CN112469626A - 用于水下浸没的具有封闭式循环的个人自给式呼吸设备 - Google Patents

Abstract

具有封闭式循环的个人自给式呼吸设备，包括：空气系统，所述空气系统包括带有压缩气体的补偿气瓶、减压器以及压力计；气体分析系统；再生装置，所述再生装置包括具有带有氧气再生剂的筒的反应器；呼吸回路，所述呼吸回路包括面罩、所述面罩下方的空间、呼吸袋、用于释放所述呼吸回路中的压力的阀；连接空气导管，所述连接空气导管用于将所述呼吸回路连接到所述再生系统和所述空气系统，而所有部件均被定位在整体式壳体中。所述设备的特征在于不供应呼吸混合物。所述设备能够用于休闲潜水、技术潜水、专业潜水或救援目的。

Description

用于水下浸没的具有封闭式循环的个人自给式呼吸设备

本发明涉及被设计成当被浸没在水下时保护呼吸系统的具有封闭式循环的自给式呼吸设备。

自给式呼吸设备的各种设计是公知的。因此，文献CN206107521公开了一种半封闭式呼吸设备，氧气生成器与二氧化碳吸收罐的上部部分连接在一起。文献US5036841公开了一种闭合回路呼吸设备，特别地包括呼吸储存器、二氧化碳吸收器以及含有按体积计约20％的氧气的压缩呼吸气体源。文献RU 2562033公开了一种呼吸设备，该呼吸设备包括：前部；吸气阀和呼气阀；带有再生产品的筒；呼吸袋；过滤筒；用于控制该设备的操作的装置，其特征在于，通过回流阀连接到外部环境的过滤筒包含用于有害气体杂质深度氧化的催化剂，并且还通过用于控制设备的操作的自动装置从一侧连接到呼吸袋，并且从另一侧连接到呼出混合物排出阀。

然而，它们都存在以下缺点：

-半封闭式设备，即，包括移除在呼吸期间形成的二氧化碳；

-具有替代设计的设备要求供应氧气或氧气-氮气呼吸混合物；

-具有较大的尺寸和重量；

-由于不是整体设备，因此难以制造，在储存和运输期间需要组装和拆卸；

-在存在可用氧气瓶的情况下，此类设备存在危险性，因为在压力下与氧气接触时某些材料可能会被点燃。

因此，本发明的目的是提供一种安全、轻便、易于使用并且在潜水之前不需要组装的具有封闭式循环的个人自给式呼吸设备。

发明内容

根据本发明的用于水下浸没的具有封闭式循环的个人自给式呼吸设备包括：

-空气系统，该空气系统包括带有压缩气体的补偿气瓶、减压器以及压力计；

-气体分析系统，该气体分析系统包括用于确定氧气和二氧化碳的分压的传感器，该传感器被嵌入在具有带有氧气再生剂的筒的反应器与呼吸袋之间；

-再生装置，该再生装置包括具有带有氧气再生剂的筒的反应器；

-呼吸回路，该呼吸回路包括面罩、面罩下方的空间、呼吸袋、用于释放呼吸回路中的压力的阀；

-连接空气导管，该连接空气导管用于将呼吸回路连接到再生系统和空气系统。

在一实施方案中，具有封闭式循环的个人自给式呼吸设备的具有带有氧气再生剂的筒的反应器的数量在1至6之间变化。在又一个实施方案中，个人自给式呼吸设备包括具有带有氧气再生剂的筒的反应器，其中该氧气再生剂为将二氧化碳气体以化学方式转化为氧气的试剂。在另一个实施方案中，个人自给式呼吸设备包括带有氧气再生剂的筒，而将二氧化碳气体以化学方式转化为氧气的试剂选自由以下项组成的组：Li2O2、Na2O2、K2O2、KO2、Rb2O2、Cs2O2、MgO2、CaO2、SrO2、BaO2、LiO2、NaO2、KO2、RbO2、CsO2、Mg(O2)、Ca(O2)2、Sr(O2)2、Ba(O2)2或者与CaO混合的超氧化物高铁酸盐KO2。在另一个实施方案中，个人自给式呼吸设备包括带有氧气再生剂的筒，该筒为可更换筒。

在一个实施方案中，个人自给式呼吸设备可包括带有压缩气体的气瓶，该压缩气体可包含作为选自下组的混合物的气体中的一种：氧气-氮气混合物、氧气-氦气混合物、氧气-氖气-氦气混合物、氧气-氮气-氦气混合物、氧气-氖气混合物、氧气-氮气-氖气混合物以及氧气-氮气-氖气-氦气混合物。在另一个实施方案中，个人自给式呼吸设备可另外包括用于将二氧化碳附加地再生为氧气的CO2(二氧化碳)气瓶，该气瓶连接到通向呼吸袋的空气导管，同时CO2气瓶的量可以在1至6之间变化。

在一个实施方案中，个人自给式呼吸设备包括空气系统、气体分析系统、再生装置、呼吸回路以及连接管，所有这些部件都被包封在壳体中。在又一个实施方案中，个人自给式呼吸设备被构造成使得呼吸袋占据壳体内的自由空间。

在一个实施方案中，个人自给式呼吸设备为整体结构。在又一个实施方案中，个人自给式呼吸设备被构造成呈头盔状或呈圆形。在另一个实施方案中，个人自给式呼吸设备被构造成使得面罩具有全面罩构造。

还公开了根据本发明的个人自给式呼吸设备在娱乐潜水、技术潜水、专业潜水或救援目的中的用途。

附图说明

图1示意性地示出了用于水下浸没的具有封闭式循环的个人自给式呼吸设备，包括：

1-呼吸面罩

2-带有筒的反应器

3-呼吸袋

8-带有气体的补偿气瓶的减压器

9-O2分析仪

10-CO2分析仪

11-带有气体的补偿气瓶

12-压力计

图2示意性地示出了用于水下浸没的具有封闭式循环的个人自给式呼吸设备，包括：

1-呼吸面罩

2-带有筒的反应器

3-呼吸袋

4-用于CO2气瓶的连接毂

5-CO2供应按钮

6-CO2

7-CO2气瓶

8-带有气体的补偿气瓶的减压器

9-O2分析仪

10-CO2分析仪

11-带有气体的补偿气瓶

12-压力计

具体实施方式

本发明提供了一种具有封闭式循环的个人自给式呼吸设备，包括：

-空气系统，该空气系统包括带有压缩气体的补偿气瓶、减压器以及压力计；

-气体分析系统，该气体分析系统包括用于确定氧气和二氧化碳的分压的传感器，所述传感器被嵌入在包括带有氧气再生剂的筒的反应器与呼吸袋之间；

-再生装置，该再生装置包括具有带有氧气再生剂的筒的反应器；

-呼吸回路，该呼吸回路包括面罩、面罩下方的空间、呼吸袋、用于释放呼吸回路中的压力的阀；

-连接空气导管，该连接空气导管用于将呼吸回路连接到再生系统和空气系统。

该空气系统包括带有压缩气体的补偿气瓶、减压器以及压力计。带有压缩气体的气瓶表示具有可变的合适容积的储存器，该容积足以补偿呼吸回路中的压力并且能够被放置在设备内部。压缩气体可包含作为选自下组的混合物的气体中的一种：氧气-氮气混合物、氧气-氦气混合物、氧气-氖气-氦气混合物、氧气-氮气-氦气混合物、氧气-氖气混合物、氧气-氮气-氖气混合物以及氧气-氮气-氖气-氦气混合物。该气瓶被设计成向系统添加呼吸混合物，同时补偿设备中的压力。在潜水时，外部压力的增加导致呼吸回路的容积减小。为了保持呼吸回路的容积恒定，其中的压力必须等于环境压力，这通过在设备的部件中包括带有压缩呼吸混合物的气瓶来实现。在这种情况下，气瓶的容积可为0.1升至1升。此外，设备的设计可包括两个带有压缩气体的补偿气瓶。如果在设备中存在两个补偿气瓶，则它们可以灌装有不同的呼吸混合物。在这种情况下，气瓶中的一个气瓶可灌装有氢气以供应到呼吸回路，呼吸混合物中的氧气含量小于5％，并且第二气瓶可灌装有氦气、氖气、氖气-氦气混合物或上述呼吸混合物。这通常应用于扩展深潜的情况。

面罩旨在方便使用并且可被构造成全面罩。全面罩被构造成完全贴合整个面部并且沿面部轮廓封闭。

根据本发明的设备还包括气体分析系统。该系统被设计成监测呼吸回路中的氧气和二氧化碳含量。气体分析系统包括确定氧气和二氧化碳分压的传感器。传感器被定位在带有具有氧气再生剂的筒的反应器与呼吸袋之间。这样可以正确控制呼吸回路中的二氧化碳和氧气含量。传感器为电化学传感器或光学传感器。另外，气体分析系统可包含传感器，所述传感器确定来自呼吸混合物的气体，特别是氢气、氦气和氖气的分压。

该设备还包括再生装置，该再生装置包括具有带有氧气再生剂的筒的反应器。该装置旨在将呼出的二氧化碳再生为氧气。筒被定位成使得呼出的二氧化碳进入再生装置，并且在该再生装置中被转化为氧气，然后再进入呼吸袋。在吸气时，不含二氧化碳且富氧的呼吸混合物进入人的肺部。该混合物可以用来自补偿性呼吸气瓶的呼吸气体进行补充。因此，根据本发明的设备是封闭式循环设备，不需要呼吸所需的任何附加的空气供应、氧气或其他气体或它们的混合物。

该设备具有呼吸回路，该呼吸回路包括面罩、面罩下方的空间、呼吸袋以及用于释放呼吸回路中的压力的阀。面罩被构造成在佩戴面罩的人的面部和面罩之间提供足够的空间。呼吸回路中还包括呼吸袋，该呼吸袋表示由柔软的防水材料，优选地聚氨酯膜制成的密封储存器。呼吸袋被定位在设备主体内部的空间中。呼吸袋的容积为2升至10升，旨在保持在呼气期间以及在经过反应器后获得的呼吸混合物。

为了连通根据本发明的设备的所有部件，该设备包括将呼吸回路连接到再生系统和空气系统的连接空气导管。这些空气导管表示带有进入或离开设备部件的连接器毂的管或软管。管或软管通常由柔性的弹性防水材料制成。一般来讲，该系统具有将面罩连接到再生系统的两个空气导管，以及将再生系统连接到呼吸袋和气体分析系统的两个空气导管。在这种情况下，空气导管可以对称或不对称地定位在系统中。

该设备可另外具有不影响设备操作的一般原理的传感器、空气导管和其他部件或零件。

该设备通常呈头盔状或呈圆形。这提供了最佳的呼吸袋容积，并且改善了潜水期间的流体力学。

设备的总体积在5升至15升之间变化。设备的总重量为3kg至15kg。该设备可用于潜水至200米的深度。反应器的容积为0.25升至0.8升，并且其中所使用的再生剂的体积为0.2升至0.75升，其中再生剂的最大质量为3kg。带有再生剂的反应器总数在1至6之间变化。该设备可用于休闲潜水、技术潜水、专业潜水或用于救援目的。然而，潜水时间取决于可再生筒的数量和潜水条件，在1小时至6小时之间变化。

在附图中示出了可能的设备实施方案，其中仅示出了基本的操作原理。本发明的范围不限于附图和具体实施方式。

实施例1.

所利用的设备如图1所示。该设备用于潜水至20m的深度。潜水员在水下的时间长达40分钟，而无任何副作用和不适。所提及的优点如下：方便且易于使用，除头盔之外不需要附加的装置，这是该设备优于其他潜水设备的优点。

Claims (14)

1.一种用于水下浸没的具有封闭式循环的个人自给式呼吸设备，包括

-空气系统，所述空气系统包括带有压缩气体的补偿气瓶、减压器以及压力计；

-气体分析系统，所述气体分析系统包括用于确定氧气和二氧化碳的分压的传感器，所述传感器被嵌入在具有带有氧气再生剂的筒的反应器与呼吸袋之间；

-再生装置，所述再生装置包括具有带有氧气再生剂的筒的反应器；

-呼吸回路，所述呼吸回路包括面罩、所述面罩下方的空间、呼吸袋、用于释放所述呼吸回路中的压力的阀；

-连接空气导管，所述连接空气导管用于将所述呼吸回路连接到所述再生系统和所述空气系统。

2.根据权利要求1所述的个人自给式呼吸装置，其特征在于，所述具有带有氧气再生剂的筒的反应器的总数在1至6之间变化。

3.根据权利要求1所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述具有带有氧气再生剂的筒的反应器包括将二氧化碳气体以化学方式转化为氧气的试剂。

4.根据权利要求1所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述带有氧气再生剂的筒包括将二氧化碳气体以化学方式转化为氧气的试剂，所述试剂选自由以下项组成的组：Li2O2、Na2O2、K2O2、KO2、Rb2O2、Cs2O2、MgO2、CaO2、SrO2、BaO2、LiO2、NaO2、KO2、RbO2、CsO2、Mg(O2)、Ca(O2)2、Sr(O2)2、Ba(O2)2或者与CaO混合的超氧化物高铁酸盐KO2。

5.根据权利要求1或2所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述带有氧气再生剂的筒为可更换筒。

6.根据权利要求1所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述带有压缩气体的气瓶可包含作为选自下组的混合物的气体中的一种：氧气-氮气混合物、氧气-氦气混合物、氧气-氖气-氦气混合物、氧气-氮气-氦气混合物、氧气-氖气-氧气混合物、氧气-氮气-氖气混合物以及氧气-氮气-氖气-氦气混合物。

7.根据权利要求1所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述设备另外包括用于将二氧化碳附加地再生为氧气的CO2(二氧化碳)气瓶，所述气瓶连接到通向所述呼吸袋的空气导管。

8.根据权利要求7所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述气瓶的数量在1至6之间变化。

9.根据权利要求1所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述空气系统、所述气体分析系统、所述再生装置、所述呼吸回路、所述连接空气导管被包封在壳体中。

10.根据权利要求1至9所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述呼吸袋占据所述壳体内部的自由空间。

11.根据权利要求1所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述设备是整体结构。

12.根据权利要求1至11所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述壳体被构造成呈头盔状或呈圆形。

13.根据权利要求1至12所述的个人自给式呼吸设备，其特征在于，所述面罩具有全面罩构造。

14.根据权利要求1至13所述的设备用于娱乐潜水、技术潜水、专业潜水或救援目的的用途。

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