CN102369135B - 带有双呼吸袋的呼吸装置 - Google Patents

Abstract

潜水员呼吸回路中的一个双呼吸袋具有一个调节器(41，51)，用于自动添加和排出呼吸气体。还公开了双呼吸袋的一个加重铰链板(3)，用于减小潜水员水平位置的呼吸动作。呼吸回路的其他改进包含两个阶段的压缩机(151，155)和备用回路的单制动阀。

Description

带有双呼吸袋的呼吸装置

技术领域

本发明涉及一种呼吸装置，但它并不仅仅用于潜水。 

背景技术

WO89/01895 A1公开了一种用于潜水员的呼吸装置，其中双呼吸袋包含以铰链风箱结构连接在一起的入口腔和出口腔，从而共同膨胀和泄气。当呼吸袋充满时，截流阀使呼吸袋与供应管道分隔开，而当呼吸袋排空时，截流阀则使呼吸袋与回流管道分隔开。安全阀防止潜水员肺部压力过大或抽吸。这种设置使气流随着潜水员的呼吸而波动，与其他设备相比具有机械简单性和可靠性。 

WO89/01895 A1中描述的潜水员双呼吸袋利用一种铰链板限制呼吸袋的补给和恢复，使它们同时充满和排空。在常规操作期间，依靠位于水面，通常在船上的压缩机，气体以恒定的速率在返回呼吸袋到水面和返回至潜水员之间循环。该呼吸回路不含流动或压力调节器，因此，回路中所有的压力下降都是由连接压缩机和呼吸袋的脐带软管引起的。双呼吸袋补偿由于潜水员呼吸引起的流向和来自潜水员肺部的流动变化。潜水员呼吸回路中的压力由双呼吸袋上的压力决定。来自压缩机的出口压等于潜水员的压力加上脐带供应软管中降低的压力。朝向压缩机的入口压等于潜水员的压力减去返回脐带软管中降低的压力。气体由于潜水员呼吸回路中压力的降低而被压缩，从而使气体能够被添加至呼吸回路中，维持平衡。也可以添加气体来补偿来自管路的少量泄露。同样，随着潜水员的上浮，需要从呼吸回路中排出气体。 

呼吸回路中气体的不足会导致双呼吸袋中气体不足，因此在潜水员完成吸气前呼吸回路就已排空。当呼吸袋排空时，截流阀关闭从回流呼吸袋到回流软管的气流，潜水员呼吸的速率被限制在从压缩机向供应软管的气体供给速率。最初这种不平衡引起吸入末端呼吸阻力的微小提高，但随着不平衡性的提高，双呼吸袋排空的时间会更久，来自水面的气流可能会不足以满足潜 水者的需要。 

呼吸回路中过量的气体会导致双呼吸袋中的气体过多，因此在潜水员完成呼气前呼吸回路就已充满。当呼吸袋充满时，截流阀关闭来自供应软管的气体流动，潜水员呼吸的速率被限制在气体通过回流软管回到水面的速率。最初这种不平衡引起呼出末端呼吸阻力的微小提高，但随着不平衡性的提高，双呼吸袋充满的时间会更久，返回水面的气流可能会不足以满足潜水者的需要。 

保持回路中气体平衡的一种方式是使用一种压力调节器，当水面回路中的压力超过预期的限制时，压力排气阀向呼吸回路添加或排出气体。这种方式的问题难点是较高和较低限度之间的差异相对较小，可能需要随潜水员潜水深度的变化进行调节。可能需要的进一步变化应改变呼吸气体的混合比例。当呼吸回路中不同组分流动系数随时间恶化时，则需要进行补偿。通常需要精确测量潜水员所处的深度和所需呼吸气体的密度。因此，当潜水员在开始潜水下沉时，需要不断调节压力调节器和排气口，并需要考虑呼吸气体组成的变化。 

通常，水面上需要有两个人来调节输送至潜水员的呼吸气流。第一个人监控实际的潜水深度，另一个人根据深度和其他因素添加和排放潜水气体。 

需要一种改良的探测方法，随潜水员需求的变化而向呼吸回路中补充气体或排气。 

发明内容

根据本发明的第一个方面，它提供了一个双呼吸袋呼吸回路，包含一个供应管道、一个回流管道和一个呼吸气体源，所述的呼吸回路涉及用来检测呼吸袋最小体积，并从所述气体源向呼吸回路补充气体的方式。所述方式可能包含一个感应回流管道中流速变化的流量传感器，但最好在回流管道中设置一个压力传感器来检测呼吸回路中的压力变化。这种传感调节器可以是一个压力调节器，称作“补充”调节器。 

根据本发明的第二个方面，它提供了一个双呼吸袋呼吸回路，包含一个供应管道、一个回流管道和一个排气口，所述的呼吸回路涉及用来检测呼吸袋最大体积，并从呼吸回路排放气体的方式。所述方式可能包含一个供应管道中的流量传感器，同样用于检测呼吸袋的最小体积，但最好在供应管道中设置一个压力传感器来检测供应管道中的压力变化。这种传感器可以是一个压力调节器，称作“排气”调节器。该排气调节器可能包含通风口。补充和排气调节器可以是相互联合的，例如在共用部分中。 

补充和排气调节器可对最大和最小体积的呼吸袋关闭阀的活动引起的压力快速变化作出反应。通常，吸入末端呼吸袋排空时，切断回流软管中的气体流动，在呼气末端呼吸袋充满时切断供应软管。该截流阀的关闭中断气流，产生可检测的压力变化，一个或多个压力检测器可用于检测这种变化，并告知调节器。 

随着一个或多个呼吸循环，气体被添加至呼吸袋的呼吸回路中。 

当气体不足时，补充和排气调节器向呼吸回路中自动添加呼吸气体；当气体过量时，无论潜水员的深度如何，都将从呼吸回路中释放气体。这避免了在常规操作中人工介入的需要。 

这两个调节器最好设置在水面上，使“补充”调节器接近供气源，例如储气缸，从而能够收集回收来自“排气”调节器的气体。本发明另一个方面可能还涉及收集排放的气体，再用于呼吸回路的方法。 

当呼吸袋被充满或排空时即可进行检测，而不是估计系统中的最适压力，以人工介入的方式添加或排除气体。 

根据包含双呼吸袋、供应和回流管道、气体回收组件和压缩机的呼吸回路的内体积、呼吸袋中呼吸回路的气体泄漏速率、潜水员潜水深度的变化和其他相关因素来确定需要添加或排放的呼吸气体体积。 

WO89/01895A1中描述的潜水员用双呼吸袋利用一个铰链板隔成一个供应和回流呼吸袋，而这共同充满和排空。当潜水员背负双呼吸袋位于水平位置时，这种设计会产生较大的静水压失衡。这种失衡可能是由于当潜水员肺部和双呼吸袋位于不同的水深时，水对潜水员肺部和对双呼吸袋的压力差引起的。当潜水员直立时，呼吸袋与潜水员肺部几乎位于相同的深度，当潜水员俯卧时，潜水员的肺部比呼吸袋要深250mm，这使得潜水员难以从供应呼吸袋中呼吸气体。同样，如果潜水员仰卧时，呼吸袋比潜水员的肺部高250mm，使得潜水员难以向回流呼吸袋呼出气体。 

用于防止肺部压力过大或过度抽吸的安全阀也受其相对于肺部的安装位 置和潜水者的方向影响。当安全阀较肺部深时，肺部测试到的开启压力稍高，而当肺部较安全阀深时，肺部测试到的开启压力较低。 

当使用者大体位于水平位置时，需要一种减轻静水压失衡的方法，从而减小呼吸动作的变化。 

根据本发明的第三个方面，它提供了一个可穿戴的呼吸装置，包含一个具有相互连接的供应腔和回流腔的双呼吸袋，从而协调充气与排气，该呼吸袋具有一个能够靠近或远离使用者的可移动的共有部分，该共有部分具有一个实质块。 

将沉重的材料附着在共用部分上面或并入共用部分，它通常是一个铰链板，通过向共用部分施加的重力作用，根据该部分高于或低于使用者肺部的位置提高或降低减小两个呼吸袋的中的压力，从而减小静水压失衡。这降低了潜水者的位置对从双呼吸袋吸气或呼气所需的力气。 

通常一个双呼吸袋的工作容积大约为4.5至5升，与本发明一致，并添加了一个重量约3-10kg的附加块到共用部分，最好是5-9kg。 

共用部分最好是直立的铰链板，在下边缘具有大体水平的铰链轴，该实质块在铰链板的自由边或接近自由边的位置具有一个加重部分。该加重部分可以带状或条状附件的形式存在，大约重7kg。加重部分的重心最好位于铰链轴上方200mm处。加重部分可延伸至共用部分的全宽。 

相对沉重的共用部分保持双呼吸袋中的压力和作用在潜水员肺部的水压相近，从而使潜水员更容易呼吸。 

双呼吸袋最好包含安全阀，每个安全阀具有一个可移动的板状阀门元件。这种阀门元件通常是一个自由圆盘，是一个实体。 

用沉重的材料制作双呼吸袋安全阀的阀门元件可保证安全阀开口的压力以双呼吸袋受共同部分上附加的重量影响的压力变化而变化。 

通常这种安全阀的直径大约为10mm，阀门元件的质量大约为14-25gm。 

施压和抽吸安全阀上加重的阀门元件意味着它们开口处的压力非常接近潜水员肺部受到的水压，从而避免增压过高或过低对潜水员肺部的损害。 

根据使用者肺部的有效中心(肺部重心)与双呼吸袋铰链板的有效中心间的最大垂直距离，可简单地计算出共同部分和/或阀门元件的质量。 

安全阀最好位于双呼吸袋共同部分上，具有各自的盘状阀门元件，可垂 直地向所述共同部分的平板上移动，通常是具有铰链的平板。 

在施压和抽吸安全阀上的加重阀门板是指安全阀开口压力和呼吸袋里的平均压力间的差异能够大体保持不变。这使得安全阀的开口压力保持在最佳设置水平，而不受潜水员位置的影响。 

最好提供一个双呼吸袋的背包。在一个具体实施例中，加重的共同部分和/或加重的阀门部分并入一个双呼吸袋背包。该背包最好根据使用者肩膀的弯曲设置，从而使呼吸袋接近潜水员肺部，从而减少使静水压失衡程度最小所需的加重总量。在一个具体实施例中，该呼吸袋包含一个坚硬的背包，其上具有可充气的呼吸袋腔室，腔室上有一个坚硬的防护罩，该防护罩具有孔缝，允许呼吸袋随所述装置中水的置换而扩张和缩小。防护罩最好是可移动的，从而能够对双呼吸袋进行检查。 

在设计一种潜水员用的气体回收系统的压缩机时，需要考虑三个因素： 

1.压缩机入口压力是由潜水员的潜水深度决定，可以是压缩机内压力增加的几倍。这意味着该压缩机罩需要做相应地加固，对其进口侧进行密封，使之能够承受远远高于具有大气入口的压缩机上的压力差。 

2.呼吸气体通常包含高比例的氦气，它是一种非常小的分子，致使密封困难导致泄漏。 

3.呼吸气体是可循环再利用的，从而使得任何进入该系统的污染物都不能被去除，而逐步积累，从而增加其毒性。 

这意味着需要避免使用会向呼吸回路引入水蒸气或毒气的材料。 

大气驱动气体输送压缩设备和往复式压缩机目前被普遍使用在呼吸气体回收系统中，但这两种情况仍需要对标准设备进行相当大的改造。往复式压缩机工作时非常安静，其效率高于气体输送压缩设备，但往复式压缩机需要在连接杆和活塞上设计有干燥的运转封条。密封会产生大量的热，很有可能产生泄漏。已经尝试将一个电动马达和泵安装在压力导管中，但它非常笨重，如果马达使马达线圈中的树脂过热的话会产生毒气，进入呼吸回路。 

需要设计一种更好的压缩机用于潜水员的呼吸回路。 

根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种混合气体压缩机，使呼吸气体在双呼吸袋中循环，第一段具有一个喷射泵，第二段具有一个离心压缩机，其中该离心压缩机体积非常大，从而过量的输出组成喷射泵可用的动力 气体。 

离心压缩机的输出体积至少是潜水员呼吸所需体积的5倍。在一个具体实施例中，该输出体积是呼吸所需体积的8-10倍。 

相对于其他其他回收系统来说，潜水员用双呼吸袋可大大减少呼吸回路中的压力下降，从而产生一种可选的超大型的离心压缩机。 

离心压缩机的优点包含： 

●与往复式压缩机相比，大大减小了其尺寸和噪音 

●更强的抽吸效率 

●与大型往复式压缩机往复式活塞连接杆相比，更容易密封离心压缩机上相对较小的旋转推。 

理论上，潜水员呼吸回路所需的流动和压力可在具有11mm推进器的一级档实现，但可能需要以百万rpm的速率旋转。二级离心压缩机所需速率减半，但这仍然太高而无法用于实际操作，并且叶轮尺寸仍然非常小，从而导致操作困难。 

离心压缩机产生所需提高的一半的压力，产生呼吸所需体积10倍以上气体也是可行的。所述的压缩机具有一个约35-40mm的叶轮，以200000rpm的速度旋转，由电动机制动，例如发动机或水力发动机；此外，它还能够以和发动机中的涡轮充电器相似设置中的气体涡轮机直接驱动。 

最坏的情况是当潜水员位于水面时，由于入口压力低于周围环境大气压，质量流较低，入口与出口的压力比较高。随着潜水员的下沉，气体密度增加，压力比降低，减少了叶轮旋转速度，产生所需提高的压力。 

WO89/01895A1中公开的潜水员用双呼吸袋被用于初级气体回收呼吸回路和次级或后背换气回路。在正常的操作中，通过关闭再生式氧气回路中回流呼吸袋与二氧化碳清除器之间的连接，阻止双呼吸袋内的气体在潜水员背包换气部分循环。当不使用换气器时，也会关闭再生式氧气回路中的氧气和稀释气体供应。阀门需要由潜水员操作，需要时要同时打开和关闭三个通道。 

纯氧气具有着火的危险，因为它提高了其他材料的可燃性。这就限制了用于容纳纯氧的可用材料。 

WO89/01895A1中描述的呼吸系统具有两个备用模块，以备气体回收系统的故障： 

1.一个利用呼吸袋的换气模块被并入主要的呼吸系统中，但不需要水面补给。 

2.一个开放的回路需求系统使用水面供应，但绕过呼吸袋。 

这意味着单个的故障不会威胁潜水员的安全。潜水员根据主要气体回收系统的故障类型决定激活哪个备用模块。 

为了使任一备用模块能够有效运转，需要根据下表内容打开或关闭一组气体通道。 

根据本发明的第五方面，双呼吸袋装配具有可操作的阀门来选择气体回收呼吸回路、换气回路和开放式呼吸回路。其中所述的阀门被分成三个阀门组。一个，两个和所有三组具有各自的制动器。 

这可以认为开放式呼吸回路不是一个这样的回路，因为气体被排放到水中；气体回收和换气回路是关闭的回路。 

因此，潜水员能够以最少的操作来激活选定的备用模块，而不是逐个打开或关闭每个阀门。 

在具体实施例中，第一组阀门的操作可关闭通道a和c，将呼吸袋与把它与水面连接的供应和回流软管隔开，通过通道b维持供应软管和需求调节器之间的联系。第一组设置操作用于换气器或开放回路的备用。 

在具体实施例中，第二组阀门的操作可打开通道d，e和f，从而激活换气器。 

在具体实施例中，第三组阀门的操作可关闭通道g，并打开通道h，以将潜水员与双肩背包隔开，并将补给连接至开放回路需求调节器。第三组阀门可被并入一个送气口、全脸面具或密封的头套。 

在具体实施例中，第一组阀门可位于潜水员胸前。第二组阀门位于双肩背包上。第三组阀门位于口中，最好位于送气口、面具或头套上。 

为了避免意外操作，所述阀门的致动器具有一个弹簧锁，释放开弹簧锁后才能允许操作。所述的弹簧锁为挤压轴释放，所述的致动器可以是推拉式或旋转的。一把锁可以用来将所述的致动器维持在一种或另一种操作状态。 

根据本发明的第六个方面，它涉及一种双呼吸袋的三通短管阀，具有一个限制三个独立气流通道的套管，以及可在所述套管上转动的线轴，用来同时打开和关闭所述通道。该线轴是聚四氟乙烯(PTFE)材料，所述套管是氧兼容材料，如铜管。该线轴最好呈圆柱形，在梯形设置中具有若干直径规格。 

在使用中，所述的管道分别控制稀释气体供应、氧气供应，以及与气体清除器的联系，由适当的封条分隔开，例如O-环。 

呼吸袋与换气清除器之间的压力差使非常小的，但通道相对较大。氧气和稀释气体的压力适中，因此通道相对较小。梯形线轴的直径包含换气清除器的一个通道，其中用于稀释气体和氧气的通道直径相对较小。线轴直径的典型比例为3∶1。 

这种线轴阀最好合并入双呼吸袋双肩背包内，所述的线轴包含一个从双肩背包突出的旋转轴，具有外部制动器，例如一个杠杆，从而由双肩背包的携带者操作，所述线轴可以在打开和关闭位置之间旋转。 

潜水员换气系统使用了一种称作碱石灰的化学颗粒来与来自潜水员呼出气体中的二氧化碳反应，通过与颗粒中众多化合物的一串反应将二氧化碳从系统中除去。碱石灰位于清除器中，使呼出的气体通过碱石灰颗粒。碱石灰的作用，例如一定数量的碱石灰能够除去的二氧化碳的总量，依赖于： 

●碱石灰的温度 

●碱石灰的湿度 

●表面积和颗粒大小(越小越好) 

●呼出气体存在于碱石灰中的时间 

●呼出气流在其穿过清除器时在碱石灰中的分布 

●清除器中碱石灰的压缩和分布 

潜水员肺部消耗的回路气体占换气器的比例取决于清除器中的压力下降，它依赖于： 

●清除器的横截面积与纵深， 

●碱石灰的颗粒大小(越小越差) 

●允许呼出的气体穿过的用于固定碱石灰的过滤材料。 

一些灰尘是因碱石灰颗粒的运动产生的，限制碱石灰的过滤材料需要捕获很大一部分的灰尘，从而避免灰尘进入潜水员的肺部。对于大多数换气系统来说，呼气时呼出的气体仅穿过清除器。然后在吸入过程中静止于清除器中，使呼出气体中的二氧化碳有更多的时间和碱石灰反应。 

WO89/01895A1中描述的潜水员呼吸系统中，双呼吸袋的配置使一半的呼出气体在呼气过程中穿过清除器，另一半则进入吸气过程。与先前其他的技术相比，尽管这并不影响呼出气体在清除器中的总时间，但会改变气体穿过碱石灰的路径。 

根据本发明的第七个方面，它提供了一个针对双呼吸袋呼吸气体的二氧化碳清除器，包含具有碱石灰的同轴管，以及位于所述的一个同轴管上的入口，所述的管子具有多个孔，允许气体穿过管子，但阻止碱石灰颗粒穿过管子。这些管子中具有过滤材料。 

清除器安装在附件中使用，使气体穿过外层管子进入换气呼吸回路的供应端。 

这些管子可以是熔结的金属或塑料，呈圆形，由一个或多个可移除的末端平板封闭，所述的末端板适用于向管中含有的碱石灰颗粒施压，例如依靠来自弹簧的压力。 

当潜水员用尽氧气时需要向换气器添加氧气。添加氧气量过多会引起中毒，而添加量太少的话则会引起潜水员缺乏氧气。氧气分压应维持在绝对值为0.2bar和1.6bar之间。分压是衡量一种气体浓度的量度，是混合物中一种气体的半分比与混合物绝对压力的乘积。随着潜水员潜水深度的增加，压力增高，需要维持安全分压的氧气百分比则降低。潜水员耗尽氧气的速率取决于他们工作的强度，与其呼吸速率一致(大约是呼吸速率的4％)。氧气消耗与呼吸速率之间的关系随潜水员的不同而变化，也随潜水员工作进度的变化 而变化。 

完全封闭的回路换气器倾向于利用电氧气传感器和电子控制器使分压维持在预设范围内。然而，经常会发生水进入电子器件内的风险，特别是在水压高到向外壳和密封条施加相当大的张力的水深位置。 

半闭合式的回路换气器倾向于机械地补充富含氧气的混合气体。添加的气体量足以供给预期的氧气消耗。由于当呼吸袋充满时，都会有少量的气体发生泄漏，这就意味着需要向呼吸回路中添加多于潜水员需要的气体量。呼吸回路内气体中氧气比例低于添加至回路中的富含氧气的混合气体中氧气的比例，这意味着气体中的部分氧气从再呼吸回路中泄漏出去。如果添加的氧气量高于潜水员消耗的氧气量以及氧气泄漏，那么呼吸回路中的氧气比例增高，排出气体中的氧气量也会增加，直到达到平衡。如果添加的氧气量少于潜水员的使用量以及从呼吸回路中泄漏，氧气比例降低，那么从回路中泄漏出的氧气量也会减少，直到达到平衡。因此，排出的气体将氧气含量稳定在某一范围内，当潜水员消耗的氧气量少于计划时，将会释放更多的氧气，而当潜水员消耗的氧气量多于计划时，则会释放较少的氧气。泄漏的气体量越多，排放气体稳定作用越大，但是在某一指定的时期会使用更多的气体。 

有多种向呼吸回路中添加气体的方法，主要的方法依靠恒定的质量流量或恒定的体积流量。添加的体积是一定比例的呼吸体积，添加的质量是一定比例的呼吸质量。深度范围越大，越难获得正确的气体组成。 

根据本发明的第八个方面，它提供了一个潜水员用呼吸回路的换气设备，该设备包含两个用于添加氧气的独立系统，第一个系统用于添加富含氧气的混合气体作为潜水员呼吸速率的一部分，第二个系统用于在预设的潜水深度处添加氧气，并随潜水员从该深度上浮而提供流速增加的氧气。 

WO89/01895A1所述的双呼吸袋内的铰链板随潜水员的呼吸而内外移动。这种运动可用于驱动一个小的风箱测量泵，当将双呼吸袋作为部分换气器时，以一定比例的潜水员呼吸速率向该呼吸回路中添加富含氧气的气体。需求调节器以潜水员的环境压力向测量泵提供气体。因为体积是恒定的，所以氧气的质量随深度的增加而增加。如果双呼吸袋排空时，需求调节器还会想呼吸回路中添加气体。 

在较浅的深度，以恒定的绝对压力通过流速限定器添加额外的氧气。随着潜水员潜水深度的增加，环境压力增加，流速限定器中流过的压力差异变小，流入呼吸回路中的氧气流量降低，直至供应的氧气压力等于或小于潜水员周围环境压力时，氧气流停止。 

风箱测量设备提供了一种在潜水员的操作深度添加氧气的简单且可靠的方法，其气体保存比率相对较高，而无需依赖于电子控制系统。 

通过在呼吸回路中设置一个需求调节器，可自动补充来自泄漏的损失。 

在较浅的深度添加氧气的补充方法可大大消除潜水员在位于水面和减压期间发生低氧的风险。 

一个提供压缩气体潜水装置的开放回路具有一个需求调节器，其中含有一个脐带状的供应软管足够为75l/min的潜水员呼吸所需要的最高流速大约为240l/min的气流。如果通过软管的气流散布在呼吸循环中，该软管可以是非常小的。这反过来会减小潜水员携带的脐带软管大小。与WO89/01895 A1中所描述的呼吸系统一样，如果供应软管的尺寸能够以120l/min的恒定速率输送气体，那么吸气过程的气体供应将会不足，从而使得开放回路的需求调节器正确运转。 

根据本发明的第九个方面，它提供了一个潜水员用的双呼吸袋双肩背包，包含一个累加器，用于在最大吸入期间向潜水员开放回路的需求调节器增补气流。在呼气时，供应管道重新充满累加器。供应脐带软管中的最大流速降低，从而减小脐带软管的尺寸。当潜水员被开放回路调节器连接至一个供应脐带软管时，这种设置是非常有用的，其中呼吸袋被隔开，回流脐带软管关闭。 

附图说明

本发明的其他特征将根据附图以示例的方式进行以下描述： 

图1是呼吸袋双肩背包风箱部分的后部图示。 

图2是图1的剖视图。 

图3以图示说明了潜在的静水压失衡。 

图4说明了典型安全阀的位置和平衡。 

图5显示了轴向剖面的安全阀。 

图6说明了一个具有双呼吸袋的波状外形的双肩背包。 

图7是主要呼吸呼吸回路的示意图。 

图8图解说明了双呼吸袋的供应截流阀。 

图9图解说明了双呼吸袋的回流截流阀。 

图10图解说明了向呼吸回路的气体补充。 

图11图解说明了从呼吸回路的气体排放。 

图12图解说明了一个呼吸回路中的两级压缩。 

图13a图解说明了一个具有关闭阀的潜水员呼吸回路。 

图13b图解说明了一个具有一个吹口的潜水员呼吸回流。 

图13c图解说明了一位戴着头盔的潜水员。 

图14显示了一个用于激活再呼吸回路的短管阀。 

图15显示了图14中阀门的阀槽。 

图16显示了一个包含图14中阀门的潜水员双肩背包。 

图17图解说明了一个二氧化碳清除器的轴向剖面。 

图18与图19显示了一个双呼吸袋氧气测量装置的轴向剖面。 

图20显示了一个用于向呼吸回路添加氧气的阀门和限流器的轴向剖面。 

图21显示了潜水员双肩背包用累加器的轴向剖面； 

图22显示了具有图21所述累加器的呼吸回路。 

具体实施方式

在本说明中，竖直一词的意思是指相对于背负双呼吸袋双肩背包的站立使用者的方向。有关方位的其他参考也可做相应的解释。 

参照图1-3，潜水员用双肩背负的双呼吸袋具有一个主体1、一个外层膜2、一个竖直的铰链板3和一个内层膜4，将供应呼吸袋与回收呼吸袋分开。如箭头6所示，大体水平的铰链轴5使肩并肩排列呼吸袋像风箱膨胀紧缩一样发挥作用。A代表潜水员的口腔，B代表胸骨上切迹，C则是肺部重心。 

通过对施加在水中呼吸袋上的作用力做力的分解表明在两个呼吸袋上的平均压力与从铰链到平板对面边缘距离的三分之二点上的水压，该距离与D点所示的两外两个边缘之间的距离相等。这一点是呼吸袋的等效中点。 

通过向铰链板上施加重量，或是用沉重的材料制作铰链板，可向铰链板施加相当大的重力。当潜水员俯卧时，他会受到铰链板向下的重力作用。为了平衡该作用力，可增加两个呼吸袋内的压力。如果施加到铰链板上的压力大小正合适，那么呼吸袋内的压力则与水压对肺部的作用力相等。铰链提供的杠杆作用是指使呼吸袋内的压力与作用于潜水员肺部的压力相等时所需的总重量随着来自铰链重量的中心而减小。 

当潜水员直立时，该重量的重力方向与铰链的方向相同，从而对双呼吸袋的压力非常小。当潜水员仰卧时，该重量的重力打开呼吸袋，减小呼吸袋内的压力，从而接近于施加在肺部的水压。 

该重量的总体作用是将双呼吸袋的等效中心指向潜水员肺部的中点，从而使潜水员在水平位置时能够更容易地呼吸。通常施加的重量大约7kg。 

本发明涉及的呼吸袋包含位于供应和回流侧的压力和吸力安全阀11，12(图4)，安装在铰链板3上。 

压力和抽吸安全阀的阀门板10(图5)是由致密材料制成，例如铅或钨合金，以使得施加在阀门板上的重力与来自弹簧的弹力成对。净作用力取决于阀门的方向。当重力和弹簧弹力共同作用时，打开安全阀所需压力或抽吸力升高。当重力和弹簧弹力相互作用时，打开安全阀所需压力或抽吸力则会降低。当重力以弹力切线方向作用时，打开所需压力则仅仅由弹簧弹力决定。本身重量为14-25gm的典型阀门板决定了安全阀打开压力大小受阀门的方向影响。这些阀门安装在面对肺部重心C的位置，并向阀门板上增加重量，使得打开的压力与作用在肺部中部的水压相关。图4表示了一个向呼吸袋边缘加重量的矩形7，位于铰链轴5对面。 

通常，压力安全阀11(图5)被安装在双呼吸袋平板中，用于从靠近双呼吸袋等效中心D的供气呼吸袋卸除过量的压力。同样，抽吸安全阀12将被安装在靠近等效中心D的双呼吸袋平板上，使得当回流呼吸袋内的压力过低时打开该安全阀。 

本发明所涉及的双呼吸袋最好安装于双肩背包13内(图6)，其顶部具有与潜水员后背轮廓一样的形状。如图所示，呼吸袋位于靠近潜水员肺部的位置，减少了铰链板上和安全阀内所需重量的总量，同时降低潜水员呼吸所需的力气。 

如图7-9所示，在压缩机21通过从脐带22到双肩背包23的供气软管将工作气体泵向呼吸回路周围时，工作气体通过供应呼吸袋24流向潜水员25。 通过潜水员脐带状回流软管，从潜水员体内流回的气体将返回水面。在水面，气体经过清除器27的再加工除去其中的二氧化碳后重新泵回至潜水员。图中还显示了一个氧气供应罐31，用于补充氧气，具有一个补充阀32、一个排气阀33、一个冷却器34、一个脱水器35、一个稀释供气罐36和一个补充调节器37。通过水面装置和脐带软管内的气流仅受压缩机产生的压力和潜水员脐带软管内压力的下降调节。双呼吸袋24，26根据潜水员的呼气和吸气调节所需气流的变化。双呼吸袋上的铰链板28将呼吸袋分为两部分，使它们能够共同的填充和排空。 

当供应侧呼吸袋24充满时，铰链板28靠近箭头所示的用于中断来自水面补充气体的供给阀底座30。这仅当呼吸回路中过量的气体引起潜水员呼气端被充满时才中断。 

当双呼吸袋排空时，铰链板28靠近回流呼吸袋里的回流阀底座29，从而中断如箭头R所示的气体回流到水面。当呼吸回路中没有足够的气体时，会防止潜水员吸气端的双呼吸袋排空。 

当检测到流向潜水员或流出气流停止时，可利用一种设置向呼吸回路添加补充气体或排放气体。本发明公开的指示器用来指示通过关闭阀门29，30引起的流速和压力快速变化。铰链板起着非常大的隔板作用，具有对阀门较高的机械力学优势。这意味着双呼吸袋内压力(通常是0.0025bar)的较小变化能够克服供应或回流脐带软管内更大的压力(通常是10bar)。 

当关闭来自水面的气体供应或回到水面的气体被切断时，软管内的压力会快速变化。水面上的调节阀和排气阀被呼吸回路内压力变化速率激活，从而向回路中添加气体，或从该回路排出气体。这种设置不依赖于潜水员的深度，它会随着潜水员的下降或上升自动调整。 

图10显示了一种在压力快速下降时快速添加气体的设置，但不会对潜水员上升过程中压力的缓慢下降起作用。如果呼吸回路42中回流侧的压力降低到导杆压力以下时，会打开圆顶压力调节器41，从而向回路中添加气体。来自呼吸回路的导杆压力上调与调节器的主要联系，从而使正常操作时的导杆和感应压力相同。流速限制器43和阻尼卷44被安装在呼吸回路42与调节器41之间的导杆45上，从而在呼吸回路的压力快速下降时，需要一些时间使导杆压力与呼吸回路内的压力平衡。 

隔板47分隔成一个腔室，在一侧受到导杆压力，在另一侧收到呼吸回路压力。隔板47随呼吸回路中压力下降的移动使阀门板48从阀门底座49处提起，使气体在压力的驱使下通过管道50进入呼吸回路。 

因此，当导杆压力高于呼吸回路中压力的下降时，圆顶压力调节器将向呼吸回路中添加气体。直到导杆压力下降到呼吸回流中的压力，或者是呼吸回路压力因潜水员呼气使回流呼吸袋内截流阀打开引起压力升高。使导杆压力相等所需时间的长短取决于限流器的流动系数和导杆压力线内阻尼卷的大小，并可以根据经验进行设计以满足预期的使用。 

如果第一次添加的气体不足，那么双呼吸袋将在下一次吸气后重新排空整个系统。通过一个从压力调节器中排出气体并长期打开的文氏管向呼吸回路添加气体可提高添加到每个系统内的气体量。文氏管敏感性的调整能防止调节器保持永久地打开状态。 

图11显示了一种在压力快速升高时排出气体的设置，但不会对压力的缓慢下降起作用。如果呼吸回路52中供应侧压力下降到导杆压力以下时，会打开位于圆顶上的排气阀(有时是背后压力调节器)51，从而从回路排出气体。导杆压力从排气阀主要连接处的上游下降，从而使正常操作中导杆和感应压力相同。流速限制器53和阻尼卷54被安装在呼吸回路52和排气阀51之间的导杆上，从而在呼吸回路的压力快速升高时，需要一些时间使导杆压力与呼吸回路内的压力平衡。隔板56分割成一个腔室，当导杆压力小于呼吸回路52内的即时压力时，对来自排气口57底座58不同压力的升高做出反应。 

位于圆顶上的排气阀将从呼吸回路中排出气体，使导杆压力低于呼吸回路中压力的增加，指导导杆压力升高到呼吸回路中的压力水平，或者呼吸回路压力随着潜水员的吸气打开供应呼吸袋内的关闭阀而降低。导杆压力达到均衡所需的时间长度依赖于流速限制器的流动系数和导杆压力线上阻尼卷的大小，并可凭经验确定。 

如果双呼吸袋首次排出不足的气体，那么将在下一次呼气后重复这一循环。 

图12显示了第一和第二阶段压缩机的设置。 

第一阶段喷射/推进压缩机151使用来自动力气体152的动力抽出两种气体流混合气的吸入流153。释放出气体量154是动力气体量和吸气量的总和。 该气体以高于抽吸压和低于动力气体压力的排出。 

尽管抽吸压低于施加在潜水员身上的环境压力，那么抽吸是相对的，可能显著高于大气压。 

第二阶段离心压缩机155能够抽取从潜水员泵回的气体和第一阶段混合的动力气体。第二阶段后分开气流，通过供气管156向潜水员158泵出所需的气体量，剩下的气体157可用作第一阶段喷射压缩机的动力气体，产生水面上的第二再循环回路。 

潜水员所需要的呼吸气体量通常是每分钟120升，而来自离心压缩机的输出量是每分钟1200升。因此，压缩机90％的输出量包含喷射泵的动力气体，带走潜水员每分钟呼出的120升气体。 

用于向喷射压缩机提供动力的动力气体量显著多于向潜水员回流的气体量。第二阶段压缩额外气体的能量用于给第一阶段提供动力。 

在喷射器151和压缩机155后面，热交换器159冷却气体，并将温度保持在易控制的水平。在另一个实施例中，没有设置位于压缩机155之后的热交换器159，但供应管路156中设置有一个热交换机，用于冷却泵向潜水员158的气体。这种设置利用喷射泵151的优势，能够更高效地与热气体作用，而压缩机155可与冷气更高效地作用。 

空气轴承和其他非润滑轴承的转动支持叶轮轴。使用一种迷宫式密封或其他干燥的密封来减小叶轮轴和叶轮外壳之间泄漏呼吸气体的量。 

多种高速动力源可用于驱动离心压缩机的叶轮，包含气体涡轮机、水压涡轮机、ic马达和电子马达。根据电力供应，可能需要一个传动装置盒来实现最终的驱动速度。 

压力的升高和通向潜水员的气体受第二阶段叶轮驱动的不同速率控制，分出的气体量向喷射器泵51提供动力。 

本发明的优势有： 

●第一阶段压缩机不具有可移动的部分，是耐用和可靠的。 

●第二阶段压缩机具有一个可移动部分(转子)，性能稳定。 

●第二阶段压缩机的叶轮尺寸易于制造，并能够以可实现的安全速度工作。 

●仅有的泄露路径位于离心压缩机相对小的旋转机轴周围。 

●空气轴承具有很低的摩擦力，不会向呼吸回路引入污染物。 

●尺寸和噪音水平小于往复式压缩机。 

●效率高于往复式压缩机。 

●简单的设计容易操作和维修，具有更高的可靠性。 

●由于大多数气体在喷射泵间循环，即使潜水员呼吸回路被暂时关闭或堵塞，离心压缩机也不会熄火。 

图13a说明了潜水员用双呼吸袋呼吸回路80部分，多种截流阀的设置需要激活两种后备的呼吸回路。 

截流阀a，c相互连接，使得它们能够通过一个动作一起开放和关闭。这两个截流阀位于供应软管和回流软管83，84之间的主要呼吸回路中，这两个软管通常以潜水员与双肩背包87内的供应和回流呼吸袋85，86之间的脐带形式存在。气体回流管道内的回路由软管对和连接潜水员到呼吸袋的出气口88组成。 

供应软管83和连接开放回路需求调节器89的软管b之间的连接位于供应截流阀上游，因而水面和需求调节器之间的连接维持在阀门a的所有位置上。 

截流阀d，e和f也是相互连接一致操作的，回流呼吸袋和潜水员双肩背包内的二氧化碳清除器81之间的通道、氧气供应82和稀释气体供应90是同时开放和关闭的。当这些阀门被打开时，后备换气器回路被激活，井然有序的打开将能够有效地操作，阀门a和c也需要被关闭。 

截流阀g和h相互连接一致操作，当阀门g打开时，阀门h是关闭的。当阀门g关闭，阀门h打开时，后备开放回路调节器被激活，但为了确保可以有效运转，阀门a和c需要关闭。 

图13b显示了接口和开放回路需求调节器组合成一个装置90，使得潜水员无需在水中更换接口。图13c显示了一个装入潜水帽100的装置，它也可以合并到一个完整的面罩中。 

气体回收截流阀a和c最好设置在潜水员胸部位置，以便易于控制。然而，它们可设置在双肩背包内，使之能够容易地维护该机械装置。根据阀门的设置，最好推动活塞或瞬时旋转把手来关闭阀门。为了避免意外操作挤压释放门闩，直到挤压活塞后活塞或把手才能移动。拖拉活塞或逆时针旋转把 手可打开阀门，这取决于安装的制动器类型。其他制动器类型也是可能的。 

必须关闭气体回收阀门a，c，以确保后备系统能够在所有情况下都能有效操作。这种设置意味着通过潜水员的简单操作就可以关闭主要的气体回收系统，并随潜水员选择后备系统允许换气器和开放回路需求后备系统有效操作。 

这种作用是可逆的，使得潜水员能够检测该后备系统。 

图14-16图示说明了一种由三部分线轴组成的截流阀61，具有一个由PTFE制造的线轴62和由耐氧材料，如黄铜制造的匣子63组成。线轴可一次打开和关闭所有的三个端口64-66。阀门由防水壁连接到双肩背包外的杠杆67外。“O”形环状密封被合并到氧气和稀释气体部分截流阀的线轴内。当阀门打开时，氧气控制中的流速限制器控制氧气流入呼吸回路。 

线轴62具有三个通路。当阀门打开时，三个通路在主体端口处排列成一行，当阀门关闭则会封住这些端口。最大的通道66将回流呼吸袋连接到二氧化碳清除器。第二通道65用于稀释气体，第三通道64则用于氧气。卷轴由末端板68固定在主体内。穿过隔壁连接头的轴杆69转动线轴安装到线轴内的方套筒70内。杠杆67连接到轴上，穿过双肩背包罩。由指导72限制的一个推拉杆71用于旋转杠杆。双肩背包罩内的隔壁连接器限制杠杆，是它只能旋转90°。“O”环形封条阻止隔壁连接器的泄漏。刮垢环阻断轴杆和隔壁连接器间落灰，损伤轴承承受面和移动密封条。 

拖拉杠杆的简单操作将打开阀门，推动杠杆将会关闭阀门。杠杆最好偏向一端，确保换气回路完全关闭或完全打开。 

在潜水员潜水前或潜水期间的任何时候都可以检测后备换气器的操作，并在此关闭。 

PTFE是能够耐氧的，是一种干燥润滑剂。 

氧气添加至二氧化碳清除器上游的换气器，使得氧气到达潜水员处与呼吸器充分混合。 

图16是一种双呼吸袋双肩背包的外部形态示意图，显示杠杆67推/拉杆71，以及固定支架72。操作杆71最好至立在双肩背包上，一侧连接到使用者。这种位置保证了可以避免意外操作。 

图17显示了一种同轴的二氧化碳清除器，具有烧结塑料制成的内部和外 部气缸91，92。气缸内具有碱石灰颗粒，使潜水员呼出的其他穿过内管91的入口93。然后气体穿过碱石灰颗粒，并穿过外部气缸92进入双肩背包(未显示)。烧结塑料被设计成保留碱石灰颗粒，并捕获产生的灰尘，对穿过气缸壁的呼出气体产生可忽略不计的阻力。箭头显示了呼吸气体流动的方向。其他类型的过滤材料可用作制作气缸壁，从而避免碱石灰粉末对呼吸回路的污染。 

清除器的径向流动和长度提供了一个较大的截面区域和一个气体流过的短距离，显著降低呼吸阻力，同时确保呼出的气流穿过清除器。这种设计也可维持来自化学反应的热量，进一步提高碱石灰的效率。一个可移动的末端板94允许置换使用过的颗粒。 

由弹簧装载保持碱石灰颗粒被轻微压缩，从而避免碱石灰以无效的形式存在或相互摩擦产生灰尘。呼出气体流经较小的气缸，穿出较大的气缸，在另一种设计中气流可逆向流动。呼吸袋内的碱石灰体积大概是1.5升，当潜水员以每分钟75升速率工作时，这对于WO89/01895A1中描述的双呼吸袋使用是足够的，呼出气体通过该系统的脉冲最大体积是1.5升或是3升呼吸容量的一半。对于传统的换气器来说，换气器中的碱石灰体积需要提高到2升以上，这是检测二氧化碳清除器耐用性的呼吸容量。 

图18和图19说明了向潜水员呼吸回路添加氧气的设备。图18包含一个具有一个双呼吸袋的测量风箱泵。图20显示了一个阀门和气流限定器，用于控制添加到呼吸回路中的氧气量。 

参照图18，替代3％呼吸袋的测量风箱101安装在铰链板108外表面，限制供应和回流呼吸袋102，压缩呼吸袋膨胀风箱。一个刚硬的呼吸袋双肩背包103为风箱101提供了一个反应部分。风箱内的气体通过一个蘑菇形(单向)阀门106进入供应呼吸袋。随着呼吸袋的放气，气体通过与入口105连接的非回流阀104进入测量风箱，入口105是从需求调节器109提供富氧气体混合物，维持供应压力仅低于双呼吸袋内的压力。反过从潜水员双肩背包内或上面的高压气体存储气缸供给需求调节器。随着呼吸袋的膨胀，测量风箱被挤压，气体通过非回流阀106排到双呼吸袋内。负重107被附加到呼吸袋的铰链板108上。 

因此，这一装置以潜水员呼吸速率3％的气流量供给气体，使得随着潜 水员呼吸用力增加添加更多的气体。一旦潜水员到达预计的深度，添加氧气的流量超出潜水员消耗的流量，并伴有从回路泄漏出过量气体。 

呼吸袋可以是排空的，呼吸袋隔板被挤压，并打开需求调节器的隔板，从而添加呼吸气体来膨胀供应呼吸袋。换气器模式将向该回路添加更多的气体，确保首次激活换气器时换气回路具有充足的气体(例如，关闭脐带状连接)。如果从该系统中损失的气体超过测量泵添加的气体，那么这种设置也允许装满换气回路。 

在较浅的深度，例如在下降和减压期间，以这种方式添加的氧气可能不足以满足潜水员的呼吸需求，因此需要向该回路添加额外的氧气。参照图20，无论潜水员周围环境压力如何，都以恒定的绝对压力从具有压力调节器的纯氧储存气缸提供氧气。储气缸位于双肩背包内部或上面。 

一个控制阀门包含一个具有关闭密封腔112的隔板111的主体110部分，被一卷压缩的弹簧113挤压到腔室112一侧。该主体还限定了一个阀门底座114和一个提升阀115，可通过隔板111的移动移除底座。与氧气存储气缸的入口连接116位于阀门115的上游，与呼吸气体回路的连接117位于阀门115的下游。在连接117内有一个限定器118。 

腔室112提供了一个恒定的参考压力，随着潜水员的上浮和呼吸回路中压力的下降，来自弹簧113的压力克服了呼吸回路内的压力，将隔板111从腔室112中移出，允许氧气穿过阀门座114进入连接处117。限定器118保证了氧气流是受到控制的。腔室112内的基准压力保持在实际的低水平上，最好是真空的，使得随温度变化的压力变化量最小。 

随着潜水员潜水深度的降低，校准压力与参考压力间的差异提高引起氧气流相应提高。当潜水者浮在水面位置时，以这种方式添加氧气的气流最大。随着深度的下降，气流减小，直到当潜水员周围的压力与参考压力相等或超过参考压力时，该气流停止。深度设置到图18-19所示测量泵深度时会释放足够的氧气，通常是70m深。 

呼吸回路内的气体体积缓慢降低氧气比例的变化，氧气添加或消耗速率的短暂变化将对呼出的氧气浓度产生微小的影响。例如，以为潜水员每分钟从10升体积气体中呼吸40升气体，那么如果不添加氧气的话，氧气部分压力从1.0bar降低到0.2bar需要耗时5分钟。 

图21中所示的累加器储存大约1升的呼吸气体，并当供应软管的最大流速小于潜水员的需求时，在短期吸气间排出气体。在呼气期间，累加器被再次充满。这种累加器有助于满足潜水员使用开放管路调节器备用回路的最大需求，供应软管具有缩小的直径孔，可以在主要的呼吸回路中使用呼吸袋。在双肩背包上使用累加器对于其他类型的水面供应潜水系统来说是非常有用的，特别是当软管很长很细的时候，可以减小潜水软管的内孔和/或泵压，从而使压力因收到相当大的流速影响而下降。 

累加器具有一个主体120，该主体包含两个由活塞123分隔开的两个腔室121，122，被滚动的隔板124所密封。一个腔室通过端口与气体供应连接，另一个腔室开放于大气压力。活塞123被导杆126直线固定。一个弹簧127负载着活塞，使腔室121内的气体维持在一个足够高的压力水平，满足潜水员需求调节器的操作。 

当需求调节器被用作WO89/01895 A1中所述的双呼吸袋备份时，一个如图22所示的脐带状截流阀a，c被关闭，使用开放的回路调节器89防止供应气体泵入呼吸袋85，86。这允许供应软管和累加器内的压力足以满足开放回路需求调节器89的要求，以最高速率获得令人满意的运转。 

累加器120最好包含在或安装在潜水员的双肩背包上。 

Claims (17)

1.一种双呼吸袋设备，其特征在于，其适用于潜水员，该设备包含一个双呼吸袋、一个呼吸气体回路，潜水作业时该呼吸气路回路设置于潜水员与水面之间；该设备还包含：

一个位于水面的空气的压缩机(21)；

一个位于水面的第一探测器，用于检测所述的双呼吸袋的最小容积，另外还向所述呼吸气体回路加入呼吸气体；

一个位于水面的第二探测器，用于检测所述的双呼吸袋的最大容积，另外还从所述呼吸气体回路排出呼吸气体；

所述的第一探测器包含一个进口调节器(41)，能够根据所述呼吸气体回路的回流管道(42)中压力变化速率，向所述呼吸回路增加呼吸气体；

所述的第二探测器包含一个出口调节器(51)，能够根据所述呼吸气体回路的供应管道(52)中压力变化速率，从所述呼吸回路中排出呼吸气体；

所述第一探测器设置于所述压缩机(21)的进口端，所述第二探测器设置于所述压缩机(21)的出口段。

2.如权利要求1所述的双呼吸袋设备，其特征在于，所述的进口调节器(41)包含一个进气阀(48)和一个由驱动元件(47)分开的腔，该驱动元件的一端与回流管道(42)连接，另一端通过限流器(43)与回流管道(42)连接，所述的进气阀(48)随着因回流管道(42)中压力的减少而在腔中产生压力差使驱动元件(47)的运动而打开。

3.如权利要求2所述的双呼吸袋设备，其特征在于，在所述的限流器(43)和驱动元件(47)之间设有一个阻尼卷(44)。

4.如权利要求2或权利要求3所述的双呼吸袋设备，其特征在于，所述的驱动元件包含一个隔板(47)。

5.如权利要求1所述的双呼吸袋设备，其特征在于，出口调节器(51)包含一个具有由驱动元件(56)分开的腔的排气阀，该驱动元件(56)的一端与所述的供应管道(52)连接，另一端通过一个限流器(53)与供应管道(52)连接，所述的排气阀随着因供应管道(52)中压力的升高而在腔中产生压力差使驱动元件(56)的运动而打开。

6.如权利要求5所述的双呼吸袋设备，其特征在于，在所述的限流器(53)和驱动元件(56)之间设有一个阻尼卷(54)。

7.如权利要求6所述的双呼吸袋设备，其特征在于，所述的驱动元件是一个隔板(56)。

8.如权利要求1至3中任意一项所述的双呼吸袋设备，其特征在于，共用部分中提供第一探测器和第二探测器。

9.如权利要求8所述的双呼吸袋设备，其特征在于，所述的共用部分限定了一部分回流管道(42)和一部分供应管道(52)。

10.如权利要求1至3中任意一项所述的双呼吸袋设备，其特征在于，该设备还包含一个累加器，用于收集由通风口排出的呼吸气体。

11.一种双呼吸袋设备，其特征在于，该设备包含一个具有三个呼吸气体回路的双呼吸袋，包含一个气体回收回路、一个换气回路和一个开放的需求回路，其中通过多个开/关阀门的操作的需求选择所述气体回收回路、换气回路和开放的需求回路中的一个，而且所述的多个阀门由共同的制动器操作连接；

潜水作业时该呼吸气体回路设置于潜水员与水面之间；该设备还包含：

一个位于水面的空气的压缩机(21)；

一个位于水面的第一探测器，用于检测所述的双呼吸袋的最小容积，另外还向所述呼吸气体回路加入呼吸气体；

一个位于水面的第二探测器，用于检测所述的双呼吸袋的最大容积，另外还从所述呼吸气体回路排出呼吸气体；

所述的第一探测器包含一个进口调节器(41)，能够根据所述呼吸气体回路的回流管道(42)中压力变化速率，向所述呼吸回路增加呼吸气体；

所述的第二探测器包含一个出口调节器(51)，能够根据所述呼吸气体回路的供应管道(52)中压力变化速率，从所述呼吸回路中排出呼吸气体；

所述第一探测器设置于所述压缩机(21)的进口端，所述第二探测器设置于所述压缩机(21)的出口段。

12.如权利要求1至3中任意一项所述的双呼吸袋设备，其特征在于，该设备还包含一个呼吸气体回路的混合气体压缩机，其中在第一阶段有一个喷射泵，在第二阶段有一系列离心压缩机，该离心压缩机通常过大，从而能够过量输出目的气体到所述的喷射泵。

13.如权利要求1至3中任意一项所述的双呼吸袋设备，其特征在于，该设备包含一个潜水员用换气器，包含两种独立地向呼吸气体回路供应氧气的方式，第一种方式用于以潜水员呼吸速率的比例添加富含氧气的气体混合物，第二种方式用于添加小于预期潜水深度的氧气。

14.如权利要求1至3中任意一项所述的双呼吸袋设备，其特征在于，该设备还包含一个呼吸气体累加器，该累加器连接至一个供应管道，实现对所述呼吸袋中开放回路的调节。

15.如权利要求11所述的双呼吸袋设备，其特征在于，该设备还包含一个呼吸气体回路的混合气体压缩机，其中在第一阶段有一个喷射泵，在第二阶段有一系列离心压缩机，该离心压缩机通常过大，从而能够过量输出目的气体到所述的喷射泵。

16.如权利要求11或15中任意一项所述的双呼吸袋设备，其特征在于，该设备包含一个潜水员用换气器，包含两种独立地向呼吸气体回路供应氧气的方式，第一种方式用于以潜水员呼吸速率的比例添加富含氧气的气体混合物，第二种方式用于添加小于预期潜水深度的氧气。

17.如权利要求11或15中任意一项所述的双呼吸袋设备，其特征在于，该设备还包含一个呼吸气体累加器，该累加器连接至一个供应管道，实现对所述呼吸袋中开放回路的调节。