CN217091702U - 一种大容量单人呼吸伴随式高压供氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大容量单人呼吸伴随式高压供氧装置，包括氧气增压装置和存氧装置，所述氧气增压装置的输出端连接所述存氧装置，输入端连接有氧源装置；氧气增压装置包括一级增压泵和二级增压泵，一级增压泵连接有第一驱动管路，二级增压泵连接有第二驱动管路，第二驱动管路与第一驱动管路并联至气控阀，所述二级增压泵还连通有用于连接至外部介质的过滤管路；所述一级增压泵还连接有高压排气通道，一级增压泵与二级增压泵气路连接。本发明所提供的技术方案能够储存更多的便携式氧气，延长持续供氧时间，提高吸氧效果，拓展了应用范围，重量轻、存储氧气量大、可长时间按需持续供氧的特点，适合单人移动携行使用。

Description

一种大容量单人呼吸伴随式高压供氧装置

技术领域

本发明属于供氧技术领域，具有涉及一种大容量单人呼吸伴随式高压供氧装置。

背景技术

现有的单人脉冲供氧装置，通过供氧阀感知到人体鼻吸气的压力降低信号后，打开阀门一个固定短时长，按脉冲方式通氧一次，然后一直处于关闭状态，直到感知到下次吸气信号，阀门才再打开一次。人体吸氧期间，供氧流量和供氧时间都是固定的、无法调节，没有针对个体差异的调节适应功能，一些人吸氧后血氧饱和度达不到90％，高原反应不能有效缓解。装置的储氧压力在10～15MPa之间，储氧容量可供单人连续用氧1～2小时，储存氧气用完后，自身不具备充瓶功能，需要找专门的供应商店或工厂，更换新的氧瓶。

现有技术中的供氧装置机械僵化、储氧压力低、连续供氧时间短、用完后再次复用不方便等问题，发明人在于针对上述问题进行改进。

发明内容

本发明提供一种能够储存更多的便携式氧气，延长持续供氧时间，提高吸氧效果，拓展了应用范围的大容量单人呼吸伴随式高压供氧装置。

其具体技术方案如下：

一种大容量单人呼吸伴随式高压供氧装置，包括氧气增压装置和存氧装置，所述氧气增压装置的输出端连接所述存氧装置，输入端连接有氧源装置，氧源装置提供氧气进入所述氧气增压装置再进入存氧装置；所述氧气增压装置包括一级增压泵和二级增压泵，所述一级增压泵连接有第一驱动管路，所述第一驱动管路连接至气控阀，所述气控阀的另一侧通过气源二联体连接至气源接口，所述气源接口用于连接至所述氧源装置；

进一步地，所述存氧装置上设有减压节流阀；还包括呼吸伴随式供氧器，所述呼吸伴随式供氧器用于接入所述存氧装置和吸氧面罩之间，所述氧气增压装置、存氧装置和呼吸伴随式供氧器安装于移动箱组内。

进一步地，所述二级增压泵连接有第二驱动管路，所述第二驱动管路与所述第一驱动管路并联至所述气控阀，所述二级增压泵还连通有用于连接至外部介质的过滤管路；所述一级增压泵与所述二级增压泵气路连接；所述一级增压泵还连接有高压排气通道。

作为优选地，所述第一驱动管路和第二驱动管路均包括依次布置的驱动气源开关、驱动气源压力表和气源减压阀；所述过滤管路包括依次排布的介质入口、过滤器、介质进气压力表和介质入口截止阀，所述介质入口截止阀连接至所述二级增压泵。

再进一步地，所述一级增压泵与所述高压排气通道之间设有高压压力表，所述一级增压泵与所述二级增压泵的连接处还连接有高压压力表。

再进一步地，所述高压排气通道包括两个排气管路，所述排气管路包括高压截止阀和高压出口，两排气管路之间还连接有卸荷出口，卸荷出口的两端均设有高压卸荷阀，两排气管路还并联有安全阀。

在一种可选地实施例中，所述氧源装置为大容量低压氧气瓶；所述大容量低压氧气瓶的气管连通至所述过滤管路的介质入口；所述高压排气通道的高压出口连接至低容量氧气瓶；

在一种可选地实施例中，所述氧源装置为外部制氧装置；所述一级增压泵的气源接口连接有驱动气源空压机系统，所述过滤管路连接至所述外部制氧装置，所述高压排气通道的高压出口连接至低容量氧气瓶；所述驱动气源空压机系统包括依次连接的空压机、冷干机和空气缓冲器，所述空气缓冲器连接至所述气源接口。

本发明的技术方案相对于现有技术的有益效果如下：

1、本装置可以储存更多的便携式氧气，延长持续供氧时间，提高吸氧效果，还拓展应用范围，配合专业气驱式高压氧气增压泵进行灌装，本装置可大大提升容量，同时提升氧气实际容量和装置使用时间。

2、本装置采用的呼吸伴随式供氧技术，配合微型集成氧气阀和呼吸触发节氧器按照人体实时呼吸节奏，伴随性控制开闭供氧阀，通过自动调节供氧功能，大大节约氧气消耗量，使氧瓶供氧时间得到较大的延长；且本装置的氧气增压泵采用压缩空气作为动力源，不需要电源，根据氧瓶压力的变化，自适应控制增压泵的充瓶速率。

附图说明

图1为本发明的供氧装置的整体结构示意图；

图2为本发明的供氧装置的管路结构连接效果图；

图3为本发明的供氧装置的氧气瓶作为氧源的管路连接效果图；

图4为本发明的供氧装置的外部制氧装置作为氧源的管路连接效果图。

附图标记说明：1、氧气增压装置，2、存氧装置，3、减压节流阀，4、呼吸伴随式供氧器，5、移动箱组，6、驱动气源空压机系统，11、一级增压泵，12、二级增压泵，110、第一驱动管路，112、气控阀，113、气源二联体，114、气源接口，115、高压排气通道，116、排气管路，117、高压压力表，121、过滤管路，122、第二驱动管路，1301、驱动气源开关，1302、驱动气源压力表，1303、气源减压阀，1211、介质入口，1212、过滤器，1213、介质进气压力表，1214、介质入口截止阀，1160、卸荷出口，1161、高压截止阀，1162、高压出口，1163、高压卸荷阀，1164、安全阀，21、大容量低压氧气瓶，22、外部制氧装置，61、空压机，62、冷干机，63、空气缓冲器。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本发明的大容量单人呼吸伴随式高压供氧装置进一步的详细说明。

以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

参照图1和图2所示，一种大容量单人呼吸伴随式高压供氧装置，包括氧气增压装置1、存氧装置2和呼吸伴随式供氧器4；所述氧气增压装置1的输出端连接所述存氧装置2，输入端连接有氧源装置，氧源装置提供氧气进入所述氧气增压装置再进入存氧装置，呼吸伴随式供氧器4用于接入存氧装置2和吸氧面罩之间，氧气增压装置1、存氧装置2和呼吸伴随式供氧器4安装于移动箱组5内；氧气增压装置1包括一级增压泵11和二级增压泵12，一级增压泵11连接有第一驱动管路110，第一驱动管路110连接至气控阀112，气控阀112的另一侧通过气源二联体113连接至气源接口114，气源接口114用于连接至存氧装置2；二级增压泵12连接有第二驱动管路122，第二驱动管路122与第一驱动管路110并联至气控阀112，二级增压泵12还连通有用于连接至外部介质的过滤管路121；一级增压泵11与二级增压去泵12气路连接；一级增压泵11还连接有高压排气通道115。

其中，第一驱动管路110和第二驱动管路122均包括依次布置的驱动气源开关1301、驱动气源压力表1302和气源减压阀1303；过滤管路121包括依次排布的介质入口1211、过滤器1212、介质进气压力表1213和介质入口截止阀1214，介质入口截止阀1214连接至二级增压泵12。

进一步地，一级增压泵11与高压排气通道115之间设有高压压力表117，一级增压泵11与二级增压泵12的连接处还连接有高压压力表117，所述高压排气通道115上连接有压力传感阀1151；高压排气通道115包括两个排气管路116，排气管路116包括高压截止阀1161和高压出口1162，本实施例中，存氧装置2选为小容量高压氧气瓶并连接至所述高压出口1162，所述小容量高压氧气瓶上设置减压节流阀3，两排气管路116之间还连接有卸荷出口1160，卸荷出口的两端均设有高压卸荷阀1163，两排气管路116还并联有安全阀1164。

氧气增压泵以外部制氧装置或外置低压氧气瓶作为氧源，通过外部压缩空气源或者空压泵提供驱动动力，将氧源的压力提升至30MPa，充入高压碳纤维复合材料氧气瓶中。充氧时已经装配在碳纤维复合氧气瓶的高压调压节流阀的供氧阀关闭，充氧单向阀在增压泵输出氧气压力作用下不断重复打开和关闭过程，直至氧气瓶内压力达到氧气增压泵输出压力上限值30MPa，然后取下氧气瓶备用。

其中，单人用氧时，氧瓶内的高压氧气先经过高压调压节流阀减压至适合人体呼吸的微正压(如0.5bar)，同时也将流量调节至适合当前状态的供氧量(比如3升/min)。当人体带上鼻吸管或吸氧面罩后，呼吸伴随式供氧控制模块感知到吸管内来自人体鼻孔微弱的吸气和吸气压力变化。吸气时压力下降，装置判断人体在吸氧，此时打开供氧阀并保持供氧；呼气时压力升高，装置判断人体不需要吸氧，关闭供氧阀停止供氧，避免浪费氧气。通过调节氧气瓶上带有的供氧阀的开闭，在满足人体达到血氧饱和度90％以上的同时，也在固定的氧气容量下有效延长了供氧时间，提高了供氧效率。

在一种可选地实施例中，参照图3所示，氧源装置2为大容量低压氧气瓶21；氧气瓶21的气管连通至过滤管路121的介质入口1211；高压排气通道115的高压出口1162连接至小容量高压氧气瓶。

在一种可选地实施例中，参照图4所示，现场制氧设备作为氧源时，氧源装置2为外部制氧装置22；一级增压泵11的气源接口114连接有驱动气源空压机系统6，过滤管路121连接至外部制氧装置22，高压排气通道115的高压出口1162连接至低容量氧气瓶；驱动气源空压机系统6包括依次连接的空压机61、冷干机62和空气缓冲器63，空气缓冲器63连接至气源接口114。

本申请实施例采用呼吸伴随式供氧技术，当存氧装置的供氧阀感知到吸氧的压力变化信号时，固定输出一个打开阀门的保持时间，因此，阀门的打开保持时间如果固定不变，必然不能适应各种具体情况，吸氧效果大打折扣，不同的个体，呼吸频率不同，同一个人在不同的状态下，呼吸频繁也不同。因此，每次感知到吸气信号和呼气信号后，就能根据吸气信号和呼气信号间隔时间，计算出下次感知到吸气信号后阀门的打开保持时间，从而使阀门关闭动作基本与感知到呼气信号同步，甚至略早一些关闭。因为人体吸气和呼气中间有个停顿，等感知到呼气信号时再关闭阀门，已经有部分氧气被浪费。

综上所示，因此增加的呼吸伴随式供氧器4，需要说明的是，本发明所选用的呼吸伴随式供氧器4，均为市面上现有的供氧节氧器，优选的型号为YJ-06的供氧器，按照人体实时呼吸节奏，伴随性控制开闭供氧阀，通过这个自动调节供氧功能，大大节约氧气消耗量，使氧瓶供氧时间得到较大的延长，供氧器的电源采用可充电锂电池，当电量不足或电控部件故障时，手动打开应急开关可实现连续供氧。

需要说明的是，本装置的阀体采用轻量化嵌套式阀体设计技术，高压部分为铜基合金、低压腔部分为铝合金，材料体系和表面处理按国标选允许和氧气接触的材料体系进行设计，低压反馈腔膜片采用金属不锈钢膜片，阀体进行瓷质阳极化处理。集成阀体可耐受35MPa以上的高压，同时可以将高压减压至0.5bar的微正压，使人体吸氧时没有不适感，流量通过预设节流孔径进行控制，满足人体不同状态的用氧量。整个阀门体积小，重量轻，装拆方便，密封可靠，输出压力可调节且稳定，可大幅降低单人携行的负重。

本申请的增压泵采用压缩空气作为动力源，不需要电源，根据氧瓶压力的变化，自适应控制增压泵的充瓶速率。当瓶内压力距离上限压力较大时，增压泵的充瓶速率较快，当瓶内压力上升接近上限压力时，增压泵的充瓶速率逐渐慢下来，当瓶内压力达到上限压力时，增压泵自动停止运行，不需要外界控制。

本装置的氧气增压泵包含以下回路：

氧气供给回路压力≥20Mpa，回路元器件压力均高于额定工作压力。氧气供给经接头、过滤器、压力调节阀、供给压力表供给气驱气泵增压介质入口；

氧气增压回路压力≥35Mpa，回路元器件压力均高于额定工作压力。氧气增压泵采用气驱方式增压，输出回路设计有安全阀超压保护，过压自动卸压；

氧气输出回路压力≥35Mpa，回路元器件压力均高于额定工作压力。输出经过滤器、加压截止阀、输出压力表、输出接头输出；

氧气卸压回路压力≥35Mpa，回路元器件压力均高于额定工作压力，手动卸压阀卸压管线连接至穿板消声器。

在一种可选地实施例中，现有同类产品对氧气瓶的充氧压力仅能达到10～15MPa，无法达到30MPa以上，主要原因是针对充氧过程产生膨胀热量无处理方法，瓶内热的氧气冷却后压力随之降低，因此也没有配置压力更高的高压氧气瓶。

本装置在增压泵出口端，设计有换热式冷却器，泵的驱动气在排气时经过冷却器，对通过冷却器的高压氧气进行冷却，是进入氧气瓶的高压氧气处于常温状态，从而使氧气瓶的存储压力达到30MPa以上。

进一步地，本装置的存氧装置采用的高压氧气瓶，采用无缝铝合金内胆碳纤维全缠绕结构最高工作压力可达42MPa。氧瓶内胆以优质铝合金材料，经旋压、拉深、热处理、数控旋压收口、内表面处理、数控纤维缠绕、固化等工序加工而成，采用渐变壁厚设计，精度高、一致性强，内表面采用阳极氧化处理，具有良好的耐腐蚀性能。气瓶缠绕层采用进口优质碳纤维，环氧树脂等材料，经过数控缠绕、高温固化等工序而成，设计结构具有爆破前先泄漏(LBB)的安全模式和无高能量冲击碎片的失效模式等特点，在实际使用过程中主要以金属内胆稳定裂纹扩展的模式失效。

本装置的实施例的具体技术参数选择如下：

增压泵：驱动压力5～7Bar；氧源输入压力≥4Bar；充氧最大输出压力：320Bar(安全泄放压力)；平均压氧速率≥20NL/min；装置尺寸：≤长700mm×宽400mm×高400mm；重量～35kg。

氧气瓶：碳纤维复合氧气瓶采用无缝铝合金内胆碳纤维全缠绕结构，制造材质包括碳纤维、铝合金、耐候性树脂等，有效容积2.1升，直径112±2mm，长度338±3mm，重量不大于1.55kg，工作压力300bar。

减压节流阀：阀体材料及结构满足氧气相容性及安全性，氧气释放流速≤6L/min，输出压力1.5±0.5bar，重量不大于300g。

呼吸伴随式供氧器：节氧器模块接入氧气瓶和吸氧面罩之间，通过探测使用者呼吸时通气管内气压的细小变化以及呼吸间隔周期，控制供氧阀开闭实现供氧。氧气流量分为大(急救4～6L/min)、中(巡逻2～4L/min)、小(潜伏1～2L/min)三档可调。节氧器使用可充电锂电池供电，至少连续使用8小时。

移动箱组：采用移动箱组或便携背袋：氧气增压泵箱组的外形尺寸为≤长750mm×宽460mm×高460mm不含轮；氧气瓶便携箱的外形尺寸为≤长450mm×宽260mm×高150mm；便携式背包与现有单兵制式背包相容，重量≤300g。

本申请所公开的大容量单人呼吸伴随式高压供氧装置可以储存更多的便携式氧气，延长持续供氧时间，提高吸氧效果，还拓展应用范围，配合专业气驱式高压氧气增压泵进行灌装，本装置可大大提升容量，同时提升氧气实际容量和装置使用时间；并且采用呼吸伴随式供氧技术，配合微型集成氧气阀和呼吸触发节氧器按照人体实时呼吸节奏，伴随性控制开闭供氧阀，通过自动调节供氧功能，大大节约氧气消耗量，使氧瓶供氧时间得到较大的延长；且本装置的氧气增压泵采用压缩空气作为动力源，不需要电源，根据氧瓶压力的变化，自适应控制增压泵的充瓶速率；重量轻、存储氧气量大、可长时间按需持续供氧的特点，非常适合单人移动携行使用。

以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，基于本发明中的实施方式，本领域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方式，都属于本发明保护的范围，在不脱离本发明构思的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大容量单人呼吸伴随式高压供氧装置，其特征在于：包括氧气增压装置(1)和存氧装置(2)，所述氧气增压装置(1)的输出端连接所述存氧装置(2)，输入端连接有氧源装置；

所述氧气增压装置(1)包括一级增压泵(11)和二级增压泵(12)，所述一级增压泵(11)连接有第一驱动管路(110)，所述第一驱动管路(110)连接至气控阀(112)，所述气控阀(112)的另一侧通过气源二联体(113)连接至气源接口(114)，所述气源接口(114)用于连接至所述存氧装置(2)；

所述二级增压泵(12)连接有第二驱动管路(122)，所述第二驱动管路(122)与所述第一驱动管路(110)并联至所述气控阀(112)，所述二级增压泵(12)还连通有用于连接至外部介质的过滤管路(121)；

所述一级增压泵(11)与所述二级增压泵(12)气路连接；所述一级增压泵(11)还连接有高压排气通道(115)。

2.根据权利要求1所述的单人呼吸伴随式高压供氧装置，其特征在于：所述第一驱动管路(110)和第二驱动管路(122)均包括依次布置的驱动气源开关(1301)、驱动气源压力表(1302)和气源减压阀(1303)。

3.根据权利要求1所述的单人呼吸伴随式高压供氧装置，其特征在于：所述过滤管路(121)包括依次排布的介质入口(1211)、过滤器(1212)、介质进气压力表(1213)和介质入口截止阀(1214)，所述介质入口截止阀(1214)连接至所述二级增压泵(12)。

4.根据权利要求1所述的单人呼吸伴随式高压供氧装置，其特征在于：所述一级增压泵(11)与所述高压排气通道(115)之间设有高压压力表(117)，所述高压排气通道(115)上连接有压力传感阀(1151)，所述一级增压泵(11)与所述二级增压泵(12)的连接处还连接有高压压力表(117)。

5.根据权利要求1所述的单人呼吸伴随式高压供氧装置，其特征在于：所述高压排气通道(115)包括两个排气管路(116)，所述排气管路(116)包括高压截止阀(1161)和高压出口(1162)，两排气管路(116)之间还连接有卸荷出口(1160)，卸荷出口的两端均设有高压卸荷阀(1163)，两排气管路(116)还并联有安全阀(1164)。

6.根据权利要求1所述的单人呼吸伴随式高压供氧装置，其特征在于：所述氧源装置为大容量低压氧气瓶(21)；所述大容量低压氧气瓶(21)的气管连通至所述过滤管路(121)的介质入口(1211)；所述高压排气通道(115)的高压出口(1162)连接至低容量氧气瓶。

7.根据权利要求1所述的单人呼吸伴随式高压供氧装置，其特征在于：所述氧源装置为外部制氧装置(22)；

所述一级增压泵(11)的气源接口(114)连接有驱动气源空压机系统(6)，所述过滤管路(121)连接至所述外部制氧装置(22)，所述高压排气通道(115)的高压出口(1162)连接至低容量氧气瓶。

8.根据权利要求7所述的单人呼吸伴随式高压供氧装置，其特征在于：所述驱动气源空压机系统(6)包括依次连接的空压机(61)、冷干机(62)和空气缓冲器(63)，所述空气缓冲器(63)连接至所述气源接口(114)。

9.根据权利要求1所述的单人呼吸伴随式高压供氧装置，其特征在于：所述存氧装置(2)上设有减压节流阀(3)。

10.根据权利要求1所述的单人呼吸伴随式高压供氧装置，其特征在于：还包括呼吸伴随式供氧器(4)，所述呼吸伴随式供氧器(4)用于接入所述存氧装置(2)和吸氧面罩之间，所述氧气增压装置(1)、存氧装置(2)和呼吸伴随式供氧器(4)安装于移动箱组(5)内。

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