CN106195297B - 多功能肺式活门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能肺式活门，包括直线电机和外壳，外壳上设有氧源腔、吸气腔和放气腔，外壳内设有进气活门组件和放气活门组件，进气活门组件包括进气活门壳体、进气活门座、第一弹簧和顶杆，放气活门组件包括放气活门壳体，顶杆伸入吸气腔并进入放气活门壳体上的凹槽内，顶杆上设有第二弹簧，第二弹簧始终向放气活门壳体施加远离顶杆的力，直线电机的输出端设有活门板，活门板密封的伸入放气腔内，放气腔内设有第三弹簧，第三弹簧始终向活门板施加远离放气活门壳体出口的力。本发明增设了机械备份，当电机控制失效时，肺式活门仍可以利用机械备份机构正常打开，继续实现肺式供氧调节功能。

Description

多功能肺式活门

技术领域

本发明属于航空个体防护领域，具体涉及一种多功能肺式活门。

背景技术

肺式活门是氧气调节器中最核心活门结构之一，其作用是：当使用者吸气时，肺式活门打开，氧气通过打开后的肺式活门流入，供使用者呼吸；当使用者呼气时，肺式活门关闭，不再向使用者供气，以节省氧气。

目前国内外的电子式氧气调节器的肺式活门机构多采用电机直接控制，一旦电机出现故障或调节器断电，肺式活门的氧气调节功能便会失效，这会给飞行员带来致命的危险。这就要求电子式氧气调节器使用的控制电机必须具有极高的可靠性，且系统供电的可靠性也必须非常高。这就给控制电机的设计选型以及供电系统的设计带来了很大的困难。

因此，设计一种多功能肺式活门，使得当电机控制失效时，肺式活门仍可以正常打开，继续实现肺式供氧调节功能，对于提高电子式氧气调节器的使用可靠性和安全性，并降低了控制电机和供电系统的设计选型难度很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能肺式活门，本发明增设了机械备份，当电机控制失效时，肺式活门仍可以利用机械备份机构正常打开，继续实现肺式供氧调节功能，大幅提高了电子式氧气调节器的使用可靠性和安全性，并降低了控制电机和供电系统的设计选型难度。

本发明所采用的技术方案是：

一种多功能肺式活门，包括直线电机和外壳，外壳上设有与氧源连通的氧源腔、与吸气管道连通的吸气腔和与外界大气连通的放气腔，外壳内设有进气活门组件和放气活门组件，进气活门组件包括内部贯通的且与外壳内壁密封固定的进气活门壳体、用于将进气活门壳体出口压紧封闭的进气活门座、始终向进气活门座施加压紧力的第一弹簧和固定在进气活门座上的顶杆，进气活门壳体进口和出口分别与氧源腔和吸气腔连通，放气活门组件包括内部贯通的且与外壳内壁密封配合的放气活门壳体，放气活门壳体进口和出口分别与吸气腔和放气腔连通，放气活门壳体能沿轴向移动并通过外壳内壁限位，顶杆伸入吸气腔并进入放气活门壳体上的凹槽内，顶杆上设有第二弹簧，第二弹簧始终向放气活门壳体施加远离顶杆的力，直线电机的输出端设有用于将放气活门壳体出口压紧封闭的活门板，活门板密封的伸入放气腔内并通过外壳内壁限位，放气腔内设有第三弹簧，第三弹簧始终向活门板施加远离放气活门壳体出口的力。

进一步地，外壳由依次连接的氧源壳体、吸气壳体、放气壳体和端盖拼接而成，进气活门壳体由氧源壳体和吸气壳体两侧轴向定位并通过螺母锁紧固定，进气活门壳体与氧源壳体和吸气壳体的接触面上分别设有第一密封圈和第二密封圈，放气活门壳体上固定的套有第一膜片，第一膜片外缘被吸气壳体和放气壳体压紧，活门板穿过端盖，活门板上套有第二膜片，第二膜片外缘被放气壳体和端盖压紧，放气活门壳体和活门板分别通过放气壳体侧壁和端盖轴向限位。

进一步地，放气壳体内设有环形凸台，活门板端面设有凹槽，凹槽内端面设有用于将放气活门壳体出口压紧封闭的第一密封垫，第三弹簧一端套在环形凸台上、另一端伸入活门板端面的凹槽内。

进一步地，进气活门壳体内部设有台阶，台阶上设有弹簧座，弹簧座通过外丝螺母压紧固定，弹簧座内部贯通，第一弹簧一端固定在弹簧座上、另一端套在进气活门座上并通过端面与进气活门座接触。

进一步地，第一弹簧为锥形弹簧，锥形弹簧较窄的一端与进气活门座接触。

进一步地，进气活门壳体出口的内侧设有一圈尖锐的刀口，进气活门座上设有用于将刀口压紧密封的第二密封垫。

进一步地，顶杆上固定有凸台，第二弹簧一端套在凸台上、另一端伸入放气活门壳体端面的环槽内。

本发明的有益效果是：

正常情况下，第一弹簧压紧进气活门座使进气活门壳体出口关闭（进气活门关闭），第二弹簧将放气活门壳体压紧至限位处，第三弹簧将活门板推离放气活门壳体出口并压紧至限位处（放气活门打开），此时，吸气腔与放气腔连通、气源腔关闭；当使用者吸气时，在氧气调节器的控制系统的控制下，直线电机驱动活门板克服第三弹簧的弹力运动直至活门板将放气活门壳体出口压紧关闭，此时，吸气腔与放气腔被隔绝，吸气腔与外界大气不再连通，在氧气调节器的控制系统的控制下，直线电机继续朝同一方向运动，驱动活门板和放气活门组件同时克服第二弹簧和第一弹簧的弹力运动，直至放气活门壳体与顶杆接触并通过顶杆推动进气活门座克服第一弹簧的弹力运动，使得进气活门座离开进气活门壳体出口，此时进气活门组件被打开，氧源通过氧源腔进入吸气腔，再经吸气腔排出供使用者呼吸；当使用者呼气时，在氧气调节器的控制系统的控制下，直线电机朝相反方向运动，进气活门座在第一弹簧的作用下重新压在进气活门壳体出口上，进气活门组件被关闭，氧源不再进入吸气腔内，此时吸气腔既不与氧源腔连通，也不与放气腔连通，当直线电机继续运动时，放气活门壳体在第二弹簧的弹力作用下与顶杆分离并被重新压在外壳内壁上，活门板在第三弹簧的弹力作用下，与放气活门壳体分离并被重新压在外壳内壁上，放气活门组件被打开，此时吸气腔重新与放气腔连通，并经放气腔与外界大气连通，吸气腔内多余的气体经放气腔排入外界大气中。当装置掉电时，第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧在过载惯性力作用下被压缩从而使进气活门组件打开、放气活门组件关闭，氧源通过氧源腔进入吸气腔，再经吸气腔排出供使用者呼吸，过载消失后在第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧的回复力作用下，恢复到初始状态。本发明增设了机械备份，当电机控制失效时，肺式活门仍可以利用机械备份机构正常打开，继续实现肺式供氧调节功能，大幅提高了电子式氧气调节器的使用可靠性和安全性，并降低了控制电机和供电系统的设计选型难度。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1中进气活门组件的示意图。

图3是图1中放气活门组件的示意图。

图中：1-氧源壳体；2-螺母；3-第一密封圈；4-进气活门组件；5-第二密封圈；6-吸气壳体；7-第二弹簧；8-放气活门组件；9-放气壳体；10-第三弹簧；11-第一密封垫；12-第二膜片；13-端盖；14-活门板；15-直线电机；16-电机壳；17-进气活门壳体；18-套筒；19-外丝螺母；20-弹簧座；21-第一弹簧；22-进气活门座；23-第二密封垫；24-顶杆；25-锁紧套筒；26-第一膜片；27-放气活门壳体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种多功能肺式活门，包括直线电机15和外壳，外壳上设有与氧源连通的氧源腔、与吸气管道连通的吸气腔和与外界大气连通的放气腔，外壳内设有进气活门组件4和放气活门组件8，进气活门组件4包括内部贯通的且与外壳内壁密封固定的进气活门壳体17、用于将进气活门壳体17出口压紧封闭的进气活门座22、始终向进气活门座22施加压紧力的第一弹簧21和固定在进气活门座22上的顶杆24，进气活门壳体17进口和出口分别与氧源腔和吸气腔连通，放气活门组件8包括内部贯通的且与外壳内壁密封配合的放气活门壳体27，放气活门壳体27进口和出口分别与吸气腔和放气腔连通，放气活门壳体27能沿轴向移动并通过外壳内壁限位，顶杆24伸入吸气腔并进入放气活门壳体27上的凹槽内，顶杆24上设有第二弹簧7，第二弹簧7始终向放气活门壳体27施加远离顶杆24的力，直线电机15的输出端设有用于将放气活门壳体27出口压紧封闭的活门板14（直线电机15固定在电机壳16上，电机壳16通过螺钉固定在外壳上，活门板14与直线电机15的输出端之间通过螺纹连接），活门板14密封的伸入放气腔内并通过外壳内壁限位，放气腔内设有第三弹簧10，第三弹簧10始终向活门板14施加远离放气活门壳体27出口的力。

如图1所示，在本实施例中，外壳由依次（通过螺钉）连接的氧源壳体1、吸气壳体6、放气壳体9和端盖13拼接而成，进气活门壳体17由氧源壳体1和吸气壳体6两侧轴向定位并通过螺母2锁紧固定（螺母2与进气活门壳体17通过螺纹连接），进气活门壳体17与氧源壳体1和吸气壳体6的接触面上分别设有第一密封圈3和第二密封圈5（进气活门壳体17上套有套筒18，套筒18用于减少内侧空腔的容积），放气活门壳体27上固定的套有第一膜片26（第一膜片内缘被压在锁紧套筒25和放气活门壳体27之间），第一膜片26外缘被吸气壳体6和放气壳体9压紧，活门板14穿过端盖13，活门板14上套有第二膜片12，第二膜片12外缘被放气壳体9和端盖13压紧，放气活门壳体27和活门板14分别通过放气壳体9侧壁和端盖13轴向限位。将外壳分段拼接，便于进气活门组件4、放气活门组件8和相关密封件的装配和拆卸，第一密封圈3、第二密封圈5、第一膜片26和第二膜片12起到了密封了作用，防止漏气。

如图1所示，在本实施例中，放气壳体9内设有环形凸台，活门板14端面设有凹槽，凹槽内端面设有用于将放气活门壳体27出口压紧封闭的第一密封垫11（第一密封垫11为橡胶垫、橡胶垫直接粘在凹槽内端面上），第三弹簧10一端套在环形凸台上、另一端伸入活门板14端面的凹槽内。第三弹簧10内外两侧均有限位结构，保证了第三弹簧10受力时的力沿轴线线方向输出。

如图1和图2所示，在本实施例中，进气活门壳体17内部设有台阶，台阶上设有弹簧座20，弹簧座20通过外丝螺母19压紧固定，弹簧座20内部贯通，第一弹簧21一端固定在弹簧座20上、另一端套在进气活门座22上并通过端面与进气活门座22接触。第一弹簧21通过弹簧座20和进气活门座22两端限位，弹簧座20固定、进气活门座22移动，进气活门座22始终受到压紧进气活门壳体17出口的力。

如图1和图2所示，在本实施例中，第一弹簧21为锥形弹簧，锥形弹簧较窄的一端与进气活门座22接触。锥形弹簧越受压回复力增大越多、越伸长回复力减小越多，使得进气活门座22与进气活门壳体17出口接触或分离时的动作更为平稳。

如图1和图2所示，在本实施例中，进气活门壳体17出口的内侧设有一圈尖锐的刀口，进气活门座22上设有用于将刀口压紧密封的第二密封垫23。采用刀口与第二密封垫23的配合密封形式，刀口可以嵌入第二密封垫23内，密封可靠。

如图1所示，在本实施例中，顶杆24上固定有凸台，第二弹簧7一端套在凸台上、另一端伸入放气活门壳体27端面的环槽内。第二弹簧7内外两侧都有限位结构，保证了第二弹簧7受力时的力沿轴线线方向输出。

正常情况下，第一弹簧21压紧进气活门座22使进气活门壳体17出口关闭（进气活门关闭），第二弹簧7将放气活门壳体27压紧至限位处，第三弹簧10将活门板14推离放气活门壳体27出口并压紧至限位处（放气活门打开），此时，吸气腔与放气腔连通、气源腔关闭。

当使用者吸气时，在氧气调节器的控制系统的控制下，直线电机15驱动活门板14克服第三弹簧10的弹力运动直至活门板14将放气活门壳体27出口压紧关闭，此时，吸气腔与放气腔被隔绝，吸气腔与外界大气不再连通，在氧气调节器的控制系统的控制下，直线电机15继续朝同一方向运动，驱动活门板14和放气活门组件8同时克服第二弹簧7和第一弹簧21的弹力运动，直至放气活门壳体27与顶杆24接触并通过顶杆24推动进气活门座22克服第一弹簧21的弹力运动，使得进气活门座22离开进气活门壳体17出口，此时进气活门组件4被打开，氧源通过氧源腔进入吸气腔，再经吸气腔排出供使用者呼吸。

当使用者呼气时，在氧气调节器的控制系统的控制下，直线电机15朝相反方向运动，进气活门座22在第一弹簧21的作用下重新压在进气活门壳体17出口上，进气活门组件4被关闭，氧源不再进入吸气腔内，此时吸气腔既不与氧源腔连通，也不与放气腔连通，当直线电机15继续运动时，放气活门壳体27在第二弹簧7的弹力作用下与顶杆24分离并被重新压在外壳内壁上，活门板14在第三弹簧10的弹力作用下，与放气活门壳体27分离并被重新压在外壳内壁上，放气活门组件8被打开，此时吸气腔重新与放气腔连通，并经放气腔与外界大气连通，吸气腔内多余的气体经放气腔排入外界大气中。

当装置掉电时，第一弹簧21、第二弹簧7和第三弹簧10在过载惯性力作用下被压缩从而使进气活门组件4打开、放气活门组件8关闭，氧源通过氧源腔进入吸气腔，再经吸气腔排出供使用者呼吸，过载消失后在第一弹簧21、第二弹簧7和第三弹簧10的回复力作用下，恢复到初始状态。

本发明增设了机械备份，当电机控制失效时，肺式活门仍可以利用机械备份机构正常打开，继续实现肺式供氧调节功能，大幅提高了电子式氧气调节器的使用可靠性和安全性，并降低了控制电机和供电系统的设计选型难度。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种多功能肺式活门，其特征在于：包括直线电机和外壳，外壳上设有与氧源连通的氧源腔、与吸气管道连通的吸气腔和与外界大气连通的放气腔，外壳内设有进气活门组件和放气活门组件，进气活门组件包括内部贯通的且与外壳内壁密封固定的进气活门壳体、用于将进气活门壳体出口压紧封闭的进气活门座、始终向进气活门座施加压紧力的第一弹簧和固定在进气活门座上的顶杆，进气活门壳体进口和出口分别与氧源腔和吸气腔连通，放气活门组件包括内部贯通的且与外壳内壁密封配合的放气活门壳体，放气活门壳体进口和出口分别与吸气腔和放气腔连通，放气活门壳体能沿轴向移动并通过外壳内壁限位，顶杆伸入吸气腔并进入放气活门壳体上的凹槽内，顶杆上设有第二弹簧，第二弹簧始终向放气活门壳体施加远离顶杆的力，直线电机的输出端设有用于将放气活门壳体出口压紧封闭的活门板，活门板密封的伸入放气腔内并通过外壳内壁限位，放气腔内设有第三弹簧，第三弹簧始终向活门板施加远离放气活门壳体出口的力。

2.如权利要求1所述的多功能肺式活门，其特征在于：外壳由依次连接的氧源壳体、吸气壳体、放气壳体和端盖拼接而成，进气活门壳体由氧源壳体和吸气壳体两侧轴向定位并通过螺母锁紧固定，进气活门壳体与氧源壳体和吸气壳体的接触面上分别设有第一密封圈和第二密封圈，放气活门壳体上固定的套有第一膜片，第一膜片外缘被吸气壳体和放气壳体压紧，活门板穿过端盖，活门板上套有第二膜片，第二膜片外缘被放气壳体和端盖压紧，放气活门壳体和活门板分别通过放气壳体侧壁和端盖轴向限位。

3.如权利要求2所述的多功能肺式活门，其特征在于：放气壳体内设有环形凸台，活门板端面设有凹槽，凹槽内端面设有用于将放气活门壳体出口压紧封闭的第一密封垫，第三弹簧一端套在环形凸台上、另一端伸入活门板端面的凹槽内。

4.如权利要求1或2所述的多功能肺式活门，其特征在于：进气活门壳体内部设有台阶，台阶上设有弹簧座，弹簧座通过外丝螺母压紧固定，弹簧座内部贯通，第一弹簧一端固定在弹簧座上、另一端套在进气活门座上并通过端面与进气活门座接触。

5.如权利要求1或2所述的多功能肺式活门，其特征在于：第一弹簧为锥形弹簧，锥形弹簧较窄的一端与进气活门座接触。

6.如权利要求1或2所述的多功能肺式活门，其特征在于：进气活门壳体出口的内侧设有一圈尖锐的刀口，进气活门座上设有用于将刀口压紧密封的第二密封垫。

7.如权利要求1或2所述的多功能肺式活门，其特征在于：顶杆上固定有凸台，第二弹簧一端套在凸台上、另一端伸入放气活门壳体端面的环槽内。