CN114173881A - 用于自主式呼吸装置的低压警报 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自主式呼吸装置，该自主式呼吸装置包括：面罩；用于储存和输送压缩空气的空气罐；用于将由空气罐输送的压缩空气的压力减小至可呼吸压力的减压器，其中减压器包括与空气罐出口连通的减压器入口；警报系统，该警报系统包括警报系统入口，该警报系统入口与减压器出口连通，其中第一空气路径将减压器出口连接到警报系统入口，并且其中警报系统还包括警报系统出口；以及第二空气路径，第二空气路径包括与警报系统出口连通的第二空气路径入口以及与面罩连通的第二空气路径出口。

Description

用于自主式呼吸装置的低压警报

技术领域

本发明涉及自主式呼吸装置和相关安全装备，并且更具体地讲，涉及能够沿着空气路径定位，以用作使用时间终止指示器的警报。

背景技术

自主式呼吸装置为通常用于为人提供呼吸保护的设备，此人将位于令人讨厌的、缺氧的和/或换句话讲可能不能呼吸的或有毒的环境中。此类装置通常包括一个或多个警告设备，该一个或多个警告设备被设计成在某些操作参数已经改变时(诸如当在装置不再能够操作之前仅有特定预定量的空气可供用户使用时)警示用户。在此类情况下，通常被称为“使用时间终止指示器”的警报将被触发，从而警示用户他们仅具有有限的时间量来移动到不再需要该装置和/或替换他们装置的一个或多个耗尽的气缸的区域。

多个使用时间终止指示器已与此类自主式呼吸装置一起使用，诸如，听觉警报或闪光的灯或向用户的面罩提供其他视觉指示器的灯。虽然此类指示器在某些环境中可能是有效的，但是用户所在的其他环境可能特别嘈杂、烟雾重或以其他方式使用户难以听到和/或看到指示器。因此，希望为用户提供可在此类环境中使用的使用时间终止指示器的附加选项。

发明内容

根据本文所描述的实施方案，自主式呼吸装置的实施方案包括：面罩；用于储存和输送压缩空气的空气罐；用于将由空气罐输送的压缩空气的压力减小至可呼吸压力的减压器，其中减压器包括与空气罐出口连通的减压器入口；警报系统，该警报系统包括警报系统入口，该警报系统入口与减压器出口连通，其中第一封闭空气路径将减压器出口连接到警报系统入口，并且其中警报系统还包括警报系统出口；以及第二空气路径，第二空气路径包括与警报系统出口连通的第二空气路径入口以及与面罩连通的第二空气路径出口。

警报系统可为使用时间终止指示器，该使用时间终止指示器被构造成在达到至少一个预定操作参数时提供可检测的警报，其中可检测的警报可为振动构件或听觉警报。预定操作参数可为减压器出口处高于初级操作压力的次级空气压力。初级操作压力可在约85psi至约110psi的范围内，并且次级空气压力可在约145psi至约170psi的范围内。此外，次级空气压力可以在空气罐的额定工作压力的约25％至约37％的范围内。

根据本文所描述的实施例，警报系统沿着从减压器出口和入口到面罩的空气路径定位。警报系统能够定位在用户的上躯干区域处。与本文所描述的系统一起使用的面罩通常可包括面罩安装式调节器。

附图说明

将结合附图进一步解释本发明，其中：

图1为与自主式呼吸装置一起使用的减压器的实施方案的示意性剖视图，在自主式呼吸装置的这种构造中，自主式呼吸装置未向减压器供应空气；

图2是图1的减压器的实施方案的示意性剖视图，在减压器的这种构造中，具有初始次级压力的空气沿通向空气出口的路径通过次级减压器；

图3是图1的减压器的实施方案的示意性剖视图，在减压器的这种构造中，空气沿着包括初级减压器的空气路径流动，该初级减压器将空气压力减小到空气出口处的正常操作水平；

图4是图1的减压器的实施方案的示意性剖视图，在减压器的这种构造中，附接的气缸的额定压力已达到预定耗尽水平，使得空气将沿着通向空气出口的路径通过次级减压器；

图5是图1的减压器的实施方案的示意性剖视图，在减压器的这种构造中，初级减压器已失效并且空气沿着通向空气出口的路径通过次级减压器；

图6A为与自主式呼吸装置一起使用的减压器系统的示意性剖视图，该自主式呼吸装置包括减压器、使用时间终止指示器和面罩，在减压器的这种构造中，次级压力空气离开出口端口；

图6B为与图6A的自主式呼吸装置一起使用的减压器系统的示意性剖视图，但在减压器的这种构造中，初级压力空气离开出口端口；

图7是佩戴相对于图6A和图6B所描述的类型的减压器的用户的示例性前视图；

图8为处于未激活构造的振动使用终止指示器的实施方案的剖视图；

图9为处于激活构造的图8的振动使用终止指示器的剖视图；

图10为处于未激活构造的听觉使用终止指示器的剖视图；以及

图11为处于激活构造的图10的听觉使用终止指示器的剖视图。

具体实施方式

自主式呼吸装置可包括多种装备构造，其中可与本文所描述的类型的警报一起使用的一种示例性构造是这样一种装置，该装置通常包括：背部架和束具组件、便于在压力下存储呼吸空气供应的气缸和阀组件、安装在背部架上的双路减压器、安装在面罩上的压力需求呼吸调节器以及具有头部束具以将面罩固定到用户面部的面罩。

本文所描述的自主式呼吸装置还可包括一个或多个使用时间终止指示器，该一个或多个使用时间终止指示器被设计成在某些预定操作参数已改变使得仅有限量的空气保持可供使用时警示用户。一个此类指示器可与图1至图5所示类型的双冗余减压器10相关联。这些图示出了低压呼吸空气如何在典型使用期间的吸气和呼气循环期间被调节并流过调节器。

图1示出了减压器10，在减压器10的这种构造中，没有空气被供应到减压器10并且系统因此不被加压。减压器10可被构造为在输入端口12和/或输入端口14处接受气缸，这取决于所需的连接类型。对于输入端口12，可以使用快速连接构造，该快速连接构造包括入口闩锁组件，该入口闩锁组件可以包括锁定销以在施加空气压力时将气缸锁定就位。对于输入端口14，高压胶管组件可用于将气缸空气输送到减压器。应当理解，这些输入端口12、14旨在是代表性的，并且因此可以设想，可以向减压器10提供输入端口的不同和/或附加的构造和布置。一旦气缸空气存在于减压器中，减压器的操作将大致相同，而不管所使用的构造如何。

减压器10还包括与输入端口12、14相邻的初级减压器16和次级减压器18。在图1的构造中，初级减压器16的弹簧20和次级减压器18的弹簧22分别将初级减压器16和次级减压器18朝向打开位置偏压，从而推动它们相应的活塞24、26远离它们相应的座置表面。根据减压器构造，当打开气缸阀时，空气将通过输入端口12或输入端口14进入减压器。然后，压缩空气将通过活塞24、26的中心进入初级端口和次级端口。

图2示出了处于其初始次级操作中的减压器10，其中空气最初通过次级减压器16的活塞26并且沿着空气路径移动到出口端口30。通常，该构造仅在减压操作开始时简单地保持。在该构造中，出口端口30与面罩安装式调节器连通，该面罩安装式调节器与用户佩戴的面罩连通。通过次级减压器18的空气将高于一旦减压器10达到其稳态将离开出口端口30的一般操作压力。在一个实施方案中，在该初始次级操作中离开出口端口的空气压力可在例如约145psi至170psi的范围内。然而，应当理解，压力范围可低于或高于该范围。在任何情况下，空气压力通常都将足以短暂地激活低压警报或将在下文讨论的使用时间终止指示器。

高压空气将继续通过减压器的入口进入，使得低缸转移阀32从图2所示的位置向上移动，从而关闭次级减压器18的空气路径，如图3所示。从而通过低缸转移阀32和自动转移阀34防止行进通过次级减压器18的空气进入初级减压器16的端口。滞留在次级减压器18的顶部的空气将积聚在活塞26的顶部并且迫使活塞26在其座置表面上闭合。

现在，减压器10被认为是“标准”操作构造，其中空气通过初级减压器16移动到出口端口30，然后，出口端口30通向面罩安装式的调节器和面罩。在一个实施方案中，现在离开出口端口的空气压力可在例如约85psi至110psi的范围内。然而，应当理解，压力范围可低于或高于该范围。当用户吸气时，初级减压器16的活塞24将打开，从而允许空气根据需要进入空气路径或用于初级减压器的端口。当用户未吸气时，用于初级减压器16的空气路径或端口中的压力将增加到大于弹簧20的压力或偏压的力，这将迫使活塞24在其座置表面上闭合。

对于每个吸气/呼气循环，初级减压器16的这种动作是可重复的，直到供应气缸的压力减小到预定水平或量。作为一个示例，预定水平可以在气缸和阀组件的额定工作压力的约25％至约37％的范围内。此类水平可被设计成与期望提供给用户以可能完成任务并且然后移动到安全区域和/或更换气缸的时间量相对应。然而，预定水平可替代地低于或高于这些示例性水平。这种减小的气缸压力将允许从高压入口到低缸转移阀32的底部的空气压力也减小。此类压力减小将允许低缸转移阀32向下移动并远离其座置表面，从而允许来自次级减压器18的压力流动到面罩，如图4所示。从出口端口30排出的空气的该次级压力将再次在例如约145psi至170psi的范围内。止回阀36也将关闭并隔离初级减压器16，从而允许初级减压器16的活塞24关闭。

图5示出了减压器10，在减压器10中的这种构造中，初级减压器16已在其闭合位置失效。在该构造中，由于初级压力减小，自动转移阀34将打开或向下移动。然后，次级减压器18将起到减小空气压力的作用，然后向用户提供高于正常操作压力的压力的空气。用户将仍然能够在该压力下正常呼吸。也就是说，即使气缸压力将高于气缸的额定工作压力的预定量或百分比的正常低气缸激活压力，减压器10也将以较高压力向用户的面罩提供空气。

图6A示出了减压器系统100，该减压器系统100包括通常以上文相对于减压器10所描述的方式构造的减压器110。因此，上文对构造和操作的讨论也适用于减压器110。因此，减压器110还包括输入端口112、输入端口114、初级减压器116、次级减压器118和出口端口130。系统100还包括低压使用时间终止指示器150和面罩安装式调节器160。减压器110以与图4所示的构造类似的构造示出，在减压器110的构造中，由于空气供应气缸达到预定的低气缸激活压力或由于初级减压器的故障，通向出口端口的次级压力处于其更高水平。在任一种情况下，离开出口130的空气的压力足以激活指示器150，这将向用户警示气缸的状况。此时，用户通常将移动到不再需要自主式呼吸装置和/或将用充气或部分充气的气缸替换耗尽的气缸的区域。指示器150可包括例如振动设备或听得见的哨声。

继续参考图6A，示例性面罩安装式调节器160通过在用户吸气期间隔膜162向下按压需用阀杆164的动作来进行操作。需用阀杆164使得活塞杆166枢转，从而将需用阀活塞168从其座置区域移动，从而允许来自减压器的空气流过面罩安装式的调节器160并且通过喷杆170进入面罩中。

当用户呼气时，呼出的空气使得隔膜162在调节器内部朝向调节器盖上升。隔膜162中心的柱与盖接触，使得隔膜162中心的呼气阀172保持静止，同时隔膜162的外部部分继续向上行进。这迫使隔膜162的中心打开，从而形成供用户呼出的空气进入周围环境的路径。当呼气循环结束时，隔膜162松弛，并且正压弹簧164关闭呼气阀172并且定位隔膜162以用于下一个吸气循环。

如以上所讨论，图6A示出了一种构造，其中对面罩安装式调节器160的次级压力处于其相对高的压力或次级压力，该压力足以触发或激活使用时间终止指示器150，该使用时间终止指示器150在该图中被示出为听觉警报构造，但也可以是振动警报。在任一种情况下，面罩安装式调节器160将沿着第一空气路径连接到指示器150的一个端口，该第一空气路径可以是由第一胶管(例如，类似于图7所示的胶管152)提供的空气路径。指示器150的另一个端口将沿着第二空气路径连接到减压器110，该第二空气路径可以是由第二胶管(例如，类似于图7所示的胶管154)提供的空气路径。

图6B示出了处于类似于图3所示构造的图6A的减压器系统100，该构造是对出口端口的压力处于其稳态(即，操作)或更低水平的构造。在该构造中，离开出口的空气的压力不足以激活指示器150。

图7示出了减压器系统100，因为其通常可由用户佩戴。如图所示，系统包括通过金属管或胶管152连接到使用时间终止指示器150的面罩160。该系统还包括金属管或胶管154，该金属管或胶管将使用时间终止指示器150的另一侧连接到以上或描述的类型(不可见)的减压器，例如，该减压器连接到至少一个气缸。使用时间终止指示器150可被构造在本文所描述的减压器系统中，以定位在用户的上躯干区域中。这样，用户可快速检测到激活的使用时间终止指示器。

虽然上面的讨论将部件和/或系统之间的空气路径称为由胶管提供作为示例性构造，但应当理解，本文所讨论的空气路径可由有利于空气移动以提供两个部件之间的空气连通的任何部件提供。因此，空气路径可被认为是“闭合的”，使得它们包封在系统部件之间移动的空气，系统部件例如为柔性胶管或金属管、半柔性胶管或金属管、刚性或半刚性胶管或金属管，或限定部件之间的空气路径的这些各种部件的组合。可替代地，空气路径可以是更开放或半开放的构造。

如以上所讨论，本文所描述减压器系统的实施例包括振动警报或听觉警报，例如哨声。当气缸耗尽到预定水平(例如，在气缸和阀组件的额定工作压力的约25％至37％的范围内)时，当次级传送压力增加到高于某个水平时，这些警报通常被激活。当该较高次级传送压力下的空气移动至减压器的出口时，该空气将通过胶管行进至使用时间终止指示器。此时，警报将被激活以警示用户来自供应气缸的空气耗尽。

根据本文所描述的减压器系统的实施方案，所使用的使用时间终止指示器可被制成可互换的，使得用户可选择指示器并将其安装到对于用户将进入的环境优选的系统中。利用这种系统，如果需要，物品之间的连接可由“快速断开”配件提供，这可允许互换指示器而无需使用附加工具。在可替代的实施例中，可以需要工具从系统移除和/或替换这些工具的方式安装使用时间终止指示器。在任何情况下，系统可作为套件提供，其中警报的多个选项可供用户使用。

现在参见图8和图9，示出了分别处于未激活构造和激活构造的振动使用终止指示器300的示例性实施方案。指示器300包括入口管302、出口管304、流动孔306、振动器活塞308、托架310和通风口310。在图8中，振动器活塞308被座置，这是在指示器300的“无警报状态”期间，其中减压器在其正常操作压力下向入口管302提供空气。当在入口管302处进入指示器的压力增加到次级压力或“警报状态”时，如图9所示，活塞308将振荡，因为其具有释放孔，该释放孔允许活塞308下方的压力被释放。然后，活塞308可重新座置，之后再次释放压力，从而在阀撞击托架310时产生振荡动作。该动作产生噪声，该噪声在一个实施方案中可处于高于约75dBA的声音水平，例如在用户耳朵中的一者或两者处。

图10和图11分别示出了处于未激活构造和处于激活构造的听觉使用终止指示器400。指示器400包括入口管402、出口管404、流动孔406、哨子活塞408和空气的出口路径410。在图10中，活塞408被座置，这是在指示器400的“无警报状态”期间，其中减压器在其正常操作压力下向入口管402提供空气。当在入口管402处进入指示器的压力增加到次级压力或“警报状态”时，如图11所示，活塞408离位，从而允许空气沿着出口路径410移动。因此，活塞408在例如用户的耳朵中的一者或两者处产生约75dBA的声音水平的哨声类型的警报声音。

现在已参考本发明的若干实施方案对本发明进行了描述。本文指出的任何专利或专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入。前述详细描述和示例仅为了清楚地理解本发明而给出。但它们不应被理解为不必要的限制。对本领域的技术人员来说将显而易见的是，可以在不脱离本发明的范围的情况下对所描述的实施方案进行多种修改。因此，本发明的范围不应限于本文所述的结构，而只应受权利要求书的文字所述的结构及其等同结构的限制。

Claims (20)

1.一种自主式呼吸装置，包括：

面罩；

空气罐，所述空气罐用于储存和输送压缩空气；

减压器，所述减压器用于将由所述空气罐输送的压缩空气的压力减小到可呼吸压力，其中所述减压器包括与空气罐出口连通的减压器入口；

警报系统，所述警报系统包括警报系统入口，所述警报系统入口与减压器出口连通，其中第一空气路径将所述减压器出口连接到所述警报系统入口，并且其中所述警报系统还包括警报系统出口；和

第二空气路径，所述第二空气路径包括与所述警报系统出口连通的第二空气路径入口以及与所述面罩连通的第二空气路径出口。

2.根据权利要求1所述的自主式呼吸装置，其中所述警报系统包括使用时间终止指示器，所述使用时间终止指示器被构造成在达到至少一个预定操作参数时提供可检测的警报。

3.根据权利要求2所述的自主式呼吸装置，其中所述可检测的警报包括振动构件。

4.根据权利要求2所述的自主式呼吸装置，其中所述可检测的警报包括听觉警报。

5.根据权利要求2所述的自主式呼吸装置，其中所述可检测的警报包括声音水平大于约75dBA的声音。

6.根据权利要求2所述的自主式呼吸装置，其中所述可检测的警报包括能够由用户的两只耳朵中的至少一只耳朵检测到的声音。

7.根据权利要求2所述的自主式呼吸装置，其中所述至少一个预定操作参数为所述减压器出口处的次级空气压力，所述次级空气压力高于初级操作压力。

8.根据权利要求7所述的自主式呼吸装置，其中所述初级操作压力在约85psi至约110psi的范围内。

9.根据权利要求7所述的自主式呼吸装置，其中所述次级空气压力在约145psi至约170psi的范围内。

10.根据权利要求7所述的自主式呼吸装置，其中所述次级空气压力在所述空气罐的额定工作压力的约25％至约37％的范围内。

11.根据权利要求1所述的自主式呼吸装置，其中所述警报系统沿着从所述减压器出口和入口到所述面罩的空气路径定位。

12.根据权利要求1所述的自主式呼吸装置，其中所述警报系统与所述减压器间隔开并且能够定位在用户的上躯干区域处。

13.根据权利要求1所述的自主式呼吸装置，其中所述面罩包括面罩安装式调节器。

14.根据权利要求1所述的自主式呼吸装置，其中所述警报系统能够定位成使得其产生能够由用户的上躯干区域检测到的振动。

15.根据权利要求1所述的自主式呼吸装置，其中所述第一空气路径和所述第二空气路径中的至少一者由胶管限定。

16.根据权利要求1所述的自主式呼吸装置，其中所述第一空气路径和所述第二空气路径中的至少一者由柔性胶管、柔性金属管、半柔性胶管、半柔性金属管、刚性胶管、刚性金属管、半刚性胶管、半刚性金属管或其组合中的一者限定。

17.根据权利要求1所述的自主式呼吸装置，其中所述警报系统可松脱地附接到所述第一空气路径和所述第二空气路径。

18.一种自主式呼吸装置套件，包括：

面罩；

空气罐，所述空气罐用于储存和输送压缩空气；

减压器，所述减压器用于将由所述空气罐输送的压缩空气的压力减小到可呼吸压力，其中所述减压器包括减压器出口和与空气罐出口连通的减压器入口；

可互换的第一警报系统和第二警报系统，所述第一警报系统和所述第二警报系统中的每一者能够通过第一空气路径构件可松脱地连接到所述减压器出口，并且能够通过第二空气路径构件可松脱地连接到所述面罩。

19.根据权利要求18所述的自主式呼吸装置套件，其中所述第一空气路径构件和所述第二空气路径构件中的至少一者包括胶管。

20.根据权利要求18所述的自主式呼吸装置套件，其中所述第一警报系统包括振动警报，并且其中所述第二警报系统包括听觉警报。

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