專利名稱：具有可選輸出流率的呼吸氣體分配器的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種在航空器中使用的呼吸氣體系統或“繞瓶而走”系統。
背景技術：
眾所周知呼吸氣體系統在航空器中的使用。已知為呼吸器系統提供固定輸出流率。許多系統設有多個出口，各出口預設成傳輸不同的流率。
需要一種具有可選輸出流率的呼吸氣體分配器，其依賴通過定口徑孔的流量控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過提供一種可選輸出流率的呼吸氣體分配器滿足上述需要。該分配器包括一在儲存壓力下容納一批可呼吸氣體的容器。該容器與調節(jié)器組件流體連通，調節(jié)器組件能夠將氣體壓力降至在一腔內的傳輸壓力。該腔具有出口。一板置于腔內。該板具有多個限定在其中的開口。成對布置的開口包括第一開口和第二開口。第一或第二開口或者兩個可包含帶有限定在其中的精確計量孔的孔殼體。一流量選擇器能夠引起所述盤旋轉，以帶動各對開口相繼與出口相對應，因而使用者可選擇輸出流率。


本發(fā)明通過附圖進行說明，其中相似的參考符號表示圖中相同或相似的部件
圖1是本發(fā)明的框圖；圖2是本發(fā)明可選流量調節(jié)器組件正視圖，為清楚起見移除了蓋子；圖3是本發(fā)明可選流量調節(jié)器組件側視圖，為清楚起見移除了蓋子；圖4是沿圖3的線4-4剖開的剖視圖；圖5是沿圖4的線5-5剖開的剖視圖；圖6是本發(fā)明分度器的正視圖；圖7是帶有安裝在其中的孔板的分度器的俯視圖；圖8是沿圖7的線8-8剖開的剖視圖；圖9是示出了低壓腔的俯視立體圖；圖10是可選流量調節(jié)器組件的俯視平面圖；圖11是沿圖10的線11-11剖開的剖視圖；圖12是本發(fā)明另一實施例的框圖；圖13是圖12的呼吸氣體分配器的流量選擇器的截面圖；以及圖14是圖12呼吸氣體分配器的流量選擇器的分解圖。
具體實施例方式
參見圖1，一種呼吸氣體供應系統為人體提供補充的呼吸氣體，他們可能需要用于醫(yī)療或治療使用的呼吸氣體或者在海拔高處使用。呼吸氣體供應系統可制成輕質的并足夠小，從而攜帶在使用者身上，并由此可由成年人易于在擁擠的環(huán)境中運輸。
壓力容器10可由復合材料如帶有碳化纖維覆層和樹脂涂料的鋁襯套制成，如對本技術領域的技術人員顯而易見的那樣。容器10可具有140立方英寸的額定體積且可在壓力1850磅/平方英寸(以下稱“儲存壓力”)下儲存呼吸氣體。
如在本揭示內容的基礎上對本技術領域的普通技術人員所顯而易見的那樣，壓力容器10通常提供有高壓安全閥13、高壓充氣閥16、指示量表19和過濾器22。高壓安全閥13可為易碎盤型。高壓充氣閥16為通常關閉的止回閥。施加的壓力高于儲存氣體的壓力會使止回閥打開并可補充儲存氣體。指示量表19可為直接驅動型。過濾器22捕捉在到達調節(jié)器入口之前可能由上游部件的機械的相互作用產生的顆粒。
當開關閥25打開時，允許氣流通過平衡型調節(jié)器組件28的入口通道26(圖4)。其它型號的流體控制調節(jié)器也是適合的。調節(jié)器組件28可承受150至1850磅/平方英寸之間的儲存壓力并將其在流量選擇器33處降至約70英鎊/平方英寸。一重設低壓安全閥31連接在調節(jié)器上。低壓安全閥31在90至135磅/平方英寸之間打開以在調節(jié)器發(fā)生故障情況下泄壓以使在沒有流量情況下或其它引起超出壓力的情況下通過調節(jié)器組件28的調節(jié)座泄漏氣體。閥31保護低壓部件免受高壓。當調節(jié)壓力回到正常壓力時低壓安全閥31將自動復位。
流量選擇器33提供在精確的測量率之間的轉換，并如虛線36所示，與開關閥25的控制旋鈕50相結合。
轉向圖2，指示量表19置于可選流量調節(jié)器組件39前面。充氣閥16在圖的左邊示出。提供排水管34以防止來自缸體內部的冷凝水進入閥門。還提供有可選流量組件39的狀態(tài)的可視指示器37。
控制旋鈕50(圖4)允許使用者手動打開開關閥25并選擇所需要的流量設置。旋鈕50使開關閥25的位置與下面將詳細描述的分度器43同步。開關閥25可由VESPEL材料制成，其可購買得到(VESPEL是E.I.du Pont Nemoursand Company的注冊商標)，且高壓密封可通過將VESPEL閥壓在黃銅座44(圖4)上制成。其它材料也是適用的。
在圖3中，已將蓋板和旋鈕50(最好如圖4、10和11所示)移除以示出開關旋鈕50底部的面板齒輪53，該齒輪與分度器43底部的小齒輪56配合。分度器43為保持孔板70(圖4)的圓柱形殼體。盡管旋鈕通過面板齒輪和小齒輪設置嚙合，顯然對于本技術領域的普通技術人員而言其它用于將旋鈕50偶合到分度器43上的設置也是適合的。
轉向圖4-5，中心通道63連通儲存壓力和高壓安全閥13、充氣閥16、儲存壓力量表19和開關閥25。通道63形成在高壓閥本體14內。安全閥13包括安全膜15。旋鈕50旋轉第一個3/4通過軸60打開開關閥25，所述軸旋轉螺紋件帶動VESPEL閥離開黃銅座44。一旦通過旋轉旋鈕50打開開關閥25，儲存壓力施加在平衡型壓力調節(jié)器28上，該壓力調節(jié)器將儲存壓力降至低壓。調節(jié)器28具有桿29。調節(jié)器28可包括橫隔膜30、調節(jié)器開口彈簧32、以及調節(jié)螺釘35，如對本技術領域的普通技術人員顯而易見的那樣。調節(jié)壓力通過入口通道26進入低壓腔110。如下將更加詳細描述的那樣，低調節(jié)壓力施加在低壓本體69和分度器43之間的接觸面上。
旋轉旋鈕50通過軸60的旋轉打開開關閥25。如上所述，旋鈕50也與分度器43通過連接在旋鈕50上的面板齒輪53與連接或整體形成在分度器43上的小齒輪56嚙合而偶合。相應地，旋鈕50的旋轉還引起由分度器43保持的孔板70旋轉。孔板70的旋轉引起流量設置的轉換。當分度器43旋轉時，其重新配置孔板70以允許多級流率。視覺指示器37位于分度器43的外部表面，指示流量設置(即，在所示實例中，有三個位置關，“2”或“4”升每分鐘)。視覺指示器37與保護蓋板75內的窗口(未示出)對準。
在圖6-8中，示出了更為詳細的分度器43和孔板70。該組件包括分度器43、孔板70、以及多個密封?？装?0可由適合的材料構成并可約為0.1″厚。容納有精鉆孔的孔殼體80可壓入孔板70內的開口?？?3可由紅寶石或其它適合的材料構成?？讱んw80內的精校準孔83基于其直徑和上游壓力計量流率到所要求的值。除了校準的計量孔，孔板70還具有完全穿透孔板鉆入其中的孔。這些通孔86具有與壓入孔不同的直徑，且與用于容納孔殼體80的開口成對布置。分度器43具有底壁89?？涨?2限定在孔板70內。在所示實例中，有三個這樣的空腔，但其它的數量也是適合的?？装?2上的空腔92形成與通孔86和校準孔83相對應。分度器43和孔板70由密封件95(圖8)圍繞空腔密封。
如圖8所示，穿過低壓本體69的通道100和孔板70之間的接觸面可由方形密封環(huán)106密封。
當通道100受到固定的調節(jié)壓力，流動沿著箭頭87所指的流路往通路100下方并進入孔板70內的通孔86。然后，流動進入板70內的空腔92穿過精校準孔83倒退穿過第二通路111，在該處與使用者的出口120連通。
固定穿過低壓本體69的通路100以使分度器43的旋轉連續(xù)地帶動孔板70內的每對開口與通路相對應。方形密封環(huán)106提供在通路100和孔板內通孔86之間的接觸面處的以及校準孔83和第二通路111之間的必要密封。
轉向圖9，如圖所示低壓腔110位于低壓本體69上方。腔110底部的第一開口113為調節(jié)壓力提供進入點，該調節(jié)壓力已由平衡型壓力調節(jié)器28從儲存壓力降低。通向低壓安全閥31的通路116如圖所示在側壁上?；蛘?，低壓安全閥31可位于沿著流路的其它位置，如對于本技術領域的普通技術人員所顯而易見的那樣。通向孔板70的通路100也在圖9中示出。通路100的位置是固定的且分度器43移動連續(xù)的每對開口與通路100和111相對應。
在圖10和11中，更詳細地示出了穿過低壓本體69的流路、孔板70和分度器43。如所述調節(jié)壓力通過通路100進入孔板70內的通孔86。低壓本體69和孔板70由方形密封環(huán)106密封。流動進入板70的空腔92，在該處由腎狀密封件95密封。然后流動通過精校準孔83，返回穿過低壓本體內的第二通路111并進入與使用者相連通的出口120。
參見圖12，示出了本發(fā)明另一實施例的框。壓力容器210可由復合材料制成，如帶有碳化纖維覆層和環(huán)氧樹脂涂料的鋁襯套制成，如對本技術領域的技術人員顯而易見的那樣。容器210可具有140立方英寸的額定體積且可在壓力1850磅/平方英寸(以下稱“儲存壓力”)下儲存呼吸氣體。
如在本揭示內容的基礎上對本技術領域的普通技術人員所顯而易見的那樣，壓力容器210通常提供有高壓安全閥213、高壓充氣閥216、指示量表219和過濾器222。高壓安全閥213可為易碎盤型。高壓充氣閥216為通常關閉的止回閥。施加的壓力高于儲存氣體的壓力會使止回閥打開并可補充儲存氣體。指示量表219可為直接驅動型。過濾器222捕捉在到達調節(jié)器入口之前可能由上游部件的機械的相互作用產生的顆粒。
當開關閥225打開時，允許氣流通過調節(jié)器228的入口通道。調節(jié)器228可承受150至1850磅/平方英寸之間的儲存壓力并將其降至約55英鎊/平方英寸。重設低壓安全閥231連接在調節(jié)器上。低壓安全閥231在90至135磅/平方英寸之間打開，以在調節(jié)器發(fā)生故障情況下泄壓，以使在沒有流量情況下或其它引起超出壓力的情況下通過調節(jié)器228的調節(jié)座(未示出)泄漏氣體。閥231保護低壓部件免受高壓。當調節(jié)壓力回到正常壓力時低壓安全閥231將自動復位。
如圖所示，調節(jié)器228提供有出口位置(“出口1”)，該出口位置能夠容納本發(fā)明的流量選擇器234。相應地，出口1指出裝在調節(jié)器228上，其可容納本發(fā)明的流量選擇器234。如下將更詳細的描述那樣，流量選擇器234接受來自壓力調節(jié)器228的調節(jié)壓力，將其計量到使用者選擇的流率并允許其通入一個或多個用于供使用者連接的裝置如呼吸面罩(未示出)的出口。
轉向圖13，呼吸氣流的路徑由粗線237表示。來自調節(jié)器228輸出的壓力施加在穿過流量選擇器234中心的通路240上。流量選擇器234包括三個主要部件選擇器本體243、圓柱體246和密封螺母249，其將在此更為詳細地描述。流量選擇器234容納在調節(jié)器228的第一出口1內，其設計成與流量選擇器234嚙合。O環(huán)252密封開口，在該處通路240與調節(jié)器228交界。O環(huán)252由墊圈255和彈簧258保持，且O環(huán)252密封逸入出口1內空腔261的調節(jié)壓力。
調節(jié)壓力通過通路240通過流量選擇器234直到施加在容納圓柱體246的選擇器本體243的空腔264上。圓柱體246具有環(huán)繞其周界設置的多個腔267。當腔267圍繞旋轉軸線270旋轉時，各腔267相繼旋轉與限定在選擇器本體243內的通道273對準，該通道在從選擇器本體243的縱向軸線274偏置的位置。腔267能夠容納特定流率的校準孔口276。計量孔口276為預校準的精加工部件以使它們會在預定壓差下提供特定流率。相應地，本發(fā)明的系統在校準孔276安裝或更換后不需要校準流量。
僅為了舉例，所示實施例具有六個腔267，有兩個腔容納計量孔口276(最好如圖14所示)。在圖13中，計量孔口276在呈現在圖右手側的腔267內且圖左手側的腔267是空的。
密封螺母249將圓柱體246連接到選擇器本體243上。圓柱體和密封螺母249之間的O環(huán)268以及密封螺母和選擇器本體243之間的O環(huán)269防止調節(jié)壓力向周圍環(huán)境逃逸。
方形密封環(huán)270密封計量孔口276和選擇器本體243內部的通道273之間的接觸面以防止調節(jié)壓力漏入由選擇器本體243內的橫截鉆孔283和286形成的通路280。
計量孔口276上游或上方的壓力是調節(jié)壓力，孔口276以下或下游的壓力與出口1內的空腔261相連通。當調節(jié)器228的出口1設置成帶有本發(fā)明的流量選擇器234時，流量選擇器的輸出朝向圖13所示的出口2?？商峁┢渌隹诓⑴c出口2相連接。
出口3可與呼吸面罩(未示出)或其它裝置連接。出口3可提供有止回閥288。當出口3內出口的止回閥288打開時，所有的出口暴露在環(huán)境壓力下。因此，計量孔口276下方的壓力為環(huán)境壓力。計量孔口276上方和下方的壓差將引起氣體流過孔口276。計量孔口276設置尺寸以使壓差提供特定的使用者要求的流率。氣流流過由粗線237表示的路徑237進入出口1內的空腔261，到出口2，并通過出口3出來到達使用者。
轉向圖14，圓柱體246具有形成在其內的多個腔267。每個腔267可容納特定流率的校準孔口276。由于允許氣體通到使用者的流路從選擇器中心偏置，僅一個孔口276可對準以允許氣體流到使用者。圓柱體246和旋鈕290固定連接，因而當旋轉旋鈕290時圓柱體246隨其旋轉。旋鈕290可在任一方向旋轉或其可裝上防止倒轉的棘齒以在單一方向旋轉，如將對本技術領域的普通技術人員顯而易見的那樣。
使用者旋轉旋鈕290將圓柱體246內不同的孔口276與通向使用者的流路對準。相應地，使用者可從多個不同的流率中選擇(在該實例中達到六個不同的流率)。圓柱體246內的一個位置可構造成通過封閉的腔267(如圖13左側所示)或通過塞住其中一個孔口276提供無流量位置。
與裝在圓柱體246內的孔口276相關的特定流率可印刷在旋鈕290的圓柱形表面299上。與通往使用者的流動氣體對準的孔口276的流率可通過密封螺母249上的窗口291在旋鈕290的表面看到。指示器通知使用者并允許他選擇所要求的流率。旋鈕290和圓柱體246可以不同的方式定位，如將對本技術領域的普通技術人員顯而易見的那樣，從而當對準特定孔用于特定流率時提供指示。例如，彈簧(即，球和彈簧設置)可用于提供扭矩極限，必須超過該極限以旋轉圓柱體246到另一個孔276。此外，也可使用帶有釋放按鈕的正向鎖定機構。
本發(fā)明的流量選擇器234可如上所述設置成與通向呼吸面罩單個出口流體連通。本發(fā)明的流量選擇器234也可設置成與平行連接的一個以上的出口流體連通。于是本發(fā)明的流量選擇器234可用于同時流入多個出口。如果出口與面罩或其它具有類似阻力的裝置連接，氣流將基本上相等地在出口之間分配。
盡管本發(fā)明關于特定的實施例進行了描述，并不意味著將本發(fā)明的范圍限制在闡明的特定形式，而是，相反，意指覆蓋包括在本發(fā)明精神和范圍內的改變、更改、及同等物。此外，一些部件的形狀可由于考慮減重而改變。例如，取決于所需不同校準孔的數量，分度器和孔板可為卵形，或三葉草形等。
權利要求
1.一種帶有可選擇輸出流率的呼吸氣體分配器，所述分配器包括一在儲存壓力下容納一批可呼吸氣體的容器，該容器與調節(jié)器組件流體連通，調節(jié)器組件能夠將氣體壓力降至在一腔內的傳輸壓力，所述腔具有一出口；一置于腔內的板，所述板具有多個限定在其中的開口，成對布置的所述開口包括第一開口和第二開口，第一和第二開口中的至少一個包含帶有限定在其中的精確計量孔的孔殼體；以及一流量選擇器，能夠引起所述板旋轉，以帶動各對開口相繼與所述出口對準，因而使用者可選擇輸出流率。
2.如權利要求1所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述流量選擇器包括具有安裝在其中的所述板的分度器。
3.如權利要求2所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述分度器與具有正向鎖定機構的旋鈕偶合。
4.如權利要求3所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述分度器與具有定位機構的旋鈕偶合。
5.如權利要求4所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述定位機構包括球和彈簧。
6.如權利要求2所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，還包括與所述分度器偶合并于一開關閥偶合的旋鈕，以使所述旋鈕可用于控制所述開關閥和所述輸出流率。
7.如權利要求6所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述分度器和旋鈕中的一個包括一齒輪且所述分度器和旋鈕中的一個包括一小齒輪，以使流量選擇器的運動引起所述分度器旋轉由此引起所述板旋轉。
8.如權利要求1所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，氣體入口設置成穿過所述板內的中心開口。
9.如權利要求1所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述孔殼體壓裝入所述板。
10.如權利要求1所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述孔殼體包括紅寶石。
11.如權利要求1所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，還包括一閥體，所述閥體具有與調節(jié)器組件流體連通且與所述板內所述第一開口流體連通的第一通路，所述閥體具有與所述精確計量孔和所述出口流體連通的第二通路。
12.如權利要求11所述的呼吸器體分配器，其特征在于，還包括置于所述板和所述分度器底壁之間的腔，因而氣體從所述第一通路流過所述板內的所述第一開口進入所述腔并通過所述精確計量孔離開所述腔以通過所述第二通路到所述出口。
13.如權利要求1所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述氣體分配器能夠由使用者本人攜帶。
14.一種帶有可選擇輸出流率的呼吸氣體分配器，所述分配器包括一在儲存壓力下容納一批可呼吸氣體的容器，該容器與調節(jié)器組件流體連通，調節(jié)器組件將氣體壓力降至在一腔內的傳輸壓力，所述腔具有一出口；設置成與所述腔流體連通的閥件，所述閥件具有第一通道和第二通道；一分度器，具有用于容納所述閥件的開口且具有底壁，所述分度器能相對于所述閥件旋轉；裝在所述分度器內的板，所述板具有多個限定在其中的開口，成對布置的所述開口包括第一開口和第二開口，第一和第二開口中的至少一個包含帶有設置在其中的精確計量孔的孔殼體；置于所述板和所述分度器的所述底壁之間的腔；以及，一旋鈕，能夠引起所述分度器旋轉，以帶動所述板中的各對開口相繼與所述閥件內的所述第一和第二通道對準。
15.如權利要求14所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述分度器和旋鈕中的一個包括一齒輪且所述分度器和旋鈕中的一個包括一小齒輪，以使流量選擇器的運動引起所述分度器旋轉，由此引起所述板旋轉。
16.如權利要求14所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，還包括設置成穿過所述板內的中心開口的氣體入口。
17.如權利要求14所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述孔殼體壓裝入所述板。
18.如權利要求14所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述孔殼體包括紅寶石。
19.如權利要求14所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述氣體分配器能夠由使用者本人攜帶。
20.一種帶有可選擇輸出流率的呼吸氣體分配器，所述分配器包括一在儲存壓力下容納一批可呼吸氣體的容器，該容器與調節(jié)器組件流體連通，調節(jié)器組件能夠將氣體壓力降至在一腔內的傳輸壓力，所述腔具有一出口；具有限定在其中的通路的閥件，所述閥件具有一中心部分和多個在所述中心部分周圍設置的多個間隔腔；至少一個具有精確計量孔的可移動插入物，所述插入物能夠容納在所述閥件內的所述間隔腔中的一個內；以及，一旋鈕，與所述閥件偶合，以使所述旋鈕的旋轉引起所述閥件旋轉，因而在至少一個插入物內的所述精確計量孔設置成與所述出口對準。
21.如權利要求20所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述閥件的所述中心部分是圓柱形的。
22.如權利要求20所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述旋鈕與所述閥件相連接。
23.如權利要求20所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，還包括將所述閥件連接到一選擇器本體上的密封螺母，所述選擇器本體具有設置成與所述容器和所述閥件內所述通道流體連通的第一通道。
24.如權利要求20所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述閥件包括向底壁延伸的圓柱形部分，所述底壁基本上相對于所述圓柱形部分垂直延伸，所述底壁向設置成相對于所述圓柱形部分隔開的直立壁延伸，以便形成一間隔腔。
25.如權利要求20所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述可移動插入物為U形截面。
26.如權利要求25所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述選擇器本體具有與所述出口流體連通的第二通道。
27.如權利要求20所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述閥件內的所述通道與所述閥件的旋轉軸線在同一直線上。
28.如權利要求20所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述閥件具有一封閉間隔腔，以使當所述封閉間隔腔與所述出口對準時產生無流量位置。
29.如權利要求20所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述旋鈕具有正向鎖定機構。
30.如權利要求20所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述旋鈕具有定位機構。
31.如權利要求30所述的呼吸氣體分配器，其特征在于，所述定位機構包括球和彈簧。
全文摘要
一種帶有可選擇輸出流率的呼吸氣體分配器。該分配器包括一在儲存壓力下容納一批可呼吸氣體的容器。該容器與調節(jié)器組件流體連通，調節(jié)器組件能夠將氣體壓力降至在一腔內的傳輸壓力。一板置于腔內。該板具有多個限定在其中的開口。成對布置的開口包括第一開口和第二開口。第一或第二開口或者兩個可包含帶有限定在其中的精確計量孔的孔殼體。一流量選擇器能夠引起所述盤旋轉，以帶動各對開口相繼與出口相對應，因而使用者可選擇輸出流率。
文檔編號A62B9/02GK1946458SQ200580012580
公開日2007年4月11日 申請日期2005年3月4日 優(yōu)先權日2004年3月4日
發(fā)明者D·P·派特蘭托尼 申請人:阿沃克斯系統股份有限公司