專利名稱：呼吸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及呼吸器，具體地涉及用于呼吸器的呼氣閥。
背景技術(shù)：
呼吸器是一件個(gè)人保護(hù)設(shè)備，其設(shè)計(jì)成防止佩帶者吸入存在于周圍空氣中的有害物質(zhì)。呼吸器可具有簡(jiǎn)單面罩的形式，借助一條或多條系帶附連到頭部，并且僅僅覆蓋住佩帶者的鼻子和口部。該類型的面罩通常被稱為口鼻面罩。更完善的面罩覆蓋住佩帶者的整個(gè)面部，并且經(jīng)常在其內(nèi)還包括口鼻面罩，或者作為主面罩內(nèi)的單獨(dú)的面罩，或者作為主面罩內(nèi)分開的部分。這樣的面罩可在簡(jiǎn)單的口鼻面罩基礎(chǔ)上具有改善的保護(hù)性。呼吸器的另一變化形式是保護(hù)頭罩，其圍繞佩帶者的頭部，并繞頸部密封。呼吸器最經(jīng)常出現(xiàn)的變化形式是防護(hù)服，其圍繞佩帶者的整個(gè)身體。頭罩和防護(hù)服的變化形式都可結(jié)合或者可不結(jié)合口鼻面罩。
所有的呼吸器具有一些共同特征1)結(jié)合有過濾器的裝置，用于使得吸入的空氣從外界進(jìn)入到呼吸器中，并在該空氣進(jìn)入時(shí)對(duì)其進(jìn)行過濾，以去除有害物質(zhì)；2)密封裝置，以防止佩帶者吸入外界的空氣，除非其已經(jīng)經(jīng)過過濾器。在整個(gè)身體的防護(hù)服的情形下，這可通過使防護(hù)服用作包裹佩帶者的密封袋而實(shí)現(xiàn)；在呼吸器不包裹佩帶者全身的情形下，密封裝置采用彈性唇邊、凸緣、襯墊的形式或密封與佩帶者接觸處的等同形式。
3)閥結(jié)構(gòu)，允許呼出的空氣從面罩排出，但防止空氣從同樣的通道進(jìn)入面罩。該結(jié)構(gòu)通常被稱為呼氣閥，并且是本發(fā)明所關(guān)心的呼吸器設(shè)計(jì)的特定區(qū)域。
如今呼氣閥最通常的設(shè)計(jì)是瓣閥，該瓣閥包括彈性材料制成的閥元件，該閥元件以一種方式被松弛地限制，使得在其正常位置，其覆蓋并密封呼吸器的出口，佩帶者通過該出口呼氣。當(dāng)佩帶者呼氣時(shí)，面罩內(nèi)的壓力上升，這使得閥元件從其閥座抬起，以允許呼出空氣從呼吸器排出。在呼氣結(jié)束時(shí)，閥元件返回到其正常位置，從而密封出口并防止外界的有害物質(zhì)由此進(jìn)入。在吸氣過程中，呼吸器內(nèi)的壓力下降而低于外界大氣的壓力，閥元件被吸靠在閥座上，從而再次密封出口。該類型的呼氣閥例如在GB-A-2222778中描述。
不幸的是，閥元件的密封動(dòng)作并不完美，并且特別在某種情形下——例如在有風(fēng)的外界環(huán)境下或呼出的氣流紊亂時(shí)——閥元件可能從其閥座抬起，或者是暫時(shí)地或者以半連續(xù)的上下起伏運(yùn)動(dòng)，這使得外界空氣反方向地流經(jīng)該閥并進(jìn)入呼吸器中。這在吸入的過程中特別有害，在此過程中面罩內(nèi)的壓力下降，從而容易從外界經(jīng)過任意的可能的孔吸入空氣。
為了解決該難題，一些已知的呼吸器結(jié)合有一種裝置，該裝置形成呼氣閥的下游空間，其中剛剛呼出的一部分空氣將停留在內(nèi)。該空間通常被稱為死區(qū)(dead space)。死區(qū)的目的在于，如果由于任何原因呼氣閥出現(xiàn)泄漏，并且空氣經(jīng)過該閥反方向被吸入，然后被吸入的空氣將是剛剛呼出的空氣，從而不會(huì)造成污染。
為了有效性，死區(qū)應(yīng)該盡可能地防止外界空氣與保持在死區(qū)內(nèi)的呼出空氣混合。在如今的設(shè)計(jì)中，死區(qū)借助折流板或曲折的通道或其它類似的設(shè)備而形成，該設(shè)備用于暫時(shí)地堵住緊鄰該閥下游側(cè)的一部分呼出空氣。由此方式被堵住的呼出空氣的體積不需要多大，因?yàn)闈撛诘男孤┦中?，并且?dāng)然在佩帶者的每個(gè)呼氣動(dòng)作時(shí)死區(qū)得以逐漸地補(bǔ)充。然而，為了確保死區(qū)即使在極端不利的情形下也有效，如今使用的設(shè)備傾向于過度地限制呼出氣流，從而增加呼氣阻力，導(dǎo)致佩帶者的不舒適感增加。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，我們通過使用位于已有閥下游的第二閥而形成死區(qū)空間，從而不再需要折流板、曲折的通道或類似的設(shè)備。從而，在本發(fā)明中，死區(qū)有效地形成兩個(gè)閥之間的空間。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種呼氣閥組件，其用于安裝在呼吸器的呼氣通路上，所述閥組件包括第一閥和第二閥，該第一閥和第二閥在呼氣通路上分隔開從而在二者之間形成可用于保持一部分呼出空氣的死區(qū)。
所述每個(gè)閥都是單向閥，其流動(dòng)方向使得呼出空氣可以順序地流經(jīng)第一閥和第二閥，而在反方向上卻不行。這些閥應(yīng)該分隔開一定量，從而形成所期望的死區(qū)空間，這些閥分隔得足夠遠(yuǎn)，使得在其正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)彼此干涉。實(shí)際上，考慮到滿足后一個(gè)需求的距離間隔將形成對(duì)于前述大多數(shù)目的而言足夠的死區(qū)空間，需要保持的呼出空氣的量不需要太大。
使用第二閥形成了非?？煽康乃绤^(qū)，其即使在極端不利的情形下也僅具有相當(dāng)小的危及安全的可能性。由于該第二閥，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)的死區(qū)，同時(shí)僅僅增加相當(dāng)小的量的呼氣阻力。
如上所提及，優(yōu)選地這兩個(gè)閥相互設(shè)置成彼此獨(dú)立地運(yùn)行。從而上游閥用作真正的單向呼氣閥而下游閥用來帶走該上游閥下游的死體積的呼出氣體。該設(shè)置的另外的益處在于下游閥還可用于補(bǔ)償上游閥的小缺陷。
在本優(yōu)選實(shí)施方式中，這兩個(gè)閥具有基本相同的構(gòu)造，并且尺寸相同。然而，這不是必須的情形，并且還描述了一種實(shí)施方式，其中閥構(gòu)造不同，盡管還是瓣閥類型。
下游閥確實(shí)在呼出氣流上產(chǎn)生額外的阻力；然而，通過仔細(xì)地設(shè)計(jì)閥，并且注意到兩個(gè)閥之間空氣通路的形狀，可使該阻力最小化。
第一和第二閥的具體構(gòu)造在本發(fā)明中并不重要，只要它們都是單向閥。如上所述，通常用于呼氣閥的是簡(jiǎn)單的瓣閥，并且閥的這種構(gòu)造對(duì)本發(fā)明而言是令人滿意的。然而，也可使用其它構(gòu)造。一種具有錐形閥元件的特定類型的瓣閥可優(yōu)選地用于下游閥(其更多地暴露于外界環(huán)境)，因?yàn)閾?jù)估計(jì)這種類型的閥對(duì)頂頭風(fēng)具有更大的阻力。


為使本發(fā)明可被更好地理解，現(xiàn)在將僅以示例性的方式并參照附圖描述本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施方式，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的呼氣閥組件的第一實(shí)施方式的分解立體圖；圖2是圖1的呼氣閥組件的剖面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的呼氣閥組件的第二實(shí)施方式的分解立體圖；以及圖4是圖3的呼氣閥組件的立體圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照?qǐng)D1和圖2描述本發(fā)明的第一實(shí)施方式。
呼氣閥組件包括總體以標(biāo)號(hào)1示出的上游單向閥和總體以標(biāo)號(hào)2示出的下游單向閥。兩個(gè)閥都安裝在殼體內(nèi)，該殼體包括圓柱形上游部分3、圓柱形中間部分4和圓柱形下游部分5。下游部分5通過外、內(nèi)螺紋6和7配合而附連到中間部分4，而中間部分4又通過外、內(nèi)螺紋8和9配合而附連到上游部分3，從而在殼體內(nèi)擋住用于上游閥1的閥座構(gòu)件10。
上游部分3結(jié)合有凸緣11，由此殼體可密封地附連到呼吸器(未示出)的呼氣孔。例如，呼氣孔可形成于由柔性材料制成的口鼻面罩內(nèi)，使得凸緣11可穿過該孔滑動(dòng)，于是面罩材料位于在凸緣11后方形成的環(huán)形溝槽12中。
閥1、2的結(jié)構(gòu)非常相似。上游閥1包括前述的閥座構(gòu)件10，其安裝在殼體內(nèi)。閥座構(gòu)件10形成有用于呼出氣體的通道的孔29，開放的柵格13穿過該孔而安裝，從而為閥構(gòu)件14提供支撐。柵格的中心形成有豎直的銷15，其具有增大的遠(yuǎn)端16。閥構(gòu)件14的形式為由彈性體材料制成的圓盤，該彈性體材料例如為硅橡膠、丁烯橡膠、天然橡膠或異戊二烯。該圓盤的中心形成有凸耳17，其中形成有封閉的孔，該孔的形狀配合到銷15，使得該圓盤穩(wěn)固地安裝到銷上，從而相對(duì)于閥座構(gòu)件10固定。
從圖2中可具體看到，該圓盤具有略為彎曲的剖面，由此靠近其周線處，其頂住形成于閥座構(gòu)件10上的豎直隆起18。該隆起有效地形成了閥座。
將會(huì)看到閥構(gòu)件14阻塞圖2中從左到右方向的空氣流，即上游方向。在呼氣過程中，面罩內(nèi)的壓力將上升，并且該壓力的上升導(dǎo)致閥構(gòu)件從其閥座抬起，從而使得圖2中從右到左的空氣可以流動(dòng)。
在下游閥3的情形中，下游部分5形成閥座構(gòu)件并包括用于空氣通過的孔19，穿過該孔安裝有開放的柵格20，從而為閥構(gòu)件30提供支撐。柵格20的中心形成有豎直的銷21，該銷具有增大的遠(yuǎn)端22，閥構(gòu)件30通過其凸耳23安裝在該遠(yuǎn)端上，如前所述。閥構(gòu)件30同樣地在其正常位置頂住其周線附近的豎直隆起24上，該隆起24從而有效地形成用于下游閥的閥座。
可以看到，在閥2和3之間形成有被上文稱為死區(qū)的空間25。當(dāng)呼氣時(shí)，閥1打開，如前所述，這使得呼出空氣可以進(jìn)入空間25，從而增大空間25中的壓力，這會(huì)抬起下游閥2的閥構(gòu)件30，從而使得空氣可以到外界中。當(dāng)呼氣停止時(shí)，面罩中的壓力降低并且上游閥1關(guān)閉。下游閥2仍然打開一段短時(shí)間，直到死區(qū)25中的壓力降低到環(huán)境壓力，此時(shí)，下游閥2也關(guān)閉。這使得一部分剛剛呼出的空氣停留在空間25內(nèi)。該空氣由閥2而與外界隔離，從而不會(huì)由外界空氣中存在的有害物質(zhì)所污染。當(dāng)閥1例如在呼氣過程中泄漏時(shí)，泄漏穿過閥1的空氣將從空間25獲得，該空間僅僅容納有前面呼出的空氣。即使閥2泄漏——例如由于上述的外部環(huán)境——只有少量潛在的受污染的空氣進(jìn)入空間25，只要閥1不同時(shí)泄漏，該部分空氣將不會(huì)繼續(xù)前進(jìn)。進(jìn)入空間25的任意此類的污染物將在下一呼氣過程中被沖出。從而，只有在兩個(gè)閥在同一個(gè)呼氣/吸氣循環(huán)中泄漏的極端情形下，才會(huì)存在污物從外界向上游行進(jìn)而穿過兩個(gè)閥進(jìn)入面罩內(nèi)部的危險(xiǎn)；若該情形確實(shí)出現(xiàn)，向上游行進(jìn)的任意有害物質(zhì)將通過與前一個(gè)呼氣過程中停留在空間25內(nèi)的排出空氣混合而被顯著地沖淡。
如上所述，常規(guī)呼氣閥1下游的閥2的使用將增加呼氣閥組件整體的氣流的阻力，為了盡可能地減小該阻力，形成空間25的兩個(gè)閥之間的通道的內(nèi)表面構(gòu)造成通過盡可能地避免尖角和邊緣以減小對(duì)氣流的阻力，尖角和邊緣可能會(huì)增加氣體的紊流。這可特別在圖2中看到，在由內(nèi)表面形成的平滑的過渡41中，其從位于上游閥1出口處的更大的直徑處到位于下游閥2入口處的更小的直徑處形成。
盡管在第一閥的下游使用第二閥是用于形成如上所述所需的死區(qū)，當(dāng)然，可添加一些形式的隔板或等同的設(shè)置來在閥2的下游形成第二死區(qū)。然而，測(cè)試表明這實(shí)際上并不是必需的，除非在極端或者非常規(guī)的環(huán)境里。
下面將參照示出了本發(fā)明的第二實(shí)施方式的圖3和4。
圖3和4的呼氣閥組件的閥1和2容納在殼體中，該殼體包括圓柱形的上游部分31和圓柱形的下游部分32。每個(gè)部分31、32都用作各個(gè)閥1、2的閥座構(gòu)件。從而，上游部分31形成有孔33，穿過該孔形成有開放的柵格，呼出空氣可流經(jīng)該柵格。該柵格的中心形成有豎直的銷34，其以第一實(shí)施方式中所描述的同樣的方式而容納有閥構(gòu)件35。在其正常位置，閥構(gòu)件35頂住繞孔33的邊緣形成于上游部分31的環(huán)形的豎直隆起36。
由此可見，上游閥1與第一實(shí)施方式中的相應(yīng)的閥具有非常類似的構(gòu)造。然而下游閥2具有不同的構(gòu)造，不使用接近于平面的閥構(gòu)件35，而是使用支撐在框架38上的錐形閥構(gòu)件37，該框架38安裝在殼體的下游部分32的前方。由于穿過該閥前方的占優(yōu)勢(shì)的風(fēng)力流動(dòng)，使得該類型的閥構(gòu)件可具有改善的阻力特性。下游部分32形成有孔39，穿過該孔以上面所描述的方式安裝有柵格40。柵格40的中央部分形成有孔，可將形成為框架38的一部分的凸耳41插入到該孔中，從而使框架38以及閥構(gòu)件37牢固地定位在下游部分32內(nèi)。閥2是瓣閥，并以與上游閥1大致相同的方式運(yùn)行。兩個(gè)閥之間的內(nèi)部區(qū)域形成有死區(qū)，其以與第一實(shí)施方式的相應(yīng)的死區(qū)同樣的方式運(yùn)行。
在上游部分31上設(shè)置有裝置(未示出)，用于使呼氣閥可以附連到呼吸器。
權(quán)利要求
1.一種呼氣閥組件，其用于安裝在呼吸器的呼氣通路上，所述閥組件包括第一閥和第二閥，該第一閥和第二二閥在呼氣通路上分隔開從而在二者之間形成用于保持一部分呼出空氣的死區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的呼氣閥組件，其中所述第一閥和第二閥都是單向閥，并且這些閥設(shè)置成使得呼出空氣順序地流經(jīng)該第一閥和第二閥。
3.如權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的呼氣閥組件，其中所述第一閥和第二閥分隔得足夠遠(yuǎn)，使得在其正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)彼此干涉。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的呼氣閥組件，其中所述第一閥和第二閥每一個(gè)都包括瓣閥。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的呼氣閥組件，其中所述閥位于基本上為圓柱形的殼體內(nèi)，該殼體具有裝置，由此該殼體以可松開的方式附連到呼吸器。
6.如權(quán)利要求5所述的呼氣閥組件，其中所述第一閥和第二閥跨所述圓柱形的殼體的內(nèi)部安裝并彼此分隔開，使得位于所述閥之間的所述圓柱形的殼體中的空間構(gòu)成所述死區(qū)。
7.如權(quán)利要求5或6中任一項(xiàng)所述的呼氣閥組件，其中所述殼體通過將分開的圓柱部分附連到一起而形成，并且每個(gè)所述閥分別安裝在其中一個(gè)所述部分中。
8.如權(quán)利要求5到7中任一項(xiàng)所述的呼氣閥組件，其中位于所述第一閥和第二閥之間區(qū)域的所述殼體的內(nèi)表面具有平滑的輪廓，使得空氣從一個(gè)閥穿過到另一個(gè)閥時(shí)的紊流最小。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的呼氣閥組件，其中該下游閥具有閥構(gòu)件，該閥構(gòu)件為圓錐形或部分圓錐形狀。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的呼氣閥組件，還包括位于所述下游閥下游的隔板裝置，從而在該下游閥的下游形成第二死區(qū)。
全文摘要
一種用于呼吸器的呼氣閥組件，所述組件包括上游單向瓣閥(1)和下游單向瓣閥(2)，這兩個(gè)閥都安裝在殼體(3、4、5)內(nèi)。閥(1、2)分隔開以在其間形成用作“死區(qū)”的空間(25)，一部分剛剛呼出的氣體將停留在該空間內(nèi)，從而一旦出于任何原因上游閥出現(xiàn)泄漏，吸回到呼吸器的任意泄漏空氣都來自該剛剛呼出的氣體，而不會(huì)為外界空氣所污染。
文檔編號(hào)A62B18/10GK1942219SQ200580008805
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者羅伯特·查爾斯·薩頓 申請(qǐng)人:斯科特安全健康有限公司