CN103182152A - 应急救援用正压式空气呼吸器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应急救援用正压式空气呼吸器，该空气呼吸器可连接内部气源和外部气源，设置储气瓶作为内部气源，储气瓶的出气口设置有减压器，减压器设置有高压端接口和中压端接口，中压端接口连通气源转换装置，为本空气呼吸器配备的外部气源也连通至气源转换装置，气源转换装置通过导气管连通供气阀，该气源转换装置一次仅接通一种气源，通过外部气源和内部气源的压强对比实现气源转换装置的自动转换调节。使用本发明的空气呼吸器，在救援人员进入救援现场之前，可以充分利用外部气源，从而节省了内部气源，延长了空气呼吸器的有效使用时间，在条件允许的作业场所均可不受限制地使用外部气源，提高了救援质量，降低了救援危险性。

Description

应急救援用正压式空气呼吸器

技术领域

本发明涉及一种应急救援用正压式空气呼吸器，具体涉及一种可外接气源的空气呼吸器。

背景技术

正压式空气呼吸器是一种以压缩空气为呼吸气源的隔绝式呼吸器，所使用的压缩空气储存在自带的储气瓶中，供气方式为正压式，即人员在佩戴呼吸器进行呼吸时，整个呼吸系统始终处于与外界隔离且内部压力高于外界环境压力，在呼吸过程中外界有毒有害气体无法进入呼吸系统内部，确保安全可靠的呼吸防护。该装备已被广泛应用于消防、防化、反恐、处突，以及应急救援等众多领域。

随着近些年来我国经济的高速发展和自然灾害的频发，应急救援工作也呈现出跨行业、跨领域、跨地域的复杂发展趋势。虽然我国在应急救援体系建设、事故灾难处理和防范等方面做了大量的工作，但在救援技术战术研究等诸多方面还处于刚刚起步阶段，尤其是应急救援技术装备发展与国外还存在很大差距。 如何利用目前我国救援队伍缺乏先进、配套的救援装备等现有条件，最大限度地发挥如正压式空气呼吸器这些现有装备的功效，提高救援水平，是在短期内快速提升救援队伍战斗力的首要任务。

传统的正压式空气呼吸器，主要由高压储气瓶、减压器、高压导气管、报警哨压力表、中压导气管、供气阀、面罩、背板背带等部件组成，减压器设置有高压端和中压端，高压端经高压导气管与报警哨压力表连接，其中压力表用于检测储气瓶内气体的压强，当储气瓶内气体的压强低于（5.5±0.5）MPa时报警哨将发出90dB（A）以上的报警声，提示使用者撤离险区。

其中高压储气瓶是储存可供呼吸用的高压压缩空气的主要部件，按气瓶的水容积6.8L、额定工作压强30MPa计算，气瓶中的储气量在标准大气压条件下应在2000L左右，按成人工作状态下呼吸量50L/min计算，则人员佩戴该呼吸器的理论最长使用时间也仅为40min。但在实际使用过程中，储气瓶在充装压缩气体后，佩戴时的着装、检验过程会浪费一定的气量，且按照国家标准当储气瓶内余压强达到5～6MPa时人员应撤离灾区不能够继续使用，则气瓶的实际有效使用压强仅为22MPa左右，再加上人员救援过程中由于紧张、恐惧、做功量大等因素，会急剧增加人体呼吸量，从而大大减少了呼吸器的有效使用时间，许多专业救援人员在救援过程中由于气量不足导致窒息伤亡的事例屡见不鲜。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可外接气源的正压式空气呼吸器，该呼吸器为了弥补自带内部气源储气量有限的问题，通过自动转换装置连接外部气源，在救援人员进入救援现场之前，可以充分利用外部气源，从而节省了内部气源，延长了空气呼吸器的有效使用时间，在条件允许的作业场所均可不受限制地使用外部气源，提高了救援质量，降低了救援危险性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

应急救援用正压式空气呼吸器，所述空气呼吸器设置有供救援人员佩戴的面罩，面罩上设置有供气阀，所述空气呼吸器可连接内部气源和外部气源，该空气呼吸器设置储气瓶作为内部气源，储气瓶的出气口设置有减压器，所述减压器设置有高压端接口和中压端接口，所述高压端接口连通报警哨压力表，所述中压端接口连通气源转换装置，为本空气呼吸器配备的外部气源也连通至所述气源转换装置，气源转换装置通过导气管连通所述供气阀，该气源转换装置一次仅接通一种气源，通过外部气源和内部气源的压强对比实现气源转换装置的自动转换调节。

进一步，所述气源转换装置设置有阀体，阀体对外设置有三个接口，分别连接内部气源、外部气源和面罩上的供气阀，内部气源和外部气源的接口相对设置，在两者之间设置有阀芯滑动腔室，在该腔室内设置有可沿两个气源接口方向往复滑动的阀芯，所述阀芯与外部气源相作用一侧的受压面积大于与内部气源相作用一侧的受压面积。

进一步，所述内部气源和外部气源的接口，两者分别通过气流通道连通阀体上的供气阀接口，所述阀芯通过左右移动择一打开其中一条气流通道，并同时关闭另一条气流通道；在每条气流通道的路径上均设置有单向阀，单向阀的打开方向分别为内部气源至供气阀、外部气源至供气阀。

进一步，所述内部气源和外部气源均处于正常工作压强时，所述阀芯朝向内部气源滑动，关闭内部气源接口至供气阀接口的气流通道，打开外部气源接口至供气阀接口的气流通道，外部气源即流入供气阀。

进一步，所述外部气源低于正常工作压强且内部气源压强大于外部气源压强时，所述阀芯朝向外部气源滑动，关闭外部气源接口至供气阀接口的气流通道，打开内部气源接口至供气阀接口的气流通道，内部气源即流入供气阀。

进一步，所述阀芯中部设置有气流通孔，气流通孔连通外部气源和内部气源的接口，所述气流通孔的入口端位于外部气源一侧，在入口端通过单向阀加以密封，当内部气源和外部气源均不流入、或仅内部气源流入气源转换装置时，该单向阀关闭气流通孔，当仅外部气源流入气源转换装置时，单向阀打开气流通孔，继而流入减压器并通过高压端接口流入报警哨压力表，启动报警哨。

进一步，所述阀芯可分体设置成上阀体和下阀体，两阀体通过螺钉连接，所述滑动腔室设置在下阀体内，所述内部气源、外部气源接口相对设置在下阀体，所述供气阀接口设置在上阀体，所述气流通道也分体设置于上阀体和下阀体。

进一步，所述外部气源的正常工作压强为0.6～1.0MPa，内部气源经减压器减压后的正常工作压强为0.6～1.0MPa。

进一步，所述外部气源压强≤0.1～0.3MPa且内部气源为正常工作压强时，阀芯向外部气源一侧移动，内部气源进入供气阀。

进一步，所述阀芯滑动腔室为T型，所述阀芯为与腔室适配的T型；所述阀芯上设置有密封圈，对阀芯与滑动腔室壁之间构成密封，密封圈上涂抹润滑材料。该润滑材料可采用硅脂润滑材料。

 

本发明的应急救援用正压式空气呼吸器，具有以下优点：

①该呼吸器主要用于有害物质浓度较高（体积浓度≥1％时）、有害物质种类不明、环境空气中氧气浓度小于16％、以及空气中含有大量一氧化碳等过滤式防护面具无法发挥作用的场合；该呼吸器类型属于隔绝式防护面具，其优点是不论毒剂的种类、状态和浓度大小，均能有效地予以防护，其适用范围非常广泛。

②该呼吸器配置有外部气源自动转换装置，通过该装置使呼吸器同时连接内部气源和外部气源，并优先选用外部气源，在条件允许的作业场所均可不受限制地使用外部气源，从而节省呼吸器自带的内部气源，节约了救援人员在佩戴呼吸器的自检过程中、在通往救援灾区的路途中、穿着重型防化服等复杂防护装备的佩戴过程中大量的气体浪费。当外部气源的压强不能满足呼吸要求时，自动转换装置可自动切换连通内部气源，不影响救援人员的呼吸。

③该呼吸器配置的外部气源自动转换装置性能稳定、可靠，便于与重型防化服、移动供气源等装备组合使用，具有较高的适配性。

④该呼吸器具有体积小、质量轻、操作简单、维护方便、佩戴舒适等特点，尤其在连接或断开外部气源时，操作简便、安全、可靠，特别适用于复杂环境下应急救援工作的个人呼吸防护。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明所采用气源转换装置的剖视图；

图3为本发明所采用减压器的剖视图。

图1中：1.面罩，2.供气阀，3.中压导气管，4. 高压导气管，5.报警哨压力表，6. 气源转换装置，7.背带，8. 外部气源联管，9.瓶阀，10.减压器，11. 储气瓶，12. 背板。

图2中：13.上阀体，13-1. 气流通道，13-2.塔形弹簧，13-3.钢珠，13-4.O型圈，13-5. 气流通道，14.螺钉，15.下阀体，15-1.气流通道，16.内部气源管，17.转换活塞体，17-1.密封圈，17-2.气流通孔，17-3.弹簧，17-4.钢珠，17-5.O型圈，17-6.空心螺钉，18. 外部气源管。

图3中：10-1. 中压端通道，10-2. 高压端通道。

 

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达到预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图和较佳实施例，对本发明的结构、特征以及功效详细说明如后。

如图1、图2、图3所示为本发明所设计实施例之一，在该实施例中，应急救援用正压式空气呼吸器设置有背板12，背板12上设置有背带7，作为内部气源的高压储气瓶11依靠背板12固定，储气瓶11的出气口设置有减压器10，因为储气瓶11的额定工作压强为30MPa，而救援人员正常呼吸气压为0.6～1.0MPa，所以需要减压器10进行减压，减压后的气流通过中压导气管3进入面罩1上的供气阀2供救援人员呼吸。当人员吸气时，供气阀2在负压作用下将被自动开启供人员呼吸，供气阀2具有按需供气及正压功能，即当人员吸气时气体进入面罩1，同时面罩1内保持高于环境大气的压力；当人员呼气时，供气阀2不供气，呼出的气体从面罩1上的呼气阀排出，依此规律形成往复呼吸循环过程。

减压器10的结构如图3所示，设置有中压端通道10-1和高压端通道10-2，高压端通道10-2通过高压导气管4连通报警哨压力表5，当储气瓶11内气体的压强低于（5.5±0.5）MPa时报警哨将发出90dB（A）以上的报警声，提示使用者撤离险区。

在传统空气呼吸器的结构中，减压器10的中压端通道10-1直接连通供气阀2，为了延长空气呼吸器的有效使用时间，本发明空气呼吸器的结构中中压端通道10-1首先连通气源转换装置6，为本发明空气呼吸器配备的外部气源也连通至气源转换装置6，外部气源通常是储气量更大的储气瓶组合，虽然无法背负，但是可以用小拖车拖行。气源转换装置6还设置有第三个接口并通过中压导气管3连通供气阀2，气源转换装置6一次仅接通一种气源，或是内部气源或是外部气源，在气源转换装置6内部通过外部气源和内部气源的压强对比实现自动转换调节。

如图2所示，气源转换装置6的阀体设置成上阀体13和下阀体15，阀体对外设置有三个接口，分别连接内部气源、外部气源和面罩1上的供气阀2，内部气源和外部气源的接口相对设置，即图2中的内部气源管16和外部气源管18，在两者之间设置有阀芯滑动腔室，在该腔室内设置有可沿两个气源接口方向往复滑动的阀芯，即图2中的转换活塞体17，阀芯与外部气源相作用一侧的受压面积大于与内部气源相作用一侧的受压面积。

如图2所示，上阀体13和下阀体15之间通过螺钉14连接，阀芯滑动腔室设置在下阀体15内，内部气源、外部气源接口相对设置在下阀体15，供气阀接口设置在上阀体13。阀芯滑动腔室为T型，转换活塞体17为与腔室适配的T型；转换活塞体17上设置有密封圈，对阀芯与滑动腔室壁之间构成密封，为了保证滑动效果，在密封圈上涂抹润滑材料，该润滑材料可采用硅脂润滑材料。

如图2所示，内部气源管16和外部气源管18，两者分别通过气流通道连通阀体上的供气阀接口，气流通道在阀体上呈对称式布局，如图2中的上下方向的气流通道15-1、斜向的气流通道13-1构成外部气源的气流通道，在气流通道13-1的入口处设置有防倒流密封装置，该装置由塔形弹簧13-2、钢珠13-3和密封圈13-4的组合构成，防倒流密封装置的打开方向为外部气源至供气阀。内部气源的气流通道是一个对称的结构，同样设置有防倒流密封装置，它的打开方向为内部气源至供气阀。转换活塞体17通过左右移动利用自身的阀体择一打开其中一条气流通道，并同时关闭另一条气流通道。

由于本发明的空气呼吸器是优先使用外部气源的设计目的，而且出于安全考虑，在救援人员准备进入救援现场时，必须打开内部气源，以防止外部气源的突然断接，所以当内部气源和外部气源同时连通至气源转换装置6时，而且均是正常工作压强，通常情况是内部气源压强等于外部气源压强，此时转换活塞体17朝向内部气源滑动，关闭内部气源接口至供气阀接口的气流通道，打开外部气源接口至供气阀接口的气流通道，外部气源即流入供气阀2。本发明的空气呼吸器为此设计的参数为：外部气源的正常工作压强为0.6～1.0MPa，内接气源经减压器10减压后的正常工作压强为0.6～1.0MPa。

如果外部气源的储气也被用尽或发生突然断接时，内部气源压强大于外部气源压强，此时转换活塞体17朝向外部气源滑动，关闭外部气源接口至供气阀接口的气流通道，打开内部气源接口至供气阀接口的气流通道，内部气源即流入供气阀2。本发明的空气呼吸器为此设计的参数为：当外部气源压强≤0.1～0.3MPa时，转换活塞体17向外部气源一侧移动，内部气源进入供气阀2。

如果内部气源没有打开或发生供气异常而不能连通至气源转换装置6时，此时仅有外部气源连通至气源转换装置6，则报警哨会提示报警，该设计目的通过以下技术手段实现：

如图2所示，转换活塞体17中部设置有气流通孔17-2，气流通孔17-2连通外部气源和内部气源的接口，气流通孔17-2的入口端位于外部气源一侧，在入口端通过弹簧17-3、钢珠17-4、O型圈17-5、空心螺钉17-6的组合加以密封，当内部气源和外部气源均不流入、或仅内部气源流入气源转换装置6时，该密封组合关闭气流通孔17-2，当仅外部气源流入气源转换装置6时，推动钢珠17-4压缩弹簧17-3打开气流通孔17-2，继而流入减压器10并通过高压端通道10-2流入报警哨压力表5，启动报警哨，直至内部气源正常供气该报警才能解除。

为了保证转换活塞体17对内部气源的封闭效果，在气流通孔17-2的出口端设置有密封圈17-1，密封圈17-1可以压靠在内部气源管16的端部，转换活塞体17一方面利用自身的杆体封闭内部气源管接口至供气阀接口的气流通道，一方面利用密封圈17-1封闭内部气源管16，双重的密封措施可以提高对内部气源的密封效果，提高了内部气源的有效利用率。

本发明的空气呼吸器通过对传统正压式空气呼吸器的改进，在基本结构不做重大改动的前提下，增加外部气源自动转换装置，使呼吸器在连接自身携带的高压储气瓶提供气源的同时，通过外部气源自动转换装置同步连接外部气源。在救援人员使用时优先选用外部气源，当外部气源断开或压力过低时，即外部气源压力低于0.1～0.3MPa时，呼吸器气源自动转换为呼吸器自身携带的气瓶气源。该呼吸器特别适用于自然灾害、大型安全生产事故、突发公共安全事件等复杂条件下的应急救援个人防护，其意义在于通过外部气源自动转换装置提供的外部气源的使用，绝对延长呼吸器的防护时间，尤其是节约了救援人员在佩戴呼吸器的自检过程中、在通往救援灾区的路途中、穿着重型防化服等复杂防护装备的佩戴过程中大量的气体浪费，使自身携带的有限呼吸器气源更有效、可靠地应用于复杂条件的应急救援，大幅度提高呼吸器的使用安全性和救援人员的战斗力。

上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.应急救援用正压式空气呼吸器，所述空气呼吸器设置有供救援人员佩戴的面罩，面罩上设置有供气阀，其特征在于，所述空气呼吸器可连接内部气源和外部气源，该空气呼吸器设置储气瓶作为内部气源，储气瓶的出气口设置有减压器，所述减压器设置有高压端接口和中压端接口，所述高压端接口连通报警哨压力表，所述中压端接口连通气源转换装置，为本空气呼吸器配备的外部气源也连通至所述气源转换装置，气源转换装置通过导气管连通所述供气阀，该气源转换装置一次仅接通一种气源，通过外部气源和内部气源的压强对比实现气源转换装置的自动转换调节。

2.如权利要求1所述的空气呼吸器，其特征在于，所述气源转换装置设置有阀体，阀体对外设置有三个接口，分别连接内部气源、外部气源和面罩上的供气阀，内部气源和外部气源的接口相对设置，在两者之间设置有阀芯滑动腔室，在该腔室内设置有可沿两个气源接口方向往复滑动的阀芯，所述阀芯与外部气源相作用一侧的受压面积大于与内部气源相作用一侧的受压面积。

3.如权利要求2所述的空气呼吸器，其特征在于，所述内部气源和外部气源的接口，两者分别通过气流通道连通阀体上的供气阀接口，所述阀芯通过左右移动择一打开其中一条气流通道，并同时关闭另一条气流通道；在每条气流通道的路径上均设置有单向阀，单向阀的打开方向分别为内部气源至供气阀、外部气源至供气阀。

4.如权利要求3所述的空气呼吸器，其特征在于，所述内部气源和外部气源均处于正常工作压强时，所述阀芯朝向内部气源滑动，关闭内部气源接口至供气阀接口的气流通道，打开外部气源接口至供气阀接口的气流通道，外部气源即流入供气阀。

5.如权利要求3所述的空气呼吸器，其特征在于，所述外部气源低于正常工作压强且内部气源压强大于外部气源压强时，所述阀芯朝向外部气源滑动，关闭外部气源接口至供气阀接口的气流通道，打开内部气源接口至供气阀接口的气流通道，内部气源即流入供气阀。

6.如权利要求2所述的空气呼吸器，其特征在于，所述阀芯中部设置有气流通孔，气流通孔连通外部气源和内部气源的接口，所述气流通孔的入口端位于外部气源一侧，在入口端通过单向阀加以密封，当内部气源和外部气源均不流入、或仅内部气源流入气源转换装置时，该单向阀关闭气流通孔，当仅外部气源流入气源转换装置时，单向阀打开气流通孔，继而流入减压器并通过高压端接口流入报警哨压力表，启动报警哨。

7.如权利要求3所述的空气呼吸器，其特征在于，所述阀体可分体设置成上阀体和下阀体，两阀体通过螺钉连接，所述滑动腔室设置在下阀体内，所述内部气源、外部气源接口相对设置在下阀体，所述供气阀接口设置在上阀体，所述气流通道也分体设置于上阀体和下阀体。

8.如权利要求2所述的空气呼吸器，其特征在于，所述外部气源的正常工作压强为0.6～1.0MPa，内部气源经减压器减压后的正常工作压强为0.6～1.0MPa。

9.如权利要求8所述的空气呼吸器，其特征在于，所述外部气源压强≤0.1～0.3MPa且内部气源为正常工作压强时，阀芯向外部气源一侧移动，内部气源进入供气阀。

10.如权利要求2所述的空气呼吸器，其特征在于，所述阀芯滑动腔室为T型，所述阀芯为与腔室适配的T型；所述阀芯上设置有密封圈，对阀芯与滑动腔室壁之间构成密封，密封圈上涂抹润滑材料。

Images