專利名稱：調(diào)節(jié)附加氧氣的即時和稀釋的面具調(diào)節(jié)裝置及其調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于呼吸器的即時和稀釋的面具調(diào)節(jié)裝置，供民用或軍用飛機的全體機組人員使用，他們處于確定的座艙高度以上，需要接受可呼吸氣體，該氣體能提供至少為一最小流速的氧氣，該最小流速為海拔高度的函數(shù)，或在每次呼吸的吸入量里，該氣體能提供相當(dāng)于吸入混合物中的最小氧氣濃度的氧氣。所供氧氣的最小流速由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于民用航空來說，這些標(biāo)準(zhǔn)由聯(lián)邦航空法規(guī)(FAR)規(guī)定。
背景技術(shù)：
曾經(jīng)嘗試控制吸入混合物里附加的氧氣流，使它接近于實際需要的流速。例如，現(xiàn)有技術(shù)文獻WO03/039679公開了一種即時和稀釋的面具調(diào)節(jié)器，包括氧氣供應(yīng)線路，其通過第一氣流通路，與來自氧氣源的氧氣的密封進氣口相連，并將氧氣輸送到通向呼吸面具的混合室中，通過電控閥門來控制氧氣流速，稀釋線路，其通過第二氣流通路，將空氣從與氣源連接的進氣口輸送到通向混合室的出氣口。
在該現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，混合室附近設(shè)置了一個壓力傳感器，用于探測稀釋線路中的壓降。因此，當(dāng)吸入一口氣時，混合室顯現(xiàn)的湍流干擾了由所述的壓力傳感器測量的壓力。因此，在必須供應(yīng)的氧氣最小流速和實際供應(yīng)的氧氣流速之間，必須保持一個安全極限。

發(fā)明內(nèi)容
特別地，本發(fā)明尋求提供一種調(diào)節(jié)裝置和方法，使得需要從氧氣源來的氧氣流速接近于實際需要的流速。
為此，本發(fā)明提供一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的即時和稀釋的面具調(diào)節(jié)裝置。
文丘里壓縮裝置放大了吸入空氣的流速。因此，可以更精確地測量流速。而且，由于文丘里壓縮裝置是通過毛細管來測量壓力的，因此該測量不會干擾通過文丘里壓縮裝置的空氣流速，使得壓力測量更為精確。根據(jù)權(quán)利要求2到4，也可以了解一個或幾個這些特征。
另一方面，根據(jù)權(quán)利要求5，本發(fā)明涉及一種呼吸裝置。
再一方面，根據(jù)權(quán)利要求6和7，本發(fā)明涉及一種方法。


上述特征及可以有利地與前述的特征結(jié)合使用的或也可以獨立使用的其他特征，通過對以下優(yōu)選的非限制性實施例的詳細描述，將可以更好地理解。以下說明將參考附圖，其中圖1是氣路和電路圖，顯示本發(fā)明調(diào)節(jié)裝置包含的組件；圖2是圖1的部分放大示意圖。
具體實施例方式
圖1顯示的調(diào)節(jié)裝置包括兩個部分，與外殼結(jié)合為一體的一個部分10由一面具(未顯示)承載，另一個部分12，由一盒子承載，用于儲藏面具。該盒子通常是普通的結(jié)構(gòu)，由門封閉，面具從中突出。通過拔出面具打開門使得氧氣進氣閥門被打開。
由面具承載的所述部分由一外殼組成，該外殼包括多個組裝在一起的部件，這些部件具有凹進部分，其中形成有通路，這些通路限定了多個氣流通路。
第一氣流通路與進氣口14連接，用于將氧氣輸送到通向面具的出氣口16。第二氣流通路與進氣口20連接，用于將稀釋空氣輸送到通向面具的出氣口22中。沿第一通路的氧氣流速由一電控閥門控制。實施例顯示，該閥門是一處于壓力控制下的比例調(diào)節(jié)閥24，將進氣口14與出氣口16連接，并由導(dǎo)線26供以動力。也可以使用開/關(guān)型電磁閥門，在可變負荷比下用脈沖寬度調(diào)節(jié)控制。
一″即時″部件插入在用于向面具供應(yīng)稀釋空氣的直接通路上，所述的部件用于吸入外界空氣，并探測即時需求流速。
實施例顯示，稀釋空氣氣流通路的右部由外殼的內(nèi)表面33限定，活塞32的端部邊緣可滑動地安裝在外殼中。該活塞受大氣壓力和腔室34的內(nèi)部壓力之間的壓差制約。在大氣壓或其他壓力下，另外的電控閥門36(特別是一電磁閥)將腔室34連接到大氣或其他密封的氧氣進氣口。從而，電控閥門36從稀釋的標(biāo)準(zhǔn)模式轉(zhuǎn)換到供應(yīng)純氧的模式(所謂的″100％″模式)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)腔室34和大氣相連時，彈簧38將活塞32保持在閥座39上，但允許活塞32與閥座39分開，當(dāng)用戶吸入一口氣時，為了使空氣通過氣流通路，空氣與氧氣在混合室35里混合。當(dāng)腔室34與氧氣源相連時，活塞32壓縮閥座39，從而阻止空氣通過?；钊?2也可以用作伺服控制的調(diào)節(jié)閥的移動部件。通常，調(diào)節(jié)裝置設(shè)計成不僅能執(zhí)行稀釋氧氣的標(biāo)準(zhǔn)操作，而且能執(zhí)行使用膨脹的純氧原料的操作(所謂的″100％″操作)，或執(zhí)行在高于周圍大氣壓的確定壓力下使用純氧原料的操作(所謂的″應(yīng)急″操作)。這些非標(biāo)準(zhǔn)的操作模式是需要的，特別是當(dāng)必須考慮到外界存在的煙或毒氣的危險性時。
術(shù)語″在壓力下的氧氣″或″純氧″應(yīng)該被理解為包括純氧，例如汽缸所供應(yīng)的氧氣，以及富含氧氣的空氣，典型地為氧氣含量超過90％。在這種情況下，富含氧氣的空氣中的氧氣的實際含量成為另一個應(yīng)該考慮和需要測量的參數(shù)。
氣流通路包括文丘里壓縮裝置41，其位于活塞32和部分10的外殼之間。文丘里壓縮裝置41具有例如面積為0.57mm2的截面。該截面根據(jù)特定的面具模型確定，而且也可以為其他面具模型改變。毛細管43具有與文丘里壓縮裝置相連的進氣口45，以及與壓力傳感器49相連的出氣口47。毛細管43的直徑為0.3mm。該直徑可以在0.1和0.4mm之間變化。壓力傳感器49通過毛細管43測量文丘里壓縮裝置41中的氣壓。信號從壓力傳感器49傳輸?shù)诫娐?2中。
所述部分10的外殼也限定了一個呼出通路，包括呼出閥門40。閥門40顯示的開關(guān)元件是目前廣泛應(yīng)用的一種類型，來執(zhí)行作為導(dǎo)向輸入閥和排氣閥的兩種功能。實施例顯示的開關(guān)元件僅僅作為呼出閥門，通過將由閥門40限定的腔室42中的壓力增加到高于周圍壓力，從而使面具內(nèi)保持高于周圍大氣壓的壓力。
在第一種狀態(tài)下，電控閥48(特別是電磁閥)在大氣壓下與腔室42連接，無論在哪種情況下，只要一呼氣，面具中的壓力就超過了周圍壓力。在第二種狀態(tài)下，閥門48通過流速限制壓縮裝置50，將腔室42連接到密封的氧氣進氣口。在這種情況下，腔室42內(nèi)部的壓力呈現(xiàn)一數(shù)值，該值由具有速度閉合彈簧的釋放閥46決定。
所述部分10的外殼可以進一步包含一個裝置，其可使面具的氣壓套進行充氣和放氣。這些裝置具有普通的結(jié)構(gòu)，因此這里并沒有顯示或者描述。
由面具存儲箱承載的調(diào)節(jié)裝置的部分12包括一選擇器58，其可朝箭頭f方向移動，并可由用戶設(shè)置在三種不同的位置。
在圖1顯示的位置里，選擇器58靠近一標(biāo)準(zhǔn)模式的開關(guān)60。在其他的兩種位置中，它靠近各自的開關(guān)，即100％模式和應(yīng)急模式的開關(guān)。
開關(guān)與電路62連接，該電路以選定操作模式的函數(shù)工作，對傳感器64顯示的座艙高度和壓力傳感器49顯示的所需即時流速作出響應(yīng)，從而決定輸送到面具佩帶者的氧氣供應(yīng)流速。電路板將適當(dāng)?shù)碾娦盘杺魉偷降谝浑娍亻y24中。
在標(biāo)準(zhǔn)模式里，壓力傳感器49將即時需求壓力從氣流通路傳送到出氣口22中，由過濾器61過濾，輸送到面具中(見圖2中實線)。電路62接受該信號，以及需要考慮的座艙高度信息，該信息來自傳感器64。然后電路62用以下方程式?jīng)Q定所要供應(yīng)的氧氣數(shù)量或流速Q(mào)ATPO＝K(T/PA)1/2(ΔP)1/2其中，ΔP是由與毛細管43連接的壓力傳感器49測得的壓力，PA是大氣環(huán)境下測得的壓力，T是開爾文溫度，以及K是根據(jù)高度比率由本領(lǐng)域技術(shù)人員校準(zhǔn)的常數(shù)。
在100％模式里，即，當(dāng)面具佩帶者將選擇器從圖1所示的位置向下移動到凹口時，電路62將一基準(zhǔn)電信號施加到電控閥門36上。這使腔室34被密封，將活塞32推進到閥座39上，從而和稀釋空氣進氣口隔離(見圖2中虛線)。壓力傳感器49檢測出大氣在輸入口線路的壓降，并向電路62發(fā)送相應(yīng)的信息。然后電路62決定將要輸送的氧氣流速。接著，第一電控閥24將計算量的氧氣輸送到面具佩帶者。
當(dāng)佩帶者將選擇器28進一步向下移動，以選擇″應(yīng)急″模式時，電路62將基準(zhǔn)電信號輸送到電控閥門48，允許壓力導(dǎo)入到腔室42中，該壓力由釋放閥46控制。作為一般規(guī)則，建立的正壓為5毫巴(mbar)左右。同時，如前所述，中斷稀釋空氣進氣口。壓力傳感器49仍然將信號輸送到電路62，該信號決定了需要供應(yīng)的氧氣量，從而使進氣口線路的壓力達到一個值，該值等于釋放閥46的額定值。
權(quán)利要求
1.一種即時和稀釋的面具調(diào)節(jié)裝置，包括氧氣供給線路，其通過第一氣流通路，與來自氧氣源的氧氣的密封進氣口相連，使氧氣進入通向呼吸面具的混合室(35)中，通過電控閥(24)來控制氧氣流速；稀釋線路，其通過第二氣流通路，將空氣從與空氣源連接的進氣口(20)輸送到通向所述混合室(35)的出氣口(22)；其特征在于，所述第二氣流通路包括文丘里壓縮裝置(41)和毛細管(43)，所述毛細管(43)具有與文丘里壓縮裝置(41)連接的進氣口(45)，以及與壓力傳感器(49)連接的出氣口(47)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述毛細管的直徑在0.1和0.4mm之間。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述文丘里壓縮裝置(41)的截面面積為0.57mm2。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述毛細管(43)的所述進氣口(45)設(shè)置在所述混合室(35)的上游。
5.帶有面具的防護的呼吸裝置，包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)裝置，和面具存儲箱，所述的面具存儲箱包括電子控制電路(62)和所述壓力傳感器(49)、所述毛細管(43)、電線和氧氣管從面具存儲箱延伸到所述調(diào)節(jié)裝置。
6.一種調(diào)節(jié)附加氧氣流速的方法，所述附加氧氣從氧氣源輸送到一密封進氣口，通過第一氣流通道進入到通向呼吸面具的混合室(35)，通過電控閥(24)來控制氧氣流速，所述方法包括通過第二氣流通路將空氣從連接到空氣源的進氣口(20)輸送到通向所述混合室(35)的出口(22)，其特征在于，所述方法進一步包括在文丘里壓縮裝置(41)中，通過毛細管(43)測量第二氣流通路的氣壓，所述毛細管具有與文丘里壓縮裝置(41)連接的進氣口(45)，和與壓力傳感器(49)連接的出氣口，以及使用來自壓力傳感器(49)的數(shù)據(jù)，來控制輸送通過電控閥(24)的所述氧氣流速。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，輸送通過電控閥(24)的所述氧氣流速由下式給出QATPO＝K(T/PA)1/2(ΔP)1/2其中，ΔP是由與毛細管(43)連接的壓力傳感器(49)測得的壓力，PA是環(huán)境大氣下測得的壓力，T是開爾文溫度，以及K是根據(jù)高度變化率校準(zhǔn)的常數(shù)。
全文摘要
一種即時和稀釋的面具調(diào)節(jié)裝置，包括氧氣供應(yīng)線路和供應(yīng)空氣的稀釋線路。氧氣供應(yīng)線路和稀釋線路與混合室(35)相連。在稀釋線路里，吸入空氣流速由與文丘里裝置(41)相連的毛細管(43)測量。調(diào)節(jié)附加氧氣的流速的方法，使用由毛細管(43)測得的流速數(shù)據(jù)，來控制要提供給混合室(35)的氧氣流速。
文檔編號A62B7/02GK1874819SQ200480032417
公開日2006年12月6日 申請日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者塞維琳·奧博內(nèi), 帕特里克·梅爾, 迪迪?！だ吕滋? 伯努瓦·埃斯塔卡·薩戈 申請人:英特泰克公司