CN108211151A - 一种化学氧自救器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学氧自救器，包括依次连通的呼吸组件、生氧组件和气囊，所述的生氧组件包括生氧药罐、排气阀和氧烛，在所述生氧药罐的生氧药剂以上与所述呼吸组件的呼吸端以下的部件上设置排气阀，所述排气阀的开闭通过气囊的充气体积控制；在所述的生氧药罐内设置散热组件和生氧药剂，散热组件包括通气管和散热架，通气管连通呼吸组件和生氧药罐，散热架设置在生氧药罐内，通气管和散热架将生氧药罐分隔成多个容纳空间用于放置生氧药剂。降低呼吸阻力、降低呼吸气体的温度、提高生氧药剂的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿用安全设备，具体涉及一种化学氧自救器。
背景技术
自救器产品大致分为两大类：往复式结构、循环式结构。
往复式结构：呼吸气体进出口都为呼吸软管，气囊位于药罐底部，排气阀一般位于气囊上，呼吸气体经药罐两次。气流两次经过药罐，可使已被吹到药剂下层内的水蒸气回到上层，水蒸气能均匀分布在药罐中并减轻结块，呼吸阻力上升缓和，放氧均匀，氧的利用率增大。但由于呼吸气均通过药罐，吸气也被加热、呼吸气温较高，进而也加剧了反应速率，使得氧含量增高，而排气方式为气囊排气法，排出的气体氧含量高，降低了药品利用率；
循环式结构：呼气经呼气软管到达药罐，进入气囊，气囊为上置式，且呼气软管位于气囊中，排气阀位于呼气软管上，气囊鼓胀到一定程度驱动排气阀开启；吸气直接吸气囊中的气体，呼吸气体经药罐一次。此种结构呼出的气体从一个方向进入生氧药罐与生氧剂反应，此时呼气中的水蒸气被冲到药罐底部集中引起底层药剂严重结块，时呼气阻力在防护时间后期急剧上升，氧气放出量前期高于后期，使得氧的利用率变低；因为气流只通过药层一次，对CO2吸收不够彻底。
化学氧自救器在研制过程中，经过大量的试验及调研，往复式结构对药品的利用率、阻力等相对于循环式结构都有着明显的优势；但往复式结构的排气阀往往位于气囊上，排气时气体组分大部分为氧气，进而导致加剧反应速率，降低药品利用率，导致呼吸温度增加，为达到额定防护时间，势必导致药品量增多，成本增加。
发明内容
本公开的目的是提供一种化学氧自救器，降低呼吸阻力、降低呼吸气体的温度、提高生氧药剂的利用率。
为了实现上述目的，本公开提供一种化学氧自救器，包括依次连通的呼吸组件、生氧组件和气囊，所述的生氧组件包括生氧药罐、排气阀和氧烛，在所述生氧药罐的生氧药剂以上与所述呼吸组件的呼吸端以下的部件上设置排气阀，所述排气阀的开闭通过气囊的充气体积控制；
在所述的生氧药罐内设置散热组件和生氧药剂，散热组件连通呼吸组件和生氧药罐，散热组件将生氧药罐分隔成多个容纳空间用于放置生氧药剂同时对生氧药罐内的气体进行过滤降温。
散热组件包括通气管和散热架，通气管连通呼吸组件和生氧药罐，散热架设置在生氧药罐内，通气管和散热架将生氧药罐分隔成多个容纳空间用于放置生氧药剂。
可选地，所述的排气阀包括阀体和阀芯，阀体将生氧药罐与大气连通，阀芯设置在阀体内，阀芯的一端进行阀体与大气连通端的封堵，且阀芯的封堵面积小于阀体的横截面积，阀芯的另一端与气囊连接。
可选地，所述的排气阀包括阀体、阀芯、阀座、弹簧和阀芯拉线，阀体将生氧药罐与大气连通，所述阀座活动式设置在所述阀体内，阀芯通过弹簧限制在阀座上进行阀体的封堵，阀芯通过阀芯拉线与所述气囊内壁连接。
可选地，所述的弹簧为由阀体远离生氧药罐的端部到靠近生氧药罐的端部直径渐大的螺旋弹簧。
可选地，所述的散热架包括至少交叉设置的散热板，所述交叉设置的散热板至少为两个，且相邻散热板的交叉角度为60～90°。
可选地，所述的散热板包括通气限位框，在所述的通气限位框内叠设多个散热网。
可选地，所述的通气管包括由上到下设置的连接管段和通气散热管段，连接管段用于连接呼吸组件与生氧组件，通气散热管段用于对途径气体进行过滤降温。
可选地，所述的呼吸组件包括依次连通的口具、口具散热器和呼吸软管，所述的口具散热器包括第一通气口、散热体、散热组件和第二通气口，第一通气口和第二通气口设置在所述散热体上，口具散热器通过第一通气口和第二通气口与口具和呼吸软管连通，散热组件埋设在散热体内对途径的气体进行降温。
可选地，所述的生氧药罐包括罐体，所述罐体的横截面为椭圆形；
所述罐体的封口边结构包括罐体腔壁、封口胶和罐体底壁，罐体底壁边缘包覆罐体腔壁边缘朝向呼吸组件安装端卷曲，封口胶设置在罐体腔壁边缘与罐体底壁边缘的接触面上。
通过上述技术方案，本公开的化学氧自救器能够降低呼吸阻力、降低呼吸气体的温度、提高生氧药剂的利用率。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开化学氧自救器的结构示意图；
图2是本公开化学氧自救器的生氧药罐的结构示意图；
图3是本公开化学氧自救器的生氧药罐剖视结构示意图；
图4是本公开化学氧自救器的口具散热器的结构示意图；
图5是本公开的化学氧自救器的散热架的结构示意图；
图6为本公开的化学氧自救器的散热架剖视结构示意图；
图7是本公开的化学氧自救器的通气管结构示意图；
图8是本公开的化学氧自救器的罐体封边结构示意图。
图中各标号表示为：1-呼吸组件、11-口具塞、12-口具、13-口具散热器、131-第一通气口、132-散热体、133-散热组件、134-第二通气口、135-反光板、14-氧烛连接线、15-呼吸软管；
2-生氧组件、21-生氧药罐、211-通气管、2111-连接管段、2112-通气散热管段、212-散热架、2121-第一散热板、2122-第二散热板、a-通气限位框、b-散热网、213-生氧药剂、214-气囊连接口、215-罐体、2151-罐体腔壁、2152-封口胶、2153-罐体底壁、22-氧烛、23-排气阀、231-阀体、232-阀座、233-弹簧、234-阀芯、235-卡箍、236-橡胶套、237-阀芯拉线；
3-气囊；
4-佩戴隔热组件、41-隔热垫、42-佩戴带。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“以上、以下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的；“内、外”通常是指相应部件轮廓的内和外；“远、近”是以相应附图的图面为基准定义的。“横截面积”通常是指以相应附图的图面为基准沿横向垂直方向进行横切后形成。
如图1所示，本公开的化学氧自救器包括依次连通的呼吸组件1、生氧组件2和气囊3，生氧组件2包括生氧药罐21、排气阀23和氧烛22，在生氧药罐21的生氧药剂以上与呼吸组件1的呼吸端以下的部件上设置排气阀23，排气阀23用于将自救器气体循环体系中的多余气体和/或由于生氧药罐产生的过多的氧气排到大气中，比如排气阀23可以设置在呼吸组件1的呼吸软管15上、或者在呼吸软管15与生氧药罐21的连接处，还有最好的将排气阀23设置在生氧药罐21的上壁处，即只要是在生氧药罐21的生氧药剂以上与呼吸组件1的呼吸端以下的部件上都可以实现该排气阀的排气效果，这个位置设置的排气阀排出的气体组分大部分为CO2，新生成的氧气含量低，这样在有限的排出气体量的情况下，能节约生氧药剂产生的氧气，提高药品利用率，生氧反应不会特别剧烈，同时利于降低呼吸气体的温度；比如排气阀直接连通生氧药罐，反应时药罐温度较高，排气时会带出高温气体，降低药罐温度、排气阀的阀芯与气囊的囊壁通过软性部件连接，例如线绳、橡胶绳、软性金属绳等都可以，气囊在接受来自人体呼吸的气体和生氧药罐产生气体的过程中会胀大，胀大后形成一定的远离生氧组件的移动距离，从而进行排气阀阀芯的拉动实现排气阀的开启和关闭。
如图3所示，在本公开的实施例中，在生氧药罐21内设置散热组件和生氧药剂213，散热组件包括通气管211和散热架212，通气管211连通呼吸组件1和生氧药罐21，散热架212设置在生氧药罐21内，通气管211和散热架212将生氧药罐21分隔成多个容纳空间用于放置生氧药剂213，在生氧药罐21的底部设置气囊连接口214，用于连接生氧药罐21和气囊3。比如通气管211嵌设在生氧药罐21内，散热架212放置在生氧药罐21内，那么生氧药罐21内由通气管211和散热架212形成的空间都可以用于填充生氧药剂213，比如超氧化钾药片，用于产生氧气；通气管211的埋设一部分用于连接呼吸组件1和生氧组件2，另一部分还可以填充滤网式的散热丝，进一步的起到降低气体温度和过滤气体的作用，通气管211与散热架212的配合合理的利用了生氧药罐21内的空间，使散热组件尽量少的占用空间，为生氧药剂213的填充提供更大的空间，保证使用要求，同时还能提供温度更低、过滤更彻底的呼吸气体；通过散热组件与排气阀23两者的配合，使本发明的自救器在使用中首先散热组件会散出一定热量，还会因排气带出的热量、CO2及水气，降低生氧剂后期的反应速率，降低反应放热量。
结合图3，在本公开的实施例中，排气阀23包括阀体231和阀芯234，阀体231将生氧药罐21与大气连通，阀芯234设置在阀体231内，阀芯234的一端进行阀体231的封堵，阀芯234的另一端与气囊3连接。比如，阀体231为圆柱形的壳体构件，阀体231的一端为开口端与生氧药罐21连通，阀体231的另一端开有一定大小的通气口与大气连通，阀芯234能在阀体231与大气连通端的端面上进行封堵，封堵面积要小于阀体231的横截面积，阀芯234的另一端通过软性部件与气囊囊壁连接，例如线绳、橡胶绳、软性金属绳等都可以，气囊3在接受来自人体呼吸的气体和生氧药罐21产生气体的过程中会胀大，胀大后形成一定的远离生氧组件的移动距离，从而进行排气阀23阀芯234的拉动实现排气阀23的开启和关闭。
比如，一种可行的优选实施方案，排气阀23包括阀体231、阀芯234、阀座232、弹簧233和阀芯拉线237，阀体231将生氧药罐21与大气连通，阀座232活动式设置在阀体231内，比如阀座232可以通过螺纹与阀体231连接，这样可以调节阀座232在阀体231内的所在位置，进而调节弹簧233对阀芯234的顶紧程度，比如可以调节弹簧233的螺距、压缩量等，对排气阀23的工作效果进行调节，以满足不同药罐通气程度的要求；阀芯234通过弹簧233限制在阀座232上进行阀体231的封堵，阀芯234通过阀芯拉线237与气囊3内壁连接。比如，阀体231为圆柱形的壳体构件，阀体231与罐体215的连接处先设置一个圆环形的橡胶套236，将阀体231套接到橡胶套236上，用卡箍235、阀体231与生氧药罐21的连通处的横截面积大于阀体231与大气连通处的横截面积，阀芯234对阀体231与大气连通处的封堵面积小于阀体231的横截面积大于阀体231与大气连通处的横截面积，比如阀芯234的纵截面的形状为类似于“T”形的构件，即阀芯的234上部为圆盘状的封堵体，阀芯234的下部为柱状的连接体，阀芯234的上部进行阀体231与大气连通处的封堵，阀芯234的下部穿过阀座232通过阀芯拉线237与气囊3连接，最好的，阀芯拉线237穿过生氧药罐21与气囊3连接，内部穿过的设置方式避免了外界因素干扰意外打开阀体，而只能通过气囊3的膨胀与否来控制排气阀的开闭。
最好的，弹簧233为由阀体231远离生氧药罐21的端部到靠近生氧药罐21的端部直径渐大的螺旋弹簧，由于阀芯234与软性的阀芯拉线237连接，在拉拽过程中可能会导致阀芯234移动角度的偏移，导致阀芯234的拉拽运动不顺畅，因此，所用的弹簧233最好为图3中所示的塔型的螺旋弹簧，能对阀芯234的运动起到一定的扶正作用。
如图5和6所示，散热架212包括至少交叉设置的散热板，交叉设置的散热板至少为两个，且相邻散热板的交叉角度为60°～90°。交叉设置的散热板比如可以根据图6中所示的第一散热板2121和第二散热板2122相互垂直设置组成的“T”形的架体，还可以为“十”字形的架体，或者是两个成一定角度设置的板体，再比如还可以采用三个及三个以上的交叉设置的板体组成散热架，但是如果板体太多会占用生氧药罐内过多的空间，导致生氧药剂的放置空间减少，因此，最好的设置方式是如图5和6中设置的“T”形的架体，“T”形的架体在生氧药罐内的布置方式可以采用放倒后的横梁朝向通气管211的方向放置，竖梁朝向生氧药罐21侧壁放置，且最好的，将通气管211嵌设在生氧药罐21的顶壁中央，在通气管211两端的生氧药罐内各布置一个散热架212，由通气管211和两个散热架212将生氧药罐分隔成5个独立的空间，各个空间内按照生氧量的需要进行生氧药剂213的填充。
最好的，在本公开的实施例中，散热板包括通气限位框a，在通气限位框a内叠设多个散热网b，比如通气限位框a为其上均匀设置通孔的板体框架，在板体框架内填充网状结构，板体框架一方面将松散的散热网进行限位盛装，规整了散热架212的结构，另一方面能够根据生氧药罐21内的空间布置进行灵活的调整，保证各个角落都有散热架212，对途径的空气进行降温。该过滤网起到散热及导向作用，整个系统起到引导气流走向、降低反应速率、降低药罐温度等作用；该结构一致性好，结构简单有效，控制效果极佳。
如图7所示，在本公开的实施例中，通气管211包括由上到下设置的连接管段2111和通气散热管段2112，连接管段2111用于连接呼吸组件1与生氧组件2，通气散热管段2112用于对途径气体进行过滤降温。比如连接管段2111为普通的管体，连接呼吸组件1上的呼吸软管15与生氧组件2上的生氧药罐21，通气散热管段2112为管壁上均匀设置通孔的管体结构，其内可以填充与散热架212内相同的散热网b，进一步的起到降低气体温度和过滤气体的作用。
如图1和图4所示，在本公开的实施例中，呼吸组件1包括依次连通的口具12、口具散热器13和呼吸软管15，口具12上塞有口具塞11，口具塞11上连接氧烛连接线14，用于氧烛的开启；口具散热器13包括第一通气口131、散热体132、散热组件133和第二通气口134，第一通气口131和第二通气口134设置在散热体132上，口具散热器13通过第一通气口131和第二通气口132与口具12和呼吸软管15连通，散热组件133埋设在散热体132内对途径的气体进行降温。比如，散热体132为圆环形的框体，在其内插入散热组件133，散热组件133可以为多层叠设的丝网结构，一方面能降低吸入气体温度，增加人在佩戴过程的舒适感，另一方面使呼入的气体温度降低，降低药品的反应速率，延长产品有效防护时间；且能缓冲呼吸阻力，即使人员在剧烈运动的情况下，导致呼吸量加大，也能保证阻力平稳；并且考虑到佩戴角度问题，第一通气口131和第二通气口134设计为自带一定角度，能保证呼吸软管15与罐体215垂直，保证气路通畅。口具散热器13是为了降低呼吸气体温度而设计的，可大幅降低产品吸气温度及呼气、吸气阻力；防止KO2粉末进入呼吸道；延长产品有效防护时间。
如图2所示，在本公开的实施例中，生氧药罐21包括罐体215，罐体215的横截面为椭圆形；椭圆形的罐体在制作时不会产生直角边带来的加工误差，保证了每个生氧药罐体积的稳定性，有利于大批量、高稳定的制作化学氧自救器。
如图8所示，最好的，罐体215的封口边结构包括罐体腔壁2151、封口胶2152和罐体底壁2153，罐体底壁2153边缘包覆罐体腔壁2151边缘朝向呼吸组件1安装端卷曲，封口胶2152设置在罐体腔壁2151边缘与罐体底壁2153边缘的接触面上。自救器传统的封罐技术是采用液压机进行罐体和罐盖压合，罐盖包裹罐身的翻边，采用胶封方式对接缝处密封，该方式密封效果较差，胶固化时间较长(24h)，大大制约着产品的生产效率；且胶体有一定的流动性，导致封胶面不美观；为解决该问题，本发明借鉴易拉罐罐盖的封口方式，在自救器行业首次引进该封罐技术，该技术的优点在于密封效果好，自动化程度高，封好罐的罐体可以直接进入到下一工序，极大的提高了产品工作效率；且表面美观，无胶痕。
本发明的化学氧自救器从上述技术方案入手，降低产品呼吸阻力(呼吸阻力标准为在35L/min条件下，吸入气体和呼出气体阻力之和不应超过13mbar，实验时最大的呼吸阻力不应该超过7.5mbar)；降低呼吸温度(在30％的相对湿度过程中，吸入气体的温度不应该超过+60℃，对于超过30％相对湿度，温度不应该超过+50℃)；保证满足相应的防护性能(额定防护时间内，吸入气体中CO2含量容量不超过1.5％，最高值不超过3.0％)；适用于30min、40min、50min、60min型号的自救器，以下为研发试制期间的试验数据，即将本发明的化学氧自救器进行了性能测试，实验结果见表1、表2、表3及表4中的实验数据：
表1 30min型号的自救器性能测试结果
表2 40min型号的自救器性能测试结果
表3 50min型号的自救器性能测试结果
表4 60min型号的自救器性能测试结果
从表1-表4中的实验数据可知，本发明的装置能够符合30min、40min、50min、60min型号的自救器，满足氧气浓度的要求，呼吸气体的温度在使用时间内没有大的波动，同时所需的呼吸阻力等还能满足要求。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种化学氧自救器，包括依次连通的呼吸组件(1)、生氧组件(2)和气囊(3)，其特征在于，所述的生氧组件(2)包括生氧药罐(21)、排气阀(23)和氧烛(22)，在所述生氧药罐(21)的生氧药剂以上与所述呼吸组件(1)的呼吸端以下的部件上设置排气阀(23)，所述排气阀(23)的开闭通过气囊(3)的充气体积控制；
在所述的生氧药罐(21)内设置散热组件和生氧药剂(213)，散热组件连通呼吸组件(1)和生氧药罐(21)，散热组件将生氧药罐(21)分隔成多个容纳空间用于放置生氧药剂(213)同时对生氧药罐内的气体进行过滤降温。
2.根据权利要求1所述的化学氧自救器，其特征在于，所述的排气阀(23)包括阀体(231)和阀芯(234)，阀体(231)将生氧药罐(21)与大气连通，阀芯(234)设置在阀体(231)内，阀芯(234)的一端进行阀体(231)与大气连通端的封堵，且阀芯(234)的封堵面积小于阀体(231)的横截面积，阀芯(234)的另一端与气囊(3)连接。
3.根据权利要求1所述的化学氧自救器，其特征在于，所述的排气阀(23)包括阀体(231)、阀芯(234)、阀座(232)、弹簧(233)和阀芯拉线(237)，阀体(231)将生氧药罐(21)与大气连通，所述阀座(232)活动式设置在所述阀体(231)内，阀芯(234)通过弹簧(233)限制在阀座(232)上进行阀体的封堵，阀芯(234)通过阀芯拉线(237)与所述气囊(3)内壁连接。
4.根据权利要求3所述的化学氧自救器，其特征在于，所述的弹簧(233)为由阀体(231)远离生氧药罐(21)的端部到靠近生氧药罐(21)的端部直径渐大的螺旋弹簧。
5.根据权利要求1所述的化学氧自救器，其特征在于，所述的散热组件包括通气管(211)和散热架(212)，通气管(211)连通呼吸组件(1)和生氧药罐(21)，散热架(212)设置在生氧药罐(21)内，通气管(211)和散热架(212)将生氧药罐(21)分隔成多个容纳空间用于放置生氧药剂(213)。
6.根据权利要求5所述的化学氧自救器，其特征在于，所述的散热架(212)包括至少交叉设置的散热板，所述交叉设置的散热板至少为两个，且相邻散热板的交叉角度为60～90°。
7.根据权利要求6所述的化学氧自救器，其特征在于，所述的散热板包括通气限位框(a)，在所述的通气限位框(a)内叠设多个散热网(b)。
8.根据权利要求5所述的化学氧自救器，其特征在于，所述的通气管(211)包括由上到下设置的连接管段(2111)和通气散热管段(2112)，连接管段(2111)用于连接呼吸组件(1)与生氧组件(2)，通气散热管段(2112)用于对途径气体进行过滤降温。
9.根据权利要求1所述的化学氧自救器，其特征在于，所述的呼吸组件(1)包括依次连通的口具(12)、口具散热器(13)和呼吸软管(15)，所述的口具散热器(13)包括第一通气口(131)、散热体(132)、散热组件(133)和第二通气口(134)，第一通气口(131)和第二通气口(134)设置在所述散热体(132)上，口具散热器(13)通过第一通气口(131)和第二通气口(134)与口具(12)和呼吸软管(15)连通，散热组件(133)埋设在散热体(132)内对途径的气体进行降温。
10.根据权利要求1所述的化学氧自救器，其特征在于，所述的生氧药罐(21)包括罐体(215)，所述罐体(215)的横截面为椭圆形；
所述罐体(215)的封口边结构包括罐体腔壁(2151)、封口胶(2152)和罐体底壁(2153)，罐体底壁(2153)边缘包覆罐体腔壁(2151)边缘朝向呼吸组件(1)安装端卷曲，封口胶(2152)设置在罐体腔壁(2151)边缘与罐体底壁(2153)边缘的接触面上。
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