CN111219591A - 一种气瓶式稳压双模式供氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气瓶式稳压双模式供氧装置，包括气瓶、鼻氧管和安装在气瓶上的集成式阀门，鼻氧管上的鼻吸接头插在使用者的鼻腔内；集成式阀门的出气外接头和吸气外接头均连接鼻氧管的进气口；集成式阀门包括阀体、阀盖和安装在阀体和阀盖上的充装模块、流量调节模块和脉冲供氧模块；气瓶内的氧气经过充装模块、流量调节模块后由脉冲供氧模块输出；所述的脉冲供氧模块包括进气单元、出气单元和吸气单元；进气单元包括同一个进气源进气的第六气道和第七气道；本发明采用全部机械部件实现了连续和脉冲双模式下供氧，且内部集成了稳压模块、充装模块，简化了装置结构和导气管连接，方便了用户的使用。

Description

一种气瓶式稳压双模式供氧装置

技术领域

本发明属于装备制造技术领域，涉及一种供氧装置，具体涉及一种气瓶式稳压双模式供氧装置。

背景技术

在高原供氧、水下供氧及医院呼吸困难人群供氧设备生产中，常采用氧气瓶通过气体控制阀对用户进行供氧，使用中需要先将高压氧气充装至气瓶中，然后再脱离气瓶对用户供氧。现有的气瓶供氧结构复杂，包括独立的减压、流量调节和输出模块，导管和引线较多，且其采用的供气方式是以固定流量不间断的进行供气，在人吸气和呼气的过程中供氧设备的输出氧气流量都是恒定，只有在人们吸气的时候能有效利用氧气，而在呼气的时候氧气则全被排放掉，造成极大的浪费。

申请号为201711022230.8的中国专利“一种呼吸脉冲阀”公开了一种呼吸脉冲阀，采用阀瓣和呼吸膜片联合工作的方式，来感知使用者的呼吸动作实现脉冲式供氧，达到节约氧气的目的。在使用中存在呼吸阀对人体的出气敏感度差，使用者只有处于运动状态或用力吸气才会脉冲供氧，人体处于静止状态、睡眠状态或者阀体处于水平方位时，经常会出现不出气或者无法脉冲出气的故障；此外该脉冲阀缺少减压、稳压功能和自密封充装功能，限制了其多场合的推广应用。

发明内容

本发明公开了一种气瓶式稳压双模式供氧装置，采用全部机械部件实现了连续和脉冲双模式下供氧，且内部集成了稳压模块、充装模块，简化了装置结构和导气管连接，方便了用户的使用。

本发明技术方案如下：

一种气瓶式稳压双模式供氧装置，包括气瓶、鼻氧管和安装在气瓶上的集成式阀门，鼻氧管上的鼻吸接头插在使用者的鼻腔内；集成式阀门的出气外接头和吸气外接头均连接鼻氧管的进气口；

所述的集成式阀门包括阀体、阀盖和安装在阀体和阀盖上的充装模块、流量调节模块和脉冲供氧模块；气瓶内的氧气经过充装模块、流量调节模块后由脉冲供氧模块输出；

所述的脉冲供氧模块包括进气单元、出气单元和吸气单元；进气单元包括同一个进气源进气的第六气道和第七气道；

所述的出气单元包括阀体上设置的出气外接头、出气阀板和出气腔；出气阀板上设置有连通第六气道的出气凸嘴，出气凸嘴的上方设置有用于开启关闭出气凸嘴的出气膜片；出气膜片位于出气腔内，出气腔与出气外接头气路连通；第七气道的出气口设置在出气膜片的上方；

所述的吸气单元包括在阀盖上设置的吸气外接头、吸气阀板和吸气腔，吸气阀板上设置有连通出气腔的进气凸嘴，进气凸嘴的上方设置有用于开启关闭进气凸嘴的进气膜片；进气膜片位于进气腔内，进气膜片的上方设置有调节弹性元件，进气腔与吸气外接头气路连通；吸气单元上还设置有消气孔，所述消气孔与进气凸嘴的气路连通。

上述气瓶式稳压双模式供氧装置中，鼻吸接头包括主管和与主管中心线垂直设置的第一支管和第二支管；

第一支管被第一分隔断分割为第一吸气分通道和第一出气分通道；第二支管被第二分隔断分割为第二吸气分通道和第二出气分通道；第一吸气分通道和第二吸气分通道通过吸气连接通道内部连通；第二出气分通道和第一出气分通道通过出气连接通道内部连通；主管的两端分别设置有互不连通的吸气主通道、出气主通道，吸气主通道与吸气连接通道内部连通，出气主通道与出气连接通道内部连通。

上述气瓶式稳压双模式供氧装置中，在第七气道上设置有切换板，实现第七气道的关闭和开合。

上述气瓶式稳压双模式供氧装置中，所述的充装模块包括安装在阀体进气端的充气接头，进气端内部设置有贯通进气端的第一气道，第一气道的出口外圈设置有气瓶接口；所述的充气接头包括充气嘴和封堵腔室，充气嘴和封堵腔室通过第二气道相连通，封堵腔室内部设置有单向堵头，实现第二气道的封堵或打开；所述的第二气道与第一气道内部相连通；阀体的进气端内部设置有第三气道，所述的第三气道与第一气道垂直且连通，第三气道外部联接有压力表。

上述气瓶式稳压双模式供氧装置中，所述的单向堵头包括锥头、过渡段和锥尾，所述的封堵腔室靠近第二气道的一端设置有与锥头相匹配的第二锥面。

上述气瓶式稳压双模式供氧装置中，供氧阀门还包括设置在阀体内部的减压稳压模块；

所述的减压稳压模块包括从下至上依次设置的进气接头、进气板、出气板和减压室盖板；所述的进气接头内部设置有第四气道，出气板内部设置第五气道，且第四气道的上端口与第五气道的下端口错位布置；减压室盖板和出气板上端面之间设置有减压腔，第五气道与减压腔相联通；进气板和出气板之间设置有弹性元件，出气板在弹性元件和减压腔内部压力作用下上下移动，使得出气板下端面将第四气道的上端口开启或封闭。

上述气瓶式稳压双模式供氧装置中，进气接头的上端设置有凸形气嘴，出气板下端面设置有密封胶垫，密封胶垫触碰凸形气嘴时，封闭第四气道。

上述气瓶式稳压双模式供氧装置中，第四气道包括内部联通的上直孔和下直孔，上直孔和下直孔在水平方向错位布置。

上述气瓶式稳压双模式供氧装置中，所述的流量调节模块包括绕阀杆同步转动的阀体和挡位圈，阀体上设置有若干只节流孔和旁路孔，减压室盖板设置有与节流孔位置对应的第六气道，第六气道和第七气道分别通过节流孔和旁路孔与进气源相连通；

上述气瓶式稳压双模式供氧装置中，阀杆上紧贴减压室盖板上端面的部位设置有弹簧卡环；减压室盖板上设置有定位组件，与定位组件相对应位置的阀体上端面开有凹槽。

本发明的有益技术效果如下：

1、本发明的稳压双模式供氧装置将阀门、开关和减压器功能合并，减少了连接接口和占用空间，同时气瓶采用碳纤维气瓶减少了重量，便于随身携带。阀门采用集成式一体化机械结构，由充装功能、减压稳压功能、脉冲/直流功能高度集成，区别于其他类型阀门的分体式，同时省去了连接接口及连接管，缩小了占用空间。结构上只有流量调节开关和脉冲切换开关，无充装开关、气源开关和供电电源，充装时只需直接连接充装管，用气时只需根据需求动作流量拨挡和动作脉冲切换拨挡，充装操作和使用简单便捷，既能满足不同流量的需求，也能满足不同呼吸方式的要求。

2、本发明阀门在脉冲模式下可根据使用者的呼吸频率同步打开和关闭阀门，使得吸气时进行氧气输送，而在呼气时关闭氧气输送，从而达到节约氧气用量的目的，同时一体化结构紧凑可靠，方便了用户的使用。脉冲供氧方式基于吸气和呼气双膜片感知膜片上下表面压力的动态变化，并匹配出气外接头、吸气外接头两个端口和消气孔的相应动作，以及在鼻吸接头两个支管处设置了相互隔断的吸气通道和出气通道，提高了对人体微弱吸气信号感应探测的灵敏度以及后期响应的可靠性，有效解决了脉冲阀供氧中存在的气流干扰问题，脉冲状态出气时间与人体吸气时间完全保持同步，无论是运动状态、睡眠状态还是同阀体方位下出氧时间和出氧量能得到有效保证，不会出现误触发、气流干扰和间断供氧问题，达到了节约氧气、适用不同应用场合的目的。

3、本发明的充装模块采用一体化结构实现了高压气源的充气、气源封闭以及气瓶的正常使用，具有结构紧凑、联接部件少等特点，并带有压力监测表，方便用户对气瓶内剩余气量的监测。充装模块设置有自密封结构，充装完成后只要内部压力大于外界大气压，堵头上的密封圈则可与连接结构有效密封，剩去了人为手动开关的操作，同时也提高了密封效果。

4、本发明减压稳压模块基于弹性元件和内部气体的压力相平衡模式，自动实现了高压气体的减压和恒压输出，同时在输出端增加了档位可调的节流孔结构，实现了输出气流大小的调节，具有结构紧凑、连接部件少等特点，方便了用户的使用，简化了装置结构，同时通过更换弹性元件的型号以及改变档位可改变输出的压力和气流参数，满足了不同场合的特殊应用。

附图说明

图1为本发明供氧装置的组成原理示意图；

图2为本发明气瓶式稳压双模式供氧装置的组成原理示意图；

图3为本发明单向充气接头组成原理和结构示意图；

图4为本发明单向充气接头与气源连接的原理和结构示意图；

图5为本发明单向堵头的结构示意图；

图6为本发明充装模块用于外部气源充气时的工作原理图；

图7为本发明充装模块由气瓶供气时的工作原理图；

图8为本发明减压稳压阀组成及气道开启时的工作原理示意图；

图9为本发明气道关闭时的工作原理示意图；

图10为第一实施例中第四气道与第五气道的布置示意图；

图11为第二实施例中第四气道与第五气道的布置示意图；

图12为本发明供氧模块结构组成及连续出气状态原理示意图；

图13为本发明流量调节模块的结构示意图；

图14为本发明流量调节模块节流孔和旁路孔位置示意图；

图15为本发明供氧模块处于脉冲呼气状态的原理示意图；

图16为本发明供氧模块处于脉冲吸气状态的原理示意图；

图17为本发明切换板将第七气道封闭时的原理示意图；

图18为本发明切换板将第七气道开启时的原理示意图；

图19为本发明鼻吸接头的结构原理示意图；

图20为本发明鼻吸接头的内部通道原理示意图；

图21为本发明鼻吸接头的主视图；

附图标记为：1-单向堵头；2-充气接头；3-减压稳压模块；4-流量调节模块；5-脉冲供氧模块；6-阀体；7-阀盖；8-充装模块；9-鼻氧管；10-集成式阀门；11-进气单元；12-出气单元；13-吸气单元；14-切换板；15-吸气阀板；16-脉冲节流孔；17-切换板拨片；18-出气外接头；19-吸气外接头；20-出气膜片；21-吸气膜片；22-调节弹性元件；25-消气孔；31-出气腔；32-吸气腔；33-吸气凸嘴；34-出气凸嘴；35-出气阀板；36-吸气管；37-出气管；38-出气凹槽；41-阀杆；42-挡位圈；43-弹簧卡环；44-阀体；45-定位组件；46-开孔；47-旁路孔；48-节流孔；49-拨片；80-主隔断；81-第一鼻贴片；82-第二鼻贴片；83-第一支管；84-第二支管；85-第一分隔断；86-第二分隔断；87-主管；90-连接气管；91-鼻吸接头；92-吸气主通道；93-第一吸气分通道；94-吸气连接通道；95-第二吸气分通道；96-出气主通道；97-第二出气分通道；98-出气连接通道；99-第一出气分通道；100-进气端；101-第一气道；102-第二气道；103-第三气道；105-充气嘴；106-封堵腔室；107-充气管；108-气瓶；109-气瓶接口；110-压力表；111-第一外螺纹；150-第一锥面；151-密封圈；152-锥头；153-第一台阶；154-第二台阶；155-第三台阶；156-锥尾；158-第二锥面；159-接头芯体；160-接头壳体；161-第二外螺纹；162-挡圈；163-充气管接头；301-进气板；302-出气板；303-减压室盖板；305-第五气道；306-第六气道；307-第七气道；308-减压腔；309-弹性元件；310-进气接头；311-环形凸台；312-环形凹腔；313-密封胶垫；314-凸形气嘴；315-上直孔；316下直孔。

具体实施方式

如图1所示，一种气瓶式稳压双模式供氧装置，包括气瓶108、鼻氧管9和安装在气瓶108上的集成式阀门10，鼻氧管9上的鼻吸接头91插在使用者的鼻腔内；集成式阀门10的出气外接头18和吸气外接头19均连接鼻氧管9的进气口。气瓶108采用碳纤维气瓶的制作，材料采用铝合金内胆加外层碳纤维材质混合缠绕而成。集成式阀门10外壳上设置了充气嘴105、压力表110以及调节旋钮实现流量调节和供氧模式选择。

供氧模式包括两种模式：一种是连续出氧，打开即出氧；另一种是脉冲出氧，与人体吸气频率保持一致，即当人体吸气时才出气，吸气完毕则停止出气，依次循环，以此达到节约氧气、提高氧气使用时间的目的。

如图2所示，本发明的一种气瓶式稳压双模式供氧装置包括阀体6、阀盖7和安装在阀体6和阀盖7上的充装模块8、减压稳压模块3、流量调节模块4和脉冲供氧模块5；气瓶108内的氧气经过充装模块8、减压稳压模块3、流量调节模块4后由脉冲供氧模块5输出。下面分别介绍：

一、充装模块

充装模块8包括阀体6和安装在阀体进气端100的充气接头2，进气端100内部设置有贯通阀体进气端100的第一气道101，第一气道101的出口外圈设置有气瓶接口109；气瓶接口109与气瓶的接口相匹配，通过标准螺纹接口连接并压紧“O型”圈，确保其密封性和牢固性。充气接头2的尾端外圈设置有第一外螺纹111，阀体6对应的位置设置有内螺纹，使得充气接头2可拆卸联接在阀体6上，并实现密封。

充气接头2包括充气嘴105和封堵腔室106，充气嘴105用于连接高压气源的充气管107。充气嘴105和封堵腔室106通过第二气道102相连通，封堵腔室106内部设置有单向堵头1，实现第二气道102的闭合和开启。所述的第二气道102与第一气道101内部相连通；封堵腔室106和单向堵头1主要将充气管107中的高压气体充装至气瓶108中，在充气管107脱离后实现第二气道102的自行封闭。

作为一种优选实施方式，第一气道101的内径大于第二气道102的内径，且第二气道102与第一气道101在空间位置上相互垂直，便于气瓶108和充气管107的安装。

作为又一种优选实施方式，阀体的进气端100内部设置有第三气道103，所述的第三气道103与第一气道101垂直且连通，第三气道103外部通过气密结构的螺纹联接有压力表110，压力表用于气瓶108内的剩余气体监测，在压力不足时提醒用户充装。第三气道103和第二气道102分别设置在第一气道101的两侧，这样便于压力表110的安装和固定。压力表110直接与存储罐内连通，实时显示存储罐内氧气压力。在充装时需观察其压力值，当达到最大使用压力（20MPa）时需关闭充装氧源；在用气时需观察其压力值，以确保是否可继续使用。

如图3-5所示，单向堵头1包括锥头152、过渡段和锥尾156，过渡段包括从锥头152到锥尾156依次设置的第一台阶153、第二台阶154和第三台阶155。接头芯体159外部靠近封堵腔室106一端的外侧设置有第一外螺纹111，可将接头固定在阀体等部件上。封堵腔室106靠近第二气道102的部位设置有与锥头152相匹配的第二锥面158，第二锥面158和锥头152的尺寸以及锥角一致，二者在压力作用下接触时可实现第二气道102的封闭。为了进一步加强封堵效果，在过渡段靠近锥头152的部位设置有密封圈151，在压力作用下密封圈151紧密接触第二锥面158。

图3中封堵腔室106远离第二气道102的部位设置有挡圈162，单向堵头1封堵在第二锥面158和挡圈162之间，挡圈162与锥尾156设置有间隙，使得单向堵头1可在封堵腔室106内前后移动。单向堵头1为金属材料制成，锥头152的直径小于锥尾156的直径。

进一步的，接头芯体159外圈设置有接头壳体160，接头壳体160套接在接头芯体159上，并可绕接头芯体159外圈旋转，其工作原理类似于现有的活动气接头或电缆接头。接头壳体160的外部设置有第二外螺纹161。充气管107外部设置有充气管接头163，充气管接头163活动联接在第二外螺纹161上。充气嘴105与充气管107之间活动联接，充气嘴105内部设置有与充气管107头部相匹配的第一锥面150。充气管107头部一般为相同尺寸和锥角的锥面或者类似的曲面结构，充气时依靠第二外螺纹161和充气管接头163内部的内螺纹联接，使得第一锥面150和充气管107头部紧密接触达到密封联接的作用，实现高压气源通过单向充气接头向气瓶108充气，而且充装时气体不泄露。

下面以氧气供气设备为例，介绍气体控制阀充装模块的工作原理。

如图6和图7所示，在人体使用氧气前，需要充气管107通过充装模块向气瓶108充装足够量的高压氧气，将充气管107的头部与充气嘴105密封对接。由于外部氧气压力高于气瓶108内压力，单向堵头1被打开则向气瓶108内补气；此时氧气经由第二气道102进入封堵腔室106内，单向堵头1被高压气体冲开后不起封堵作用，气体经过第一气道101进入第二气道102，给气瓶108进行充气，同时通过压力表110可以监测充气的压力；当充气管107联接单向充气接头时，在高压气体的作用下，单向堵头1的锥头152压力大于锥尾156的压力，使得单向堵头1水平后移，高压气体沿着单向堵头2四周的缝隙向前流动，经过第一气道101进入气瓶108储备。

如图7所示，当内部的气瓶108充装到一定压力时，由于锥头152的直径小于锥尾156的直径，故锥尾156的压力会大于锥头152的压力，使得单向堵头2水平前移，密封圈151与充气接头2内部的第二锥面158密封性接触，堵住第二气道102；或者在充气达到设定的量时，直接拔取充气管107，都会使得单向堵头2水平前移堵住第二气道102，实现氧气或其他气体快速充气和密封。第一气道101上端的出口直接连通供气接口或经过减压模块与用户供气接口连通，当需要用气时由气瓶108通过第一气道101的上端的出口为使用者进行供气。

二、减压稳压模块

如图8和图9所示，减压稳压模块3包括从下至上依次设置的进气接头310、进气板301、出气板302、减压室盖板303和流量调节单元4；所述的进气接头310内部设置有第四气道304，出气板302内部设置第五气道305，且第四气道304的上端口与第五气道305的下端口错位布置，使得第四气道304和第五气道305不能直接连通。

减压室盖板303上设置有第六气道306，减压室盖板303和出气板302上端面之间设置有减压腔308，第五气道305和第六气道306均与减压腔308相联通；进气板301和出气板302之间设置有弹性元件309，出气板302在弹性元件309和减压腔308内部压力作用下上下移动，使得出气板下端面将第四气道304的上端口开启或封闭。弹性元件309为弹簧。

进一步的，出气板下端面设置有密封胶垫313，密封胶垫313可以更好地封闭第四气道304。密封胶垫313为矩形或梯形截面，事先在出气板下端面开出凹槽后将密封胶垫313粘接在凹槽内。

进一步的，出气板302和进气板301均为法兰型结构，出气板302内部设置有环形凹腔312，进气板301的外圈设置有环形凸台311，弹性元件设置在环形凸台311和环形凹腔312之间，环形凸台311和环形凹腔312对弹性元件进行定位，确保其保持上下的位置，并输出稳定的弹力。

减压室盖板303的下部为空心槽结构，可以为圆槽或方槽，并与出气板302的外部结构相匹配，设置空心槽的目的是有两个，一方面由空心槽的上表面和出气板302的上端面构成了减压腔308；另一方面给出气板302的上下移动提供基准定位，使得出气板302的外圈沿空心槽体内表面307上下移动，并具有较高的位置精度，确保出气板下端面和第四气道304上端口之间的位置精度，使得气流顺利开启或关闭。

下面给出两种具体实施例，说明本发明如何实现稳压工作。

如图10所示，在第一实施例中，进气接头310的上端设置有凸形气嘴314，第四气道304的上端口设置在凸形气嘴314上，第四气道304为与第五气道305错位布置的直孔，结合图8和图9可看出，当出气板下端面不接触凸形气嘴314时，气流可以正常从第四气道304流入第五气道305；当出气板下端的密封胶垫313触碰凸形气嘴314时，即可封闭第四气道304。

如图11所示，在第二实施例中，第四气道304包括内部联通的上直孔315和下直孔316，其中上直孔315和下直孔316在错位布置，在水平方向保持一段距离。当出气板下端面不接触凸形气嘴314时，气流可以正常从第四气道304流入第五气道305；当出气板下端面触碰凸形气嘴314时，即可封闭第四气道304。

本发明的工作原理如下：

如图8所示，当人体使用氧气时，储气瓶内的氧气经过第一气道101进入进气接头310，其中进气接头310内的第四气道304口径小于第一气道101的口径，先进行节流后，再通过第五气道305后到达减压腔308内部。如果此时阀体44上的节流孔48正对第六气道306，则气流经过节流孔48节流后，再沿第六气道306输出。

当减压腔308内压力达到设定压力0.3MPa时，出气板302上表面受到的大气压力（方向向下）大于弹性元件309对出气板302环形凹腔312顶面的支撑力（竖直向上），使得出气板302克服弹性元件支撑力竖直向下移动，出气板下端面将第四气道304的上端口封闭，堵住第四气道304的来气（如图9所示）。其中减压腔308的内压力可以通过更换不同参数的弹性元件达到调节参数的目的，适应不同的用户和场合。

当减压腔308内的压力低于设定压力0.3MPa时，出气板302上表面受力值（竖直向下）小于弹性元件309对出气板302的支撑力（竖直向上），出气板302则竖直向上移动，使得出气板下端面将第四气道304的上端口分离（如图8所示），氧气再次从第四气道304，经过第五气道305后进入减压腔308后经过节流孔输出。故该装置在用气过程中根据出气板302受力值的动态临界变化来实现减压腔308内部压力值的降低及稳压输出。减压腔308内的氧气经过可调的节流孔后由第六气道306流出至后续端口。本发明全部采用机械部件实现了稳压和减压功能，并且流量可调，满足了特殊场合的应用。

三、流量调节模块

图12-14中流量调节模块4包括绕阀杆41同步转动的阀体44和挡位圈42，阀体44上设置有若干只节流孔48和若干只旁路孔47；流量调节模块作用是将减压后的氧气，经过节流孔48再输出，以满足不同用户气流量的需求，用户可通过挡位圈42来调节流量挡位。减压室盖板303设置有与节流孔48位置对应的第六气道306，本发明阀体44上设置了孔径不同的节流孔48，其目的是实现通过第六气道306的气流大小的调节。旁路孔47为与第七气道307位置对应的直径大小相同的通孔，在调节挡位圈42位置至不同节流孔48对应第六气道306时，旁路孔47则对应调节至第七气道307。减压腔308内的氧气通过节流孔48后由第六气道306流出至后续端口，同时也通过旁路孔47流出至对应的后续端口。

阀杆41上紧贴减压室盖板303上端面的部位设置有弹簧卡环43，确保阀体44能紧贴减压室盖板303的端面转动，使得节流孔48紧贴第六气道306、旁路孔47紧贴第七气道307。减压室盖板303上设置有定位组件45，与定位组件45相对应位置的阀体44上端面开有凹槽；定位组件45采用常规的弹簧滚珠组件，滚珠与凹槽相对应。由于滚珠可方便的卡入档位凹槽中或从凹槽中滚动出来，在旋转阀杆41时不会产生过大的阻力，调节方便省力。

挡位圈42上与第六气道306和第七气道307相对应的位置均设置有开孔46，从而让第六气道306和第七气道307穿过，挡位圈42的边缘处设置有拨片49，拨动拨片49时，阀体44和挡位圈42同步绕阀杆41转动，使不同孔径的节流孔48正对第六气道306，旁路孔47正对第七气道307，同时定位组件45的滚珠正好到达对应的凹槽位置，实现定位。

四、脉冲供氧模块

如图12-16所示，脉冲供氧模块5包括进气单元11、出气单元12和吸气单元13；

所述的进气单元11包括同一气源进气的第六气道306和第七气道307，其中第六气道306和第七气道307通过同一个气源即减压腔308实现气路连通，确保二者具有相同的压力。在第七气道307上设置有切换板14，实现第七气道307的关闭和开合，其中第七气道307的出气口设置在出气膜片20的上方，从第七气道307输出的气流压力可作用在出气膜片20的上端面（背面）。

所述的出气单元12包括阀体上设置的出气外接头18、出气阀板35和出气腔31；出气阀板35上设置有连通第六气道306的出气凸嘴34，出气凸嘴34的上方设置有用于开启关闭出气凸嘴34的出气膜片20；出气膜片20位于出气腔31内，出气腔31与出气外接头18气路连通；其中出气凸嘴34设置在出气凹槽38内，出气膜片20覆盖在出气凹槽38上部，工作时出气膜片20是上端面（背面）承受的气流面积大于下端面（正面）气流面积。

所述的吸气单元13包括在阀盖7上设置的吸气外接头19、吸气阀板15和吸气腔32，吸气阀板15上设置有连通出气腔31的进气凸嘴33，进气凸嘴33的上方设置有用于开启关闭进气凸嘴33的进气膜片21；进气膜片21位于进气腔32内，进气膜片21的上方设置有调节弹性元件22，调节弹性元件22为弹簧。进气腔32与吸气外接头19气路连通；吸气单元13上还设置有消气孔25，所述消气孔25与进气凸嘴33气路连通。消气孔25设置在吸气外接头19下方的壳体上。

如图17和图18所示，切换板14内部对应第七气道307的位置设置有脉冲节流孔16，切换板14的外部设置有切换板拨片17。拨动切换板拨片17至开启位置时，可使得脉冲节流孔16正对第七气道307的位置。

脉冲输氧功能是本发明的特色功能，所述的脉冲模式是指用户吸气时进行氧气输送，而在呼气时关闭氧气输送，其核心在于出气膜片20和吸气膜片21的受力状态。根据两个膜片的受力状态不同，本发明实现了连续和脉冲两种模式下的供气。

（1）连续供气模式

如图12和图17所示，从阀体内部设置的减压腔308输出两路氧气，第一路经过第六气道306后达到出气单元12的出气凸嘴34；第二路经过第七气道307到达切换板14处。当切换板14通过切换板拨片17调节至图17的位置，使得脉冲节流孔16堵塞时，出气膜片20顶部没有第二路氧气试压，故第一路的氧气直接冲开出气膜片20，经出气外接头18输出氧气给用气终端，此情况为直流出氧状态。

（2）脉冲供气模式

如图15和图18所示，当切换板14通过切换板拨片17调节至图18的位置，使得脉冲节流孔16打开，第二路氧气经脉冲节流孔16后到达出气膜片20的背面。因出气膜片20背面和正面的所受压力一致（气源均来自于同一个气源，本发明气源来自减压腔308），而出气膜片20背面因受力面积大于其正面经由出气凸嘴34流出氧气的受力面积，所以出气膜片20背面的作用力大于其正面经由出气凸嘴34气流的作用力，因此出气膜片20的正面能有效密封出气凸嘴34的出气口。

如图16所示，但当人体通过吸气外接头19吸气时产生的瞬时负压作用于吸气膜片21的背面后，吸气产生的作用力（竖直向上）又大于调节弹性元件22的力（竖直向下），致使吸气膜片21的下端面与吸气凸嘴33的出气口分离，吸气膜片21下端面的微量氧气通过消气孔25逃逸至大气中，导致出气膜片20上端面气压瞬间降低，此时出气单元12中经由出气凸嘴34的氧气冲开出气膜片20，经出气外接头18输出给用气终端。其中通过改变或选择合适的调节弹性元件22即弹簧的参数，可以实现人体吸气动作的高灵敏度感知。

又当人体停止吸气时，调节弹性元件22的作用力促使吸气膜片21下降，盖到吸气凸嘴33的气孔上使其密封，回到如图15所示的状态。出气膜片20上端面的气压恢复，其上端面（背面）受力又大于下端面（正面）受力而封闭出气凸嘴34，停止供氧。

这样循环往复，供氧模块根据人体的呼吸频率来控制出气与关闭，从而实现脉冲供氧功能，以此来达到节约氧气、提高氧气使用时间的目的。经过实际测试证明，在保证氧气浓度一致的情况下脉冲功能的用气时间是直流出气时间的3倍，大大提高了用氧的效果。

五、装置供氧及鼻氧管

供氧装置需将阀门与氧气存储罐密封性连接，且罐内有足以达到该产品正常工作的氧气压力才可以使用。该产品应用于大气环境中，海拔0~6000米，温度在-40℃~60℃范围。集成式阀门10外壳上设置了充气嘴105、压力表110以及调节旋钮实现流量调节和供氧模式选择。当氧气用完时，关闭挡位开关，连接好充装口后给气瓶充氧，同时观看压力表，压力表指示20MPa时，即充满氧气。

当使用者通过切换板拨片17选择连续模式时，阀门10从出气外接头18按照设定的流量连续输出氧气。当使用者选择通过切换板拨片17选择脉冲模式时，使用者带上鼻氧管9吸气时，阀门10的吸气外接头19感受吸气负压，同步打开脉冲阀，将气瓶108中的高压氧气经内置的减压结构减压后稳压输出，供使用者吸氧。

如图19至图21所示，鼻氧管9包括鼻吸接头91和鼻吸接头91两端的两根连接气管90。鼻吸接头91包括主管87和与主管87中心线垂直设置的第一支管83和第二支管84；第一支管83和第二支管84插接在鼻孔内。

第一支管83被第一分隔断85分割为第一吸气分通道93和第一出气分通道99；第二支管84被第二分隔断86分割为第二吸气分通道95和第二出气分通道97；第一吸气分通道93和第二吸气分通道95通过吸气连接通道94内部连通；第二出气分通道97和第一出气分通道99通过出气连接通道98内部连通；主管87的两端分别设置有互不连通的吸气主通道92、出气主通道96，吸气主通道92与吸气连接通道94内部连通，出气主通道96与出气连接通道98内部连通。吸气连接通道94和出气连接通道98之间设置有隔断气路的主隔断80。鼻吸接头91的吸气主通道92和出气主通道96分别通过连接气管90连接至阀体10的吸气外接头19和出气外接头18，且出气主通道96与出气连接通道98互不相同、独立工作。

进一步的，鼻吸接头91上设置有鼻贴片，鼻贴片包括分设在主管87两侧的第一鼻贴片81和第二鼻贴片82，将鼻吸接头91固定在人体面部。

使用时，将集成式阀门10的出气外接头18和吸气外接头19连接鼻氧管9的进气口，鼻氧管9上的鼻吸接头91插在使用者的鼻腔内。在连续和脉冲直流和脉冲出气时，氧气经出气外接头18和鼻吸接头91到达人体鼻腔；当在脉冲吸气状态时，需要通过鼻吸接头91自然吸气产生瞬时负压经吸气外接头19进入阀体后，出气外接头18方可出气。鼻吸接头91用于人体吸气工作，在呼气和不吸气时脉冲阀不工作，故鼻吸接头也不工作。

当使用者通过切换板拨片17选择连续模式时，阀门10从出气外接头18按照设定的流量连续输出氧气。

当使用者选择通过切换板拨片17选择脉冲模式时，使用者带上鼻氧管9吸气时，阀门10的吸气外接头19感受吸气负压，同步打开脉冲阀，将气瓶108中的高压氧气经内置的减压结构减压后稳压输出，供使用者吸氧。人体吸气时，鼻腔产生的吸气负压分别通过第一支管83的第一吸气分通道93以及第二支管的第二吸气分通道95，经吸气连接通道94、吸气主通道92和连接气管90到达阀体。阀体感应到负压后氧气经连接气管90到达出气主通道96，氧气经出气连接通道98分别从第二出气分通道97和第一出气分通道99到达人体鼻腔，从而被人体吸收。主隔断80用来分隔鼻吸接头91的主管87内的吸气负压和出气正压，第一分隔断85和第二分隔断86分别用来分隔第一支管83和第二支管84内的吸气负压和出气正压，这样能保证人体的两鼻腔孔均能产生负压及得到氧气，有效解决了脉冲阀供氧中存在的气流干扰问题，实现了稳定可靠脉冲供氧。

本发明气瓶式稳压双模式供氧装置，采用全部机械部件实现了连续和脉冲双模式下供氧，且内部集成了稳压模块、充装模块，简化了装置结构和导气管连接，最终既满足了使用者不同流量的需求，也能满足不同呼吸方式的要求，节约了氧气。

Claims (10)

1.一种气瓶式稳压双模式供氧装置，其特征在于：包括气瓶（108）、鼻氧管（9）和安装在气瓶（108）上的集成式阀门（10），鼻氧管（9）上的鼻吸接头（91）插在使用者的鼻腔内；集成式阀门（10）的出气外接头（18）和吸气外接头（19）均连接鼻氧管（9）的进气口；

所述的集成式阀门（10）包括阀体（6）、阀盖（7）和安装在阀体（6）和阀盖（7）上的充装模块（8）、流量调节模块（4）和脉冲供氧模块（5）；气瓶（108）内的氧气经过充装模块（8）、流量调节模块（4）后由脉冲供氧模块（5）输出；

所述的脉冲供氧模块（5）包括进气单元（11）、出气单元（12）和吸气单元（13）；进气单元（11）包括同一个进气源进气的第六气道（306）和第七气道（307）；

所述的出气单元（12）包括阀体上设置的出气外接头（18）、出气阀板（35）和出气腔（31）；出气阀板（35）上设置有连通第六气道（306）的出气凸嘴（34），出气凸嘴（34）的上方设置有用于开启关闭出气凸嘴（34）的出气膜片（20）；出气膜片（20）位于出气腔（31）内，出气腔（31）与出气外接头（18）气路连通；第七气道（307）的出气口设置在出气膜片（20）的上方；

所述的吸气单元（13）包括在阀盖（7）上设置的吸气外接头（19）、吸气阀板（15）和吸气腔（32），吸气阀板（15）上设置有连通出气腔（31）的进气凸嘴（33），进气凸嘴（33）的上方设置有用于开启关闭进气凸嘴（33）的进气膜片（21）；进气膜片（21）位于进气腔（32）内，进气膜片（21）的上方设置有调节弹性元件（22），进气腔（32）与吸气外接头（19）气路连通；吸气单元（13）上还设置有消气孔（25），所述消气孔（25）与进气凸嘴（33）的气路连通。

2.根据权利要求1所述的气瓶式稳压双模式供氧装置，其特征在于：鼻吸接头（91）包括主管（87）和与主管（87）中心线垂直设置的第一支管（83）和第二支管（84）；

第一支管（83）被第一分隔断（85）分割为第一吸气分通道（93）和第一出气分通道（99）；第二支管（84）被第二分隔断（86）分割为第二吸气分通道（95）和第二出气分通道（97）；第一吸气分通道（93）和第二吸气分通道（95）通过吸气连接通道（94）内部连通；第二出气分通道（97）和第一出气分通道（99）通过出气连接通道（98）内部连通；主管（87）的两端分别设置有互不连通的吸气主通道（92）、出气主通道（96），吸气主通道（92）与吸气连接通道（94）内部连通，出气主通道（96）与出气连接通道（98）内部连通。

3.根据权利要求1所述的气瓶式稳压双模式供氧装置，其特征在于：在第七气道（307）上设置有切换板（14），实现第七气道（307）的关闭和开合。

4.根据权利要求1所述的气瓶式稳压双模式供氧装置，其特征在于：所述的充装模块（8）包括安装在阀体（6）进气端（100）的充气接头（2），进气端（100）内部设置有贯通进气端（100）的第一气道（101），第一气道（101）的出口外圈设置有气瓶接口（109）；所述的充气接头（2）包括充气嘴（105）和封堵腔室（106），充气嘴（105）和封堵腔室（106）通过第二气道（102）相连通，封堵腔室（106）内部设置有单向堵头（1），实现第二气道（102）的封堵或打开；所述的第二气道（102）与第一气道（101）内部相连通；阀体的进气端（100）内部设置有第三气道（103），所述的第三气道（103）与第一气道（101）垂直且连通，第三气道（103）外部联接有压力表（110）。

5.根据权利要求4所述的气瓶式稳压双模式供氧装置，其特征在于：所述的单向堵头（1）包括锥头（152）、过渡段和锥尾（156），所述的封堵腔室（106）靠近第二气道（102）的一端设置有与锥头（152）相匹配的第二锥面（158）。

6.根据权利要求1所述的气瓶式稳压双模式供氧装置，其特征在于：供氧阀门还包括设置在阀体内部的减压稳压模块（3）；

所述的减压稳压模块（3）包括从下至上依次设置的进气接头（310）、进气板（301）、出气板（302）和减压室盖板（303）；所述的进气接头（310）内部设置有第四气道（304），出气板（302）内部设置第五气道（305），且第四气道（304）的上端口与第五气道（305）的下端口错位布置；减压室盖板（303）和出气板（302）上端面之间设置有减压腔（308），第五气道（305）与减压腔（308）相联通；进气板（301）和出气板（302）之间设置有弹性元件（309），出气板（302）在弹性元件（309）和减压腔（308）内部压力作用下上下移动，使得出气板下端面将第四气道（304）的上端口开启或封闭。

7.根据权利要求6所述的气瓶式稳压双模式供氧装置，其特征在于：进气接头（310）的上端设置有凸形气嘴（314），出气板下端面设置有密封胶垫（313），密封胶垫（313）触碰凸形气嘴（314）时，封闭第四气道（304）。

8.根据权利要求6所述的气瓶式稳压双模式供氧装置，其特征在于：第四气道（304）包括内部联通的上直孔（315）和下直孔（316），上直孔（315）和下直孔（316）在水平方向错位布置。

9.根据权利要求1所述的气瓶式稳压双模式供氧装置，其特征在于：所述的流量调节模块（4）包括绕阀杆（41）同步转动的阀体（44）和挡位圈（42），阀体（44）上设置有若干只节流孔（48）和旁路孔（47），减压室盖板（303）设置有与节流孔（48）位置对应的第六气道（306），第六气道（306）和第七气道（307）分别通过节流孔（48）和旁路孔（47）与进气源相连通。

10.根据权利要求8所述的气瓶式稳压双模式供氧装置，其特征在于：阀杆（41）上紧贴减压室盖板（303）上端面的部位设置有弹簧卡环（43）；减压室盖板（303）上设置有定位组件（45），与定位组件（45）相对应位置的阀体（44）上端面开有凹槽。

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