CN1933875B - 呼吸器 - Google Patents

Abstract

一种呼吸器，包括其中限定有主体积(16)的外罩(2)和位于该外罩内并限定有第二体积(17)的口鼻罩(4)。用于呼吸的空气通过单向阀(9)和过滤器(10)进入到外罩(2)内。呼出的空气通过装配有呼气阀(6)的呼气管(5)离开口鼻罩(4)。设置有管(11)，用于空气从外罩(2)流向口鼻罩(4)。管(11)装配有单向阀(12)和过滤器(13)。过滤器(13)根据需要过滤掉颗粒或蒸气异质或者两者的混合。

Description

呼吸器

技术领域

本发明涉及一种呼吸器，可以佩戴该呼吸器来防止吸入环境空气中的有害物质。

背景技术

呼吸器可采取各种形式，最常见的是面罩、头罩或套装的形式并包括多个用来为佩戴者提供保护的元件。这些元件包括从吸入的空气流中除去有害物质的过滤器、以及允许呼出气体离开呼吸器但阻止环境气体进入呼吸器的单向阀。此外，如果呼吸器是仅仅覆盖住部分身体的面罩或头罩，则设置一个密封件以防止有害物质经由呼吸器与佩戴者之间的接触位置而进入到呼吸器内。

最常见的呼吸器类型如下：

1)简单面罩，其仅仅覆盖住佩戴者的嘴巴和鼻子。这种类型被称作口鼻罩。

2)全面罩，其包封住佩戴者的整个面部并结合有密封件和护目镜，该密封件绕面部的周边接合，该护目镜使得佩戴者可以看见。

3)头罩，其包封住佩戴者的整个头部并结合有密封件和护目镜，该密封件绕佩戴者的颈部接合，该护目镜使得佩戴者可以看见。

4)防护服，其包封住佩戴者的整个身体并结合有护目镜，该护目镜使得佩戴者可以看见。

本发明所涉及的呼吸器属于上述类型2、3或4。在所有的情形中，这些呼吸器还可在其中结合一个口鼻罩(见上述的第1项)，或者可以划分成限定有不同的腔，其中的一个腔提供口鼻罩的功能。在任一方式中，口鼻罩、或者是起到了口鼻罩作用的腔与面部一起限定了一个包绕着佩戴者的嘴巴和鼻子的腔，其通过普通的孔口或单向阀从呼吸器的主体积接收空气。口鼻罩的主要目的在于对呼出空气进行处理，特别是防止呼出空气在整个呼吸器所占据的较大体积内积聚起来。

呼吸器的主要目的在于为口鼻罩、或者为与口鼻罩功能相同的腔提供清洁的可呼吸空气，以供佩戴者吸入。为此，限定了一个保护系数(PF)，其为环境大气中的有害物质与呼吸器内、尤其是口鼻罩或等同的腔内的有害物质的数量比。

可能影响呼吸器PF的两个弱点在于：过滤件可能不能完全除去所有的有害物质，以及呼吸器和佩戴者之间的密封件可能会允许受污染的空气进入到呼吸器内、从而可由佩戴者吸入。

WO 03/068318描述了一种致力于此问题的呼吸器，其通过在呼吸器内产生小的正压而使得密封件中的任何渗漏将导致空气流出呼吸器，从而防止可能会出现的受污染环境空气的流入。正压通过一部分来自于口鼻罩的呼出空气通过单向阀而产生。

发明内容

本发明通过为进入到口鼻罩或等同的腔内的空气设置一个额外的过滤器来解决这个问题。

从而，依据本发明，提供一种用于覆盖至少佩戴者的面部、并结合有使得佩戴者可以看见的护目镜的呼吸器，所述呼吸器中限定有一个主体积，空气能够通过第一过滤器而从外部吸入到该主体积内；还限定有第二体积，该第二体积设置成包绕住佩戴者的鼻子和嘴巴，所述呼吸器的特征在于：设置有第二过滤器，以过滤从所述主体积运动到第二体积的气体。

第二体积通常由上述的口鼻罩或上述的与口鼻罩的功能相同的腔限定。为了清楚起见，在下文中将使用术语口鼻罩来描述这两种结构，但是，关于从一个较大体积中分隔出来的腔是否应当正确地被描述成口鼻罩，在业界中的意见是分成两派的。尽管如此，用于本发明中的口鼻罩的优选形式是与呼吸器的其余部分独立地构建的，并且特别地具有其自身的、与呼吸器本身的密封件独立开来的密封件，该自身的密封件与佩戴者的面部一起限定了上述的第二体积。

优选地，设置有将第二体积密封于主体积的装置，从而使得基本上所有在主体积和第二体积之间运动的空气都必须经过第二过滤器。例如，在口鼻罩的情形下，这样的密封装置可通过沿口鼻罩与佩戴者面部之间的接触位置设置一个弹性的密封件而实现。

主体积通常限定成呼吸器内部体积的其余部分。当呼吸器是面罩或头罩时，此体积通过绕佩戴者面部周边、或者绕佩戴者颈部的密封件而限制；当呼吸器是一个整体的身体套服时，则主体积可包括除了口鼻罩之外的整个套服体积。

主体积通过一个入口连接到周围的环境空气，所述第一过滤器装配到该入口上，该过滤器的作用是对从外部进入到主体积内的空气进行过滤。可以采用任何类型的适合的过滤器；所采用的特定类型将主要由呼吸器需要预防的特定有害元素来决定。从而，可以操作该过滤器从而去除蒸气形式、或者以固态或液态元素的形式悬浮在环境空气中的有害物质。过滤器可包括多个串联的过滤元件，或者是为了增加有效度、和/或去除多种不同形式的有害物质。

单向阀优选地与入口相联，该单向阀如此地装配：其使得空气可以从外部流入到主体积内、但不能沿相反的方向流动。这种阀是公知的，并通常包括简单的由诸如硅橡胶或丁基橡胶的弹性材料制成的瓣片，该瓣片设置成通常关闭住所述入口，但其将抬起而允许空气进入到主体积中。

大致而言，单向阀设置在第一过滤器的下游。

将由佩戴者吸入的空气通过上述的第二过滤器而从主体积运动到第二体积内。另一个单向阀装配在从主体积流入到第二体积内的气流中，优选地设置在第二过滤器的下游侧。这个另外的单向阀例如可以是一个简单的如上所述的瓣阀。

有关第一过滤器的过滤特征的上述说明也适用于第二过滤器。这两个过滤器——第一过滤器和第二过滤器——可设置成对相同类型的有害物质进行过滤，或者可以设置成对不同类型的有害物质进行过滤。然而，在考虑第二过滤器的特性时，必须意识到：第二过滤器并不是简单地收集已经穿过第一过滤器、从而已经由第一过滤器过滤过的空气，而是还可能需要对通过密封件或呼吸器中的其它漏洞而渗入、因此压根就没有经过过滤的空气进行过滤。

口鼻罩优选地装备有一个呼气阀，呼出的空气通过该呼气阀排出到外部。呼气阀可以是现有的，并可以包括如上所述的单向阀。

在本发明的一个优选实施方式中，呼吸器的构件如此地设置：引入的过滤后的空气在从入口流到口鼻罩时经过护目镜。这使得引入的空气可以除去护目镜上的雾气。为此，其优选地设置成：第二过滤器装配在一个管中，该管的出口导入到第二体积内、且该管的入口位于呼吸器的与上述入口相对的一侧上，从而使得为了进入到管的入口中，在上述入口处引入的空气必须经过主呼吸器。在优选实施方式中，此管设置在呼吸器的下颚区域中，位于口鼻罩的下方，并起到完全或部分地阻止空气经过面罩下部的作用。从而，从上述入口流到管中的空气优选地流经口鼻罩的顶部——换句话说，经过护目镜。

虽然下文描述的是一种手动操作的呼吸器——其意味着佩戴者通过他或她的肺来提供将空气吸入呼吸器中、从而通过口鼻罩吸入到佩戴者的肺内所需要的吸力，本发明的原理也可以应用于这样的呼吸器：其中可呼吸的空气在压力下供应到呼吸器，从而为佩戴者减少呼吸负担。在此情形中，过滤器可安装在呼吸器上，或者由使用者戴上、或者安装在远处。

附图说明

为了可以更好地理解本发明，现在将通过仅为示例的方式并参照附图来说明本发明的一个实施方式，其中：

图1为一个全面罩形式的呼吸器的示意图，其用于解释本发明的原理；

图2为依据本发明构建的全面罩形式的呼吸器的一个实施方式的分解立体视图；

图3为图2中面罩内部的视图；

图4为与图3类似的视图，但是其中面罩的外部以虚线示出，以显示不能在图3中清晰地看到的面罩内部的一些特征；

图5为装配到图2的面罩的口鼻罩和所附接的过滤组件的正视图；以及

图6为装配到图5的口鼻罩的过滤组件从后方和上方观察的立体图。

具体实施方式

首先参照图1，其为一个示出本发明原理的示意图。呼吸器表示为一个全面罩1，包括一个外罩2，外罩2用于密封包绕佩戴者的面部周边，并具有一个透明的护目镜，护目镜的位置由虚线3指示。口鼻罩4位于外罩2的内部，并配备有一个现有的呼气管5，该呼气管5配备有一个呼气阀6。阀6允许呼出的气体从口鼻罩排出到外部，但是阻止来自于外部的可能受到污染的空气进入到面罩内。

用于呼吸的空气7经入口8进入到外罩2内，该入口配备有一个单向阀9和一个过滤器10。过滤器10包含有一个或多个过滤元件，所述过滤元件设计成根据需要将颗粒或蒸气异质或者两者的混合从进入的空气中过滤掉。

进入的空气优选地如箭头7所示穿过外罩的上部、经过护目镜。然后，空气进入到管11的入口，并经单向阀12进入到口鼻罩4，其中空气通过管11而朝入口8的方向回流。

安装在管11内的是第二过滤器13，在进入的空气经过进入口鼻罩4时该过滤器对进入的空气进行过滤。过滤器13根据需要过滤颗粒或蒸气异质或者两者的混合。

在使用时，外罩2和口鼻罩4通过由弹性材料制造的相应密封件14、15抵压在佩戴者的面部上。可以注意到：两个密封件是彼此独立的，口鼻密封件15完全地容置在外罩密封件14内。这是优选的形式，但是在另一个变例中，外罩分成若干部分而形成口鼻罩，其中该口鼻罩的一部分密封与外罩的密封是共享的。然而，此变例是较为不利的，因为它意味着口鼻罩与环境空气的隔绝是不彻底的。

在所示的实施方式中，密封件14、15与面部一起限定了两个分开的腔，分别称为主体积16和口鼻体积17。口鼻体积17全部地位于主体积16内并密封于主体积16，这意味着口鼻体积17与环境空气之间是双重隔绝的。如果密封件15不会渗漏，则空气仅能通过管11从主体积16进入到口鼻体积17中，在管11中，空气通过第二过滤器13过滤。类似地，如果密封件14不会渗漏，则空气仅能通过过滤器10从外部进入到主体积16中。从而，通过与过滤器10有效地串联，第二过滤器13可以称作是过滤器10——或第一过滤器——的补充。然而，这假设密封件——特别是外密封件14——是100％有效地，这实际上不太可能；实际上，空气将渗漏过外密封件14，尤其是在吸气时，此时在主体积16内会存在微小的负压，该负压将会吸入空气。从而，在实际中，经过第二过滤器13的空气——其主要包括由过滤器10过滤过的空气——也会包含一小部分可能受到污染的空气，该部分空气经过外密封件14渗漏进来、从而未经过过滤。

可以注意到：在主体积内设置一个完全独立的口鼻体积最大程度地保护了佩戴者，使其免受主体积中的少量的受污染空气的影响，因为在对佩戴者造成危害之前，这些受污染的空气仍然需要穿过口鼻密封件15。

通过佩戴者的吸气动作将用于呼吸的空气吸入到面罩内，该吸气动作导致口鼻罩内的压力降低而将空气经由过滤管11吸入并且空气最后经由过滤器10通过入口8。如此，进入的空气经过护目镜3，从而除去护目镜3上的雾气。带水分的呼出空气不进入住体积16内(除非渗漏过密封件15)，并通过管5直接排出到外部。

现在将参照图2至6来说明本发明的一个实际的实施方式，其利用了参照图1所解释的原理。只要适合，相同的部分使用了相同的参考标号。

图2到6示出了一个全面罩1形式的呼吸器，其包括一个具有透明护目镜3的外罩2、以及一个口鼻罩4。在口鼻罩4的下方装配有一个容纳有第二过滤器(未示出)的过滤管11，且口鼻罩4和管11的组件通过一前部接头配件装配在外罩2内，该前部接头配件包括一个圆筒形的呼气筒托架20和相应的圆筒形的锁紧螺母21，呼气筒托架20和锁紧螺母21通过位于外罩2中的前孔22拧紧在一起。口鼻罩4具有一个对应的前孔23，该孔密封地配合在托架20的凸缘24之上。一个可选的粗网过滤器25可装配在托架20内，此过滤器25防止由佩戴者喷出的液体或粘液阻塞呼气阀。呼气阀6位于一圆筒形托架26内，该托架26可拆卸地装配到托架20的前部。百叶窗式的盖27装配到托架26上，以限定一个位于呼气阀下游的死区，以防止阀在某些不利情形下的移动。

因此，可以看出，一个呼气路径限定为从口鼻罩4的内部指向外部而没有进入由外罩2所限定的主体积。

面罩通过绑带(未示出)保持在佩戴者的头部上，绑带与带扣28接合，所述带扣28安装在附接于外罩2的由弹性材料制成的短带29上。这些配件是常规的，并且将不再进一步说明。

外罩2通过由弹性材料制成的柔性密封件14密封在佩戴者面部的周边上。这个密封件的目的在于在外罩2内形成一个尽可能气密的空气主体积16。然而，不可能设计出一个在所有情形中都100％有效地密封住所有面部形状的密封件，所以，必须考虑到这个密封件的可能渗漏。在本发明的面罩中，这通过在主密封件14内限定一个第二密封件15来解决，口鼻罩4通过该第二密封件15而密封在佩戴者的面部上。从而，环境大气中受污染的空气在危害到佩戴者之前必须跳过两个密封件。在图3中清晰地示出了密封件14和15的形状与位置，图3为面罩内部的视图。

要被吸入的空气通过佩戴者的吸气动作吸入到面罩内，该吸气动作导致在口鼻罩内并且因而在外罩的主体积16内产生负压，如上文所述。这转而通过入口阀托架30形式的入口吸进空气，该入口阀托架30旋拧穿过一个位于外罩2中的侧孔31，并由螺母32和垫片33保持住。一个瓣阀34安装在托架30内，以形成上述的单向入口阀9。托架30配备有一个接头配件35，该接头配件适于可拆卸地附接一个筒形过滤器(未示出)。

现在将具体参照图5和6，其示出了口鼻罩4和第二过滤管11。管11具有总体上是弯曲的形状，其一端限定了一个用于引入空气的入口40，而另一端限定了一个使空气进入到口鼻罩内的出口41。出口41形成有一个凸缘42，由此，与一个形成在口鼻罩4中的相应环形槽相配合，管11可自然地安装到口鼻罩的下方以形成图5中所示的组件。

出口41还形成有一个开口的框架43，由硅橡胶或丁基橡胶的弹性材料制成的瓣阀元件44通过中心孔而安装在该框架43上。这种布置是这样的：在正常位置中，阀元件通过抵靠于一个略微隆起的环形缘45上而密封住出口41，但是如果空气通过入口40而被吸入到管11中，则阀元件将摆动打开。从而，元件44与相应结构一起形成了上述的单向瓣阀12，允许空气流经出口41并进入到口鼻体积17内，但不能沿相反方向流动。单向呼气阀6以及入口阀9类似地构建。

位于管11内的是一个过滤器，该过滤器设置成对从管的入口40流到出口41的所有空气都进行过滤。此过滤器的特性已经在上文中描述过了。过滤元件可以是可拆卸的，但是更为可能的是在需要更换过滤器时，更换整个管11。

现在将特别地参照图4，其示出了与图3相同的视图，但是其中外罩2以虚线示出，以看到更多的内部细节。输入空气通过主过滤器(未示)进入、经过容置有单向阀9的圆筒形托架30、并进入到外罩2的内部。与托架30的出口直接相对的是管11的通向出口41的一个直立部分46(图5)；然而，引入的空气不能在此处进入管11中，而是被引导通过外罩的主体积16，从而在位于右手侧(当从图4中观察时)的入口40处进入到管内。可以看到，口鼻罩4和管11在主体积16内的设置使得引入空气当从图3中观察从主体积的左侧运动到右侧时优选地流动经过口鼻罩的顶部、从而经过护目镜3，而不是采取位于口鼻罩4下方的路径，该路径基本上由管11的存在而被阻塞住。为此，在此区域中，管11和外罩2的内表面具有大致相应的形状以增强这个效应。如已经解释的那样，空气的这种流经面罩有效地为护目镜去除雾气。

将不再重复参照图2到6说明的面罩的其他操作细节，因为这可通过已经给出的参照图1的描述而容易地理解。

Claims (13)

1.一种呼吸器，用于至少覆盖佩戴者的面部并结合有护目镜，设置该护目镜以使得佩戴者能够看见，所述呼吸器中限定有一个主体积，空气能够通过第一过滤器从外部吸入到该主体积内；还限定有一个第二体积，该第二体积设置成包绕住佩戴者的鼻子和嘴巴，所述呼吸器的特征在于：设置有第二过滤器，对从所述主体积流到第二体积的气体进行过滤。

2.如权利要求1所述的呼吸器，其中所述第二体积采取口鼻罩的形式，该口鼻罩具有沿口鼻罩与佩戴者面部的接触位置设置的弹性密封件。

3.如权利要求1或2所述的呼吸器，其中空气通过第一入口从外部吸入到所述主体积中，所述第一过滤器装配在第一入口上。

4.如权利要求3所述的呼吸器，其中所述入口进一步配备有单向阀，能够操作该单向阀而允许空气从外部进入到所述主体积内，但不能沿相反的方向流动。

5.如权利要求4所述的呼吸器，其中所述单向阀位于第一过滤器的下游。

6.如权利要求1所述的呼吸器，其中另一个单向阀设置在从所述主体积流向第二体积的气流中，能够操作所述另一个单向阀而允许空气从第一体积流入到第二体积内，但不能沿相反的方向流动。

7.如权利要求6所述的呼吸器，其中所述另一个单向阀位于第二过滤器的下游。

8.如权利要求3所述的呼吸器，其中用于空气从所述主体积流入到第二体积内的入口位于主体积的与所述第一入口相对的一侧上，从而空气在从所述第一入口流向所述入口时经过所述护目镜。

9.如权利要求8所述的呼吸器，进一步包括管，该管的入口包括所述用于空气从主体积流入到第二体积的入口，并且该管终止于第二入口，空气经过该第二入口流入到所述第二体积内。

10.如权利要求9所述的呼吸器，其中所述管的入口位于主体积的与第一入口相对的一侧上，并且所述管的出口位于主体积的与第一入口相同的一侧上。

11.如权利要求9或10所述的呼吸器，其中所述第二过滤器装配在所述管内。

12.如权利要求1所述的呼吸器，其中所述第二体积进一步装配有呼气阀，由此空气能够排出到外部。

13.如权利要求1所述的呼吸器，其中所述第二体积包括位于主体积内的独立的自成体系的体积，该体积具有自身的密封件，该密封件密封于佩戴者的面部并独立于主体积的密封件。

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