CN101815557A - 呼吸器流量控制设备和方法 - Google Patents

Abstract

本文描述了呼吸器(10)的空气流控制系统，所述空气流控制系统包括为佩戴所述呼吸器(10)的使用者(18)限定可呼吸空气区的外壳、所述呼吸器外壳中的输气管(27)、以及相对于所述输气管可移动并位于所述外壳中以改变经过所述输气管空气流量的阀门构件(557)。所述空气流控制系统还包括位于所述呼吸器的所述外壳外面的外部装置(46)，所述呼吸器的使用者在佩戴所述呼吸器时可旋转所述外部装置以控制所述阀门构件的运动。

Description

呼吸器流量控制设备和方法

背景技术

一般来讲，本公开涉及戴在使用者头上为使用者提供可呼吸空气的呼吸器。

呼吸器是众所周知的，并且具有多种用途。例如，呼吸器可用于让使用者在污染的大气环境中安全地呼吸，例如有烟气的大气环境、充满火焰或灰尘的大气环境、或者在矿井中或在无法以其他方式获得足够可呼吸空气的高海拔地区、或在有毒的大气环境中、或在实验室里。呼吸器也可在需要防止使用者污染周围大气环境的地方佩戴，例如当在用于制造有机硅芯片的洁净室内工作时。

某些呼吸器配有头盔，当在危险环境工作或使用者有受到下落或抛掷碎片击中的危险时，例如在矿井中、工业环境或施工现场时，旨在提供某些冲击保护。当确信不需要头部冲击保护时，例如在实验室或洁净室工作时，呼吸器的另一个类型使用了罩子。

呼吸器罩子通常由适合罩子佩戴环境的柔软挠性材料制成，而且在罩子的下端可提供延伸到使用者肩膀区域的裙状部分或下摆。这种类型的罩子通常与将使用者与其工作环境隔开的紧身衣裤一起使用。该裙状部分或下摆通常作为与紧身衣裤的接合处，以保护使用者与周围的大气环境条件隔开。另一种形式的罩子有时称为头盖，没有盖住使用者的整个头部，只是延伸到使用者耳朵的上方，并在使用者的耳朵前方向下延伸到使用者的颚部周围。罩子在前面具有透明区域，常常称之为护目镜，使用者可通过该护目镜进行观看。护目镜可以是罩子的整体部分，也可以是可拆卸型，从而在损坏时可取下并更换。

呼吸器的头盔或罩子旨在为使用者提供可呼吸空气区。因此该头盔或罩子通常也密封在使用者的头部和/或颈部区域周围。至少有一个气源为呼吸器头盔或罩子内部提供可呼吸空气。气源管可连接到与使用者分开的远程气源，但在多个应用中，气源管连接到使用者携带的便携式气源，通常位于使用者的背部或使用束带携带。在一种形式中，便携式气源包括增压单元，其包括由电池供电的电机驱动的风扇和过滤器。便携式气源旨在在预定的时段内为使用者提供可呼吸空气源。

发明内容

本发明的一个实施例是呼吸器的空气流控制系统，该空气流控制系统包括为佩戴呼吸器的使用者限定可呼吸空气区的外壳、呼吸器外壳中的输气管、以及相对于输气管可移动并且位于外壳中以改变经过输气管的空气流量的阀门构件。空气流控制系统还包括位于呼吸器外壳外面的外部装置，呼吸器的使用者在佩戴呼吸器时可旋转该外部装置以控制阀门构件的运动。

在一个实施例中，控制呼吸器内空气流的方法包括迫使空气经过呼吸器外壳内的输气管，其中该外壳为佩戴呼吸器的使用者限定可呼吸空气区。该方法还包括呼吸器的使用者在佩戴呼吸器时旋转外壳外面邻近的外部装置，以改变经过输气管的空气流量。

在本发明的另一个实施例中，呼吸器的空气流控制系统包括为佩戴呼吸器的使用者限定可呼吸空气区的外壳，其中该外壳包括织物罩子以及呼吸器外壳内的输气管。该系统还包括与输气管流体连通并延伸出外壳的进气管，以及相对于输气管可移动并位于外壳中以改变经过输气管的空气流量的阀门构件。该系统还包括位于呼吸器外壳外面并被构造为安装在输气管上的外部装置，呼吸器的使用者在佩戴呼吸器时可旋转该外部装置以控制阀门构件的线性运动。进气管在螺线形部分中具有螺纹，并被构造为使得外部装置的旋转引起脊相对于该螺纹的运动，并引起阀门构件相对于输气管的运动。

本发明内容旨在引入简化形式的概念选择，其将在下文的具体实施方式中进一步说明。本发明内容并非意图辨识要求保护主题的关键特征或基本特征，并非意图描述本发明所公开的各实施例或要求保护主题的每种实施方式，而且并非意图作为确定要求保护主题的范围的辅助手段。随着描述的展开，多个其他的新颖优点、特征和关系将显而易见。以下附图和具体实施方式将对示例性实施例进行更加具体的举例说明。

附图说明

将结合附图进一步解释本发明所公开的主题，其中在几个视图中用相同的附图标号来表示相同的结构或系统元件。

图1为呼吸器组件的侧正视图，以虚线显示呼吸器外壳。

图2为图1中呼吸组件的俯视图，为了清楚地说明，拆下了外壳。

图3为呼吸器组件的歧管的局部分解透视图，在进气管肩部上方以虚线显示呼吸器外壳。

图4为组装后歧管的放大透视图，以虚线显示呼吸器外壳。

图5为呼吸器组件的外部装置从其末端的透视图。

图6为呼吸器组件的歧管的透视图。

图7为呼吸器组件的歧管的局部分解透视图。

图8为图1中歧管的一部分的放大透视图(从歧管的前面观察时)，且示出了阀门处于关闭位置。

图9为类似于图8的视图，示出了阀门处于打开位置。

图10为图1中歧管的一部分的放大透视图(其中歧管的上半部已被移除)，示出了阀门和致动器因此处于关闭位置。

图11为类似于图10的视图，示出了阀门和致动器处于打开位置。

图12为带有外部装置和软管连接器的组装后进气管的放大剖视图。

图13为进气管的旋转机构元件从其末端的透视图。

图14为进气管基部元件的分解图。

图15为图14基部元件的剖视图。

图16为呼吸器组件的歧管的第二实施例的局部分解透视图，在进气管肩部上方以虚线显示呼吸器外壳。

图17为图16所示本发明第二实施例组装后的歧管和软管连接器的放大透视图，以虚线显示呼吸器外壳。

图18为图16所示本发明第二实施例的呼吸器组件的歧管的分解透视图。

图19为图16所示本发明第二实施例的带有外部装置和软管连接器的组装后进气管的放大剖视图。

图20为图16所示本发明第二实施例旋转机构的透视图。

图21为图16所示本发明第二实施例外部装置的透视图。

图22为呼吸器组件的侧正视图，其中呼吸器罩子盖住使用者的整个头部。

图23为呼吸器组件的侧正视图，其中头盖型呼吸器罩子仅部分盖住使用者头部。

图24为呼吸器组件的侧正视图，其中呼吸器罩子完全盖住使用者的头部，并与使用者穿戴的全防护紧身衣裤联合使用。

图25为呼吸器组件的侧正视图，其中硬壳头盔盖住使用者头部的顶部和脸部区域。

图26为呼吸器组件的侧正视图，其中硬壳头盔以常规焊接面罩形式盖住使用者头部的顶部和脸部区域。

尽管上述各图列出了本发明所公开主题的一个或多个实施例，正如本公开中所提到的，还可以想到其他的实施例。在所有情况下，本公开通过示例性而非限制性地方式介绍本发明所公开的主题。应当理解，本领域内的技术人员可以设计出大量其他修改形式和实施例，这些修改形式和实施例也在本公开的原理的精神和范围内。

具体实施方式

术语表

下文示出的术语具有如下所定义的含义：

罩子是指至少盖住使用者脸部但不提供头部冲击保护的松配合的面罩。

头盔是指至少部分由为使用者头部提供冲击保护的材料制成的并包括至少盖住使用者脸部的面罩的头套。

非形状稳定型是指一种结构的特征性，通过该特征性可使结构呈现一种形状，但没有额外的支撑其自身不一定能保持该形状。

形状稳定型是指一种结构的特征性，通过该特征性可使结构具有限定的形状并且其自身能够保持该形状，但其也可以为柔性。

可呼吸空气区是指至少在使用者的鼻子和嘴巴周围可吸入空气的空间。

外壳是指将呼吸器内部(至少包括可呼吸空气区)与呼吸器周围环境隔开的屏障。罩子或头盔可以用作外壳。

可拆除是指一个部件可与另一个结构连接或断开而不会损坏任一结构。进行连接或断开时可需要或不需要工具。

阀门是指调节气流的装置。

阀门致动器是指负责移动阀门的阀门构件的装置。

阀门构件是指相对于歧管可移动的阀门元件。

歧管是指具有空气入口并且具有与空气入口连通的一体式或分立的气管的空气流充气室，其中每根气管具有至少一个空气出口。

图1示出了呼吸器组件10。在此实例中，呼吸器组件10包括作为呼吸器组件10外壳的非形状稳定型罩子12，为了清楚地说明图1，该非形状稳定型罩子以虚线示出。图2示出了呼吸器组件10的俯视图。该呼吸器组件10还包括一个或多个尺寸可调式头部带具14，从而可对其进行调整以适合使用者18的头部16。罩子12如果没有盖住整个头部16，则可将其调整为至少延伸到使用者18头部16的前面和顶部。

呼吸器组件10还包括形状稳定型空气歧管20。该歧管20可拆卸地由带具14多点支撑，例如图1中的连接点22和24。带具14和歧管20通过合适的机械紧固件固定在一起，例如棘爪、夹片、搭锁或两部分的机械紧固件(例如钩环扣件)。在一个实施例中，带具14和歧管20通过此类紧固件可分离。如图1所示，当连接并装在使用者的头部16上时，带具14在相对于使用者头部16的所需位置支撑歧管20。

如图1和2所示，进气歧管20具有进气管26和多根输气管27和28(在图2中，示出了两根输气管28a和28b)。在一个实施例中，进气管26设置在使用者头部16背面的附近。进气管26通常被外部装置46覆盖。进气管26与输气管27流体连通。输气管27包括空气分配室30并因而与各输气管28流体连通。输气管27及其空气分配室30也设置在使用者头部16背面的附近，且当输气管28从那里向前延伸时，它们弯曲并分开，为流经那里的气流提供单独的左右气管。每根输气管28都具有空气出口32(例如输气管28a的空气出口32a和输气管28b的空气出口32b)。在一个实施例中，每个空气出口32a和32b均临近使用者18头部16的脸部区域34。尽管在图1和2中在歧管20上只示出两根输气管28，但应当理解，可提供任意数量(例如一、二、三等)的此类气管。此外，在一些实施例中，歧管可具有一个或多个在使用者前额附近的各自输气管的出口，以及一个或多个在使用者鼻子和嘴巴附近(例如在使用者鼻子和嘴巴的每一侧)的各自输气管的出口。

阀门51(图2)是位于左右输气管接合处的另一个空气出口。如图1中的箭头56所示，来自阀门51的气流向上通过使用者头部的背面。

罩子12包括设置在其正面的护目镜36，使用者18通过它进行观看。在一个实施例中(参见例如图1)，护目镜36的内部(或罩子的内部)以可脱开的方式附连到位于使用者脸部区域34两侧的带具14的突出部37上。因此罩子12通过带具14在其正面附近得到支撑。在其背面，罩子12包括进气开口38(图1)。歧管20的进气管26延伸经过进气开口38并通过连接到进气管26(如图1的实施例所示，该连接位于罩子12的外面)的空气软管40与可呼吸气源流体连通。软管40转而连接到用于使用者18的可呼吸气源42上。众所周知，此类气源42可采用可呼吸空气压力罐、电动空气净化呼吸器(PAPR)或提供的可呼吸空气源等形式。空气从气源42流出，经过软管40并进入歧管20的进气管26。然后该空气流经输气管27的空气分配室30并进入各输气管28。空气从其空气出口32流出各气管28并进入由使用者18头部16周围的罩子12限定的可呼吸空气区44。从而可呼吸空气通过歧管20输送到使用者的脸部区域34用于吸入用途，在一些实施例中，使用者的脸部区域不仅包括可吸入空气的使用者鼻子和嘴巴周围空间，还包括使用者脸部周围的其他区域，例如使用者的眼睛和前额周围。

由于此空气的引入，罩子12内的空气压力通常略高于罩子外面的空气压力。因此，罩子12通常可在使用者的头部16、歧管20和带具14周围伸展到图1所示的形状。典型地，空气可通过呼气口(未显示)或通过罩子12下边缘附近(例如使用者18的颈部和/或肩部周围)的容许渗漏处离开罩子12。从而呼吸组件10在非形状稳定型罩子12内为使用者18提供可呼吸空气区44，并通过形状稳定型歧管20向使用者的脸部附近输送空气。

图3和图4示出罩子12和歧管20之间通过罩子12的进气开口38的连接。为了清楚地说明，罩子12以虚线显示。进气管26延伸经过罩子12的进气开口38。外部装置46在罩子12的外侧接在进气管26上。该外部装置46在图3中显示位于进气管26的附近，而在图4中显示位于进气管上。图5为该外部装置46从最接近图3中歧管20末端45的透视图。如图3和图5所示，外部装置46在其内表面上具有与进气管26上的协同结构49接合的结构47。进气开口38附近的罩子材料通过外部装置46的唇缘54压在进气管26的环状肩部48上。从而外部装置的唇缘54和肩部48配合以在罩子12和歧管20之间形成密封，其中歧管20穿过罩子12的进气开口38。

在一些实施例中，垫圈84设置在环状肩部48和外部装置46之间，以提高密封性。该垫圈可设置在罩子之上或之下以增强密封性。在一种模式中，垫圈84设置在进气管26的顶部周围，在组装进气管时与环状肩部48邻接。如果该垫圈出现磨损，使用者可通过将垫圈滑到进气管的末端上，从而移除并更换垫圈。在一些实施例中，垫圈与外部装置46或环状肩部48成为一体。例如，在一些实施例中，垫圈粘合到外部装置或环状肩部上，或(例如在模铸工艺中)与外部装置或环状肩部形成一体。

在图3至图5所示的实施例中，外部装置46的结构47为沿着外部装置46的内部腔体延伸的翅片或脊。进气管的协同结构49也是被构造用于在结构47之间配合的翅片或脊。

在替代形式的实施例中，使用与结构47和49不同的配合结构。例如，外部装置46和进气管26在一个实施例中形成为互锁的方形结构，其中进气管的外表面具有四条相等的边，并且外部装置46的内表面具有四条相等的边。也可成形为其他几何形状。例如，本文将结合图16至图21对外部装置和进气管的另一个实施例进行描述。

外部装置在进气管上的布置方式为将罩子材料扣在其间。在各实例中，外部装置46可从进气管上拆除。罩子12相对于歧管20(以及图1和图2中连接于其上的带具14)是可拆除的。因此，罩子12可认为是呼吸器组件10的一次性部分。一旦用过、变脏或由于使用而污染后，可通过移除外部装置46的方式并断开罩子12与带具14的连接，使罩子12与歧管20分离，从而拆下罩子12(如果是这样连接的话)。可将罩子丢弃，并将新的罩子12连接到带具14和歧管20上以重新使用。

当使用者将罩子12连接到歧管20时，使用者首先将进气管26插入罩子12的开口38中，如图3所示。罩子将盖住环状肩部48。在一些实施例中，使用者将垫圈84设置在环状肩部48上的罩子材料上方，或将垫圈设置在环状肩部上的罩子材料下方。在一些实施例中，当提供给使用者时，垫圈84已经位于进气管上。然后使用者将外部装置46放置在进气管26上并将外部装置46推向歧管20，如图4所示。现在外部装置将罩子12的结构固定并密封在进气管上。接着将软管40附接到进气管的末端。

软管40包括连接到进气管的软管连接器72。在一些实施例中，软管连接器72包括可压缩箍带76，该可压缩箍带安装在进气管26末端的凹槽73内并允许软管38相对于进气管26旋转。具有此类可压缩箍带76的可用软管连接器72的一个实例是可从3M公司(St.Paul，Minnesota)作为QRS呼吸管商购获得的软管连接器。

在图3和图4的实施例中，从外部装置装到进气管26上一直到装上之后，软管40和软管连接器72以单独的步骤附接到进气管26的凹槽73内。软管连接器72末端的脊39容纳在外部装置46末端的凹槽41内。然而，在一些实施例中，外部装置46和软管连接器72为永久性或半永久性相互连接，从而使用者可一次性将外部装置46装在进气管26上，并将软管连接器72附接到凹槽73。此结构类型的实例将在本文中进一步讨论。

将结构与罩子本身分离有利于空气在罩子内部的流动，从而使罩子构造得到简化并且成本更低。此外，在一些实施例中，空气流导管的任何部分都不是由非形状稳定型材料(即罩子材料)形成的，因而易于伸缩，从而导致流向使用者的空气不均匀或空气流分配不恰当(例如直接吹向使用者的眼睛)。形状稳定型歧管20具有不会有明显变化的限定构造，即使罩子的形状由于与某些物体接触而可能改变时也是如此。因此，由歧管20限定的输气管不会伸缩或出现无意中的重新定向而向可呼吸空气区提供不期望的空气流方向。

在歧管使用形状稳定型材料的实施例中，歧管20由诸如聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯、尼龙/三元乙丙橡胶混合物和膨胀聚氨酯泡沫之类的热塑性聚合物材料形成(即模制)。此类材料可掺入填料或添加剂，例如颜料、中空玻璃、微珠、纤维等。

制造带具和歧管组件的成本通常将高于只制造罩子的成本。因此，成本更高的元件(例如带具和歧管)是可重复使用的，同时可将使用过的罩子从其上拆下并可在取下罩子的位置用新罩子代替。实际上可重复使用的歧管20可与不同构造的罩子一起使用，只要各罩子上进气开口的尺寸和位置与歧管的进气管密封配合。因此形成全紧身衣裤一部分的罩子、肩膀长度的罩子、头盖或甚至不同类型(例如不同护目镜形状或罩子形状构造)的罩子可与相同的歧管20一起使用。如上文所述，罩子可以是非形状稳定型，而歧管是形状稳定型，从而确保空气以一致的体积流向使用者，并且一直向可呼吸空气区中的所需出口位置输送。

图6示出组装形式的歧管20。图7示出歧管20的局部分解图，其中在该实施例中，歧管20具有上半部50和下半部52。上下半部50和52被形成为安装或配合在一起以限定歧管20，其中上下半部50和52之间的空间形成输气管28和27(其与所连接的进气管26流体连通)。组装时，上下半部50和52通过多个合适的紧固件(例如螺纹紧固件)固定在一起，或可使用热合或超声焊接技术或其他合适的紧固装置安装在一起。

现在参见图7，歧管具有阀门51，以在空气到达输气管28的空气出口32之前允许通过歧管20中的一个或多个开口释放经过歧管的空气流。在图示实施例中，在歧管20从一根输气管27分为(对称地)两根输气管28a和28b处，例如接合区域55，为歧管20提供阀门开口53。因此，从开口53出来的空气流从侧面流到使用者头部上方，如图1中的箭头54所示。

阀门51包括可移动的阀门构件57(图7)，以选择性打开和关闭歧管20中的开口53。该阀门构件57包括被成形为与开口53配合的阀门面密封件59。阀门构件57可移向或离开口53，以分别关闭和打开该开口。因此，阀门构件57通常沿着进气管26的轴向以线性或侧向的方式移动。图8示出阀门构件57与其阀门面密封件59一起移向开口53以关闭该开口，而图9示出阀门构件57与其阀门面密封件59一起从开口53离开，从而打开口并允许来自歧管20内部的空气流通过。

图10和图11进一步示出了阀门构件57及其与阀门开口53的相互作用，其中歧管的上半部50已经拆下。阀门构件57通过前后滑动，按图10和图11中箭头63的方向相对于开口53线性移动。阀门构件57由臂65形成，该臂在第一末端接合或形成为阀门面密封件59。阀门面密封件59被成形为与阀门开口53的内边缘61(图11)配合。臂65中具有细长孔67。歧管20上下半部50和52之间的定位杆69延伸出细长孔67。定位杆69包括臂斜坡表面71，该臂斜坡表面被设置为与臂65中的细长孔67的边缘接合。因此，当臂65从阀门开口53离开时，臂斜坡表面71迫使臂65的一部分向上从歧管20的下半部52离开(如图11所示)。当臂65移向阀门开口53时，臂斜坡表面71允许面密封件59相对于开口53下降进入密封闭合位置(如图10所示)。因此，臂斜坡表面71引导臂，使得阀门面密封件下降进入密封位置或上升进入打开位置。定位杆69作为臂65的左右摇摆的导块，使得面密封件59与阀门开口53正确对齐。

现在参见图7和图12至图15，将描述构成进气管26的元件。图7为歧管20的局部分解图，该歧管包括进气管26的元件。在图7至图15所示的实施例中，若干元件装配在一起以使得外部装置46可以在打开位置和关闭位置之间移动阀门构件57。如本文所述，外部装置46能够在进气管26上旋转，而这种旋转运动转换为阀门构件57的线性运动。外部装置的作用是移动阀门构件57，并因此可另外称为阀门致动器或外部阀门致动器装置。

现在参见图7，进气管26包括圆柱形主体74、软管保持器80和夹在其间的旋转机构82。旋转机构82可在圆柱形主体74上自由旋转，并通过保持器82固定在圆柱形主体74上。圆柱形主体74具有限定在其外表面内的凹槽83。凹槽83包括未连接的两部分。凹槽83的一部分在图7中示出。凹槽83的另一部分位于圆柱形主体74的相对侧，图7中未示出。虽然该凹槽在圆柱形主体74周围不连续，但凹槽的两部分沿着圆柱形主体74周围的螺线形螺纹路径设置。圆柱形主体74还包括第一末端88和第二末端90。

装配进气管26时，旋转机构82滑到圆柱形主体74的第二末端90上方，朝向第一末端88。如图13所示的更多细节，旋转机构82的内表面上有螺纹96或脊。螺纹96呈螺线形螺纹路径。再次参见图7，旋转机构82滑到圆柱形主体74上时被设置并旋转以使得螺纹96与凹槽83配合。

旋转机构82放置到圆柱形主体74上后，则应将软管保持器附接到圆柱形主体74上。软管保持器80的末端由圆柱形主体74的第二末端90所接纳。软管保持器80和圆柱形主体74的结构使得这两部分可以机械搭扣配合连接，例如配合凸块和凸块接纳结构。为简便起见，图7中未示出这些连接结构。圆柱形主体74和软管保持器80之间的机械连接是可经受机械拉力强度测试的半永久性连接。当使用者需要清洗这些部件时，可使用工具拆卸部件。

软管保持器80包括外径大于旋转机构82内径的脊81。因此，软管保持器80将旋转机构82固定在圆柱形主体74上。旋转机构82可在圆柱形主体74上自由旋转，但无法从圆柱形主体上拆下，除非从圆柱形主体74上拆下软管保持器80。

图7所示的圆柱形主体74的结构现将进一步详细描述。图14是圆柱形主体74的分解图。三部分装配在一起以形成圆柱形主体74：具有支脚85和86的阀门构件57、接纳主体75和软管保持器80。阀门构件57和接纳主体75一起构成基部78。阀门密封面59位于阀门构件57的一端，而相对端有两个支脚结构85和86。支脚结构85和86限定其外表面上的凹槽83。各支脚结构85和86的外表面上有凹槽83的一部分。该凹槽部分沿着圆柱形主体74周围的螺线形螺纹路径设置。

装配圆柱形主体74时，支脚85和86装入接纳主体75的开口中。如图14所示，支脚结构85装入开口87。支脚结构86装入接纳主体75的另一个开口中，此开口未在图14中示出。阀门主体57和接纳主体75组合成基部78。然后旋转机构82(图14未示出)滑到接纳基部78的上方。然后软管保持器80通过将软件管保持器80的一端滑入基部78内进行连接。为简便起见，图14中未示出可在软管保持器和基部78之间形成固定配合的机械结构。图15示出了阀门构件57、接纳主体75和软管保持器80的剖视装配图。

现在将描述引起阀门51打开和关闭的外部装置46与进气管26的元件之间的相互作用。当使用者佩戴呼吸器系统时，外部装置46位于罩子12的外侧。因此使用者可方便地调控外部装置46。如图5、图7和图12所示，外部装置46的内表面包括脊结构47。当外部装置46设置在进气管26的旋转机构82上方时，脊结构47装入旋转机构82的配合结构49之间。从而，外部装置46的旋转引起旋转机构82的旋转。

当旋转机构82在圆柱形主体74上旋转时，脊96沿着凹槽83的螺线形螺纹路径移动，引起支脚85和86以及整个阀门构件57移向或离开阀门开口53，从而引起阀门面密封件59相对于阀门开口53线性移动，从而打开和关闭阀门。因此，外部装置46的旋转运动导致阀门构件57的线性运动。

进气管26的元件的尺寸相对于彼此而定，从而不会有可测量的空气从元件之间的空间逸出。在一个实施例中，阀门开口53的形成方式使得不超过50％的流经歧管20的空气可流经阀门开口53。经过阀门开口53的空气流量根据阀门面密封件59相对于阀门开口53的位置而有所不同，其允许流量处于全关(图8和图10)和全开(图9和图11)状态之间的任何流量水平。

如图4和图5所示，外部装置46位于罩子12的材料的外面，因此使用者在佩戴罩子时可触及，以便调控阀门构件57相对于开口53的位置。阀门构件57从而起到改变流经歧管20至其空气出口32的空气量的作用。如果阀门构件57全开，空气从阀门开口53流出，因此从空气出口32流出的空气较少。阀门构件57的纵向移动量一方面受到阀门面密封件59与阀门开口53的接合的限制。在另一方面，阀门构件的纵向移动量受到旋转机构82的脊96的末端与凹槽83的接合的限制。支脚85和86的末端分别与脊81接触，为使用者提供阀门处于全开位置的感知指示。

图16至图21示出歧管的可供选择的实施例，其中进气管的某些方面被构造为与图3至图7以及图10至图15不同。具体地讲，参见图16，外部装置246和旋转机构282具有与第一实施例中所示的外部装置46和旋转机构82形状不同的互锁结构。其他的差异也将有所描述。在此专利申请的所有描述中，类似的附图标记表示类似的部件。例如，罩子12和软管40与相对于第一实施例所述的一样。在图16至图21所示的第二实施例的描述中，第二实施例部件与第一实施例的部件类似，并具有类似的附图标记但以“2”开头。例如，第一实施例中歧管20的外部装置46与第二实施例中歧管220的外部装置246类似。

图16和图17示出了从罩子12的进气开口38引出的歧管220的一部分，为了清晰表示，其中的罩子12以虚线显示。进气管226延伸经过罩子12的进气开口38。外部装置246位于罩子12的外侧的进气管226上。在图16中外部装置246显示位于进气管226的附近，而在图17中显示位于进气管上。图21是从最接近图16中歧管220末端245观察外部装置246的透视图。如图16和图21所示，外部装置246的内表面上的结构247与进气管226上的协同结构249接合。进气开口38附近的罩子材料通过外部装置246的唇缘254压在进气管226的环状肩部248上。从而，外部装置246的唇缘254和肩部248配合以在罩子12和歧管220之间形成密封，歧管220在密封处穿过罩子12的进气开口38。

在一些实施例中，垫圈284设置在环状肩部248和外部装置246之间以改善密封，垫圈可在罩子12的上方或下面。在图16至图21的实施例中，垫圈在罩子的下面，而且当将该系统提供给使用者时，垫圈通常设置在进气管226上，与环状肩部248对接。图19是外部装置安装到位时组装后进气管的剖视图，并显示出罩子材料12是如何被外部装置246密封在环状肩部248上的。

在一些实施例中，垫圈与外部装置246或环状肩部248成为一体。例如，在一些实施例中，垫圈粘合到外部装置或环状肩部上，或与外部装置或环状肩部形成一体，例如在模铸工艺中。在其他实施例中，垫圈是通过凹槽或其他结构以机械方式保持在外部装置或环状肩部上。

在图16和图21所示的实施例中，外部装置246的结构247为沿着外部装置246内表面的纵向轴延伸的脊。在图16和图21的具体实施例中，外部装置246的各个脊247遵循外部装置246内表面上的U形通道。

进气管的协同结构249也是图16的实施例中的脊。在一个实施例中，一个脊249遵循沿着进气管226外表面的通道，其中一些片段为纵向，而一些片段遵循沿着进气管外部圆柱形表面与纵向片段相连的环形通道。脊249形成可接纳外部装置246的U形脊的U形片段。

现在参见图18至图20，将描述构成进气管226的元件。图18是包括进气管226的元件的歧管220的分解图。歧管220以与图7所述歧管20十分相似的方式装配在一起。若干元件装配在一起以使得外部装置246可以在打开位置和关闭位置之间移动阀门构件257。外部装置246能够在进气管226上旋转，而这种旋转运动转换为阀门构件257的线性运动。

进气管226包括阀门构件257、接纳主体275、旋转机构282和软管保持器280。在组装过程中，阀门构件257的支脚285和286插入接纳主体275中，从而使支脚285被容纳在开口287中。支脚286被容纳在接纳主体275相对侧上的开口中，该开口在图18中未示出。

然后旋转机构282滑到接纳主体275的末端290上方，朝向末端288。接着通过将软管保持器280的一端滑动到接纳主体275中来连接软管保持器280。软管保持器280限定凹槽273，该凹槽被设置为连接用于放置与进气管流体连通的软管40的软管连接器272。软管连接器272的可压缩箍带276安装在凹槽273中。

机械结构允许软管保持器280和接纳主体275之间的固定装配。例如，接纳主体上的凸块293被软管保持器280上的开口294所接纳。也可有多个其他机械互锁结构。接纳主体275和软管保持器280之间的机械连接是可经受机械拉力强度测试的半永久性连接。当使用者需要清洗这些部件时，可使用工具拆卸部件。

软管保持器280包括外径大于旋转机构282内径的脊281。因此，软管保持器280将旋转机构282固定在接纳主体275上。旋转机构282可在接纳主体275上自由旋转，但无法从接纳主体275上拆下，除非从接纳主体275上拆下软管保持器280。

如图20所示的更多细节，旋转机构282的内表面上具有螺纹296或脊。螺纹296呈螺线形螺纹路径。再次参见图18，当旋转机构282滑到接纳主体275上时被放置并旋转，使得螺纹296与凹槽283配合。支脚结构285和286限定其外表面上的凹槽283。各支脚结构285和286的外表面具有凹槽283的至少一部分。在图18的实施例中，凹槽283的两部分出现在支脚285上。凹槽部分的设置方式使得其沿着螺线形螺纹路径。

外部装置246和软管连接器272相互连接的方式允许外部装置246相对于软管连接器272旋转。在一个实施例中，在将该系统提供给使用者之前，这两部分以半永久性方式连接，从而使使用者在使用该系统时需要处理的部件更少。在图18所示的实施例中，在外部装置246的内表面末端处存在三处突出。图18中示出了这些突出239之一，而第二突出239的位置标记在246的外表面上。这些突出由软管连接器272末端附近的凹槽241接纳。如果使用者需要清洗这两部分之间，可使用工具将外部装置249从软管连接器272上拆卸下来。在可供选择的实施例中，外部装置246从软管连接器272分开。

现在将描述引起阀门构件257线性运动的外部装置246与进气管226的元件之间的相互作用。使用者佩戴呼吸器系统时，外部装置246位于罩子12的外侧。因此使用者可方便地调控外部装置246。如图18和图21所示，外部装置246的内表面包括脊结构247。当外部装置246设置在进气管226的旋转机构282上方时，脊结构247安装在旋转机构282的配合结构249之间。从而，外部装置246的旋转引起旋转机构282的旋转。

当旋转机构282旋转时，脊296沿着凹槽283的螺线形螺纹路径移动，导致支脚285和286以及整个阀门构件257移向或离开阀门开口53，从而导致阀门面密封件259相对于阀门开口53线性移动，从而打开和关闭阀门。因此，外部装置246的旋转运动导致阀门构件257的线性运动。

阀门构件257由臂265形成，该臂在第一末端接合或形成为阀门面密封件259。阀门面密封件259被成形为与阀门开口53的边缘配合。如第一实施例所述，臂265中具有细长孔267。歧管220上下半部50和52之间的定位杆69延伸穿过细长孔267。定位杆69包括臂斜坡表面71，其设置为与臂265中的细长孔267的边缘接合。臂斜坡表面71引导臂265，从而使阀门面密封件259下降到密封位置或上升到打开位置。定位杆69作为臂265的左右摇摆的导块，从而使阀门面密封件259与阀门开口53正确对齐。因此阀门构件257的线性运动打开并关闭阀门开口53。

因此，图中所示以及本文所述的歧管20和220，除了本文所述的可供选择的实施例之外，还可提供具有阀门的形状稳定型歧管，该阀门可从呼吸器罩子的外侧操作，以打开和关闭呼吸器组件外壳内的歧管中的阀门开口。此操作通过使用者头部背面附近的罩子外侧的阀门致动器的旋转运动完成。因此，使用者可在两种状况之间方便地改变通过歧管的空气流，其中一种状况是所有流经歧管的空气通过空气出口从面部区域附近的歧管流出，而另一种状况是部分或最多一半流经歧管的空气从阀门开口53流出歧管，从而流过使用者头部的整个背面和顶部。

如上文所述，呼吸器组件包括罩子。图1示出了示例性的罩子。图22至图24进一步示出了可结合本发明的呼吸器组件使用的示例性罩子。图22示出了其尺寸可覆盖使用者18的整个头部16的罩子12A，其底端带有与使用者肩部邻接的护裙。图23示出了可供选择的罩子12B，其有时称为头盖，其中罩子12B只覆盖了使用者18头部16的顶部和前部，而没有覆盖使用者的耳朵、颈部和肩部。罩子12B的下缘封住了使用者的头部周围。图24示出了完全覆盖使用者18头部16的罩子12C，但还与使用者18所穿的全保护紧身衣裤19结合使用。罩子12A、12B和12C都可以是非形状稳定的，并且在呼吸器罩子的外壳中与例如本文所公开的形状稳定型歧管一起使用。在图24所公开的实施例中，歧管连接到PAPR空气和/或使用者18所佩戴皮带上携带的电源P。

也可使用其他可供选择的罩子模式，而且无论使用哪种非形状稳定型罩子构造来限定外壳以进行呼吸，在罩子中都包括形状稳定型歧管(例如本文所公开的示例性歧管)。歧管通常从单个空气入口接纳空气，并通过其中的多根气管将空气分配到罩子中的多个空气出口。歧管可从罩子拆除，因此可丢弃脏的罩子而歧管可再次使用。此外，可提供头部带具以将歧管和罩子安装到使用者头部。头部带具同样可从罩子拆除以便再次使用，而且也可从歧管上拆除。

在上述呼吸器组件的实施例中，本发明所公开的外壳可以是罩子，例如非形状稳定型罩子。本发明所公开的歧管也可以在头盔中进行操作，该头盔可具有形状稳定型外壳。在该示例中，头盔包括外壳，但该外壳在一定程度上(至少部分地)耐冲击。歧管的输气管位于头盔外壳里面，而阀门结构的可移动构件同样位于一根或多根此类气管中以便在歧管中提供空气流控制。对歧管不同部分的流量控制通过使用者操纵头盔外壳外侧相邻的阀门致动器来进行。例如，使用者通过上文公开的致动器凸块(其设置在歧管进气管的周围并在使用者头部背面附近，在此处将空气提供至呼吸器组件)的运动控制气流。

在图25至图26中示出用于呼吸器组件的示例性头盔。图25示出了尺寸仅可沿着其面部区域覆盖使用者头部16顶部的头盔25B。图26示出了也可以至少覆盖使用者头部16顶部及其面部区域的头盔25C。头盔25C被构造为焊接头盔的一般形式。

在这些示例性图示中，头盔(例如头盔25B或25C)为刚性，具有至少部分坚硬的外壳并为使用者提供可透气区域。空气通过本文所公开的歧管类型提供至该可透气区域，然后使用者面部区域的空气流量和各个呼吸器头盔外壳中的冷却空气同样通过该歧管的阀门进行控制。如上所述，当使用者穿戴呼吸器组件及其头盔时，可对阀门进行调控。歧管可固定在头盔上，或可从上面拆除。同样，提供头部带具(例如图25和图26中所示的示例性头部带具14)用于将呼吸器组件安放到使用者头部并支撑头盔和歧管。带具14可从头盔和/或歧管上拆除。

虽然本文所公开的歧管已经针对若干种实施例进行了描述，但是本领域的技术人员应了解，在不脱离本发明所公开的呼吸器组件的精神和范围的前提下，可对其形式和细节进行更改。例如，在一些实施例中，各示例性歧管具有两根对称排列的输气管。然而，并非所有情况下都必须采用对称的气管排列，而在一些特定的呼吸器组件应用中需要采用非对称的排列。此外，虽然示出的实施例公开了形状稳定型歧管，而如果歧管只有与阀门的阀门构件相邻的部分形状稳定，但是可能也足够使用，因此其可以是部分非形状稳定的。所示的阀门仅仅旨在作为示例，可考虑其他阀门类型，例如针阀、旋塞阀、膜阀和轴阀。此外，某些所示歧管的空气出口已被公开为通常高于使用者的眼睛并位于侧面。也可考虑空气出口的可供选择的位置，而本发明公开不应受此类示例性特征所限制。在由罩子限定外壳的呼吸器组件中，外壳可以由例如织物、纸、聚合物(如机织材料、非织造材料、纺粘材料(如聚丙烯或聚乙烯)或涂覆聚氨酯或PVC的针织衬底)、或它们的组合等材料制成。在外壳是头盔的一部分的可供选择的实施例中，外壳部分可以由例如聚合物(如ABS、尼龙、聚碳酸酯或聚酰胺或其混合物)、加入合适的树脂中的碳纤维、加入合适的树脂中的玻璃纤维、或它们的组合等材料制成。

在不偏离本发明范围和精神的前提下，对本发明的各种修改和更改对于本领域的技术人员来说应是显而易见的，而且应该理解，本发明不仅限于本文所提供的示例性实施例。本文所引用的所有美国专利、专利申请公开以及其他专利和非专利文档以引用方式并入，除非其与上述公开内容不一致。

Claims (22)

1.一种呼吸器的空气流控制系统，所述空气流控制系统包括：

外壳，所述外壳为佩戴所述呼吸器的使用者限定可呼吸空气区；

输气管，所述输气管位于所述呼吸器的所述外壳内；

阀门构件，所述阀门构件相对于所述输气管可移动并位于所述外壳中以改变经过所述输气管的空气流量；以及

外部装置，所述外部装置位于所述呼吸器的所述外壳外面，所述外部装置可由所述呼吸器的使用者在佩戴所述呼吸器时旋转以控制所述阀门构件的运动。

2.根据权利要求1所述的空气流控制系统，还包括与所述输气管流体连通并从所述外壳的开口延伸出去的进气管。

3.根据权利要求2所述的空气流控制系统，还包括：

软管；

软管连接器，所述软管连接器被构造用于将所述软管连接到所述进气管。

4.根据权利要求3所述的空气流控制系统，其中所述软管连接器可从所述进气管上拆除。

5.根据权利要求2所述的空气流控制系统，其中所述外部装置具有在内表面上的第一结构，而所述内表面限定了穿过所述外部装置的通道，

其中所述第一结构与所述进气管的外表面上的第二结构相配合，从而使所述外部装置的旋转引起所述第二结构的旋转。

6.根据权利要求5所述的空气流控制系统，其中所述第一结构和所述第二结构为互锁脊。

7.根据权利要求2所述的空气流控制系统，其中所述进气管包括具有内表面和外表面的旋转构件，所述旋转构件的所述外表面包括第二结构，所述旋转构件的所述内表面限定螺线形螺纹的一部分，所述螺线形螺纹被构造为使得所述外部装置的旋转引起所述旋转构件的旋转，从而引起所述阀门构件相对于所述输气管的运动。

8.根据权利要求7所述的空气流控制系统，其中所述进气管还包括沿着至少一部分螺线形螺纹路径的凹槽，其中所述螺纹被构造为适配在所述凹槽中。

9.根据权利要求2所述的空气流控制系统，其中所述进气管具有位于所述呼吸器的所述外壳外面的空气流入口末端，所述输气管具有至少第一开口，并且所述阀门构件可相对于所述第一开口移动，以改变所述第一开口的有效空气流量大小。

10.根据权利要求9所述的空气流控制系统，其中所述第一开口被构造为设置在使用者头部的背面区域。

11.根据权利要求1所述的空气流控制系统，其中所述进气管为形状稳定型。

12.根据权利要求1所述的空气流控制系统，其中所述阀门构件适配在阀门开口中，并且所述阀门构件可相对于所述阀门开口沿着线性方向移动。

13.根据权利要求1所述的空气流控制系统，其中所述输气管可从所述外壳上分离。

14.根据权利要求1所述的空气流控制系统，其中所述输气管与歧管流体连通，所述歧管包括位于所述呼吸器的所述外壳内的多个空气流出口。

15.根据权利要求14所述的空气流控制系统，其中所述阀门构件可移动以改变经过所述多根输气管的相对空气流量。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述输气管为形状稳定型。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述输气管包括右分支和左分支，并且所述阀门开口设置在所述右分支和左分支的接合处。

18.一种控制呼吸器内空气流的方法，包括：

迫使空气经过所述呼吸器的外壳内的输气管，其中所述外壳为佩戴所述呼吸器的使用者限定了可呼吸空气区；以及

由使用者在佩戴所述呼吸器时旋转位于所述外壳外面并邻近所述外壳的外部装置，以改变经过所述输气管的空气流量。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

在所述外壳的开口中插入进气管，其中所述进气管与所述输气管流体连通；以及

将所述外部装置定位在所述进气管上。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

将软管附接到所述进气管的末端，其中所述软管与可呼吸气源流体连通。

21.一种呼吸器的空气流控制系统，所述空气流控制系统包括：

外壳，所述外壳为佩戴所述呼吸器的使用者限定可呼吸空气区，其中所述外壳包括织物罩子；

输气管，所述输气管位于所述呼吸器的所述外壳内；

进气管，所述进气管与所述输气管流体连通，其中所述进气管从所述外壳延伸出去；

阀门构件，所述阀门构件相对于所述输气管可移动并位于所述外壳中以改变经过所述输气管的空气流量；以及

外部装置，所述外部装置位于所述呼吸器的所述外壳外面并被构造为安装在所述输气管上，其中所述呼吸器的使用者在佩戴所述呼吸器时可旋转所述外部装置以控制所述阀门构件的线性运动；

其中所述进气管包括为一部分螺线形的螺纹，并被构造为使得所述外部装置的旋转引起脊相对于所述螺纹的运动，并引起所述阀门构件相对于所述输气管的运动。

22.根据权利要求21所述的空气流控制系统，其中所述外部装置还包括位于内表面上的第一结构，所述第一结构与所述进气管的外表面上的第二结构配合。

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