, 快换接口分离吋, 临时气路 3029把呼气通道与吸 气通道接通, 使口具部分 1 自成一个小的气体循环系统, 就可在更换氧源的过程中顺畅地靠消耗气囊 104 内储存的氧气成分呼吸。 如果不设置这个临时气路 3029, 就应该增加呼吸通道中的容积, 甚至把 气囊做得更大, 带来一些负面效果, 否则人员此时呼吸的顺畅性会差一些; 或者就应该把吸气阀、 呼 气阀与口腔三者之间的容气空间做大些, 这会对人体正常呼吸时的气体交换效率产生不 利影响, 因为 相当于降低了呼吸深度, 吸入的一部分气体是上'一次呼出的二氧化碳 量高的气体。

临时气路 3029可以有多种实现方法。如图 8所示, 临时气路通过手动阀门控制通断。 也可象图 7、 图 25中所示, 把临时气路 3029集成到快换接口上部 30之中, 靠与快换接口 3联动的阀门控制通断。 还可以如图 8所示, 用临时开启的连通阀 107, 将临时气路 3029集成到口具组件中。 在图 8中, 作为 吸气阀 103、 呼气阀 102使用的单向闽开启动作的压差都很低, 作为临时气路 3029使用的连通阀 107 的开启压差则高一些, 当快换接口 3断开后, 人的呼吸作用不断把气囊中的气体抽运到呼气 通道中去, 加大那里的气压, 当与吸气通道的压差达到较高阈值后, 临时气路 3029通过连通闽 107建立, 实现了 虚线所示的气体循环。 该方案的优点是结构简单, 易集成到气囊中去。 排气阀 106及辅助排气阀 105 则需要更高的内外压差作用才能开启。 连通阀 107不影响吸气阀、 呼气闽及排气阀的动作。 如果在吸 气通道上、 呼气通道上分别设置排气阀, 如图 8所示的排气阀 105、 排气阀 106, 应该使呼气通道上的 排气阀 105的开启压力低于吸气通道上的排气阀 106的开启压力, 而又高于连通阀 107的开启压力, 让每个单向阀的功能均可正常发挥而不受其他 阔的影响。 实施例三 (采用多种氧源组建系统)

基于实施例一。 一般自救器中所采用的都是便携氧源, 例如氧气源 201 是一个小的压缩氧气瓶。 把氧气源 201改为一个大的、 非便携的压缩氧气瓶也同样可以工作, 如图 43所示。 这时的基本结构方 式如图 1所示, 图中的选择环节要采用清净罐 202 ,而不是呼吸排气阀 203。而图 9所示的结构方式中, 氧源部分 2中的氧源组件 20包括呼吸排气阔 203、 氧气源 201, 在这里氧气源 201是压风自救系统或 其他提供压力适合的清新空气的装置; 这种情况为矿工提供了易于实现、 易于广泛布设站点的长时间 防护手段。 快换接口下部 31中的第四气口 312与所述呼吸排气阀 203接通, 在氧源组件 20的回气通 道中因为人呼气造成的气压高于设定阈值时, 呼吸排气阀 203 自动开启, 把呼吸废气直接排入大气。 呼吸排气阀 203的开启压力比口具部分中的排气阀 106、 辅助排气阀 105的开启压力低。

如果氧气源 201换成过滤除毒装置, 如图 10、 图 42所示, 就成为十分轻便的随身防护系统。 哪怕 它仅能正常工作几分钟, 也会给工人减轻很大的日常携带负担。 如果今后对矿工的保护程度更高, 要 求在井下必须随时佩戴具有防尘过滤功能、 甚至具有一定滤除有害气体功能的空气净化器 设备, 还可 以把该系统纳入本呼吸防护体系中来, 就使防护体系更加优化, 即使这个新防护系统不具有防毒的功 能、 工人仍需佩戴一个轻便的自救氧源备用, 也可为自救操作省去灾难发生时取出口具佩戴 的时间。 这样的新防护系统中, 与人体接触的口具 2003宜采用比咬在口中的口具更舒适的面罩形 。

图 11所示:氧源部分 2,取消了图 9中的呼出气体处理装置 203,而仅是一个低压的小氧气瓶 201, 并且第三气口 311、第四气口 312直接连通, 并与氧气瓶 201的供气通道连通。 使用时氧气瓶 201释放 出的氧气在气囊 104内直接被呼吸使用。 这样能大幅度降低系统的重量, 适合随身携带。

这种情况的一个变例如图 12所示: 口具部分不含气囊 104, 氧源部分 2中也不含呼出气体处理装 置 203, 而是一个低压的小氧气瓶 201接入一个储氧气囊 204, 并且第三气口 311、 第四气口 312直接 连通, 并与氧气瓶 201的供气通道连通。 该系统的特点与上述情况类似。 实施例四 (瞬时过压的处理)

基于实施例一。 要实现用清洁气体排开快换接口附近有害气体 , 就要在更换氧源时先使氧源 201 内的气体流出、 充满氧源组件 20内的气腔。 目前的压缩氧自救器采用的氧气源一般是减压 后以定流量 的方式供气, 还常常配有补气功能。 但是这种定流量方式常采用细节流孔实现, 如果将其直接接入本 发明所述的可换接系统, 在接通快换接口之前, 等于密闭地包围了打开的氧气源排气孔, 在达到压力 平衡、 氧源 201 不继续排气之前, 会造成腔内过高的压力。 这样的压力在接通快换接口之后, 会造成 呼吸通道内的压力冲击, 使人感到难受或受到冲击。 虽然口具组件中的排气闽 106可以降低这一冲击, 如图 5所示, 但不能完全解决该问题。 如图 41、 图 43所示, 在氧源部分中, 压缩气体流入第三气口 311之前的位置增加一个防压力冲击的过压泄压 闽 207, 它在氧源部分的低压腔内的压力达到可能造成 不利影响值之前开启, 就限制了接通气路时的最高气压, 也不会妨碍正常供氧时的流量。 还可以采取 其他办法解决此问题, 例如把氧气源 201 改为定压供氧方式, 即其内部含有过压截止阀或类似功能的 压縮气体释放机构, 不妨碍正常供氧'^量而能把压力限制在适合本 明所述自救器对气压的要求范围 内。 或者还可以在氧源组件中, 采用较低放气截止压力的气体减压阀, 使氧源组件 20中可存留低压气 体的容积, 包括清净罐 202中的容气间隙, 远小于气囊 104的容积; 当接通快换接口时, 氧源部分内 的低压部分的压力会迅速降低而不至于使呼吸 回路压力过高。 实施例五 (快换接口的布置形式)

适配组成快换接口 3的快换接口上部 30及快换接口下部 31, 可以如图 13所示, 同轴分别布置两 个气路, 即内外层分别布置一个气路, 易于快速更换操作; 也可以如图 14所示, 采用具有防错结构的 并列布置, 即并排设计相对独立的气通道, 但也是同时整体插接; 还可以如图 15、 图 16、 图 17所示, 采用能防错插的两路分离方式, 这对接口的简化有利, 但需要两次插接才能完成氧源更换。 实施例六 (快换接口独立制造的概念与意义)

由于快换接口 3要求互换性、 需要保证联接质量, 比其他零件或组件需要较高的制造、 测试手段, 宜单独制造快换接口 3, 因此在整体结构上对其采用能够单独制造、 独立装配, 然后分别与口具组件 10、 氧源组件 20组装的设计。 如图 18所示, 快换接口 3相对独立, 通过组装, 快换接口上部 30与口 具组件 10结合构成口具部分 1, 快换接口下部 31与氧源组件 20结合构成氧源部分 2, 从而构成一个 完整的产品。 为了简洁图中仅画出一条气路。 相对独立的接头可以单独由专业化企业生产、 测试, 可 以提高产品的可靠性、 质量稳定性, 确保安全使用性, 降低成本。 实施例七 (气口的基本结构及对结构细节的改进)

实现本发明所需快换接口基本功能的结构有很 多, 例如采用一套接口连接保持机构, 再配置四个 手动阀门, 等等, 均可实现。 但是从操作的便捷性、 可靠性等方面考虑未必是较佳选择。 下面例举采 用专门设计的快换接口的情况。 由于存在几种有较大结构变化的快换接口需要 叙述, 其内部具有共同 点的结构取相同名称, 有共同点但又有较大区别者, 名称不变而前边附加修饰词, 而编号采用相同的 数字, 后附 A、 B、 C、 D以示联系与区别。

如图 19、 图 20所示, 快换接口中的气口是靠上弹性体 3001、 下弹性体 3101的材料收缩实现自动 封闭的。 快换接口中的第一气口与第二气口结构相同, 均由筒状的腔壁 3010A和顶环板 3014Λ构成上 气口壳体, 其内均有一个可收缩而封闭气口的环状弹性体 3001 , 弹性体用橡胶等软质弹性材料制成。 快换接口中的第三、 第四气口结构相同, 均由筒状的腔壁 31 10A和顶环板 31 14A构成下气口壳体, 其 内均有一个可收缩而封闭气口的环状弹性体 3101, 弹性体用橡胶等软质弹性材料制成。

两个下气口内部还有活动的芯管 3102、 弹簧 3123A、 底环板 31 12A、 和推杆 3103。 芯管 3102在下 气口壳体内移动, 用以撑开封闭的下弹性体 3101和上弹性体 3001 中的过气孔。 当快换接口结合时, 推杆 3103推动芯管 3102前移, 压縮弹簧 3123A , 穿过下弹性体 3101后继续前移, 直到穿过上弹性体 3001, 建立起气体通道。 当快换接口断开时, 在芯管驱动机构 3104的作用下推杆 3103后退, 允许压 缩状态的弹簧 3123A推动芯管 3102后移, 使上下气口都封闭。 底环板 31 12A与腔壁 31 10A的底部相连 接, 以保持装入下气口壳体内部之零件不脱出。 推杆 3103穿越底环板, 中部也有通气孔。 当快换接口 连接时,先把上气口压在下气口上, 并由防脱开机构保持连接状态; 然后用芯管动机构 3104打开气口, 驱动机构的动作可以通过联动机构与上气口压 下气口的动作联动实现; 快换接口分离时, 按上述相反 的顺序操作。 若将上述快换接口中上下气口内部的结构互换 , 亦可实现所需功能。

另一类靠阀和弹簧实现气口开闭的情况如图 21、 图 22、 图 23、 图 24、 图 25、 图 26所示。 由于各 图中功能基本相同的结构符号相同、 工作原理相近, 为了简洁明了, 现以图 21为例说明, 对其他图所 示快换接口具有共性的情况不另叙述, 仅对特殊情况另外叙述。

图 21中, 每个上气口均包括上腔壁 3010B、 上顶环板 3014B、 上底环板 3012B、 上阀 3021B、 上弹 簧 3023B, 除了如图 22所示同轴布置气路结构的第二气口 302外, 还包括凸缘 3005 ; 每个下气口均包 括下腔壁 31 10B、 下顶环板 31 14B、 下底环板 31 12B、 下阀 3121B、 下弹簧 3123B。

对于该类接口, 顶环板与阀的接触密封面形状对密封性、 实现密封的难易有很大影响。 几种典型 密封面结构如图 27、 图 28、 图 29所示, 其中图 29所示顶环板 3014B的下侧制成锥形面的实施例, 易 于对阀定位, 受力也有利于密封, 也易于制造, 是本发明的优选结构。 下气口结构与上气口基本相同, 可以上气口为例描述: 腔壁 3010B为圆筒状, 顶环板 3014B的下表面大体上呈圆锥状, 腔壁 3010B与 顶环板 3014B共同构成一个漏斗状的上气口壳体; 阀 3021B的中部的外径大于顶环板 3014B的中心孔 及底环板 3012B的中心孔的直径, 并且小于腔壁 3010B的内径, 阀 3021B的下端置于底环板 3012B的 中心孔, 上端置于顶环板 3014B的中心孔。 这里称阀实现密封的运动方向为上方、 或前方, 而不论上 下气口的区别。 阀 3021 B和弹簧 3023B装于上气口壳体内; 弹簧 3023B—端抵靠于底环板 3012B , 另一 端抵靠于岡 3021B , 并始终处于压縮状态 B。 底环板 3012B与腔壁 3010B的底部相连, 以保持装入气口 壳体内部的弹簧 3023B及阀 3021B不脱出,底环板 3012B上有通气孔。在快换接口上部 30与下部分 31 离时, 上下弹簧分别将上下阀压靠到上下顶环板的下 侧的面上。上阀 3021B的上部探出上顶环板 3014B 的中心孔。 上气口壳体在上顶环板 3014B 的前端可以有大致沿轴向前伸出的凸缘 3005, 该凸缘 3005 的内侧有倒角, 引导接纳下气口壳体插入, 以便完成适配连接。 该凸缘当然也可以通过引导爪等结构 实现。 下阀 3121B的顶部与下顶环板 31 14B的外侧平齐或略探出其外, 上阀 3021B的顶部探出上顶环 板 3014B之外的尺寸较长, 但是一般不探出上气口壳体的凸缘 3005, 以便保护上阀 3021B。

如图 19、 图 21所示, 为了方便对接, 把上、 下气口的外壳设计成凸凹相配的形式, 使用时凹端在 上, 作为快换接口上部 30, 便于保护接口中突出的上阀 3021 B顶部结构, 而且氧源端, 即快换接口下 部 31—端, 没有凸缘 3005那样的结构, 就不易存留落于其上的异物。

现讨论下气口中阀的几种基本结构。 如图 30所示, 如果下阀 3121B的前端面低于其顶环板 31 14B 的上表面, 易于积累落入的尘土、 杂质。 图 31所示情况有所改善, 但是阀顶端与顶环板缘之间仍有一 圈间隙可以容纳落入的杂质。 下阀 3121B的前端设计成能完全填充气口的形式, 可避免尘土、 杂质落 入。 另外, 为了减小对下阀 3121B凸出部位的损伤, 将其顶部设计成与下气口壳体平齐或大致平齐 的 形状为好, 如图 32所示。

如果下阀 3121B的前端面设计成图 21或图 30、图 31所示的平面,对接时可能与其上面的阀 3021 B 不同心。 在阀 3121B的上表面的中心部分设一个凹坑, 与上阀 3021 B的顶端吻合, 则对两个阀的同心 定位有益。 该功能还可以通过将闽 3121B的顶端设计成凸台等结构、 相应改变阀 3021B的顶端设计实 现, 不需细述。

气路同轴布置的情况中的特殊变化将在后面叙 述。

需要指出的是, 闽在气口内的移动不限于各图中所给出的借助 于底环板的导向而实现, 也可能利 用阀中部与腔壁滑动配合实现、 阀前端与顶环板滑动配合实现, 或者阀前后端均受孔的导向; 甚至可 以仅靠弹簧粗略定位阀后端, 而前端靠锥形面及接口对接吋对面的阀之顶端 作用而定位。 如果阀前端、 中部与外围滑动配合, 就需要另外开设导气的槽或孔。 实施例八 (采用同样结构的气口)

基于实施例七, 采用含有阀的快换接口, 其中的两条气路平行布置, 四个气口采用同样的结构、 形状相似或相同。 如图 34所示。 进一步, 所述快换接口上部 30中的两个气口不但采用同样的结构, 而且采用同样的尺寸;所述快换接口下部 31中的两个气口不但采用同样的结构,而且采 同样的尺寸; 或此外, 快换接口上部 30与快换接口下部 31还采用相同的密封件、 相同的底环板等, 或此外各气口 还采用相同的其他零件, 这样可以减少零件的数量, 这对降低制造成本具有重要意义。

图 34所示情况己经将两个上气口的腔壁的外表面 合为一体, 便于一次插拔完成切换。 如果象图 39那样,就可以将快换接口上部中的一个气体 道的与外接的口具组件 10之气路的结合部位包含在另 一通道之内, 从而为系统的整体设计提供更广泛的选择。

如图 40那样, 可进一步将两个下气口腔壁的外表面融为一体 , 便于对接口进行单独测试等处理。 实施例九 (气口有序接通的意义)

基于实施例七, 采用含有阀的接口。 以气路平行布置情况为例。接口未接通时, 呈图 34所示状态。 当快换接口上部 30与快换接口下部 31结合吋, 第三气口 31 1、 第四气口 312首先开放, 呈图 35所示 状态; 第一气口 301、 第二气口 302然后幵放, 完成对接后, 呈图 36所示状态。 当快换接口上部 30 与快换接口下部 31分开时, 第一气口 301、第二气口 302首先关断, 呈图 35所示状态, 第三气口 31 1、 第四气口 312然后关断, 回归图 34所示状态。

由于当快换接口分离吋, 上气口先于下气口关断, 由于当快换接口结合时, 上气口晚于下气口打 开, 快换接口下部 31喷出较高气压的富氧气体, 可以排开接口周围的有害气, 如图 35所示, 防止有 害气体在换接氧源部分 2的过程中进入口具组件的呼吸通道, 进一步提高了氧源更换的安全性。 实施例十 (实现气口有序接通的结构)

基于实施例八, 在下底环板 31 12B上设置对其所容纳之闽 3121B限位的结构, 例如图 37所示, 或 者阀 3121B的下部设有对其自身限位的结构, 比如一个台阶, 例如图 38所示; 下气口内的弹簧 3123B 的刚度, 小于对应的上气口内的弹簧 3023B的刚度, 或此二种弹簧刚度相同, 甚至完全相同但是上弹 簧 3023B的预压缩量大于下弹簧 3123B的预压缩量, 那么快换接口上部与快换接口下部对接过程中 , 在下阔 3121B遇到限位之前, 对应的上弹簧 3023B不被压缩, 上阀 3021B不打开, 这就实现了两个下 气口先于两个上气口幵启的功能。

图 22、 图 23所示的同轴布置气路的情况可也采用类似方 。 下中心阅 3121C的下部有台阶, 限制 其自身的行程。图 22中, 下中心闽 3121 C下移达到限位状态,迫使上中心阀 3021C回退, 实现气口 304 先于气口 302打开。 为了对比内容丰富, 该图中一对外层的气口未设计成通过对下环形 阔 31 1 1C限位 实现开闭顺序的形式, 仍可以通过调整上环形阔弹簧 3013C与下环形阀弹簧 31 13C的刚度及初始压缩 量实现开闭顺序。 而图 23中, 内外层气口均设计成了靠限位实现气路开闭顺 序的结构。 同轴布置气路情况的另外一种改进如图 24所示。 类似上述结构, 为了减少、 简化密封零件, 这里 把图 23中的上内顶环板 3024C与上环形阀 301 1C结合成一体, 仍称其为上环形阀 301 124D , 或称为上 结合体 301 124D; 同时降低了上内腔壁 3020的高度, 为上环形阀 301 124D留出移动空间。 当快换接口 分离时,上结合体 301 124D与上内腔壁 3020之间的间隙就作为临时气路 3029。如果把上环形阀 301 124D 的外表覆盖弹性材料, 那么就代替了多个密封元件。 根据需 ^还可以对快换接口下部也做如此改进, 把图 23中的下内顶环板 3124C与下环形阀 3 1 1 1C结合成一体, 仍称其为下环形阀 31 1 124D , 或称为下 结合体 31 1124D , 如图 25、 图 26所示。 这种产生 "结合体 "的情况, 需要下环形阔或结合体的凸出量 与上结合体凸出量之和, 略小于或等于下环形阀或结合体的最大位移与 上结合体最大位移之和, 以便 能够关闭临时气路 3029或下气口中的对应气路。 理论上阀凸出量之和应等于阀最大位移之和, 但是一 般需要在结合体的接触表面覆盖橡胶一类的弹 性材料, 就可以允许一定的间隙而靠弹性材料封闭。

如果进一步需要第三气口先于第四气口幵启, 则进一步需要含有该气口的那对上下阀的凸出 量之 和大于另一对上下阀的凸出量之和, 即从尺寸上保证第三气口先受到快换接口上部 的压力, 易于理解, 不另作图展示。

此外也可通过其他方法实现气口开闭顺序。 如, 可以仅由上下弹簧的刚度差别, 或辅以下弹簧的 极限压缩高度实现开闭顺序, 不一一列举。 实施例十一 (密封面、 密封件、 保持联接状态、 防错接、 腔壁与底环板的结合) 基于实施例七, 参看图 39。 快换接口中活动的阔与固定的气口壳体之间接 触, 形成一对密封面。 为了便于加工、 便于提高密封性, 气口处属于上顶环板 3014B 内侧的密封面设计成锥形面, 而属于阀 2021B的密封面则可设计成锥形面或圆弧面等其 大致呈锥形的回转曲面。任何一侧的密封面 可以附 着密封材料, 或者在气口壳体与闽之间使用密封件二 3602等, 进一步提高密封性能,' 密封件可以相对 固定于气口壳体或者相对固定于阀上, 均能达到密封目的。

图 39中, 上阀 3021 B的中部前侧的锥形面, 未设置密封材料或密封件; 下阀 3121 B的中部上侧的 锥形面设置有密封材料或增加了密封件二 3602。 还可以根据需要增减一部分密封件。 例如在上顶环板 3014B与下顶环板 3114B之间增加密封材料或密封件一 3601 , 在快换接口下部 31与氧源组件 20的接 合部增加密封材料或密封件三 3603。 在图 39、 图 23、 图 24等图中, 密封材料或密封件以涂黑色的剖 面表示, 表达了几种施加密封材料或密封件的方式。 在图 39中的两个气路上、 上下气口上分别表示了 不同密封方法, 这仅是为了简便表现丰富的可行变化, 实际上一般是尽量采用相同的密封方式。

快换接口上部 30与快换接口下部 31结合后需要保持连接状态。 可以采用卡扣方式、 或插销方式、 或钢球锁紧、 或卡口锁紧、 或螺旋锁紧等方式的保持机构保持联接状态。 例如采用图 39中的固连于快 换接口下部的第一保持机构 3500、 第二保持机构 3501卡住快换接口上部的外壳部分。 而图 24中的保 持机构 3500采用了钢球锁紧方法。 对于两个直径相同的通道、 对称地平行布置的快换接口结构, 还应 具有防止错误联接的结构, 以免供气通道与回气通道错误对接。 例如在图 39中采用了不能互换位置的 第一保持机构 3500、 第二保持机构 3501, 起到防错接作用。

气口的腔壁和底环板可为塑料材质, 腔壁与底环板间采用压入后卡住、 或粘接、 或压入后卡住并 且粘接的方法结合, 便于批量生产。 在图 38中上底环板 3012B靠弹性变形压入上腔壁 3010B, 之后卡 住固定, 而该图中下底环板 3 U2B则采用卡簧保持结合。 还可采取螺纹等其他方法连接。

所述快换接口 3 的实现方案很多, 不限于上述结构, 例如弹簧的安装方法就有很多, 阀的形状也 可以有多种。 图 6、 图 7也粗略地给出了两种快换接口 3的实施方案。 实施例十二 (对系统的综合概括)

比较全面地体现本发明思想的概括性系统如图 41所示, 其中氧气源 201是多选一的关系, 而且还 可以有其他更丰富的氧源;呼出气体处理装置 ,包括清净罐 202或呼吸排气阀 203,或直接将第三气口、 第四气口连接, 是三选一的关系。 经对其中结构元素的取舍可以得到本发明所涉 及的各种性能的呼吸 防护系统, 例如图 42所示为最简单的系统, 但是由于没有气獎缓冲, 限于滤尘和滤毒这样利用很低压 力的环境气体或通风管道的系统之间切换使用 才适合。 而图 43所示为技术措施最全面的系统, 所包含 的结构也最多。 为了使口具部分在丰富的氧源条件下均能良好 使用, 宜统一采用图 43中所示的口具部 分 10。 特别的情况下, 当氧气源 201是低压的轻便氧源时, 如果配有气囊 104, 则清净罐 202与呼吸 排气阀 203均可以免除, 而直接将第三气口、 第四气口连通, 如图 1 1所示, 或者当没有气囊 104 , 而 在氧源部分中曾配一个储氧气囊 204时, 也可以接成图 12所示的情况。 这两种系统的优点是重量轻。

本发明提供的呼吸防护系统的使用方法方面, 工人耍随身佩戴的呼吸防护系统可更轻便, 矿井内 设置具有快换接口下部的各种类型的氧源部分 2 ; 出现有害气体时, 立即佩戴随身携带的呼吸防护系统 自救, 迅速逃往矿井出口、 救生舱或避难硐室等相对安全的地方, 或逃往压风自救系统所在地等有可 换接的氧源的地方; 沿途更换使用事先布放的备用便携氧源, 直至逃离有害气体环境, 成功脱险。

用本发明提供的呼吸防护系统构建的防护体系 , 通过相同的快换接口的适配, 利用多种类的氧源, 实现原有的自救器、 呼吸器、 氧气瓶、 可充气背心、 压风自救装置等资源之间的快速安全切换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例, 在本发明的精神和原则之下, 所做的任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明保护的范围之内。

从以上对发明内容与实施例的说明中, 可以归纳出本发明所提供的呼吸防护系统的基 本使用方法。 本发明公幵的呼吸防护系统主要用于应急情况 下的井下工人呼吸防护, 一般要配备一种或多种呼 吸防护系统, 有机地构成一个呼吸防护体系, 其中至少含一种便携式呼吸防护系统, 该方法的应用过 程主要包含以下步骤:

1. 按照系统之间可互换的原则制作各种呼吸防护 系统, 均制作成口具部分 1和氧源部分 2, 两部分 之间通过可互换的快换接口 3结合。

2. 布放步骤 1配备的呼吸防护系统: 沿着撤离路线间隔地放置可携带的呼吸防护系 统或符合对接标 准的可携带氧源部分 2, 间隔距离以所用便携氧源耗尽之前人员能得到 下一个氧源补充为准。

3. 为工人随身配备步骤 1制备的最轻便的呼吸防护系统。

4. 如有固定氧源的呼吸防护系统, 将其置于避难硐室, 或救生舱等符合矿井耍求的位置。

5. 当出现有害气体时, 工人立即佩戴随身携带的轻便自救系统, 迅速逃往矿并出口。

6. 所有人员一直保持佩戴最初佩戴的口具部分 1, 此后不更换口具部分 1, 而仅更换氧源部分 2, 直 至成功脱险, 沿途更换使用事先布放的备用可携带氧源 2, 逃离有害气体环境。

7. 如果矿井出口阻断, 逃往救生舱或避难硐室等相对安全之处, 或逃往压风自救系统所在地等处, 那里有可换接的长期氧源部分 2。

8. 如果因体力不支或受阻, 暂时无法逃离有害气体环境, 前往就近的固定氧源所在处, 断开并保留 所佩戴便携的氧源部分 2, 并使所佩戴口具部分 1与固定的氧源部分 2对接, 等待救援。

9. 如果是对窒息人员施救, 将受害人员所佩戴的己耗尽氧源部分 2分离, 保持其初始佩戴的口具部 分 1而不摘下, 及时更换新的氧源部分 2, 直至具备进一步处理的条件。

10. 在逃生通道的阻隔被排除后, 若正在使用固定氧源, 换用可携带氧源, 逃往矿井出口。