CN114484025A - 呼吸阀和呼吸器 - Google Patents

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CN114484025A
CN114484025A CN202210100039.5A CN202210100039A CN114484025A CN 114484025 A CN114484025 A CN 114484025A CN 202210100039 A CN202210100039 A CN 202210100039A CN 114484025 A CN114484025 A CN 114484025A
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sealing
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牛同锋
姚俊
周渝淞
高俊
潘世云
张毅
王梦蕾
刘柳
王青松
张浩军
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Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
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Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
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Abstract

本申请提供一种呼吸阀和呼吸器，呼吸阀包括进气接头、阀座、密封座和阀杆。阀座与所述进气接头连通。密封座与所述阀座连接，所述密封座上设置有阀口。阀杆包括相连的杆体和密封头，所述杆体穿设于所述阀口内，所述密封头位于所述阀口靠近所述进气接头的一侧，所述杆体与所述密封座活动连接，以使所述密封头能在从所述进气接头进入的气体的气压作用下与所述阀座密封连接以封堵所述阀口，以及使所述杆体能在呼吸感应膜片的带动下相对于所述阀座滑动和转动，从而带动所述密封头远离所述阀座以打开所述阀口。该呼吸器的结构紧凑、体积小、重量轻，同时，吸气阻力低。

Description

呼吸阀和呼吸器
技术领域
本发明涉及呼吸设备领域，具体而言，涉及一种呼吸阀和呼吸器。
背景技术
目前国内外现有的呼吸器用呼吸阀均大多采用的是杠杆式阀芯，其利用压缩弹簧弹力作为阀口密封的预紧力，吸气时通过感应膜片带动杠杆克服弹簧弹力开启阀口实现气体供给。为实现未吸气时气体的密封，通常需要较大的弹簧力保证阀口的密封。为满足吸气阻力的要求，需通过增大感应膜片体积及杠杆长度等，导致此类呼吸阀体积大、重量重、不便于随身携带。
发明内容
本发明的目的在于提供一种呼吸阀和呼吸器，第一方面，本发明提供一种呼吸阀，包括：
进气接头；
阀座，所述阀座与所述进气接头连通；
密封座，所述密封座与所述阀座连接，所述密封座上设置有阀口；
以及阀杆，所述阀杆包括相连的杆体和密封头，所述杆体穿设于所述阀口内，所述密封头位于所述阀口靠近所述进气接头的一侧，所述杆体与所述密封座活动连接，以使所述密封头能在从所述进气接头进入的气体的气压作用下与所述阀座密封连接以封堵所述阀口，以及使所述杆体能在呼吸感应膜片的带动下相对于所述阀座滑动和转动，从而带动所述密封头远离所述阀座以打开所述阀口。
在可选的实施方式中，所述密封座靠近所述进气接头的一侧设置有密封垫，所述密封垫上设置有与所述阀口连通的通孔，所述密封头用于与所述密封垫抵持，以密封所述通孔。
在可选的实施方式中，所述杆体的外周面与所述阀口的内周壁具有间距以形成环形空间。
在可选的实施方式中，所述呼吸阀还包括定位座和弹性密封球，所述定位座与所述密封座连接，所述定位座与所述密封座共同限定出与所述阀口连通的呈文丘里结构的排气通道；所述定位座设有装配孔，所述弹性密封球嵌设于所述装配孔内且与所述定位座密封连接，所述阀杆贯穿所述弹性密封球且与所述弹性密封球可滑动地配合。
在可选的实施方式中，所述呼吸阀还包括固定盖，所述阀座设有容置槽，所述密封座和所述定位座均嵌设于所述容置槽中，所述固定盖与所述阀座连接，且与所述定位座抵持，用于防止所述定位座和所述密封座从所述容置槽的槽口脱离所述容置槽。
在可选的实施方式中，所述呼吸阀还包括复位件，所述复位件用于在所述密封头打开所述阀口后使所述密封头复位至封堵所述阀口的位置。
在可选的实施方式中，所述复位件设置为弹性件。
第二方面，本发明提供一种呼吸器，所述呼吸器包括：
阀体、排气阀、呼吸感应膜片、咬嘴和前述实施方式中任一项所述的呼吸阀；
所述排气阀、所述呼吸感应膜片、所述咬嘴和所述呼吸阀均与所述阀体连接；所述咬嘴与所述阀口连通；所述排气阀用于在呼气时排出从所述咬嘴进入所述阀体内的气体；所述呼吸感应膜片用于在吸气时产生形变与所述阀杆抵持，从而带动所述阀杆运动，以通过所述密封头打开所述阀口。
在可选的实施方式中，所述呼吸感应膜片与所述阀体在第一方向上可滑动地连接；所述阀杆与所述密封座在第二方向上可滑动地连接，所述第一方向与所述第二方向具有锐角或钝角。
在可选的实施方式中，所述排气阀包括排气阀盖和排气膜片，所述排气阀盖与所述阀体可拆卸地连接；所述阀体上设置有排气口，所述排气膜片与所述阀体活动连接，用于在吸气时关闭所述排气口，以及在呼气时打开所述排气口。
本发明实施例的有益效果是：
综上所述，本实施例提供的呼吸阀，安装在阀体上，进气接头与气源连接，气源提供一定的正压力，也即在呼吸器处于初始状态下时，气源的气体压力在进气接头的一侧大于在阀体内的一侧，使得在气源的气压下使密封头始终保持在抵持密封座的位置，从而密封阀口。并且，气源压力越大，密封力越大，密封性能越好。当需要进行吸气操作时，使用者通过设于阀体上的气嘴吸气，阀体内气压减小且小于环境压力，呼吸感应膜片在气压差的作用下移动，从而能带动阀杆运动，阀杆能相对于密封座滑动和转动，从而克服气源的气压，使密封头远离密封座，打开阀口。而在阀口打开后，气源侧的气体快速进入到阀口，从而减小了阀口两侧的气压差，使得吸气所需克服的作用力减小，从而降低了吸气阻力。如此，相比现有的需要设计更大的感应膜片和更长的杠杆来克服吸气阻力，本实施例的呼吸阀结构更加合理，能够减小体积，节省空间，便于收纳和携带。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的呼吸器的结构示意图；
图2为本发明实施例的呼吸阀的一状态的结构示意图；
图3为本发明实施例的呼吸阀的另一状态的结构示意图；
图4为本发明实施例的呼吸器使用时的呼吸阻力测试曲线示意图；
图5为本发明实施例的现有技术的呼吸器使用时的呼吸阻力测试曲线示意图。
图标:
100-阀体；110-阀本体；120-阀盖；130-应急按钮；200-排气阀；210-排气阀盖；220-排气膜片；300-呼吸感应膜片；400-咬嘴；500-呼吸阀；510-进气接头；520-阀座；530-密封座；540-密封垫；550-定位座；560-弹性密封球；570-固定盖；580-阀杆；581-传力套；582-杆体；583-密封头；590-复位件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前，呼吸器的呼吸阀500采用单向阀结构，利用弹簧的弹力使阀芯抵持在阀口处，从而实现在未吸气的条件下对阀口的密封。由于为了保证阀口的密封性，需要弹簧提供足够的弹力，而吸气时需要克服弹力，就使得现有技术的感应膜片和杠杆设计较大，体积大，成本高，占用空间大，不利于收纳和携带，同时，吸气阻力大。
鉴于此，设计者设计了一种呼吸器，结构紧凑，体积小，占用的空间小，便于收纳和携带。同时，吸气阻力小。
请参阅图1，本实施例中，呼吸器包括阀体100、排气阀200、呼吸感应膜片300、咬嘴400和呼吸阀500。排气阀200、呼吸感应膜片300、咬嘴400和呼吸阀500均与阀体100连接；咬嘴400与呼吸阀500的阀口连通；排气阀200用于在呼气时排出从咬嘴400进入阀体100内的气体；呼吸感应膜片300用于在吸气时产生形变与呼吸阀500的阀杆580抵持，从而通过阀杆580带动与阀杆580连接的密封头583运动，以通过密封头583打开阀口。
本实施例中，可选的，阀体100包括阀本体110、阀盖120和应急按钮130。阀本体110包括顶壁、底壁和周壁，周壁设于顶壁和底壁之间且同时与顶壁和底壁连接。顶壁设有第一通孔，底壁设有第二通孔，应急按钮130设于第一通孔处，阀盖120设于第一通孔处且与阀本体110连接，并且应急按钮130位于阀盖120和阀本体110之间。周壁上设置有第一装配孔、排气孔和第二装配孔。第一装配孔用于装配排气阀200。第二装配孔用于装配呼吸阀500。咬嘴400设于第二通孔处，咬嘴400用于供使用者使用，使用时，嘴部咬住咬嘴400即可，吸气时，气源的气体从呼吸阀500进入阀本体110并从第二通孔进入咬嘴400；呼气时，使用者体内气体从第二通孔进入阀本体110并从排气阀200排出。
本实施例中，排气阀200包括排气阀盖210和排气膜片220。排气阀盖210与阀本体110的周壁连接，排气阀盖210与阀本体110的周壁于第一装配孔处限定出装配腔室，排气膜片220设于装配腔室中，并且排气膜片220能够打开或关闭排气孔。也就是说，以图1的视角为例，当阀本体110的腔内气体压力低于环境气体压力时，排气膜片220在气体压力差的作用下向右移动；当阀本体110腔内气体压力高于环境气体压力时，排气膜片220在气体压力差的作用下向左移动，排气膜片220打开，气体经排气膜片220排至环境中；当阀本体110腔内气体压力与环境气体压力相同时，排气膜片220在自身弹性作用力下恢复初始形状和位置，此时在排气膜片220初始变形弹力下实现与阀本体110的密封。
本实施例中，可选的，呼吸感应膜片300与阀本体110的周壁在第一方向上可滑动地连接。以图1中视角为例，呼吸感应膜片300与阀本体110在竖向上可滑动地配合。当阀本体110腔内气体压力低于环境气体压力时，呼吸感应膜片300在气体压力差的作用下向下移动；当阀本体110腔内气体压力高于环境气体压力时，呼吸感应膜片300在气体压力差的作用下向上移动；当阀本体110腔内气体压力与环境气体压力相同时，呼吸感应膜片300在自身弹性作用力下恢复初始形状和位置。
本实施例中，在出现故障时，可以手动按压应急按钮130，使呼吸感应膜片300向下移动，从而打开阀口。
此外，排气膜片220可以采用硅橡胶制成；呼吸感应膜片300可以采用硅橡胶制成，内部嵌设有金属件，在保证强度的同时具有一定的形变能力。
请参阅图1-图3，本实施例中，可选的，呼吸阀500包括进气接头510、阀座520、密封座530、密封垫540、定位座550、弹性密封球560、固定盖570、阀杆580和复位件590。进气接头510与阀座520连接，且二者连通，进一步的，进气接头510和阀座520之间可以设置密封圈，增强二者连接处的密封性，降低气体泄漏的概率。同时，进气接头510用于与气源连接。阀座520设于阀本体110的第二装配孔处，并且阀座520与第二装配孔密封连接。阀座520上设置有容置槽和阀口，容置槽的槽壁上设置有排气通道。阀口用于通过排气通道连通阀本体110的内腔与进气接头510。阀座520设有阀口的外壁与密封垫540连接，密封垫540为环形结构，密封垫540的中空位置与阀口连通。定位座550嵌设于阀座520的容置槽内，定位座550上设置有锥形槽，定位座550的锥形槽的槽口的宽度大于槽底的宽度，且锥形槽的槽口所在一端远离阀口。锥形槽的槽底壁设置有第三装配孔，弹性密封球560嵌设于第三装配孔中并且与定位座550密封连接，并且，弹性密封球560与定位座550固定连接。固定盖570与密封座530连接且位于容置槽的槽口所在一端，固定盖570和密封座530共同夹持定位座550，以使定位座550限位于容置槽内，避免定位座550从容置槽的槽口脱出。应当理解，固定盖570可以与密封座530可拆卸地连接，如此，便于定位座550的装配。
进一步的，定位座550的外周面设置为锥面，例如设置为圆锥面，定位座550的外周面和密封座530共同限定出与阀口连通的排气通道，由于定位座550的结构设计，使得定位座550和密封座530共同限定出的排气通道的结构类似文丘里腔道，根据文丘里效应，会在其周边形成低压力区域，即引起呼吸感应膜片下方区域气体压力降低，呼吸感应膜片300两侧气体压力差增大，带动阀杆580进一步下移，增大阀口的开启度，提高供气流量，从而降低吸气阻力。
阀杆580包括传力套581、杆体582和密封头583。传力套581套接于杆体582外，传力套581用于与呼吸感应膜片300抵持。杆体582远离传力套581的一端与密封头583连接，杆体582贯穿固定盖570和弹性密封球560，并且从阀口伸出。密封头583与杆体582远离传力套581的一端连接，密封头583位于阀口远离传力套581的一侧，也即密封头583位于阀口靠近进气接头510的一侧；密封头583在气源的气压下具有与密封垫540抵持的运动趋势，从而密封阀口。杆体582与固定盖570和弹性密封球560在第二方向上可滑动地连接，其中，第一方向和第二方向具有锐角或钝角。复位件590设置为弹性件，复位件590可以是弹簧等，复位件590套接在杆体582外，复位件590的一端与固定盖570抵持，另一端与传力套581抵持，用于在密封头583打开阀口后使密封头583复位至封堵阀口的位置。
本实施例提供的呼吸阀500，在供气初期，气源的气体作用于密封头583，使密封头583与密封垫540抵持从而密封阀口，吸气时，需克服密封头583与密封垫540的密封力使杆体582滑动和摆动，当杆体582相对于密封座530滑动以及转动而与密封垫540脱离后，气源提供的高压气体迅速从阀口进入至阀本体110的内腔中，阀口两侧的气体压力差降低，吸气所需克服的作用力减小，从而降低吸气阻力。也就是说，当吸气时，阀本体110内的气压减小，呼吸感应膜片300受到环境一侧的气压大于阀本体110内侧的气压，呼吸感应膜片300向下运动，从而与传力套581抵持，通过传力套581、杆体582带动密封头583向下滑动和转动，从而使密封头583与密封垫540产生间隙，打开阀口，气源的气体从阀口进入排气通道，并且从咬嘴400进入使用者的口腔，实现吸气。而在吸气过程中，复位件590被压缩，具有恢复形变的弹力，当吸气完成后，在弹力作用下，阀杆580复位。
本实施例中，需要说明的是，气源与进气接头510连接，气源输入的气体可以是但不局限于是空气、氧气、氮氧混合气、氦氧混合气等，气体的压力为0.2MPa～0.9MPa。
本实施例提供的呼吸器的工作原理和过程如下：
a、进气接头510入口处与气源连通从而输入0.2MPa～0.9MPa的高压气体，使用人员将咬嘴400咬住；
b、人体吸气时，阀本体110腔内压力降低，阀本体110腔内气体压力低于环境气体压力时，呼吸感应膜片300在气体压力差的作用下向下移动；阀杆580随呼吸感应膜片300下移而向下移动，从而使密封头583发生旋转和滑动，密封头583与密封垫540产生缝隙，气体依次经阀口、排气通道、咬嘴400排出，进入人体肺部；
c、人体呼气时，阀本体110腔内气体压力高于环境气体压力时，呼吸感应膜片300在气体压力差的作用下向上移动；阀杆580在复位件590作用力下恢复至初始位置。排气膜片220在气体压力差的作用下向左移动，排气膜片220打开，气体经排气膜片220排至环境中；
d、人体呼气结束后，排气膜片220在自身弹性作用力下恢复初始形状和位置，此时在排气膜片220初始变形弹力下实现与阀本体110的密封；
e、重复b～d，实现人体连续呼吸供气。
其中，图4示出了本实施例的呼吸器使用时的呼吸阻力测试曲线示意图；图5示出了现有技术的呼吸器使用时的呼吸阻力测试曲线示意图，从两个图中可以明显得到，本实施例提供的呼吸器在使用时可有效降低吸气阻力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种呼吸阀，其特征在于，包括：
进气接头(510)；
阀座(520)，所述阀座(520)与所述进气接头(510)连通；
密封座(530)，所述密封座(530)与所述阀座(520)连接，所述密封座(530)上设置有阀口；
以及阀杆(580)，所述阀杆(580)包括相连的杆体(582)和密封头(583)，所述杆体(582)穿设于所述阀口内，所述密封头(583)位于所述阀口靠近所述进气接头(510)的一侧，所述杆体(582)与所述密封座(530)活动连接，以使所述密封头(583)能在从所述进气接头(510)进入的气体的气压作用下与所述阀座(520)密封连接以封堵所述阀口，以及使所述杆体(582)能在呼吸感应膜片(300)的带动下相对于所述阀座(520)滑动和转动，从而带动所述密封头(583)远离所述阀座(520)以打开所述阀口。
2.根据权利要求1所述的呼吸阀，其特征在于：
所述密封座(530)靠近所述进气接头(510)的一侧设置有密封垫(540)，所述密封垫(540)上设置有与所述阀口连通的通孔，所述密封头(583)用于与所述密封垫(540)抵持，以密封所述通孔。
3.根据权利要求1所述的呼吸阀，其特征在于：
所述杆体(582)的外周面与所述阀口的内周壁具有间距以形成环形空间。
4.根据权利要求3所述的呼吸阀，其特征在于：
所述呼吸阀还包括定位座(550)和弹性密封球(560)，所述定位座(550)与所述密封座(530)连接，所述定位座(550)与所述密封座(530)共同限定出与所述阀口连通的呈文丘里结构的排气通道；所述定位座(550)设有装配孔，所述弹性密封球(560)嵌设于所述装配孔内且与所述定位座(550)密封连接，所述阀杆(580)贯穿所述弹性密封球(560)且与所述弹性密封球(560)可滑动地配合。
5.根据权利要求4所述的呼吸阀，其特征在于：
所述呼吸阀还包括固定盖(570)，所述阀座(520)设有容置槽，所述密封座(530)和所述定位座(550)均嵌设于所述容置槽中，所述固定盖(570)与所述阀座(520)连接，且与所述定位座(550)抵持，用于防止所述定位座(550)和所述密封座(530)从所述容置槽的槽口脱离所述容置槽。
6.根据权利要求1所述的呼吸阀，其特征在于：
所述呼吸阀还包括复位件(590)，所述复位件(590)用于在所述密封头(583)打开所述阀口后使所述密封头(583)复位至封堵所述阀口的位置。
7.根据权利要求6所述的呼吸阀，其特征在于：
所述复位件(590)设置为弹性件。
8.一种呼吸器，其特征在于，所述呼吸器包括：
阀体(100)、排气阀(200)、呼吸感应膜片(300)、咬嘴(400)和权利要求1-7中任一项所述的呼吸阀；
所述排气阀(200)、所述呼吸感应膜片(300)、所述咬嘴(400)和所述呼吸阀均与所述阀体(100)连接；所述咬嘴(400)与所述阀口连通；所述排气阀(200)用于在呼气时排出从所述咬嘴(400)进入所述阀体(100)内的气体；所述呼吸感应膜片(300)用于在吸气时产生形变与所述阀杆(580)抵持，从而带动所述阀杆(580)运动，以通过所述密封头(583)打开所述阀口。
9.根据权利要求8所述的呼吸器，其特征在于：
所述呼吸感应膜片(300)与所述阀体(100)在第一方向上可滑动地连接；所述阀杆(580)与所述密封座(530)在第二方向上可滑动地连接，所述第一方向与所述第二方向具有锐角或钝角。
10.根据权利要求8所述的呼吸器，其特征在于：
所述排气阀(200)包括排气阀盖(210)和排气膜片(220)，所述排气阀盖(210)与所述阀体(100)可拆卸地连接；所述阀体(100)上设置有排气口，所述排气膜片(220)与所述阀体(100)活动连接，用于在吸气时关闭所述排气口，以及在呼气时打开所述排气口。
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