CN109649605B - 便携式水上救生球 - Google Patents

Abstract

便携式水上救生球，属于水上救生器具领域，包括弹性气囊、容器和进水管；所述容器设于弹性气囊内，弹性气囊上设有进水口，进水管设于进水口和容器之间以使进水口和容器连通，进水管和容器之间设有带有细微通孔的透水薄膜分隔；进水口处设有使水流入到容器内的单向进水阀；容器内装有煤油或石蜡油，煤油或石蜡油内泡有碱金属；容器与弹性气囊之间所形成的空间内装有可膨胀石墨和黏胶剂并灌注惰性气体。本发明体积小巧，操作方便，安全性高，可快速膨胀，而且稳定牢固。

Description

便携式水上救生球

技术领域

本发明涉及水上救生器具领域，尤其涉及便携式水上救生球。

背景技术

通常的水上救生器材，大多为救生衣、救生圈、泡沫浮体，体积较大，一般只在游泳时使用，不便随身携带。现在市面上有可自动充气的手腕型救生设备，虽然具备了一定的实用性和便携性，但因采用了高压瓶装液态气体作为气源，具有一定的危险性，外观形体也不够小巧美观，只能在游泳时佩戴，而且价格也较为昂贵，购买使用的人不多，无法起到对人群随时随地的保护作用。另有通过化学反应产生气体使气囊自动充气的各种技术，也因其都各有明显的缺陷，要么体积庞大外观简陋，要么气囊容易破裂，安全没有保障，要么含有毒有害物质不利健康环保，无法起到切实有效的保护作用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供便携式水上救生球，体积小巧，操作方便，安全性高，可快速膨胀，而且该救生球稳定牢固。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

便携式水上救生球，包括弹性气囊、容器和进水管；所述容器设于弹性气囊内，弹性气囊上设有进水口，进水管设于进水口和容器之间以使进水口和容器连通，所述进水管和容器之间设有透水薄膜，透水薄膜上布有细微通孔；进水口处设有使水流入到容器内的单向进水阀；容器内装有煤油或石蜡油，煤油或石蜡油内泡有碱金属；容器与弹性气囊之间所形成的空间内装有可膨胀石墨和黏胶剂。

碱金属单质的标准电极电势很小，具有很强的反应活性，能直接与水发生剧烈反应生成氢气，碱金属与水反应的化学式，仅举几例如下：

2Li+2H₂O＝2LiOH+H₂

2Na+2H₂O＝2NaOH+H₂

2K+2H₂O＝2KOH+H₂

碱金属和水发生反应所放出的热量足以将氢气点燃，所以在开放的环境中，碱金属和水反应能观察到有火焰，而氢气的着火点为570℃，因此碱金属和水反应所放出的热量能使温度达到570℃以上，达到甚至远远超过可膨胀石墨的起始膨胀温度，并能达到最高膨胀温度。

碱金属单质较活泼，因此需保存在煤油或者石蜡油中。

所述弹性气囊内衬有隔温层；所述隔温层的材料可为陶瓷纤维毯、石墨烯、玻璃纤维棉等。

陶瓷纤维毯采用特别强化针刺工艺而成，该工艺不含任何结合剂或其他成分，经强化针刺工艺相应提高了纤维的交织程度和毯的抗分层性能，在不影响其柔性的同时又使其具备良好的抗拉强度。除了氢氟酸、磷酸和强碱外，陶瓷纤维毯不受其它大多数化学物质的侵蚀。陶瓷纤维毯具有抗热震性、低导热率、低热容、纤维弹性好，而且高温收缩小。

所述容器位于弹性气囊内的中心位置。所述容器与弹性气囊之间所形成的空间内充有惰性气体。

所述容器为塑料或橡胶材料制成的容器，所述进水管可为塑料或橡胶材料制成的进水管；所述塑料包含且不限于PP(聚丙烯)、POM(聚甲醛)、PC(聚碳酸酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇/酯)、PA6(聚酰胺)、PA66(双六尼龙)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。

所述弹性气囊为包含且不限于橡胶材质制成的弹性气囊。具体地，如采用橡胶材料，可为混炼硅橡胶、乙丙橡胶、硅胶、氟胶、全氟醚等；混炼硅橡胶是由硅橡胶生胶加到双辊炼胶机上或密闭捏合机中逐渐加入白炭黑和硅油等及其它助剂反复炼制而成的合成橡胶。混炼硅橡胶具有以下特点：具有良好的物理机械性能、优异的热稳定性、耐高低温性，能在-90～350℃状态下长期工作，具有良好的导电性能、阻燃性、绝缘性、防静电、耐高温、高拉力、高伸长率、高强度、耐酸碱、抗紫外线等。

可膨胀石墨是一种利用物理或化学的方法使非碳质反应物插入石墨层间，与炭素的六角网络平面结合的同时又保持石墨层状结构的晶体化合物。它不仅保持石墨优异的理化性质，而且由于插入物质与石墨层的相互作用而呈现出原有石墨及插层物质不具备的新性能。插有层间化合物的石墨在遇到高温时，层间化合物将分解，产生一种沿石墨层间C轴方向的推力，这个推力远大于石墨粒子的层间结合力，在这个推力的作用下石墨层间被推开，从而使石墨粒子沿C轴方向高倍地膨胀，形成蠕虫状的膨胀石墨。

可膨胀石墨包括高起始膨胀温度的高温可膨胀石墨和低起始膨胀温度的低温可膨胀石墨；在目前的技术条件下，高起始膨胀温度的高温可膨胀石墨起始膨胀温度为290～300℃，膨胀容积≥230ml/g，低起始膨胀温度的低温可膨胀石墨开始膨胀的温度为80～150℃，600℃时膨胀容积达250ml/g。可膨胀石墨遇高温可瞬间体积膨胀150～400倍(随着技术的发展，将来可膨胀石墨的膨胀倍率可能会更大)，由片状变为蠕虫状，从而结构松散，多孔而弯曲，表面积扩大、表面能提高、吸附鳞片石墨力增强，蠕虫状石墨之间可自行嵌合，这样增加了它的柔软性、回弹性和可塑性。

膨胀石墨是一种新型功能性碳素材料，其除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、自润滑等优良性能以外，还具有天然石墨所没有的柔软、压缩回弹性、吸附性、生态环境协调性、生物相容性、耐辐射性等特性，此外还具有极强的抗高、低温、抗腐蚀、抗辐射、抗老化、抗扭曲等特性。膨胀石墨无毒、不含任何致癌物，对环境没有危害。

膨胀石墨吸附性能良好，膨胀石墨对油类的吸附量大，吸油后浮于水面，易捕捞回收，再生利用处理简便，可采用挤压、离心分离、振动、溶剂清洗、燃烧、加热萃取等法，且不会形成二次污染。

本发明中，所述可膨胀石墨的规格为包含且不限于50～1500目，含碳量为包含且不限于90％～99.5％。

所述黏胶剂为耐高温黏胶剂，包含且不限于热熔胶、模压胶或挤出胶等材料。热熔胶是一种环保型、无溶剂的热塑性胶。热熔胶被加热到一定温度时，即由固态转变为熔融态，冷却变成固态，将材料与基材粘接在一起。热熔胶可反复多次加热融化和冷却凝固，连续使用没有炭化现象，拥有强度高、耐老化、无毒害、热稳定性好等优势。

相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

1、本发明在膨胀石墨和氢气的双重作用下，弹性气囊迅速膨胀成可以在水上漂浮、足够支撑水中人体重量的救生球。冷却后，热熔胶重新固化，将膨胀石墨重新粘结在一起，保证了产品救生效果持久有效，落水人员安全有保证。

2、本发明在可膨胀石墨之间掺入了一定量的热熔胶，热熔胶能够粘结石墨粉，使之成为坚固的形状，能很好地保护弹性气囊中心盛放碱金属的小容器，使碱金属不致泄露。同时，本发明产品在组装完毕后抽出内部空气并灌入惰性气体，惰性气体可确保碱金属和水反应的时候，气囊内没有氧气的存在，氢气不会在高温下起火燃烧，杜绝了产品发生意外的可能，安全有保障。

3、碱金属和水反应产生的氢氧化物能够被膨胀石墨充分吸收，不会对人体和环境造成任何有害影响，同时，当救生功能完结后，弹性气囊内的膨胀石墨还能继续发挥吸附水中污染物的作用，因而本发明是完全无污染无公害、环境友好型的环保产品。

4、如果在水中漂浮时间过久，人体会处于失温状态，对落水人员的生命安全也会造成严重威胁，此时，可以把弹性气囊打开一个缺口，将水灌入其中，被膨胀石墨吸附的氢氧化物能够溶于水而大量放热，从而缓解人体失温状态，大大增加落水人员的生存几率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为单向进水阀的结构示意图。

附图标记：弹性气囊1，容器2，进水管3，单向进水阀4，隔温层5，透水薄膜6，进水开关41，阀门进水口42，安装盖板43，网状弹簧座44，导向柱45，弹簧46，密封挡水盖411。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明包括弹性气囊1、容器2和进水管3。

所述弹性气囊1为橡胶材料制成的弹性气囊1。具体地，所述弹性气囊1为混炼硅橡胶、乙丙橡胶、硅胶、氟胶或全氟醚橡胶制成的弹性气囊1。所述弹性气囊1内衬有隔温层5；所述隔温层5为陶瓷纤维毯制成的隔温层5。

所述容器2设于弹性气囊1的中心位置，弹性气囊1上设有进水口，进水管3设于进水口和容器2之间以使进水口和容器2连通，进水管3和容器2之间设有透水薄膜6分隔，透水薄膜6上布有细微通孔，进水口处设有使水流入到容器2内的单向进水阀4；容器2内装有微量碱金属、少量煤油或石蜡油，煤油或石蜡油的量很少，只需包裹住碱金属即可实现将碱金属与外界隔开的目的；容器2与弹性气囊1之间所形成的空间内装有可膨胀石墨和黏胶剂。所述黏胶剂为耐高温黏胶剂，可采用热熔胶、模压胶或挤出胶。

所述可膨胀石墨的规格为50～1500目，含碳量为90％～99.5％的产品。

所述容器2与弹性气囊1之间所形成的空间内充有惰性气体。

所述容器2和进水管3的材质为塑料材质或橡胶材质。

本发明在生产时可以被压制、塑造成各种造型和外观，做成各种随身饰品、用品，如手表、挂件、卡通玩偶、皮带扣等等，因此具备可穿戴功能。

如图2所示，单向进水阀4包括进水开关41、安装盖板43、网状弹簧座44、导向柱45和弹簧46。

进水开关41的底部开口设有一供导向柱45插入的限位孔，底部开口处向周边延伸设有密封挡水盖411；安装盖板43设于进水开关41的外周且与密封挡水盖411密封接触，安装盖板43与进水开关41具有一定空间作为阀门进水口42；弹簧46套设在导向柱45上，网状弹簧座44设于弹簧46的外周，弹簧46的两端分别顶抵密封挡水盖411和网状弹簧座44的底部，网状弹簧座44的上端顶抵安装盖板43和密封挡水盖411。

在使用时，向下按压进水开关41，进水开关41底部的密封挡水盖411向下动作，使得阀门进水口42开启，水从阀门进水口42流入到网状弹簧座44，再经网状弹簧座44流入到进水管3，渗过透水隔膜6，最后进入到容器2内；由于容器2的体积很小，其需灌满的水量较少，进水开关41开启后，容器2内快速盛满水，将进水开关41松开后，在弹簧46恢复力的作用下，弹簧46将密封挡水盖411向上顶起从而将阀门进水口42关闭。

本发明的工作原理如下：

1、当使用者溺水时，可紧急开启单向进水阀4，水从进水管3透过薄膜进入盛放碱金属的容器2内，松开进水开关41后，单向进水阀4自动关闭；进水管3和容器2之间的透水隔膜6可以控制碱金属和水的反应节奏，当单向进水阀4开启，水先灌满进水管3，然后少量水通过透水薄膜6先与容器2内的碱金属发生激烈化学反应，放热并融化透水薄膜6，进水管3内剩余的较多的水再灌满容器2并与碱金属充分反应，瞬间释放出大量热量和氢气，在高热条件下，塑料或橡胶材质的容器2和进水管3发生融化和碳化；容器2周围的可膨胀石墨遇到高热，发生物理反应，结构形态由片状变为蠕虫状，瞬间膨胀150～400倍，甚至超过400倍，成为膨胀石墨。高热使弹性气囊1内掺杂的热熔胶融化成液态，从而使得氢气和膨胀石墨可以将弹性气囊1撑开。弹性气囊1内衬的隔温层5可保护弹性气囊1不受高热影响而损坏，同时膨胀石墨也能够吸收大量热量，具有隔温效果。此外，在水中热量能够迅速得到释放而冷却，再加上有隔温层5的保护，可确保人体不被产品烫伤。在膨胀石墨和氢气的双重作用下，弹性气囊1迅速膨胀成可以在水上漂浮、足够支撑水中人体重量的救生球。冷却后，热熔胶重新固化，将膨胀石墨重新粘结在一起，保证了产品救生效果持久有效，落水人员安全有保证。

2、弹性气囊1在组装完成后，将容器2、进水管3和弹性气囊1的内部抽成真空，并灌入惰性气体，碱金属与水反应时产生的氢气因没有氧气可与之反应，不会爆燃，使得产品具有安全性。

3、碱金属和水反应产生的氢氧化物能够被膨胀石墨充分吸收，不会对人体和环境造成任何有害影响，同时，当救生功能完结后，弹性气囊的膨胀石墨还能继续发挥吸附水中污染物的作用，因而本发明是完全无污染无公害、环境友好型的环保产品。

4、如果在水中漂浮时间过久，人体会处于失温状态，对落水人员的生命安全也会造成严重威胁，此时，可以把弹性气囊打开一缺口，将水灌入其中，被膨胀石墨吸附的氢氧化物能够溶于水而大量放热，从而缓解人体失温状态，大大增加落水人员的生存几率。

Claims (4)

1.便携式水上救生球，其特征在于：包括弹性气囊、容器和进水管；所述容器设于弹性气囊内，弹性气囊上设有进水口，进水管设于进水口和容器之间以使进水口和容器连通，进水口处设有使水流入到容器内的单向进水阀；容器内装有煤油或石蜡油，煤油或石蜡油内泡有碱金属；容器与弹性气囊之间所形成的空间内装有可膨胀石墨和黏胶剂；所述弹性气囊内衬有隔温层；所述进水管和容器之间设有透水薄膜，透水薄膜上布有细微通孔；所述容器位于弹性气囊内的中心位置。

2.如权利要求1所述便携式水上救生球，其特征在于：所述容器与弹性气囊之间所形成的空间内充有惰性气体。

3.如权利要求1所述便携式水上救生球，其特征在于：所述容器为塑料或橡胶材料制成的容器，所述进水管为塑料或橡胶材料制成的进水管。

4.如权利要求1所述便携式水上救生球，其特征在于：所述弹性气囊为橡胶材料制成的弹性气囊。

Images