CN1809401A - 呼气阀中具有弹性密封面的过滤面罩 - Google Patents

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Abstract

过滤面罩10具有面罩体和一种新型的呼气阀14。面罩体至少适合戴在人的鼻部和口部上，佩戴该面罩时有助于限定内部气体空间。呼气阀14使内部气体空间和外部气体空间之间可以进行流体交换。呼气阀14具有阀座20和阀瓣22。阀座20包括弹性密封面24和阀孔30，呼出空气可以通过阀孔离开内部气体空间。阀瓣22安装在阀座20上，当阀处于关闭位置时，阀瓣22与弹性密封面24接触，随着呼气，阀瓣22能离开密封面24，从而使呼出空气可以通过阀孔30，最后进入外部气体空间。过滤面罩使用具有弹性密封面的呼气阀，可以使阀门在显著降低的压力下打开，因此可以提高佩戴者舒适性。

Description

呼气阀中具有弹性密封面的过滤面罩
技术领域
本发明涉及一种使用新型呼气流体阀的过滤面罩，用于排放面罩内呼出的空气。其阀座上具有弹性材料，当阀处于关闭位置时，使阀瓣与密封面接触良好。因为这种阀在关闭时可以提供良好的密封性，并且在呼气过程中还有助于面罩内呼出空气的快速置换，所以特别适合在过滤面罩上使用。
背景技术
在污染环境中工作的人们为了避免吸入空气中的污染物，通常会佩戴过滤面罩。过滤面罩通常具有纤维过滤器或吸附剂过滤器，能够除去空气中的颗粒污染物及/或气体污染物。当在污染环境中佩戴面罩时，因为佩戴者知道自身健康受到了保护，所以通常都很放心，但是与此同时，呼出的暖湿空气积累在他们的脸部周围，却使他们感到不适。这种面部不适感越强，佩戴者为了减轻不舒适状况而暂时从自己脸上取下面罩的几率就越高。为了减少这种事情的发生，过滤面罩制造商通常在面罩体上安装呼气阀，使又暖又湿的呼出空气可以快速地从面罩内排出。快速排出呼出空气会使面罩内更凉爽，因此使面罩戴起来更为舒适，戴面罩的人从自己脸上取下面罩是为了消除积累在他们鼻部和口部周围的又热又湿的环境，现在因为佩戴者取下面罩的可能性减小，所以反过来又有利于工作人员的安全。
多年以来，商品化的呼吸面罩一直使用“钮扣型”的呼气阀来排放面罩内呼出的空气。钮扣型阀门使用薄的圆形柔性阀瓣作为动态机械元件，使呼出空气从面罩内逸出。阀瓣穿过中心阀杆中心安装在阀座上。例如，美国专利2,072,516、2,230,770、2,895,472和4,630,604示出了钮扣型阀门的实例。当人呼气时，阀瓣的圆周部分从阀座的密封面上抬起，使空气从面罩内逸出。
钮扣型阀门代表了人们在试图提高佩戴者舒适性方面的进步，但是研究人员也做过其它改进，Braun的美国专利4,934,362示出了其中一例改进。该专利中描述的阀门使用抛物线形状的阀座和细长的柔性阀瓣。同钮扣型阀门一样，Braun的阀门也具有中心安装的阀瓣和阀瓣边缘部分，呼气时，阀瓣边缘部分从密封面抬起，使呼出空气从面罩内逸出。
在Braun所做改进之后，Japuntich等人对呼气阀技术又作了其它创新——参见美国专利5,325,892和5,509,436。Japuntich等人的阀门使用以悬臂方式偏心安装的单个柔性阀瓣，从而将开阀所需的呼气压力减到最小。当开阀压力减到最小时，只需较小的力量就可以控制阀门，这就意味着在佩戴者呼吸时，并不需要用力就能使呼出空气从面罩内排出。在Japuntich等人的阀门之后所提出的其它阀门也使用了非中心安装的悬臂式柔性阀瓣——参见美国专利5,687,767、6,047,698和RE37,974E。具有这种结构的阀门有时被称为“挡板型”或“悬臂式”呼气阀。
在另一个改进中，呼气阀带有柔性阀瓣，柔性阀瓣包括第一和第二并列层，其中一层的刚性至少比另一层强，或弹性模量比另一层高——参见Martin等人的美国专利申请09/989,965。在这种呼气阀的优选实施例中，较柔软且更有弹性(刚性较低)的阀瓣层具有较低的弹性模量，将其放置在柔性阀瓣与阀座密封面相接触的部位上。在中性条件下，即，当佩戴者既不吸气也不呼气时，在阀瓣的这个位置上使用更有弹性的层体可以在柔性阀瓣和密封面之间产生更好的密封效果。使用多层阀瓣还可使得在某些情况下可以应用更薄、更有动态弹性的阀瓣，这样在较低的压力降条件下就可以使阀门更容易打开，从而在较低的呼气压力下就能使又暖又湿的呼出空气从面罩内逸出。因此，佩戴者不用费力就能够更快速地从内部气体空间中排出大量的呼出空气，从而提高面罩佩戴者的舒适性。
在已知的阀产品例如上述的呼气阀中，阀座都被描述为具有结构上相对较硬的密封面材料。例如在Braun的美国专利4,934,362和Japuntich等人的美国专利5,509,436中，整个阀座被描述为由注模成型的塑料制成。可以买到的产品，例如Moldex-Metric公司销售的VentexTM阀，同样也使用了硬质塑料来制成整体阀座。尽管通过促使呼出空气更容易地离开面罩内部，从而已知的呼气阀产品成功地提高了佩戴者的舒适性，但是，在已知的阀产品中，还没有一种阀在阀座上使用弹性密封面，如下文所述，这种弹性密封面会更有利于提高阀性能，从而提高佩戴者舒适性。
发明内容
概括而言，本发明提供了一种过滤面罩，它包括：a)至少适合戴在人鼻部和口部上的面罩体，佩戴时有助于限定内部气体空间；以及b)固定在面罩体上的呼气阀，允许在内部气体空间和外部气体空间之间进行流体交换。呼气阀包括：(i)包括弹性密封面和阀孔的阀座，呼出空气可以通过阀孔离开内部气体空间；以及(ii)安装在阀座上的阀瓣，当阀处于关闭位置时，阀瓣与弹性密封面接触，随着呼气，阀瓣能离开密封面，从而允许呼出空气通过阀孔，最后进入外部气体空间。
本发明还提供了一种新型的单向流体阀，它包括阀瓣和阀座。阀瓣能直接响应流体的力量，从关闭位置移向打开位置，当力量减弱时，阀瓣又能从打开位置移回关闭位置。阀瓣位于阀座之上，阀座具有(i)阀孔，当阀处于打开位置时，流体通过阀孔；以及(ii)弹性密封面，当阀处于关闭位置时，阀瓣与其接触。
与已知的呼吸面罩不同的是，本发明的过滤面罩为呼气阀提供了弹性密封面，当佩戴者既不吸气也不呼气时，阀瓣与其接触。在呼气阀的阀座上使用弹性密封面，使阀门中能够采用更硬而更薄的阀瓣。使用这种阀瓣能使阀在显著降低的力或压力下打开。因为开阀所需的力是由佩戴者呼吸所产生的，所以佩戴者不需要用力呼吸来控制阀门。因此当戴上面罩后，只需要做较小的功就能控制阀门。因此，由于弹性密封面会使面罩戴起来更加舒适，尤其是在长期佩戴时，所以使用弹性密封面会有利于过滤面罩佩戴者。一旦提高了面罩的舒适性，在污染环境中佩戴者从自己脸上取下面罩的可能性就会减小。因此，本发明的过滤面罩可以提高佩戴者的安全。
用于描述本发明的术语具有以下意义：
“清洁空气”是指大量经过过滤除去了污染物的气体或氧气，或者是用其它方法成为安全可呼吸的气体或氧气；
“关闭位置”是指柔性阀瓣基本上与密封面完全接触的位置；
“污染物”是指颗粒及/或其它通常不会看作是颗粒但会悬浮在空气中的物质(例如，有机蒸汽等)；
“呼出空气”是指由过滤面罩佩戴者所呼出的空气；
“呼出流体”是指在呼气过程中，通过呼气阀阀孔的气流；
“呼气阀”是指打开时可以使流体离开过滤面罩内部气体空间的阀门；
“外部气体空间”是指呼出气体通过呼气阀并到达呼气阀以外之后，所进入的环境大气的气体空间；
“过滤面罩”是指至少覆盖佩戴者鼻部和口部的呼吸保护设备(包括半截脸和全脸的面罩和防护帽)，能为佩戴者提供清洁空气；
“阀瓣”是指随着运动流体的力量而改变位置的动态元件，运动流体例如是作为呼出流体的空气；
“柔性阀瓣”是指随着运动流体所施加的力能够弯曲或伸缩的片状物体，在呼气阀的情况下，运动流体是呼出流体，在吸气阀的情况下，运动流体是吸入流体；
“吸气过滤元件”是指在过滤面罩佩戴者吸入空气以前，空气从其中通过的流体可透过的结构物，这样可将污染物及/或颗粒从空气中除去；
“吸入流体”是指在吸气过程中，通过吸气阀阀孔的空气或氧气气流；
“吸气阀”是指打开时允许流体进入过滤面罩内部气体空间的阀门；
“内部气体空间”是指面罩体和人脸之间的空间；
“面罩体”是指至少能戴在人的鼻部和口部上的结构物，它有助于限定与外部气体空间分隔开的内部气体空间；
“颗粒”是指任何能够悬浮在空气中的液态及/或固态物质，例如，病原体、细菌、病毒、黏液、血液等；
“弹性”是指响应于阀瓣的力而变形后能够恢复的能力，并且其硬度约低于0.02千兆帕斯卡(Gpa)；
“密封面”是指当阀处于关闭位置时，与阀瓣接触的表面；
“刚性或刚度”是指当阀瓣水平支撑，自身成为悬臂梁并受到重力作用时，阀瓣抵抗变形的能力。与刚性较低的阀瓣相比，刚性较强的阀瓣在受到重力或其它力作用时，不容易变形；
“单向流体阀”是指设计成允许流体沿一个方向通过而不会沿另一个方向通过的阀门。
附图说明
图1是可结合本发明使用的过滤面罩10的正视图。
图2是图1中面罩体12的局部剖面图。
图3是沿着图1中剖面线3-3所取的呼气阀14的剖面图。
图4是可结合本发明使用的阀座20的正视图。
图5是呼气阀14’的可替代实施例的侧视图，呼气阀14’可根据本发明用于过滤面罩上。
图6是可用来保护呼气阀的阀盖40的透视图。
图7是以压力降对阀门流速作图，其中，一个阀门使用了根据本发明的弹性密封面，另一个阀门使用了在市场上可买到的已知阀中所用的常规密封面。
具体实施方式
本发明的实施提供了一种新型过滤面罩，它可以提高佩戴者舒适性，同时使使用者更加可能在污染环境中连续戴着自己的面罩。因此，本发明会提高工作人员的安全，并对工作人员和其他佩戴了个人呼吸保护设备的人提供长期健康的好处。
图1示出了一个可以结合本发明使用的过滤面罩10的实例。过滤面罩10是具有杯形面罩体12的半截面罩(因为它只覆盖鼻部和口部，而不覆盖眼部)，呼气阀14连接在面罩体12上。可以采用各种技术，例如超声波焊接、胶粘、粘结(参见Williams等人的美国专利6,125,849)、或机械夹紧(参见美国专利申请2001/0029952A1)，把呼气阀固定到面罩体上。佩戴者呼气时会导致压力升高，随着面罩10内的压力升高，呼气阀14打开。优选地，在呼吸间隔和吸气过程中，呼气阀14保持关闭。阀14具有阀座20，在固定部分25处，阀瓣22固定于阀座20上。阀瓣22可以是具有自由部分26的柔性阀瓣，在呼气过程中，自由部分26从阀座20上抬起。当自由部分26与阀座20不接触时，呼出空气会从内部气体空间流向外部气体空间。呼出空气会直接流向外部气体空间，或者如果例如面罩还包括冲击元件(参见Japuntich等人的美国专利6,460,539B1)、或包括过滤呼气阀(参见Japuntich等人的美国专利申请2003/0005934A1和美国专利申请2002/0023651A1)，则呼出空气会采取更加曲折的路径流向外部气体空间。
面罩体12适合于戴在人的鼻部和口部上这些与佩戴者脸部相关的空间内，从而在佩戴者的脸部和面罩体的内表面之间产生内部气体空间或空隙。鼻夹16包括弯曲不动的金属软带，例如金属铝，鼻夹16可以置于面罩体12之上，将鼻夹定型，从而以佩戴者鼻部上以及鼻部和脸颊相接的地方所需要的配合关系固定面罩。美国专利5,558,089和Castiglione的外观设计Des.412,573示出了适当鼻夹的实例。所示面罩体12是流体可透过的，一般配备有开口(未示出)，开口位于呼气阀14连接到面罩体12的位置处，这样呼出空气就能够通过阀14离开内部气体空间，而不必通过面罩体本身。开口在面罩体12上的优选位置是直接位于戴上面罩时佩戴者口部所在位置的前面。在此位置设置开口，并由此设置呼气阀14，可以使阀门随着呼出流体的力或动量而更容易被打开。对于图1所示形式的面罩体12来说，面罩体12的整个外露表面对于吸入空气基本上是流体可渗透的。为了把面罩舒适地固定在佩戴者的脸上，面罩体可以具有与之相连的装具，例如带15、系绳、或任何其它合适方式，从而将面罩支撑在佩戴者脸上。Brostrom等人的美国专利6,457,473B1、6,062,221和5,394,568，Xue等人的美国专利6,332,465B1，Byram等人的美国专利6,119,692和5,464,010，以及Dyrud等人的美国专利6,095,143和5,819,731中示出了可以与本发明结合使用的面罩装具的实例。
面罩体12可以具有如图1所示的曲面半球形(也参见Dyrud等人的美国专利4,807,619)，或者按需采取其它形状。例如，面罩体可以是杯状面罩，具有类似于Japuntich的美国专利4,827,924所披露的面罩结构。面罩还可以具有三折结构，不使用时可以折成扁平的，而佩戴时可以打开形成杯状结构——参见Bostock等人的美国专利6,484,722B2和6,123,077，以及Henderson等人的美国外观设计专利Des.431,647和Bryant等人的Des.424,688。本发明的面罩还可以采取其它结构，例如Chen的美国外观设计专利Des.448,472S和Des.443,927S中披露的扁平状两折面罩。面罩体还可以是流体不可透过的，可以具有与之相连的滤芯，例如如Holmquist-Brown等人的美国专利6,277,178B1或Burns和Reischel的美国专利5,062,421中所示的面罩。此外，还可以把面罩体改装成使用正压空气入口，正压空气入口与上述负压面罩相反。Hoague的美国专利6,186,140B1、Grannis等人的美国专利5,924,420和Braun等人的美国专利4,790,306示出了正压面罩的实例。这些面罩可以连接到动力空气净化呼吸器主体上，呼吸器主体戴在使用者的腰上——例如，参见Petherbridge等人的美国外观设计专利D464,725。过滤面罩的面罩体还可以连接到独立的呼吸设备上，可以为佩戴者提供清洁空气，例如，如美国专利5,035,239和4,971,052中所披露的呼吸设备。可以把面罩体设计成不仅可以覆盖佩戴者的鼻部和口部(称之为“半截面罩”)，还可以覆盖眼部(“称之为整脸面罩”)，从而在保护佩戴者呼吸系统之外，还为佩戴者的视力提供保护——例如参见Reischel等人的美国专利5,924,420。
面罩体可以与佩戴者的脸部分开，或者也可以与脸部平齐，或者非常接近脸部。在任何一种情况下，面罩都有助于形成内部气体空间，呼出空气在通过呼气阀离开面罩内部之前，会流入内部气体空间。面罩体还可以在外围具有热变色的配合指示密封剂，使佩戴者容易确认是否建立了良好的配合——参见Springett等人的美国专利5,617,849。
图2中示出，面罩体12可以包括多层，例如内部成型层17和外部过滤层18。成型层17为面罩体12提供结构，并支撑过滤层18。成型层17可以位于过滤层18的内侧及/或外侧(或两侧)，例如，成型层17可以由热粘结纤维的非织造网制成，再塑造成杯形结构——参见Dyrud等人的美国专利4,807,619和Berg的美国专利4,536,440。成型层17还可以由多孔层构成，或者由开孔结构“渔网”型的弹性塑料网构成，就象Skov的美国专利4,850,347中所披露的成型层一样。成型层可以根据已知方法塑造而成，例如Skov所述的方法或Kronzer等人的美国专利5,307,796中所述的方法。虽然设计成型层17的主要目的是为面罩提供结构，并为过滤层提供支撑，但是成型层17还可以发挥过滤器的作用，通常用于截止较大的颗粒。层17和层18结合起来可以作为吸气过滤元件使用。
如Braun的美国专利5,804,295和5,763,078中所述，过滤层可随意起皱。面罩体12还可以包括内覆盖网及/或外覆盖网(图中未示出)，覆盖网可以防止过滤层18受到摩擦力，还可以保留住任何可能会从过滤层18及/或成型层17散落的纤维。虽然过滤效果通常不会象过滤层18一样好，但是覆盖网也可以具有过滤的功能，以及/或者可以使面罩带起来更为舒适。覆盖网可以由非织造纤维材料制成，例如包括聚烯烃、聚酯的纺粘纤维——例如参见Angadjivand等人的美国专利6,041,782、Dyrud等人的美国专利4,807,619和Berg的美国专利4,536,440。
当佩戴者吸气时，空气通过面罩体，气载颗粒被吸附在纤维尤其是过滤层18的纤维之间的空隙内。在图2所示的实施例中，过滤层18与面罩体12成为一体——即，过滤层18构成面罩体的一部分而不是一个后来才连接到面罩体(或从面罩体除去)的零件，例如滤芯。
过滤材料通常包括带电微纤尤其是熔喷微纤(BMF)的缠结网，负压半截面罩呼吸器——如图1所示面罩10——经常使用过滤材料。微纤的平均有效纤维直径通常约为大约20微米(μm)或更低，且通常约为大约1～15μm，更通常约为3～10μm的直径。有效纤维直径可以采用Davies C.N.在“气载灰尘和颗粒的分离”(The Separation ofAirborne Dust and Particles，Institution of Mechanical Engineers，London，Proceedings 1B，1952)一文中所述的方法进行计算。BMF网可以用Wente Van A.在“超细热塑性纤维”(Superfine Thermoplastic Fibers，Industrial Engineering Chemistry，vol.48，p1342～，(1956))一文中所述的方法制成，或者采用海军研究实验室(Naval ResearchLaboratories)在1954年5月25日出版的报告No.4364中所述的方法制成，该报告由Wente Van A.、Boone C.D.和Fluharty E.L.撰写，报告题目为“超细有机纤维的制造”(Manufacture of Superfine OrganicFibers)。如Berrigan等人在美国专利6,492,286B1和6,139,308中所述的网一样，可以制成均匀的熔喷纤维网，且纤维网可以包括多层。当网自由缠结时，BMF网会具有足够的整体性，可以作为整块来使用。例如，可以使用Eitzman等人的美国专利6,454,986B1和6,406,657B1、Angadjivand等人的美国专利6,375,886B1、6,119,691和5,496,507、Kubik等人的美国专利4,215,682以及Nakao的美国专利4,592,815中所述的技术使纤维网带电。
Baumann等人的美国专利5,706,804、Peterson的美国专利4,419,993、Mayhew的美国再颁专利Re 28,102、Jones等人的美国专利5,472,481和5,411,576以及Rousseau等人的美国专利5,908,598中披露了可以在面罩体中作为过滤器使用的纤维材料的实例。纤维中可以包含聚合物，例如聚丙烯及/或聚-4-甲基-1-戊烯(参见Jones等人的美国专利4,874,399和Dyrud等人的美国专利6,057,256)，还可以包含氟原子及/或其它添加剂以增强过滤性能——参见Jones等人的美国专利6,432,175B1、6,409,806B1、6,398，847B1、6,397,458B1以及Crater等人的美国专利5,025,052和5,099,026，纤维中还可以具有少量可萃取出来的烃类来提高性能——参见Rousseau的美国专利6,213,122。如Reed等人的美国专利4,874,399以及Rousseau等人的美国专利6,238,466和6,068,799中所述，还可以把纤维网制成具有增强的抗油雾性能。
图3示出当阀瓣关闭时，柔性阀瓣22靠在密封面24上，其在固定部分25固定到阀座20上。阀瓣22具有自由端26，在呼气过程中，当内部气体空间中达到足够的压力时，自由端26从弹性密封面24上抬起。在阀瓣固定面27上，以相对于阀座20悬臂的方式支撑柔性阀瓣22，固定面27相对于阀孔30偏心设置。通常可以把密封面24设置成在横剖侧视图中沿长度方向弯曲，密封面24可以不对齐并且相对于阀瓣固定面27来相对定位，从而允许阀瓣偏斜，或者在中性条件下——即，佩戴者既不吸气也不呼气时，阀瓣可以压向密封面。如图所示，弹性密封面24可以位于密封脊29的最末端。如Bowers的美国专利5,687,767，再颁发为RE37,974E的再颁专利中所述，还可以使阀瓣横向弯曲(或者可替换)。
当过滤面罩10的佩戴者呼气时，通常呼出空气既通过面罩体又通过呼气阀14。当绝大部分呼出空气快速通过呼气阀14时，可达到最佳舒适性，这与面罩体中的过滤介质及/或成型层和覆盖层的情况相反。呼出空气使柔性阀瓣22从密封面24上抬起来，这样呼出空气就通过阀14中的阀孔30从内部气体空间排出。与固定部分25相连的阀瓣22的圆周边缘或外围边缘，在呼气过程中基本保持不动，而柔性阀瓣22剩余的自由圆周边缘，则在呼气过程中从阀座20上抬起来。
在固定部分25，柔性阀瓣22固定到阀座20的阀瓣固定面27上，可以用针32协助将阀瓣22安装并定位到阀座20上。可以使用超声波焊接、粘合剂、机械夹紧等方法把柔性阀瓣22固定到面27上。阀座20还可以具有凸缘33，凸缘33从阀座20底部的侧面延伸出来，从而提供一个表面，使呼气阀14可以更好地固定到面罩体12上。
图3示出处于关闭位置的柔性阀瓣22，阀瓣22靠在密封面24上，如点线22a所表示，阀瓣22从表面24上抬起来，处于打开位置。流体按箭头34所示的总体方向通过阀14。如果在过滤面罩上使用阀14，使呼出空气从面罩内排出，则流体34代表呼出流体。如果把阀14作为吸气阀使用，则流体34代表吸入流体。通过阀孔30的流体会对柔性阀瓣22施加作用力(或把动量转移到阀瓣22)，从而使阀瓣22的自由部分26从密封面24上抬起，使阀打开。当阀14作为呼气阀使用时，优选使阀在面罩10上确定方向，当面罩10如图1所示垂直放置时，使柔性阀瓣22的自由部分26位于固定部分25之下。这样可以使呼出空气向下偏转，以防止水汽在佩戴者眼镜上凝结。
图4示出阀座20的正视图，阀座20上没有接阀瓣。阀门的阀孔30设置成从密封面24开始呈径向向内状，阀孔30可以具有横向构件35，横向构件35使密封面24稳固，并且最终使阀14稳固。在吸气过程中，横向构件35还能防止柔性阀瓣22(图3)被吸入阀孔30中。累积在横向构件35上的水汽会阻碍阀瓣22打开。因此，优选使横向构件35面向阀瓣的表面略微凹进到密封面24之下，但是当从侧视图观察时，该表面与密封面平齐以免阻碍阀打开。
密封面24围绕或包围阀孔30，以免在阀关闭时污染物穿过阀孔。从正面观察时，密封面24和阀孔30基本上可以采取任何形状。例如，密封面24和阀孔30可以是正方形、矩形、圆形、椭圆形等形状。密封面24的形状不用与阀孔30的形状相同，反之亦然。例如，阀孔30可以是圆形，而密封面24可以是矩形。但是当逆着流体流动方向观察时，密封面24和阀孔30优选为具有圆形横截面。在本发明的过滤面罩中，与阀结合使用的密封面具有弹性特征——即，使用过程中如果变形则可以恢复，并且硬度约低于0.02GPa。优选地，与本发明结合使用的密封面硬度低于0.015GPa，更优选为硬度低于0.013GPa，再优选为硬度低于0.01GPa。更优选为密封面的硬度为0.006～0.001GPa。如果表面变形后可恢复，则其硬度还可以低于0.001GPa。可以依照下文阐述的Nanoindentation技术来测定硬度。基本上可以使用任何适合于此的技术把弹性密封面固定到阀座上，例如粘结、连接、焊接、摩擦力结合等技术。或者，可以把整个阀座做成“一体”的弹性部分，即，把整个阀座做成独立单元，而不是做成两个分开的部分，随后再把两个分开的部分结合起来。密封面的形式可以是涂料、膜、圈例如O形圈，或泡沫例如蜂窝状闭孔泡沫。
但是，阀座20的大部分通常由相对较轻的塑料制成，例如使用注模技术把塑料塑造成一体的整块主体，弹性密封面与阀座相连。密封面24与柔性阀瓣22接触，优选地，把密封面24制得充分均匀光滑以确保产生良好的密封效果。密封面24可以位于密封脊29之上，或者与阀座本身平面对齐。优选使密封面24具有足够宽的接触区，从而与柔性阀瓣22形成密封，但是宽度不能大到产生黏附力——由凝结的水汽或喷出的唾液产生——明显使柔性阀瓣22更难以打开。在阀瓣与密封面接触处，密封面接触区优选为以凹陷的方式弯曲，从而便于阀瓣围绕密封面的整个周边与密封面接触。Japuntich等人的美国专利5,509,436和5,325,892更完整地描述了不带弹性密封面的阀14及其阀座20。
图5示出呼气阀14’的另一实施例。与图3所示实施例不同，当从侧视图观察时，该呼气阀的密封面24’是与阀瓣固定27’对齐的平面。因此，图5所示阀瓣不会由于任何施加在柔性阀瓣22上的机械力或内应力而压向或靠着密封面24’。因为在“中性条件”下——即，当没有流体通过阀，并且除了重力外，阀瓣没有受到其它外力作用时——阀瓣22没有预加负载或偏向密封面24’，所以呼气过程中阀瓣22会更容易打开。当根据本发明使用弹性密封面时，不需要使阀瓣偏斜或迫使其与密封面24’接触——但是在某些情况下可能希望有这种结构。因此，本发明可允许使用比已知商品阀瓣刚性更强的柔性阀瓣。阀瓣的刚性可以强到使阀瓣在非偏条件下受到自身重力作用时，不会从密封面24’明显下垂，并且把阀定位，使阀瓣位于密封面之下。因此，可以制造图5所示的呼气阀14’，使阀瓣22在任何方向下都与密封面接触良好，包括当佩带者朝着地面向下低头时，都不会使阀瓣偏向(或基本偏向)密封面。因此，在阀的任何方向，刚性阀瓣都可以与密封面24’形成密封型接触，只有极小的预加应力或没有，或者略微偏向阀座密封面或不偏。当阀在中性条件下关闭期间，阀瓣上没有足够的预加应力或力来确保阀瓣压着密封面，这能使阀瓣在呼气时更容易打开，因此呼吸时能降低控制阀所需的动力。当根据下文概述的刚性确定对刚性进行测量时，本发明阀瓣的刚性至少可以是5.9×10-11牛顿平米(N-m2)，更优选为至少是8.6×10-11N-m2，再更优选为至少是1.1×10-10N-m2。在上端，刚性通常低于9×10-5N-m2，更通常的是低于3.4×10-5N-m2，再更通常的是低于3.2×10-7N-m2。
图6示出阀盖40，可适合与其它图中所示呼气阀结合使用。阀盖40限定出内腔，柔性阀瓣可以在其中从关闭位置移动到打开位置。阀盖40可防止柔性阀瓣受损，并有助于向下引导呼出空气远离佩带者的眼镜。如图所示，阀盖40可具有多个开口42，使呼出空气可以从阀盖所界定的内腔中逸出。空气通过开口42离开内腔，进入外部气体空间，优选为向下远离佩带者的眼镜。可使用各种技术把阀盖固定到阀座上，包括摩擦、夹紧、胶粘、粘结、焊接等技术。
虽然本发明的描述是关于挡板型或悬臂型呼气阀，但是本发明同样适合与其它类型的阀共用，例如前面背景技术中描述的钮扣型阀门。此外，本发明同样适合与吸气阀结合使用。同呼气阀一样，吸气阀也是单向流体阀，供流体在外部气体空间和内部气体空间之间转换使用。然而，不同于呼气阀的是，吸气阀允许空气进入面罩体的内部。因此在吸气过程中，吸气阀允许空气从外部气体空间流到内部气体空间。
吸气阀通常与接有滤芯的过滤面罩结合使用。阀门可以固定到滤芯或面罩体上。无论是哪种情况，都优选把吸气阀放在吸入流体中，位于过滤空气或以其它方法制成安全可呼吸的空气的下游。因此不同于呼气阀的是，使用吸气阀首先要防止呼出空气通过过滤介质。可以买到的带有吸入阀的面罩实例是3M公司销售的5000TM和6000TM系列呼吸器。Burns和Reischel的美国专利5,062,421、Rekow等人的美国专利6,216,693以及Reischel等人的美国专利5,924,420(还参见美国专利6,158,429、6,055,983和5,579,761)中披露了使用吸入阀的过滤面罩的实例。虽然吸入阀可以采取例如钮扣型阀门的形式，或者，也可以是如图1、3、4和5所示的挡板型阀门。为了把这些图中所示的阀门作为吸气阀使用，我们以反向方式把阀安装到面罩体上，在吸气过程而不是呼气过程中，使柔性阀瓣22从密封面24或24’上抬起。佩带者吸气时会在呼吸器内产生必需的负压，拉着阀瓣离开阀座进入打开位置。当佩带者呼气时，呼吸器内的压力升高，使阀瓣移回到密封位置。当希望阻止呼出空气逆流通过过滤器，以免佩带者再呼吸呼出的空气，并防止由于佩带者呼吸而把水汽带到过滤器中时，吸入阀很有用。因此，在呼气过程而不是吸气过程中，阀瓣22会压着密封面24、24’。通过降低呼吸时控制吸入阀所需的力量，本发明的吸气阀同样可改善佩带者舒适性。呼气阀和吸气阀可同时使用。带有滤芯并且流体可透过脸上部分区域的呼吸器面罩，通常在同一面罩中使用这两种阀。
本发明的阀门可提供很低的压力降。压力降可根据下文阐述的压力降实验来确定。流速为85升每分钟(L/min)时，过阀压力降可约低于60帕斯卡(Pa)，且可低于30Pa，还可低于10Pa。流速为10L/min时，本发明的单向流体阀压力降可低于25Pa，优选为低于20Pa，更优选为低于10Pa。使用根据本发明的阀门，在流速为10L/min和85L/min之间时，压力降可达到0～60Pa。在优选实施例中，当流速为10L/min～85L/min时，压力降可低于30Pa。如果使用如图5所示的平面座阀，则在流速为85L/min时，压力降甚至可低于1Pa。
本发明的阀门能提供以下优良性能：泄露速度、开阀压力降和不同流速下过阀压力降。可以使用下文所述的泄露速度实验和压力降实验来测量这些参数。
泄露速度是测试阀门在中性条件下保持关闭的能力的参数。泄露速度实验将在下文详细描述，但概括而言，该实验在气压差为1英寸水柱(249Pa)的条件下，测量可通过阀门的空气量。在249Pa的压力下，泄露速度范围为0～30方厘米每分钟(cm3/min)，数值越低表明密封性越好。使用本发明的过滤面罩，泄露速度可达到低于或等于10cm3/min。泄露速度还可以达到优选地低于8cm3/min，更优选地低于6cm3/min。根据本发明制成的呼气阀可表现出的泄露速度大约在3～6cm3/min的范围内。
开阀压力降测试阀瓣从阀门密封面最初抬起时的阻力。该参数可以用下文所述的压力降实验来测定。当根据下文所述的压力降实验对阀门进行实验时，在10L/min的条件下开阀压力降通常低于25Pa，优选为低于20Pa，更优选为低于10Pa。当根据下文所述的压力降实验对阀门进行实验时，在10L/min的条件下开阀压力降通常约为6～18Pa。
本发明的阀门操作起来非常有效，阀门功效约为25毫瓦·克·立方厘米每分钟(mW·g·cm3/min)或更低，优选为约7mW·g·cm3/min或更低，还更优选为约1mW·g·cm3/min。可根据下文所述的阀门功效实验来测定阀门功效。
实验设备、实验方法和实例
流体装置
借助于流体装置对阀门进行压力降实验。流体装置通过铝质固定台和所附的空气压力间为阀门提供规定流速的空气。测试过程中，固定台容纳并牢固地固定住阀座。铝质固定台在其顶面上有微小的凹陷，容纳着阀门的底部。凹陷的中央是28毫米(mm)×34mm的开口，空气可通过该开口流到阀中。粘性饰面泡沫材料可连接到凹陷中的突起处，从而在阀和固定台之间形成密封。使用两个夹具夹住阀座的左边缘和右边缘并将其固定到铝质固定台上。用半球形压力间为固定台提供空气。固定台附在压力间半球的顶部或顶点，以模仿呼吸器面罩的空腔形状和体积。半球形压力间约30mm深，底座直径为80mm。补给线供应的空气与压力间底部相连，并调整空气以期望的流体通过流体装置供给阀门。对指定的气流测量压力间内的气压来确定实验阀的压力降。
压力降实验
在实验阀上使用上述流体装置测量压力降。在流速分别为10、20、30、40、50、60、70和85升每分钟(L/min)的条件下，测量过阀压力降。为了对阀门进行测试，把测试样品安装到流体装置中，使阀座底部位于水平方向，阀门开口向上。小心装阀以保证在流体装置和阀体之间没有空气旁路。为了在给定流速下校正压力计，首先从阀体上除去阀瓣以建立起所需的气流。然后把压力计调零，校正系统。在校正步骤之后，重新把阀瓣装到阀体上，并把给定流速的空气供给阀门入口，记录入口压力。通过测量在阀瓣刚好打开并且可检测到最小气流时的压力来确定开阀压力降(刚好在零气流之前，是阀瓣打开的起点)，压力降是阀门入口压力和环境空气压力之差。
泄漏速度实验
呼气阀泄漏速度实验通常如42 CFR§82.204中所述。泄漏速度实验适用于阀座上安装有柔性阀瓣的阀门。在进行泄漏速度实验时，阀座密封在两个带有端口的气室的开口之间。设计两个气室，使引入下气室的加压空气向上流动，通过阀门进入上气室。装备下气室使实验过程中内压可监控。把空气流量计连接到上气室的排出口，以确定通过气室的气流。在实验过程中，阀门密封在两个气室之间，阀门处于水平方向，阀瓣朝着下气室。通过空气管线给下气室加压，使两个气室之间形成249Pa(25mm水柱；1英寸水柱)的压力差。整个实验过程中保持此压力差。记录从上气室流出的空气作为实验阀的泄漏速度。将阀门在249Pa的压力差下所导致的泄漏速度报告作为流速，单位是立方厘米每分钟(cm3/min)。
阀动功率(Valve Actuation Power)
对于给定的阀口区域(直接把空气供给阀瓣的通道区域(在实例中为8.55cm2))，可通过对代表流速(横坐标)和压力降(纵坐标)的曲线在10～85L/min的流速范围进行积分来确定流速范围内的给定流速下的阀的“动功率”，流速的单位是L/min，压力降的单位是Pa。曲线积分在图中以曲线下的面积来表示，积分值给出了在流速范围内开阀所需的功率。把积分曲线值定义为积分阀动功率(IVAP)，单位是毫瓦(mV)。
阀门功效
可以使用压力降实验、泄漏速度实验和阀瓣质量的结果来计算阀门功效参数。阀门功效由以下参数决定：(1)积分阀动功率，以mV为单位，(2)泄露速度，以cm3/min为单位记录，以及(3)阀瓣质量，以克为单位。阀门功效计算公式如下：
VE＝IVAP×LR×w，
式中：VE表示阀门功效；IVAP表示积分阀动功率(毫瓦)；LR表示泄露速度(立方厘米每分钟)；w表示阀瓣质量(克)，
VE以单位毫瓦·克·立方厘米每分钟，即mW·g·cm3/min来表示。阀门功效数值越低表示阀性能越好。本发明阀门VE值大约可达到1～20mW·g·cm3/min，更优选为约低于10mW·g·cm3/min。
硬度测量
采用Nanoindentation技术来测定阀座所用材料的硬度。Nanoindentation技术可以测试阀座使用的原材料样品，在阀座组成阀门组件的一部分时，该技术也可以测试阀座。使用从Nano InstrumentsInnovation Center 1001 Larson Drive，Oak Ridge TN，37839的MTSSystems公司购买的微压痕(microindentation)设备——MTS Nano XP微型机械实验机进行本实验。使用该设备测量Berkovich锥形金刚石压痕器压的透深作为对外加力的函数，直到达到最大负载，压痕器的内半锥角为65度。额定负载速度为10纳米每秒(nm/s)，表面接近灵敏度为40％，空间漂移点最大值设为0.8nm/s。所有实验都采用恒定张力速度实验，直到深度达到5,000nm，但是熔融石英校正标准除外，此标准采用恒定张力速度，直到最终负载为100,000微牛顿(micro Newton)。张力速度、谐波位移和泊松比的目标值分别是0.05sec-1，45赫兹和0.4。把测试样品固定在夹持器中，通过设备的显示屏上下观察来定位待测目标面。用实验设备的100倍视频放大来选择局部测试区，确保测试区代表了所需样品材料，即，没有空洞、内含物或碎片。在实验过程中，每次启动实验都要进行一次熔融石英标准实验来作为“证明(witness)”。测试样品的对准轴位于显微镜的光轴和压痕器的轴之间，实验之前，用实验设备软件所提供的误差校正用迭代法检查并校正测试样品的对准轴，在此把实验压痕制成熔融石英标准。实验系统以连续刚性测量(CSM)模式工作。硬度定义为样品开始塑性流动时接触面应力的阀值，以兆帕斯卡(Mpa)为单位报告，硬度规定为：
H＝P/A
H＝硬度；P＝负载；A＝接触面积。
刚性确定
刚性是测定阀瓣的抗弯能力，用简单的模型阀瓣来确定。阀瓣模型基于与商用阀瓣相似的形状和结构。模型阀瓣选择材料厚度均匀的矩形形状。模型阀瓣的临界尺寸是宽2.29cm、厚35.56μm。对于使用阀瓣模型形状的候选材料来说，可如下确定刚性：
S＝EI
S＝刚性；E＝弹性模量；I＝惯性矩，
其中：
I＝bh3/12
b＝阀瓣宽度2.29cm；h＝阀瓣厚度35.56μm，
阀瓣模型的惯性矩是8.6×10-17m4。对于象实例1中所用的阀瓣材料来说，计算的刚度是3.2×10-7N-m2。
例1
阀门是通过在阀体中安装弹性O型圈来构成的，阀体由钢材加工而成。O型圈用丁腈橡胶材料制成，用nanoindentation硬度测定法确定其硬度为1.76兆帕斯卡(Mpa)。O型圈的圆形横截面直径为1.59mm，内径为20.46mm。用金属垫圈确定O型圈的位置，O型圈与钢质阀体成为一体并与阀孔同心。阀孔内径是19.32mm。组装时，阀孔限定阀的流动面积。如图5所示，O型圈装在阀体中，所以实验过程中，阀体外周围没有气体泄漏。弹性模量为3782MPa的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)阀瓣由23.82mm×20.26mm的矩形部分组成(带有直径是23.82mm的半圆形末端)，阀瓣固定到阀体上，使阀瓣在与O型圈的顶面对齐的平面内伸展。PET阀瓣厚0.356mm、硬度为300MPa、刚度为3.2×10-7N-m2。确定阀瓣方向，使之在打开和关闭过程中能以悬臂方式动作，并且沿一端固定阀瓣，使固定点到O型圈边缘的距离是2.52mm。阀瓣未固定的外边缘与O型圈的外边缘对齐。为了评价阀的流动性能，将组件连接到如前文所述的流体装置，使阀承受不同的气流。确定泄露速度、阀动功率和阀门功效，结果示于表1和图7。
例2
阀门通过在刚性阀体的阀座上施加弹性材料的薄涂层而制成，阀体是可以买到的阀组件。商品阀门中使用的阀体如Japuntich等人的美国专利5,325,892和5,509,436所述，并且阀体是商品面罩8511型上所用阀门的构件，8511型面罩可从St.Paul，MN.的3M公司购买。公认的阀体硬度是52MPa。使用公认的阀体，并且用弹性体涂覆阀体的阀座区来制成本发明的阀座。应用到阀体的弹性体使用溶解的弹性体溶液。把80g的SBS橡胶Finaprene 502(Total Fina，Plano，TX)和1.6g的颜料SL14642436(Clariant公司，Minneapolis，MN)、1.6g表面活性剂Atmer 1759(Unichema North America，Chicago，IL)、248g甲苯和8g丙酮混合形成溶液。把材料加到混合容器中，并在室温下在密闭容器中混合3～4小时。混合后，可以使混合物静止12小时。成品混合物的固体分重量为24.5％。用混合好的混合物涂覆阀体来制成阀座。把阀体在混合物中浸没1～2秒，然后从混合物中取出阀体，涂覆就完成了。然后把潮湿的阀体放在82℃的风循环热箱中干燥20分钟。以此方式使用弹性体制成了厚度约231微米、硬度为7MPa的弹性体阀座。以此方式制成的阀座硬度示于表1。
对比例1
用流体装置和以表1和图7中给出的结果来确定的泄露速度、阀动功率以及阀门功效来评价商品面罩的阀组件。还确定了阀座表面的硬度，结果示于表1。Japuntich等人的美国专利5,325,892和5,509,436描述了阀的结构，可从St.Paul，MN.的3M公司购买的8511型面罩所用的阀体采用了该结构。阀体具有设在阀座内的3.3平方厘米(cm2)的圆孔。公认的阀装有阀瓣，阀瓣被夹到阀瓣固定面上，阀瓣固定面约4毫米(mm)长，并横贯阀座约25mm的距离。弯曲的密封带约宽0.51mm。在中性条件下，不管阀体如何取向，柔性阀瓣都与密封脊保持邻接关系。阀座上没有接阀盖。
                             表1
实例   阀座硬度(GPa)   泄漏速度(cm3/min)   阀动功率(mW)   阀门功效(m·Wg·cm3/min)
 例1例2对比例1   0.001760.0070.052   4.064.9   5.227.643.2   0.75.665.8
表1所示结果表明，本发明的阀门可显示出良好的泄露速度并能改善阀动功率和阀门功效。该结果还表明，用合适的弹性材料处理常规阀座可以制成本发明的具有所需弹性表面的阀座。
本领域技术人员应当明了，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明已描述的优选实施例进行各种改进和变形。因此，应该这样理解，在不使用在此未披露的元件的情况下，可以适当地实现本发明。

Claims (43)

1.一种过滤面罩，包括：
a)至少适合戴在人鼻部和口部上的面罩体，佩戴时有助于限定内部气体空间；以及
b)固定到所述面罩体上的呼气阀，允许在所述内部气体空间和外部气体空间之间进行流体交换，所述呼气阀包括：
(i)包括弹性密封面和阀孔的阀座，呼出空气可以通过所述阀孔离开所述内部气体空间；以及
(ii)安装在所述阀座上的阀瓣，当所述阀处于关闭位置时，所述阀瓣与所述弹性密封面接触，随着呼气，所述阀瓣能离开所述密封面，从而允许呼出的空气通过阀孔，最后进入外部气体空间。
2.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述弹性密封面具有低于0.015Gpa的硬度。
3.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述弹性密封面具有低于0.013Gpa的硬度。
4.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述弹性密封面具有低于0.01Gpa的硬度。
5.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述弹性密封面具有0.006～0.001Gpa的硬度。
6.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述弹性密封面通过粘结、连接、焊接、摩擦力结合或其组合的方法固定到所述阀座上。
7.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述弹性密封面整体安置在所述阀座上。
8.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述阀座的大部分由相对较轻的塑料制成，所述阀座塑造成整体部件，并且具有连接到所述整体成型的主体上的弹性密封面。
9.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述弹性密封面位于所述阀座的密封脊之上。
10.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，在所述阀瓣与所述密封面接触处，所述密封面具有以凹入方式弯曲的接触区。
11.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，当从侧视图观察时，所述呼气阀具有与阀瓣固定面对齐的密封平面。
12.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述阀瓣是柔性阀瓣。
13.根据权利要求12所述的过滤面罩，其中，所述柔性阀瓣不会由于施加在所述柔性阀瓣上的机械力或内应力而压向所述密封面。
14.根据权利要求12所述的过滤面罩，其中，在中性条件下，所述阀瓣不会偏斜或被迫与所述密封面接触。
15.根据权利要求12所述的过滤面罩，其中，在无偏条件下，当所述阀瓣受到自身重力作用且所述阀定位为使所述阀瓣位于所述密封面之下时，所述柔性阀瓣不会从所述密封面明显下垂。
16.根据权利要求12所述的过滤面罩，其中，在中性条件下，无论所述阀位于什么方向，所述阀瓣都会与所述密封面接触，而不会使所述阀瓣向所述密封面偏斜。
17.根据权利要求12所述的过滤面罩，其中，无论所述阀位于什么方向，所述柔性阀瓣都会与所述密封面形成密封型接触，而不会对所述阀瓣预加应力，也不会使之向密封面偏斜。
18.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述阀瓣具有至少5.9×10-11N-m2的刚度。
19.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述阀瓣具有至少8.6×10-11N-m2的刚度。
20.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述阀瓣具有至少1.1×10-10N-m2的刚度。
21.根据权利要求18所述的过滤面罩，其中，所述刚度低于9.5×10-5N-m2。
22.根据权利要求18所述的过滤面罩，其中，所述阀瓣具有小于3.4×10-5N-m2的刚度。
23.根据权利要求18所述的过滤面罩，其中，所述阀瓣具有小于3.2×10-7N-m2的刚度。
24.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀是挡板型呼气阀。
25.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀是钮扣型呼气阀。
26.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在85L/min的流速下表现出低于60Pa的压力降。
27.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在85L/min的流速下表现出低于30Pa的压力降。
28.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在85L/min的流速下表现出低于10Pa的压力降。
29.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在10L/min的流速下表现出低于25Pa的压力降。
30.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在10L/min的流速下表现出低于20Pa的压力降。
31.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在10L/min的流速下表现出低于10Pa的压力降。
32.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在10L/min～85L/min的流速下表现出低于30Pa的压力降。
33.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀表现出低于10cm3/min的泄露速度。
34.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀表现出低于8cm3/min的泄露速度。
35.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀表现出低于6cm3/min的泄露速度。
36.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在10L/min的流速下表现出低于25Pa的开阀压力降。
37.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在10L/min的流速下表现出低于20Pa的开阀压力降。
38.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在10L/min的流速下表现出低于10Pa的开阀压力降。
39.根据权利要求36所述的过滤面罩，其中，所述呼气阀在10L/min的流速下表现出大约为6～18Pa的压力降。
40.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述阀门功效约为25mW·g·cm3/min或更低。
41.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中，所述阀门功效约为7mW·g·cm3/min或更低。
42.根据权利要求1所述的过滤面罩，其中所述阀门功效约为1mW·g·cm3/min或更低。
43.一种过滤面罩，包括：
a)至少适合戴在人鼻部和口部上的面罩体，佩戴时有助于限定内部气体空间；以及
b)吸气阀，允许在外部气体空间和内部气体空间之间进行流体交换，所述吸气阀包括：
(i)包括弹性密封面和阀孔的阀座，将要吸入的空气可以通过所述阀孔；以及
(ii)安装在所述阀座上的阀瓣，当所述阀处于关闭位置时，所述阀瓣与所述弹性密封面接触，随着吸气，所述阀瓣能离开所述弹性密封面，从而允许将要吸入的空气通过所述阀孔进入所述内部气体空间。
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