CN103285537B - 一种具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀及呼吸面罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀及呼吸面罩，吸气阀包括：具有轴向的台阶内孔的基体，沿该台阶内孔的小孔内壁圆周面均布有若干个轴向设置的凸台，凸台之间有槽，各凸台的前端均具有斜面和轴向限位结构，台阶内孔的大孔对应的基体壁上具有与外界导通的通气孔；阀芯，其设于基体的台阶内孔的小孔内，阀芯具有端盖，阀芯上具有进气孔，阀芯的外圆周面上均布有若干凸起述各凸起均具有与基体凸台的斜面相匹配的斜面结构；在端盖与基体之间的弹性件；中空按钮轴，其轴向移动地设于小孔内，并沿轴向方向在阀芯的前端，按钮轴的中空部为进气通道，按钮轴的底端圆周边沿为锯齿状边沿；阀芯可在第一位置和第二位置之间切换。

Description

一种具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀及呼吸面罩

技术领域

本发明涉及一种阀门，尤其涉及一种呼吸设备的阀门。

背景技术

空气呼吸设备作为一种呼吸保护装备，现已被广泛应用于重工业，环境工程，能源及海洋工业等领域，用于消防员及相关工作人员在火灾、有害物质泄漏、烟雾弥漫、缺少氧气等恶劣作业条件下，进行火灾源侦测、灭火处理、抢险救灾等一系列救援工作。

空气呼吸设备以压缩空气为供气源，气瓶的大小决定了供气量的多少。当面临时间较长的救援工作时，通过扩大气瓶的体积确实可以增加供气量，但同时也会增加使用者的负荷，不利于救援工作的展开，因此，充分利用环境空气并合理使用气瓶空气成了改进呼吸设备使用时间短的措施之一。

阀门作为空气呼吸设备的关键部件，在整个气体传输过程中起着开启与关闭气体通路的作用。如果能够通过阀门的设计，令呼吸设备在环境条件允许的情况下，利用环境空气，减少不必要的气瓶用气，在环境条件污染的情况下，使用气瓶空气，起到防护作用，即通过“呼吸环境空气”和“呼吸气瓶空气”之间的相互切换，便可在一定程度上增加气瓶用气的使用时间。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，该吸气阀能够根据需要实现打开和关闭，从而使得提供给吸气阀的气源在环境空气与气瓶空气之间切换。

为了达到上述目的，本发明提供了一种具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，其包括：

一基体，其具有一轴向的台阶内孔，沿该台阶内孔的小孔内壁圆周面均布有若干个轴向设置的凸台，两相邻的凸台之间形成槽，各凸台的前端均具有一斜面和一轴向限位结构，台阶内孔的大孔对应的基体壁上具有与外界导通的通气孔；

一阀芯，其设于所述基体的台阶内孔的小孔内，该阀芯具有一端盖，阀芯上具有进气孔，该阀芯的外圆周面上均布有若干凸起，各凸起均具有一与基体凸台的斜面相匹配的斜面结构；

一弹性件，设于所述阀芯端盖与基体之间，以施加一轴向力；

一中空的按钮轴，其可轴向移动地设于基体台阶内孔的小孔内，并沿轴向方向设于阀芯的前端，该按钮轴的中空部为进气通道，该按钮轴的底端圆周边沿为锯齿状边沿；

该锯齿状边沿在按钮轴的轴向移动中作用于阀芯的斜面结构，以使阀芯轴向进给一位移并周向转过一角度，使阀芯在端盖离开基体台阶内孔台阶面的一第一位置和端盖紧密盖设在台阶面上的一第二位置之间切换，该阀芯的进气孔于第一位置与基体的通气孔导通，该阀芯凸起的斜面结构于第一位置与基体凸台的斜面匹配接触，且该凸起于第一位置被基体的轴向限位结构限位，该阀芯的凸起于第二位置设于基体的槽中。

在本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀中，阀芯具有两个不同位置，当阀芯处于第一位置，即阀芯克服弹性件的轴向力而离开基体，此时，吸气阀打开；当阀芯处于第二位置，即弹性件向阀芯施加轴向力将其顶向基体，此时，吸气阀关闭。当吸气阀与呼吸设备连接时，吸气阀打开，环境空气进入呼吸设备；吸气阀关闭，切换至气瓶空气供气。

按压按钮轴时，按钮轴克服弹性件向其施加的轴向力而不断靠近基体底部，按钮轴的锯齿状边沿与阀芯的凸起相接触，按钮轴的轴向力通过锯齿状边沿作用于与之相配合的斜面结构上，并将此轴向力分解成一轴向分力和一切向力，使得阀芯在轴向方向上产生一位移并周向转过一角度，当按压按钮轴的外力撤离后，阀芯受到弹性件的轴向力回复，凸起的斜面结构与设置在基体的较小台阶内孔上凸台的斜面匹配接触，同时被同样设于较小台阶内孔上凸台的轴向限位结构卡住，在这种状态下，阀芯处于第一位置，阀芯的端盖离开基体，设于阀芯上的进气孔与设于基体上的通气孔气导通，由于按钮轴的进气通道始终与外界环境导通，这样就可以将环境空气输入呼吸设备内。再次按压按钮轴时，按钮轴再次克服弹性件向其施加的轴向力而不断靠近基体底部，按钮轴的轴向力仍通过锯齿状边沿作用于与之相配合的斜面结构上，并将此轴向力分解成一轴向分力和一切向力，使得阀芯在轴向方向上再次产生一位移并按照与前次旋转方向相同的方向再次转过一角度，使得阀芯上的凸起滑落至基体上的槽内，此时阀芯在弹性件轴向弹力的作用下处于第二位置，即阀芯的端盖与基体紧密贴合，设于阀芯上的进气孔与设于基体上的通气孔气断开，从而将环境空气隔绝于呼吸阀外。

进一步地，上述按钮轴的外圆周面上具有若干轴向延伸的导向凸台，各导向凸台对应卡设于基体的各槽内。

更进一步地，上述导向凸台的尾端端部还具有径向向外伸出的卡口，以使按钮轴不脱离基体地设于基体内。为了使得按钮轴在使用过程中不易从基体内掉落，卡口的设置避免了使用者的误拔而影响正常使用操作。

进一步地，上述阀芯的端盖与基体之间还设有一密封圈。通过在阀芯端盖和基体的接触部分增设密封元件以获得更佳的密封效果。

更进一步地，上述基体在靠近台阶内孔大孔一端的端面为可拆卸的端面。将基体的一端设置为可拆卸端面易于吸气阀的装配和维修。

有利地，上述可拆卸的端面为与基体螺纹连接的闷头螺母。

可选地，上述基体凸台的轴向限位结构为与上述斜面衔接的一平面。

需要说明的是，本技术方案中的轴向限位结构除了上述平面，还可以是本领域内技术人员可以想到的其他结构，例如一与基体凸台的斜面衔接的另一斜面，两个斜面相对设置，从而也可以形成一个实现轴向限位的卡口。

可选地，上述弹性件为弹簧。

相应地，本发明的另一发明目的在于提供一种具有环境空气与气瓶空气切换功能的呼吸面罩，其包括面罩本体以及至少一固定设于面罩本体上的吸气阀，该吸气阀具有上文所述的结构。

在优选技术方案中，在面罩本体上可分别设置一对吸气阀以实现环境空气的充分有效地利用。

本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，通过控制阀芯在两个不同位置之间进行切换来实现自身的打开和闭合，构造简单，实施方便。

与现有的呼吸面罩相比较，本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能呼吸面罩的有益效果为：

（1）呼吸面罩可以实现“环境空气”和“气瓶空气”两种呼吸状态的及时相互转换，有效地利用了气瓶内的压缩气体；

（2）在可以呼吸外界环境空气的情况下，不浪费气瓶压缩气体，减少单位时间内压缩气体的使用量，延长了空气呼吸器的使用时间；

（3）两种呼吸状态转换过程仅需按压按钮轴，无需过多手部动作，使救援人员能专注地投入于现场工作中。

附图说明

图1是本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀在一种实施方式下的结构示意图。

图2是本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀在一种实施方式下处于第一位置时的轴向结构剖视图。

图3是本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀在一种实施方式下处于第二位置时的轴向结构剖视图。

图4是本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀在一种实施方式下的基体的结构示意图。

图5是本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀在一种实施方式下的基体的透视图。

图6是本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀在一种实施方式下阀芯的结构示意图。

图7是本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀在一种实施方式下按钮轴的结构示意图。

图8是本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的呼吸面罩在一种实施方式下的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施方式来对本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀及呼吸面罩做进一步的解释说明，然而，该说明并不构成对本发明技术方案的不当限定。

如图1所示，本实施例中的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀10包括：具有轴向的台阶内孔的基体11，台阶内孔分为大孔110和小孔110’，在小孔110’的内壁圆周面均布有若干轴向延伸的凸台111，两相邻的凸台111之间形成槽112，每一凸台111的前端均具有斜面和轴向限位结构，在大孔110对应于基体的壁上具有与外界导通的通气孔115；阀芯12设置于小孔110’内且具有端盖121，在阀芯12上设有进气孔122，阀芯12的外圆周面上均布若干具有斜面结构的凸起123，该斜面结构与基体凸台111的斜面相匹配；弹性件13设于阀芯端盖121与基体的可拆卸端面之间以向阀芯施加轴向作用力；中空的按钮轴14可轴向移动地设于小孔110’内，并沿轴向方向设置在阀芯12的前端，按钮轴的中空部分为进气通道141，且在其底端圆周边沿设有锯齿状边沿142，按钮轴14的外圆周面上具有若干轴向延伸的导向凸台，导向凸台对应地可卡设于基体11的槽112内。

如图2和图3所示，阀芯12在基体11中存在打开和关闭两个工作位置，阀芯12在端盖121离开于基体11台阶内孔台阶面时为第一位置（即打开位置），而阀芯12在端盖121密封于基体11台阶内孔台阶面时为第二位置（即关闭位置）。

在本技术方案中，弹性件13可以为弹簧，或是其他施加轴向力的弹性元件。

基体的可拆卸端面可以为与基体11螺纹连接的闷头螺母116，或者是与基体扣接的端面，或者是本领域内技术人员可以想到的其他可拆卸端面。可拆卸端面的设置是为了便于吸气阀的装配和维修。当然，端面和基体也可以加工为一体成型的结构。

在有些实施例中，在阀芯12的端盖121与基体11的台阶内孔台阶面之间设有密封圈15以获得更为良好的密封效果。

图4和图5示出了在一种实施方式中的吸气阀中基体的结构。

从图4和图5中可以看出，在这种实施方式中，轴向延伸的凸台111的前端具有斜面113和与斜面衔接的平面114，该与斜面衔接的平面114用于限定阀芯凸起的轴向位置使得阀芯能够固定于第一位置处，相邻两凸台111之间形成槽112。显然地，还可以采取其他结构来实现对阀芯凸起的轴向限位功能，比如，在斜面的前端可以设置一向着斜面底端延伸的挡条以限制凸起受到弹簧的轴向力而落入两凸台之间所形成的槽中，该挡条的延伸方向与衔接平面的延伸方向垂直。或者可以设置与斜面相对的另一斜面，从而使得两斜面形成轴向限位的卡口。此外，设于基体内孔壁上的凸台和设于阀芯的外圆周面的凸起的数量可以根据实际情况进行设计，但是，两者的数量和尺寸设置需要满足在受到轴向外力的情况下阀芯产生的轴向位移行程相同并，且转过的角度相同。

图6进一步示出了本发明所述的吸气阀在一种实施方式中阀芯的结构。

如图6所示，阀芯的外圆周面上开设有进气孔122，凸起123均布地设置在外圆周面上，各凸起123上均具有斜面结构124，其与基体凸台111的斜面113相匹配。

图7进一步示出了本发明所述的吸气阀在一种实施方式中按钮轴的结构。

如图7所示，为了保证按钮轴在轴向方向上移动的稳定性，同时对其周向方向上的转动进行限制，按钮轴的外圆周面上具有若干轴向延伸的导向凸台143，其与图4所示的基体11的槽112匹配，导向凸台143的尾端端部上设有径向向外伸出的卡口144，它们与设于基体台阶内孔端口的卡槽向配合令按钮轴在沿着轴向方向向外拉拽时不脱离基体。导向凸台可采用多种与槽相匹配的形状，例如，如图7所示，导向凸台的径向截面可为矩形或类矩形的。

继续参阅图1-图3，将本实施例中的呼吸面罩投入实际使用中：当需要呼吸环境空气时，使用者按压按钮轴14，随着按钮轴14沿轴向方向向右移动，按钮轴14的锯齿状边沿142压向设于阀芯12的外圆周面的凸起123，使锯齿状边沿142作用于阀芯的斜面结构124时，将轴向力分解成一轴向分力和一切向力，使得阀芯12产生一轴向位移并周向转过一角度，外力从按钮轴14撤走后，按钮轴受到弹簧13施加于其上的轴向力而轴向向左回复，此时，凸台斜面113和凸起斜面结构124匹配接触，同时轴向限位结构将阀芯的凸起抵住，这样阀芯打开，而使得进气通道、进气孔和通气孔导通，环境空气进入呼吸面罩。当需要呼吸气瓶空气时，使用者再次按压按钮轴14，按钮轴14仍克服弹簧13的轴向力沿轴向方向向右移动，阀芯12的斜面结构124在轴向力的作用下同样受到一轴向分力和一切向力，使得阀芯12再次产生轴向位移并转过一相同的角度，当外力再次从按钮轴14撤走后，按钮轴受到弹簧13施加于其上的轴向力而轴向向左移动，凸起斜面结构124脱离斜面113而滑入两相邻的凸台之间的槽112中，阀芯12与基体11密封接触实现关闭，使得进气通道、进气孔和通气孔断开，吸气阀与环境空气隔绝，呼吸面罩切换至气瓶供气。

图8示出了本发明所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的呼吸面罩在一种实施方式下的结构示意图。

如图8所示，在该呼吸面罩中，吸气阀10通过基体11和基体螺母的配合固定设于面罩本体16上。吸气阀可以设置为一个，也可以设置为一对，或者更多。由于呼吸面罩中吸气阀的结构与上文所述并无不同，故本文在此不再进行详细描述。

需要注意的是，所公开实施例的上述说明使得本领域专业技术人员能够显而易见地对于本实施例进行多种类似变化和修改，这种类似变化是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。因此本发明不会受到该实施例的限制。

Claims (10)

1.一种具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，其包括：

一基体，其具有一轴向的台阶内孔，沿该台阶内孔的小孔内壁圆周面均布有若干个轴向设置的凸台，两相邻的凸台之间形成槽，所述各凸台的前端均具有一斜面和一轴向限位结构，所述台阶内孔的大孔对应的基体壁上具有与外界导通的通气孔；

一阀芯，其设于所述基体的台阶内孔的小孔内，所述阀芯具有一端盖，所述阀芯上具有进气孔，所述阀芯的外圆周面上均布有若干凸起，所述各凸起均具有一与基体凸台的斜面相匹配的斜面结构；

一弹性件，设于所述阀芯端盖与基体之间，以施加一轴向力；

一中空的按钮轴，其可轴向移动地设于基体台阶内孔的小孔内，并沿轴向方向设于阀芯的前端，所述按钮轴的中空部为进气通道，所述按钮轴的底端圆周边沿为锯齿状边沿；

所述锯齿状边沿在按钮轴的轴向移动中作用于阀芯的斜面结构，以使阀芯轴向进给一位移并周向转过一角度，使阀芯在端盖离开基体台阶内孔台阶面的一第一位置和端盖紧密盖设在台阶面上的一第二位置之间切换，所述阀芯的进气孔于第一位置与基体的通气孔导通，所述阀芯凸起的斜面结构于第一位置与基体凸台的斜面匹配接触，且该凸起于第一位置被基体的轴向限位结构限位，所述阀芯的凸起于第二位置设于基体的槽中。

2.如权利要求1所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，其特征在于，所述按钮轴的外圆周面上具有若干轴向延伸的导向凸台，各导向凸台对应卡设于基体的各槽内。

3.如权利要求2所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，其特征在于，所述导向凸台的尾端端部还具有径向向外伸出的卡口，以使按钮轴不脱离基体地设于基体内。

4.如权利要求1所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，其特征在于，所述阀芯的端盖与基体之间还设有一密封圈。

5.如权利要求1所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，其特征在于，所述基体凸台的轴向限位结构为与所述斜面衔接的一平面。

6.如权利要求1所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

7.如权利要求1所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，其特征在于，所述基体在靠近台阶内孔大孔一端的端面为可拆卸的端面。

8.如权利要求7所述的具有环境空气与气瓶空气切换功能的吸气阀，其特征在于，所述可拆卸的端面为与基体螺纹连接的闷头螺母。

9.一种具有环境空气与气瓶空气切换功能的呼吸面罩，其包括面罩本体以及至少一如权利要求1-8中任意一项所述的吸气阀，所述吸气阀固定设于面罩本体上。

10.如权利要求9所述的呼吸面罩，其特征在于，所述吸气阀设置为两个。