專利名稱：壓力激活裝置和呼吸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力激活裝置和一種用于水下用途的呼吸系統(tǒng)。具體 地，所述裝置適于用在這種呼吸系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
水下呼吸設(shè)備的一般形式是開路類型，在圖1中示出一個示例。使用
者通過具有管嘴6的自動需求閥4從壓縮空氣(或者其他可呼吸的氣體) 氣罐2中吸氣。需求閥包括一側(cè)暴露到環(huán)境壓力下、另一側(cè)暴露到管嘴的 撓性隔膜8，使得由于使用者吸氣引起的管嘴處的壓力減小使隔膜偏轉(zhuǎn)朝 向管嘴。這促進隔膜緊靠杠桿10，杠桿的偏轉(zhuǎn)打開閥12，從而允許空氣 從氣罐2流到使用者。使用者只通過排氣閥14呼氣到環(huán)境中。
圖1中所示類型的開路類型雖然簡單并且耐用，但具有許多缺點，包
括
一短暫、不確定的耐久性，其會由于增大深度和/或呼吸速率而進一步 減??；
一大量浪費呼吸氣體，需要使用者背負巨大且笨重的氣罐(80%的空 氣是不想要的氮氣，實際僅使用小比例的吸入氧氣量)；
一在水深處氮氣會被吸收到血液中，帶來昏迷和減壓病的風險； —來自氣罐的空氣是干的和冷的，使得潛水者脫水和感到寒冷。 圖1中顯示的開路類型的可選方案是閉合的回路再呼吸裝置，其中呼 出的氣體被凈化掉二氧化碳，接收在袋子中，補充以氧氣并返回給使用者。 這種系統(tǒng)的早期例子如圖2所示。所述系統(tǒng)限定呼吸回路并且包括位于管 嘴24處只允許氣體圍繞回路沿一個方向流動的單向閥20和22。呼出的氣 體通過二氧化碳滌氣器26進入呼吸袋或副肺(副肺)28。當使用者吸氣 時，回路中的壓力減小，導(dǎo)致自動需求閥30打開，允許氣體從壓縮氧氣與圖1中的開路系統(tǒng)相比，圖2中的閉合的回路結(jié)構(gòu)相對緊湊而且輕， 因為不管呼吸速率如何，使用相對小的氧氣罐也能夠持續(xù)幾個小時。在回 路中的氣體被使用者溫暖并且沒有氣泡。
圖2中系統(tǒng)的問題在于，超過一定的環(huán)境壓力，氧氣本身變得對身體 有害，產(chǎn)生類似于癲癇發(fā)作的癥狀。不同的人對此具有不同的敏感度，因 而使用純氧氣僅在小于六米的深度是安全的。為了安全地潛入水下更深， 有必要用某些其他氣體(例如空氣)稀釋氧氣。
本領(lǐng)域更近的發(fā)展產(chǎn)生了全閉合回路混合氣體再呼吸裝置，如圖3中 的系統(tǒng)所舉例說明的。供給到呼吸回路的氧氣通過控制裝置34來維持。 這種控制可以用電來設(shè)置，例如通過在回路中設(shè)置氧氣傳感器(例如燃料 電池)。如果它們的輸出電壓下降到預(yù)定電平之下，控制裝置34中的電子 閥打開以注入一股氧氣。可替換地，控制裝置可以簡單地提供穩(wěn)定的氧氣 供應(yīng)，每分鐘一升的量級。在那種情況下，控制裝置可以是小孔的形式， 例如由紅寶石形成。在呼吸回路中的氧氣通過來自合適的壓縮稀釋氣體氣 罐36中的氣體進行稀釋。典型地，用在水下呼吸系統(tǒng)中的稀釋氣體是例 如空氣或氧氣/氦氣混合。這種氣體通過自動需求閥30供應(yīng)到回路。
當使用者游到更深處，并且回路中的氣體被周圍的水壓擠壓時，副肺 28的體積由稀釋氣體加滿，允許潛水者進行充分呼吸。因而，在水的表面 給使用者以高百分比的氧氣，而隨著深度增加變得更稀釋。
然而，圖3所示形式的系統(tǒng)的安全記錄很差，這些事故的主要原因是 缺氧(也就是氧氣不充分)，其原因是系統(tǒng)不能給潛水者充分的氧氣。產(chǎn) 生這種情況是由于系統(tǒng)中的一個故障(例如堵塞的孔、氣罐用空或電池沒 電)、使用者的失誤(例如偶然關(guān)掉氧氣供給)、或例如高強度體力活動等 挑戰(zhàn)性環(huán)境、從水下深處快速上升(雖然氧氣的百分比保持不變，但氧氣 濃度因為氣體膨脹而下降)、恐慌(通過鼻子的沉重的呼吸和呼氣)或這 些因素的結(jié)合。當氧氣消耗得比其替代的更快，呼吸回路體積下降，因為 所產(chǎn)生的二氧化碳被滌氣器去除，使用者不能充分吸氣并且自動需求閥被 激活，空氣代替了 "失去的"氧氣。因為這種空氣中如此少量的氧氣也被 用光，循環(huán)自己在重復(fù)，因而混合氣體很快變得不能維持生命。而且，由
7于沒有二氧化碳的存在(感覺不能呼吸的刺激因素)，潛水者不能意識到 出了問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于控制氣體供給的壓力激活裝置，其包括
輸入口，所述輸入口用于連接到壓縮的氣體源；
輸出口；
室；
壓力監(jiān)測口；
流動控制裝置，所述流動控制裝置用于在環(huán)境壓力高于室內(nèi)壓力超過 預(yù)定量時有選擇地打開室外部輸入口和輸出口之間的流體路徑；和
重置裝置，所述重置裝置用于在壓力監(jiān)測口處的壓力高于環(huán)境壓力超 過預(yù)定量時有選擇地打開壓力監(jiān)測口和室之間的流體路徑。
這樣的裝置可以形成如下所述的呼吸系統(tǒng)的稀釋氣體供給控制器。
優(yōu)選地，所述輸出口也形成所述壓力監(jiān)測口。
在優(yōu)選的實施例中，流動控制裝置包括控制閥，所述控制閥用于有 選擇地打開所述輸入口和所述輸出口之間的所述流體路徑；和壓力敏感裝 置，所述壓力敏感裝置連接到所述控制閥，以便在環(huán)境壓力高于所述室內(nèi) 壓力超過預(yù)定量時打開所述控制閥。
所述壓力敏感裝置可以是例如撓性隔膜或活塞的形式。 所述重置裝置可以包括響應(yīng)于環(huán)境壓力和所述壓力監(jiān)測口處的壓力 之間的差的重置壓力敏感裝置和重置閥裝置，所述重置壓力敏感裝置連接 到所述重置閥裝置，使得當位于所述壓力監(jiān)測口處的所述壓力高于環(huán)境壓 力超過預(yù)定量時，所述重置閥裝置打開所述壓力監(jiān)測口和所述室之間的所 述流體路徑。
設(shè)置附加的重置裝置，所述附加的重置裝置包括響應(yīng)于環(huán)境壓力和所 述室內(nèi)的壓力之間的差的附加的重置壓力敏感裝置以及附加的重置閥裝 置，所述附加的重置壓力敏感裝置連接到所述附加的重置閥裝置，使得當 所述室內(nèi)的壓力高于環(huán)境壓力超過預(yù)定量時，所述附加的重置閥裝置打開 以從所述室排出氣體。所述重置閥裝置可以打開所述室和輸出口，例如，或所述室可以通到周圍環(huán)境，或通到壓力監(jiān)測口。
在優(yōu)選的實施例中，上面所述的所述重置裝置和所述附加的重置裝置 具有共同的部件。特別地，它們的壓力敏感裝置和重置閥可以由相同的部 件提供，并且當所述室內(nèi)或位于所述壓力監(jiān)測口處的壓力超過環(huán)境壓力 時，所述重置閥裝置有選擇地打開所述壓力監(jiān)測口和所述室之間的流體路 徑。
更加優(yōu)選地，所述重置壓力敏感裝置、所述附加的重置壓力敏感裝置、 所述重置閥裝置和所述附加的重置閥裝置包括共同的撓性閉合器。所述撓 性閉合器一側(cè)暴露到環(huán)境壓力，并且在閉合位置和打幵位置之間是可動 的，以便有選擇地打開來自所述室的所述流體路徑。
根據(jù)另一優(yōu)選的實施例，當所述撓性閉合器在其閉合位置時，其另一 側(cè)的第一部分暴露到位于壓力監(jiān)測口處的壓力，并且第二部分暴露到所述 室的壓力。有利地，所述第一部分的面積比所述第二部分的面積大。通過 這種結(jié)構(gòu)，需要比使所述輸出口和室的壓力相等時更大的壓力來舉起所述 撓性閉合器以使所述室開通，防止由于環(huán)境壓力的小改變導(dǎo)致的重置和激 活的不必要的循環(huán)。
這里所述形式的壓力激活裝置可以與外殼結(jié)合設(shè)置，以便保持所述外 殼的體積基本上恒定，而不管環(huán)境壓力的變化。合適的應(yīng)用可以是例如與 浮力控制裝置、起重袋或潛水艇的調(diào)整艙相關(guān)。陸地應(yīng)用包括(例如)高 壓艙。過壓閥可以與所述外殼設(shè)置在一起，以當環(huán)境壓力降低時減小內(nèi)部 壓力。
本發(fā)明還提供一種呼吸系統(tǒng)，所述呼吸系統(tǒng)包括
用于從外殼內(nèi)的氣體中去除二氧化碳的裝置；
管嘴口；
氧氣口，所述氧氣口用于供給氧氣到所述外殼；和
稀釋劑口，所述稀釋劑口連接到上面限定的壓力激活裝置的輸出口。 因而，當所述系統(tǒng)在水下使用時，稀釋氣體響應(yīng)于環(huán)境壓力的升高而 增加到所述外殼內(nèi)的氣體容積中。這使得所述系統(tǒng)能夠在水深處保持穩(wěn)定 的氧氣分壓，而不用考慮使用者的活動。所述系統(tǒng)兼有閉合回路再呼吸系 統(tǒng)的氣體有效性和充分的簡單性。所述外殼體積通過稀釋劑供給控制器來保持，所述稀釋劑供給控制器 直接響應(yīng)于水深度的增加注入稀釋劑，并且對任何由使用者產(chǎn)生的抽吸敏 感。以這種方式將稀釋氣體供給到所述系統(tǒng)能夠使淺水昏眩、呼吸用盡外 殼內(nèi)氣體容量或缺氧等其他因素造成的任何風險最小化。
在優(yōu)選的實施例中，公共的入口用作所述氧氣口和所述稀釋劑口。
優(yōu)選地，所述外殼是回路的形式。在這種情況中，二氧化碳去除裝置 可以位于由所述回路限定的流動路徑上，使得當呼出的空氣圍繞所述回路 循環(huán)時，其通過所述二氧化碳去除裝置并且存在的二氧化碳被吸收。
所述系統(tǒng)可以包括用于從壓縮的氧氣源將基本上恒定的氧氣供給到 氧氣口的裝置。在這種情況中，如果氧氣由于某種原因不能供給到所述外 殼，將會導(dǎo)致所述外殼體積的下降。使用者因而不能進行充分呼吸，發(fā)出 非常明顯的警告，系統(tǒng)出故障了。然后潛水者可以通過啟動用于讓使用者 能夠允許氧氣進入所述外殼的裝置(例如如果設(shè)置的話，通過氧氣口)、 或通過切換到備用呼吸系統(tǒng)、解決任何故障導(dǎo)致的問題、或僅通過結(jié)束潛 水而作出反應(yīng)。
可替換地，所述系統(tǒng)可以包括用于在所述外殼內(nèi)的壓力降低到環(huán)境壓 力以下超過預(yù)定量時將氧氣供給到所述氧氣口的裝置。因而，當所述外殼 體積下降并且使用者不能進行充分呼吸時，這種情況中產(chǎn)生的抽吸將自動 引發(fā)利用氧氣供給裝置的氧氣注入。因而，通過例如自動需求閥，響應(yīng)于 容積損耗添加氧氣。因此，在該實施例中，氧氣和空氣的需求被區(qū)分開并 且自動地響應(yīng)。
即時供給氧氣允許在沒有電子輸入的情況下保持基本上恒定的氧氣 水平，而不用考慮使用者的工作速率。替代地，它依賴于來自環(huán)境壓力的 機械暗示和使用者的氧氣消耗。
能夠提供這種不需要電子部件的系統(tǒng)是有利的，因為這樣的系統(tǒng)有時 候幾年不用一次，在此期間電池電力會消盡并且傳感器會老化。
如果所述系統(tǒng)包括一些電子部件，本發(fā)明允許關(guān)鍵方面機械地實施， 因而允許在電子部件失效的情況下還能繼續(xù)潛水。因而，可以提供對應(yīng)電 子控制系統(tǒng)的可靠備份，其即使在重的運用過程中也是氣體有效的。
在可選擇的結(jié)構(gòu)中，壓力敏感稀釋閥的輸出可以引導(dǎo)到自動需求閥，所述自動需求閥也用于供給氧氣。因而，可以設(shè)置成稀釋劑的供給處于 比氧氣的供給高的壓力下，在下沉過程中壓力敏感稀釋閥的激活將引起稀 釋劑通過自動需求閥代替氧氣被供給，同時在恒定深度處或下沉時將仍然 通過自動需求閥供給氧氣。這允許更加精確地控制呼吸系統(tǒng)中的外殼體 積。通過這種方式，這種形式的壓力激活裝置被用作將氣體輸入從一個源 到另一個源地切換至第二裝置的裝置。
在優(yōu)選的實施例中，外殼是回路的形式，其包括僅允許氣體圍繞所述 回路沿一個方向流動的閥裝置。優(yōu)選地，在二氧化碳去除裝置的上游和管 嘴口的下游提供氧氣口。類似地，優(yōu)選在二氧化碳裝置的下游和管嘴口的 上游提供稀釋劑口。這些結(jié)構(gòu)最小化由于圍繞回路的氣體流動引起的外殼 中的壓力差異而帶來的任一氣體供給的不適當?shù)募せ睢?br> 在一些情況中，用于感測外殼內(nèi)的氧氣分壓的裝置可以設(shè)置成例如氧
氣燃料電池的形式。它們可以與用于顯示所感測的分壓的顯示器和/或用于
在所測的分壓降低到預(yù)定閥值以下時給使用者發(fā)出警告的裝置結(jié)合。
正如上面提到的，可以提供用于讓使用者能夠?qū)⒀鯕庾⑷氲酵鈿ぶ械?br> 裝置。因而，使用者可以在被警告其中氧氣不足時手動讓氧氣供給進入到外殼。
在上面所述的呼吸系統(tǒng)和壓力激活裝置中，各個調(diào)整裝置可以與一個 或多個壓力敏感裝置相關(guān)地為調(diào)整壓力差(上面所說的"預(yù)定的量")而 設(shè)置。例如，所相關(guān)的閥可以通過彈簧裝置被偏轉(zhuǎn)朝向它們的閉合位置， 并且調(diào)整裝置可以運行以改變各個彈簧的張力。


本發(fā)明己知的配置和實施例將通過示例的方式參照示意性的附圖進 行描述，其中
圖1示出了公知的開路呼吸系統(tǒng)； 圖2示出了公知的純氧氣閉合回路呼吸系統(tǒng)； 圖3示出了公知的閉合回路混合氣體呼吸系統(tǒng)； 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的呼吸系統(tǒng)；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的壓力激活裝置的第一實施例的截面視11圖6-9依次示出了圖5中示出的裝置運行過程的連續(xù)的階段； 圖10和11分別示出了根據(jù)本發(fā)明的壓力激活裝置的第二和第三實施 例的截面視圖；禾卩
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的壓力激活裝置的第四實施例的截面視圖。
具體實施例方式
所有圖都是示意性的并且沒有按照比例繪制。為了圖中的清楚和方 便，附圖的各部分的相對尺寸和比例被放大尺寸或縮小尺寸地示出。在修 改的和不同的實施例中，相同的附圖標記一般用來表示對應(yīng)的或類似的特 征。
圖4示出了實施本發(fā)明的呼吸系統(tǒng)。其限定了一個回路形式的外殼。 從管嘴24,呼出的氣體能夠通過單向閥20進入呼氣副肺42，然后通過二 氧化碳滌氣器26進入吸氣副肺42。然后，流動路徑通過單向闊22返回到 管嘴。優(yōu)選地，副肺具有低的縱橫比。
氧氣通過在呼氣副肺40的側(cè)壁上的孔口供給到閉合的呼吸回路。這 種供給通過氧氣供給控制器44迸行控制。在示出的實施例中，是自動需 求閥的形式，其通過將氧氣注入到副肺40中而響應(yīng)于在呼氣副肺中的壓 力相對于環(huán)境壓力的減小。氧氣供給控制器44可以在下面進一步的討論 中的電子控制下或以恒定的供給速率(典型地是每分鐘大約1升)從氣罐 32中的壓縮供給更換或額外地供給氧氣。這種供給速率可以根據(jù)特定的使 用者的需求進行調(diào)整。
還提供過壓閥46與呼氣副肺40相關(guān)。過壓閥設(shè)置成當壓力超過環(huán)境 壓力以上的預(yù)定量時允許氣體從呼吸回路中排出。這種閥的設(shè)置是可選 的?？商鎿Q地，例如過度的氣壓可以替代地通過使用者的鼻子排出。
氣體傳感器48延伸進入吸氣副肺42以監(jiān)測從這個副肺中吸入的氣體 的屬性。傳感器可以監(jiān)測氣體的成分，并且尤其是氧氣的分壓。如果氧氣 的分壓降低到預(yù)設(shè)電平，傳感器可以用來激活氧氣到呼吸回路中的注入動 作。氣體傳感器可以連接到顯示器手持機50以為使用者顯示信息，以能 夠讓使用者監(jiān)測氣體的成分。使用者可以手動控制氣體成分。優(yōu)選地，傳 感器包括兩個或更多個相同的、獨立的傳感器(優(yōu)選地是三個或更多個)，
12如果單個傳感器發(fā)生故障使使用者(或電子監(jiān)測裝置)能夠意識到。
稀釋氣體通過限定在副肺壁上的孔口供給到吸氣副肺。這種供給通過 稀釋劑供給控制器52進行調(diào)整。這個控制器對于環(huán)境壓力和該控制器內(nèi) 的室中的壓力敏感。其可以設(shè)置成當環(huán)境壓力高于所述室內(nèi)的壓力并超過 預(yù)定量時，允許稀釋氣體流入到吸氣副肺。
這樣，稀釋劑供給控制器52在環(huán)境壓力增大時，在呼吸回路內(nèi)保持
基本上恒定的氣體容積。該控制器是實施本發(fā)明的壓力激活裝置的形式。
根據(jù)本發(fā)明的壓力激活裝置的截面圖如圖5所示，其適于用作圖4中 的稀釋劑供給控制器52。
撓性隔膜60，與所述裝置52的主體結(jié)合，限定室62。所述裝置具有 輸入口 64和結(jié)合的輸出和壓力監(jiān)測口 66。閥68可操作地打開或閉合輸入 口 64和輸出口 66之間的流體路徑(其包括管道65)。閥包括安置在閥座 72上的閥閉合器70，其在圖5中由氣體供應(yīng)件74提供。閥閉合器70通 過彈簧76被偏壓朝向其閉合的位置。
閥閉合器70包括伸長的桿71 ，其穿過所述裝置52的內(nèi)部壁中的開口 73進入室62。這個開口 73不允許氣體流入或流出室62。在圖5中，這通 過環(huán)形密封件75來保證。
當環(huán)境壓力超過室62內(nèi)的壓力時，隔膜60被促使向內(nèi)。隔膜順次作 用在杠桿78上，杠桿連接到閥閉合器桿71的端部。作用在杠桿上的足夠 的壓力克服彈簧76的彈簧張力，將閥閉合器70從其閥座72上舉起，并 允許氣體從連接到輸入口 64的壓縮供給流入，通過管道65到輸出口 66。
裝置52還包括重置裝置80。其包括由撓性環(huán)形閉合器或部件82形成 的闊。裝置主體限定室62和重置裝置80之間的孔形式的流體路徑。撓性 部件82通過彈簧86被偏壓緊靠孔84的外部端。彈簧86的壓縮可以通過 改變彈簧保持件88的位置而進行調(diào)整，彈簧保持件接合彈簧86的外部端。 在圖5所示的實施例中，保持件88通過螺紋連接到裝置52的主體，螺紋 能夠通過旋轉(zhuǎn)保持件88來改變彈簧86的壓縮。彈簧86的壓縮控制呼吸 回路或外殼內(nèi)的氣體容積。
由重置裝置限定的內(nèi)部容積通過保持件88內(nèi)的開口 90與周圍環(huán)境流 體連通。因此，撓性部件82的一側(cè)暴露到環(huán)境壓力，另一側(cè)的一部分通
13過孔84暴露在室62內(nèi)的壓力中。壓力激活裝置52的主體還限定從輸出 口66延伸到重置裝置80的內(nèi)部的、通道92形式的流體路徑。撓性部件 82在通道92的末端之上延伸，通道開口進入重置裝置80的內(nèi)部容積。因 此，撓性部件82其內(nèi)部表面處還在結(jié)合的輸出和壓力監(jiān)測口 66處暴露到 所述壓力中。
正如這里說明的，實施本發(fā)明的壓力激活裝置具有許多應(yīng)用，其中壓 力激活裝置可操作地保持撓性外殼的體積基本上恒定，而不管環(huán)境壓力的 改變。通過圖示的方式，其作為圖4中所示類型的呼吸系統(tǒng)中的稀釋劑供 給控制器52而進行的運行過程在下面將參照圖6到9進行描述。
當潛水者下沉，環(huán)境壓力增大，朝內(nèi)推擠隔膜60。這引起隔膜下壓杠 桿78、打開閥68，允許稀釋劑通過輸出口 66進入呼吸回路，如圖6所示。 環(huán)境壓力和激活閥所需的室62內(nèi)壓力之間的壓力差的大小由隔膜60的表 面面積進行控制并且可以通過改變彈簧76的彈簧張力進行調(diào)整。在這個 階段，環(huán)境壓力比室62內(nèi)或輸出口 66處的壓力大，并因此重置裝置80 的撓性部件82位于其閉合位置。
當稀釋氣體流入到呼吸回路中，位于輸出口66處的壓力增大。最后， 如圖7所示，位于輸出口 66處的壓力超過環(huán)境壓力足夠大，以將撓性部 件82從孔84舉起，因而形成從輸出口到室62的打開的流體路徑。當位
于輸出口處的壓力比環(huán)境壓力大時，輸出口處的壓力向外推擠撓性隔膜 60，允許杠桿78升起并且依次閉合閥68，阻止稀釋氣體進一步注入。
當氧氣被使用者消耗并且二氧化碳被二氧化碳滌氣器吸收，呼吸回路 內(nèi)的氣體容積下降。使用者因而不能進行充分的呼吸，因而在吸氣時，引 起呼吸回路內(nèi)的壓力相對于環(huán)境下降。這種情形在圖8中示出。當位于輸 出口 66處的壓力低于環(huán)境壓力時，撓性部件82密封孔84，防止這種被減 小的壓力引起室62內(nèi)壓力的類似的下降，并且防止不合適的稀釋劑的注 入來替代氧氣。
但是呼吸回路和環(huán)境之間的壓力差可以激活需求閥用作氧氣供給控 制器44，以補充呼吸回路中的氧氣水平。
在潛水者的上升過程中，環(huán)境壓力降低，室62中的氣體膨脹并且舉 起撓性部件82使其離開孔84的外部端，通過孔84和通道92將室62通至(在這種情況下)呼吸回路。圖9中示出了這種情形。呼吸回路中的過 量的氣體可以排出到系統(tǒng)內(nèi)的其他部分，例如通過使用者的鼻子或(如果 具有)過壓閥46排出，
在圖5到9示出的壓力激活裝置52的實施例中，撓性部件82包括平 面的、由環(huán)形剖面部分96圍繞的中心區(qū)域94(如圖5示出的)。中心區(qū)域 94形成閥閉合器，位于孔84的外部端上面。當區(qū)域94位于其閉合位置時， 環(huán)形區(qū)域96是穹狀凸起形的，離開裝置52的主體的外表面。特別地，其 可以形成基本上與螺環(huán)的表面的一部分相對應(yīng)的形狀。環(huán)形部分96在通 道92的外部端上面延伸?？?4、通道92和撓性部件82的相對尺寸優(yōu)選 地選擇成使得撓性部件82在其閉合位置上通過通道92暴露到位于輸出口 66處的壓力下的表面面積比其通過孔84暴露到室62內(nèi)的壓力下的面積明 顯地更大。其配置成使得，當重置系統(tǒng)來填充肺時，室62內(nèi)需要比結(jié)合 的輸出和壓力監(jiān)測口 66處的壓力更大的壓力來舉起撓性部件，以防止不 必要的通過小的深度變化而引起的重置并激活的循環(huán)。
圖5中的壓力激活裝置的另一實施例在圖10中示出。代替撓性隔膜 60,設(shè)置活塞100，包括活塞頭102和活塞桿104?；钊^的外部端部暴 露到環(huán)境壓力中，并且其內(nèi)部端部暴露到室62的壓力中。
閥閉合器70通過活塞桿104的端部接合。阻止件105設(shè)置在活塞桿 的端部處，活塞桿限定活塞的最大朝外位移?？商鎿Q地，闊閉合器70可 以安裝在活塞桿的端部上，并用作用于活塞的限制阻止件。閥閉合器通過 彈簧76被偏壓緊靠由裝置52的主體限定的閥座70。彈簧76的外部端部 接合稀釋劑供應(yīng)件74。通道106通過活塞桿104進行限定，從活塞頭的外 部端部向活塞桿的內(nèi)部端部延伸。通道的內(nèi)部端部暴露到輸出口 66處的 壓力下并且外部端部與撓性部件82的環(huán)形部分96流體連通。設(shè)置另一孔 107，其延伸穿過活塞頭，在其內(nèi)部端部處開口到室62,并且在其外部端 部處通過撓性部件82的平面的中心區(qū)域94進行閉合。圖10中示出的壓 力激活裝置以與上面所述的圖5中示出的結(jié)構(gòu)類似的方式進行運行。
圖10的實施例有利地允許使用者通過手動按壓活塞100的外部端部 開始稀釋劑的注入。此外，它容易地允許通過改變稀釋劑供應(yīng)件74的位 置來調(diào)整其激活閥值。在圖5的結(jié)構(gòu)中，雖然稀釋劑供應(yīng)件74的移動也
15影響這個閥值，但是它必須緊固保持杠桿78以將其保持與隔膜60接合的
螺栓。由于訪問該螺栓需要部分拆開所述裝置，因而這種調(diào)整對于使用者 不方便。
圖10的裝置比圖5的裝置涉及更少的移動部件，改善了其可靠性， 簡化了其制造過程。
根據(jù)本發(fā)明的壓力激活裝置的另一實施例在圖11中示出。它與圖5 中的結(jié)構(gòu)不同，其中重置裝置80與所述裝置的主體分離地設(shè)置，并且通 過管110和112連接。在這種方式中，重置裝置可以位于與主體相離較遠 的位置處，例如使用者容易夠到、以進行調(diào)整的位置。
圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的壓力激活裝置的還一實施例。其與圖5 (與 圖IO、 11)的結(jié)構(gòu)不同，其中輸出口 66'與壓力監(jiān)測或重置口不同，并且 被引導(dǎo)到己知的自動需求閥113的輸入，或其他的用來在副肺容積耗盡時 供給氧氣的等同閥。
倘若稀釋劑供應(yīng)件74處于比氧氣供給件114高的壓力下，參照圖6 所述的壓力激活裝置的激活引起稀釋劑代替氧氣被供給到閥113。稀釋劑 到氧氣供給的入口通過單向閥115阻止。如果副肺40和42的可變動容積 下降到低于使用者的吸氣作用，自動需求閥1B本身將由使用者呼吸的抽 吸激活。因而，在下沉過程中，閥113的激活將會引起稀釋氣體被增加填 入到副肺，同時氧氣將響應(yīng)于在恒定深度或上升時容積的耗盡而進行增 加。
圖12中的結(jié)構(gòu)提供比圖5中示出的結(jié)構(gòu)更精確的副肺容積控制，因 為氣體注入充滿副肺，以配合使用者的呼吸量。
圖12中示出的變更實施方式還可以與圖10、 11中所示的裝置結(jié)合起 來使用。
權(quán)利要求
1.一種用于控制氣體供給的壓力激活裝置，其包括輸入口，所述輸入口用于連接到加壓的氣體源；輸出口；室；壓力監(jiān)測口；流動控制裝置，所述流動控制裝置用于在環(huán)境壓力高于室內(nèi)壓力一大于預(yù)定量的量值時，有選擇地打開室外部的在輸入口和輸出口之間的流體路徑；和重置裝置，所述重置裝置用于在壓力監(jiān)測口處的壓力高于環(huán)境壓力一大于預(yù)定量的量值時，有選擇地打開壓力監(jiān)測口和室之間的流體路徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述輸出口還形成所述壓力監(jiān)測□。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述流動控制裝置包括用于 有選擇地打開所述輸入口和所述輸出口之間的所述流體路徑的控制閥；和 連接到所述控制閥的壓力敏感裝置，以便在環(huán)境壓力高于室內(nèi)壓力一大于 預(yù)定量的量值時打開所述控制閥。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述壓力敏感裝置包括撓性隔膜， 所述撓性隔膜的一側(cè)暴露到環(huán)境壓力而另一側(cè)暴露到所述室。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述壓力敏感裝置通過可與隔膜接 合的杠桿連接到所述閥。
6. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述壓力敏感裝置包括活塞，所述 活塞的一側(cè)暴露到環(huán)境壓力而另一側(cè)暴露到所述室。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述控制閥包括閥閉合器和閥座， 并且所述閥閉合器安裝在所述活塞上。
8. 如前面權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中所述重置裝置包括響應(yīng) 于環(huán)境壓力和所述壓力監(jiān)測口處的壓力之間的差異的重置壓力敏感裝置、和重置閥裝置，所述重置壓力敏感裝置連接到所述重置閥裝置，使得當所 述壓力監(jiān)測口處的壓力高于環(huán)境壓力一大于預(yù)定量的量值時，所述重置閥 裝置打開所述壓力監(jiān)測口和所述室之間的流體路徑。
9. 如前面權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其包括附加的重置裝置，所 述附加的重置裝置包括響應(yīng)于環(huán)境壓力和室內(nèi)壓力之間的差異的附加的 重置壓力敏感裝置、和附加的重置閥裝置，所述附加的重置壓力敏感裝置 連接到所述附加的重置閥裝置，使得當所述室內(nèi)的壓力高于環(huán)境壓力一大 于預(yù)定量的量值時，所述附加的重置閥裝置打開以從所述室排出氣體。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述重置閥裝置可操作地打開所 述室和所述輸出口之間的流體路徑和/或所述室和所述壓力監(jiān)測口之間的 流體路徑。
11. 如權(quán)利要求8和9，或8、 9和10所述的裝置，其中所述重置裝 置和附加的重置裝置具有共同的部件。
12. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其中所述重置壓力敏感裝置、所述附 加的重置敏感裝置、所述重置閥裝置和所述附加的重置閥裝置包括共同的 撓性閉合器。
13. 如權(quán)利要求12所述的裝置，當從屬于權(quán)利要求10時，其中所述 撓性閉合器一側(cè)暴露到環(huán)境壓力，并且在閉合位置和打開位置之間是可動 的，以有選擇地打開來自所述室的流體路徑。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其中當所述撓性閉合器位于其閉合位 置時，其另一側(cè)的第一部分暴露到所述壓力監(jiān)測口處的壓力，并且第二部 分暴露到所述室內(nèi)的壓力。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述第一部分的面積比所述第二 部分的面積大。
16. 與外殼結(jié)合的如任何前述的權(quán)利要求所述的壓力激活裝置，其中 所述裝置配置成將所述外殼的體積保持基本上恒定，而不管環(huán)境壓力的變 化。
17. 如權(quán)利要求16的與外殼結(jié)合的壓力激活裝置，其中所述外殼由浮 力控制裝置、起重袋或潛水艇的調(diào)整艙限定。
18. —種包括用于容納將要被吸入的氣體的外殼的呼吸系統(tǒng)，其中所述外殼包括用于從外殼內(nèi)的氣體中去除二氧化碳的裝置； 管嘴口；氧氣口，所述氧氣口用于供給氧氣到所述外殼；和 稀釋劑口 ，所述稀釋劑口連接到任何前面權(quán)利要求所述的壓力激活裝 置的輸出口，用于控制稀釋氣體的供給。
19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中共同的入口用作所述氧氣口和所 述稀釋劑口兩者。
20. 如權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述外殼形成回 路，并且所述二氧化碳去除裝置位于由所述回路限定的所述流體路徑上。
21. 如權(quán)利要求18到20中任一項所述的系統(tǒng)，其包括用于把從壓縮 的氧氣源基本上恒定供給的氧氣供給到所述氧氣口的裝置。
22. 如權(quán)利要求18到21中任一項所述的系統(tǒng)，其包括用于當所述外 殼內(nèi)的壓力下降到環(huán)境壓力以下超過預(yù)定量時供應(yīng)氧氣到所述外殼的裝 置。
23. 如權(quán)利要求18到22中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述回路包括僅 允許氣體圍繞所述回路沿一個方向流動的閥裝置，并且所述氧氣口設(shè)置在 所述二氧化碳去除裝置的上游和所述管嘴口的下游。
24. 如權(quán)利要求18到23中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述回路包括僅允許氣體圍繞所述回路沿一個方向流動的閥裝置，并且所述稀釋劑口設(shè)置 在所述二氧化碳去除裝置的下游和所述管嘴口的上游。
25. 如權(quán)利要求18到24中任一項所述的系統(tǒng)，其包括用于感測所述外殼內(nèi)氧氣的局部壓力的裝置。
26. 如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述感測裝置的輸出被用來控制 注入氧氣到所述外殼中。
27. 如權(quán)利要求18到26中任一項所述的系統(tǒng)，其包括用于能讓使用者允許氧氣進入所述外殼的裝置。
28. 如權(quán)利要求18到27中任一項所述的系統(tǒng)，其包括用于能讓使用者允許稀釋劑進入所述外殼的裝置。
29. 如權(quán)利要求18到28中任一項所述的系統(tǒng)，其包括過壓閥，所述過壓閥在所述外殼內(nèi)的壓力超過預(yù)定閥值時用于允許氣體從所述外殼排 出。
30.如前面權(quán)利要求中任一項所述的裝置或系統(tǒng)，其中各個調(diào)整裝置 設(shè)置用來調(diào)整所述預(yù)定量和/或所述預(yù)定閥值中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于控制氣體供給的壓力激活裝置和用于水下應(yīng)用結(jié)合所述裝置的呼吸系統(tǒng)。所述裝置包括用于連接至加壓氣體源的輸入口(64)、輸出口(66)、室(62)和壓力監(jiān)測口(66)。流動控制裝置設(shè)置成，在環(huán)境壓力高于室內(nèi)壓力一大于預(yù)定量的量時有選擇地打開室外部的在輸入口和輸出口之間的流體路徑(65)。當壓力監(jiān)測口處的壓力高于環(huán)境壓力一大于預(yù)定量的量時，重置裝置(80)有選擇地打開壓力監(jiān)測口和室之間的流體路徑(84、92)。所述裝置可以用于控制稀釋氣體到水下呼吸系統(tǒng)的供給，或維持撓性外殼的體積基本上恒定，而不管環(huán)境壓力變化。
文檔編號B63C11/24GK101516722SQ200780035022
公開日2009年8月26日 申請日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月22日
發(fā)明者丹尼爾·雷諾 申請人:劍橋潛水系統(tǒng)有限公司