专利名称：呼吸器的制作方法
技术领域：
本发明涉及呼吸器，具体地涉及用于呼吸器的呼气阀。
背景技术：
呼吸器是一件个人保护设备，其设计成防止佩带者吸入存在于周围空气中的有害物质。呼吸器可具有简单面罩的形式，借助一条或多条系带附连到头部，并且仅仅覆盖住佩带者的鼻子和口部。该类型的面罩通常被称为口鼻面罩。更完善的面罩覆盖住佩带者的整个面部，并且经常在其内还包括口鼻面罩，或者作为主面罩内的单独的面罩，或者作为主面罩内分开的部分。这样的面罩可在简单的口鼻面罩基础上具有改善的保护性。呼吸器的另一变化形式是保护头罩，其围绕佩带者的头部，并绕颈部密封。呼吸器最经常出现的变化形式是防护服，其围绕佩带者的整个身体。头罩和防护服的变化形式都可结合或者可不结合口鼻面罩。
所有的呼吸器具有一些共同特征1)结合有过滤器的装置，用于使得吸入的空气从外界进入到呼吸器中，并在该空气进入时对其进行过滤，以去除有害物质；2)密封装置，以防止佩带者吸入外界的空气，除非其已经经过过滤器。在整个身体的防护服的情形下，这可通过使防护服用作包裹佩带者的密封袋而实现；在呼吸器不包裹佩带者全身的情形下，密封装置采用弹性唇边、凸缘、衬垫的形式或密封与佩带者接触处的等同形式。
3)阀结构，允许呼出的空气从面罩排出，但防止空气从同样的通道进入面罩。该结构通常被称为呼气阀，并且是本发明所关心的呼吸器设计的特定区域。
如今呼气阀最通常的设计是瓣阀，该瓣阀包括弹性材料制成的阀元件，该阀元件以一种方式被松弛地限制，使得在其正常位置，其覆盖并密封呼吸器的出口，佩带者通过该出口呼气。当佩带者呼气时，面罩内的压力上升，这使得阀元件从其阀座抬起，以允许呼出空气从呼吸器排出。在呼气结束时，阀元件返回到其正常位置，从而密封出口并防止外界的有害物质由此进入。在吸气过程中，呼吸器内的压力下降而低于外界大气的压力，阀元件被吸靠在阀座上，从而再次密封出口。该类型的呼气阀例如在GB-A-2222778中描述。
不幸的是，阀元件的密封动作并不完美，并且特别在某种情形下——例如在有风的外界环境下或呼出的气流紊乱时——阀元件可能从其阀座抬起，或者是暂时地或者以半连续的上下起伏运动，这使得外界空气反方向地流经该阀并进入呼吸器中。这在吸入的过程中特别有害，在此过程中面罩内的压力下降，从而容易从外界经过任意的可能的孔吸入空气。
为了解决该难题，一些已知的呼吸器结合有一种装置，该装置形成呼气阀的下游空间，其中刚刚呼出的一部分空气将停留在内。该空间通常被称为死区(dead space)。死区的目的在于，如果由于任何原因呼气阀出现泄漏，并且空气经过该阀反方向被吸入，然后被吸入的空气将是刚刚呼出的空气，从而不会造成污染。
为了有效性，死区应该尽可能地防止外界空气与保持在死区内的呼出空气混合。在如今的设计中，死区借助折流板或曲折的通道或其它类似的设备而形成，该设备用于暂时地堵住紧邻该阀下游侧的一部分呼出空气。由此方式被堵住的呼出空气的体积不需要多大，因为潜在的泄漏十分小，并且当然在佩带者的每个呼气动作时死区得以逐渐地补充。然而，为了确保死区即使在极端不利的情形下也有效，如今使用的设备倾向于过度地限制呼出气流，从而增加呼气阻力，导致佩带者的不舒适感增加。
发明内容
在本发明中，我们通过使用位于已有阀下游的第二阀而形成死区空间，从而不再需要折流板、曲折的通道或类似的设备。从而，在本发明中，死区有效地形成两个阀之间的空间。
根据本发明，提供一种呼气阀组件，其用于安装在呼吸器的呼气通路上，所述阀组件包括第一阀和第二阀，该第一阀和第二阀在呼气通路上分隔开从而在二者之间形成可用于保持一部分呼出空气的死区。
所述每个阀都是单向阀，其流动方向使得呼出空气可以顺序地流经第一阀和第二阀，而在反方向上却不行。这些阀应该分隔开一定量，从而形成所期望的死区空间，这些阀分隔得足够远，使得在其正常运行时不会彼此干涉。实际上，考虑到满足后一个需求的距离间隔将形成对于前述大多数目的而言足够的死区空间，需要保持的呼出空气的量不需要太大。
使用第二阀形成了非常可靠的死区，其即使在极端不利的情形下也仅具有相当小的危及安全的可能性。由于该第二阀，实现了增强的死区，同时仅仅增加相当小的量的呼气阻力。
如上所提及，优选地这两个阀相互设置成彼此独立地运行。从而上游阀用作真正的单向呼气阀而下游阀用来带走该上游阀下游的死体积的呼出气体。该设置的另外的益处在于下游阀还可用于补偿上游阀的小缺陷。
在本优选实施方式中，这两个阀具有基本相同的构造，并且尺寸相同。然而，这不是必须的情形，并且还描述了一种实施方式，其中阀构造不同，尽管还是瓣阀类型。
下游阀确实在呼出气流上产生额外的阻力；然而，通过仔细地设计阀，并且注意到两个阀之间空气通路的形状，可使该阻力最小化。
第一和第二阀的具体构造在本发明中并不重要，只要它们都是单向阀。如上所述，通常用于呼气阀的是简单的瓣阀，并且阀的这种构造对本发明而言是令人满意的。然而，也可使用其它构造。一种具有锥形阀元件的特定类型的瓣阀可优选地用于下游阀(其更多地暴露于外界环境)，因为据估计这种类型的阀对顶头风具有更大的阻力。
为使本发明可被更好地理解，现在将仅以示例性的方式并参照附图描述本发明的两个实施方式，其中图1是根据本发明的呼气阀组件的第一实施方式的分解立体图；图2是图1的呼气阀组件的剖面图；图3是根据本发明的呼气阀组件的第二实施方式的分解立体图；以及图4是图3的呼气阀组件的立体图。
具体实施例方式
现在将参照图1和图2描述本发明的第一实施方式。
呼气阀组件包括总体以标号1示出的上游单向阀和总体以标号2示出的下游单向阀。两个阀都安装在壳体内，该壳体包括圆柱形上游部分3、圆柱形中间部分4和圆柱形下游部分5。下游部分5通过外、内螺纹6和7配合而附连到中间部分4，而中间部分4又通过外、内螺纹8和9配合而附连到上游部分3，从而在壳体内挡住用于上游阀1的阀座构件10。
上游部分3结合有凸缘11，由此壳体可密封地附连到呼吸器(未示出)的呼气孔。例如，呼气孔可形成于由柔性材料制成的口鼻面罩内，使得凸缘11可穿过该孔滑动，于是面罩材料位于在凸缘11后方形成的环形沟槽12中。
阀1、2的结构非常相似。上游阀1包括前述的阀座构件10，其安装在壳体内。阀座构件10形成有用于呼出气体的通道的孔29，开放的栅格13穿过该孔而安装，从而为阀构件14提供支撑。栅格的中心形成有竖直的销15，其具有增大的远端16。阀构件14的形式为由弹性体材料制成的圆盘，该弹性体材料例如为硅橡胶、丁烯橡胶、天然橡胶或异戊二烯。该圆盘的中心形成有凸耳17，其中形成有封闭的孔，该孔的形状配合到销15，使得该圆盘稳固地安装到销上，从而相对于阀座构件10固定。
从图2中可具体看到，该圆盘具有略为弯曲的剖面，由此靠近其周线处，其顶住形成于阀座构件10上的竖直隆起18。该隆起有效地形成了阀座。
将会看到阀构件14阻塞图2中从左到右方向的空气流，即上游方向。在呼气过程中，面罩内的压力将上升，并且该压力的上升导致阀构件从其阀座抬起，从而使得图2中从右到左的空气可以流动。
在下游阀3的情形中，下游部分5形成阀座构件并包括用于空气通过的孔19，穿过该孔安装有开放的栅格20，从而为阀构件30提供支撑。栅格20的中心形成有竖直的销21，该销具有增大的远端22，阀构件30通过其凸耳23安装在该远端上，如前所述。阀构件30同样地在其正常位置顶住其周线附近的竖直隆起24上，该隆起24从而有效地形成用于下游阀的阀座。
可以看到，在阀2和3之间形成有被上文称为死区的空间25。当呼气时，阀1打开，如前所述，这使得呼出空气可以进入空间25，从而增大空间25中的压力，这会抬起下游阀2的阀构件30，从而使得空气可以到外界中。当呼气停止时，面罩中的压力降低并且上游阀1关闭。下游阀2仍然打开一段短时间，直到死区25中的压力降低到环境压力，此时，下游阀2也关闭。这使得一部分刚刚呼出的空气停留在空间25内。该空气由阀2而与外界隔离，从而不会由外界空气中存在的有害物质所污染。当阀1例如在呼气过程中泄漏时，泄漏穿过阀1的空气将从空间25获得，该空间仅仅容纳有前面呼出的空气。即使阀2泄漏——例如由于上述的外部环境——只有少量潜在的受污染的空气进入空间25，只要阀1不同时泄漏，该部分空气将不会继续前进。进入空间25的任意此类的污染物将在下一呼气过程中被冲出。从而，只有在两个阀在同一个呼气/吸气循环中泄漏的极端情形下，才会存在污物从外界向上游行进而穿过两个阀进入面罩内部的危险；若该情形确实出现，向上游行进的任意有害物质将通过与前一个呼气过程中停留在空间25内的排出空气混合而被显著地冲淡。
如上所述，常规呼气阀1下游的阀2的使用将增加呼气阀组件整体的气流的阻力，为了尽可能地减小该阻力，形成空间25的两个阀之间的通道的内表面构造成通过尽可能地避免尖角和边缘以减小对气流的阻力，尖角和边缘可能会增加气体的紊流。这可特别在图2中看到，在由内表面形成的平滑的过渡41中，其从位于上游阀1出口处的更大的直径处到位于下游阀2入口处的更小的直径处形成。
尽管在第一阀的下游使用第二阀是用于形成如上所述所需的死区，当然，可添加一些形式的隔板或等同的设置来在阀2的下游形成第二死区。然而，测试表明这实际上并不是必需的，除非在极端或者非常规的环境里。
下面将参照示出了本发明的第二实施方式的图3和4。
图3和4的呼气阀组件的阀1和2容纳在壳体中，该壳体包括圆柱形的上游部分31和圆柱形的下游部分32。每个部分31、32都用作各个阀1、2的阀座构件。从而，上游部分31形成有孔33，穿过该孔形成有开放的栅格，呼出空气可流经该栅格。该栅格的中心形成有竖直的销34，其以第一实施方式中所描述的同样的方式而容纳有阀构件35。在其正常位置，阀构件35顶住绕孔33的边缘形成于上游部分31的环形的竖直隆起36。
由此可见，上游阀1与第一实施方式中的相应的阀具有非常类似的构造。然而下游阀2具有不同的构造，不使用接近于平面的阀构件35，而是使用支撑在框架38上的锥形阀构件37，该框架38安装在壳体的下游部分32的前方。由于穿过该阀前方的占优势的风力流动，使得该类型的阀构件可具有改善的阻力特性。下游部分32形成有孔39，穿过该孔以上面所描述的方式安装有栅格40。栅格40的中央部分形成有孔，可将形成为框架38的一部分的凸耳41插入到该孔中，从而使框架38以及阀构件37牢固地定位在下游部分32内。阀2是瓣阀，并以与上游阀1大致相同的方式运行。两个阀之间的内部区域形成有死区，其以与第一实施方式的相应的死区同样的方式运行。
在上游部分31上设置有装置(未示出)，用于使呼气阀可以附连到呼吸器。
权利要求
1.一种呼气阀组件，其用于安装在呼吸器的呼气通路上，所述阀组件包括第一阀和第二阀，该第一阀和第二二阀在呼气通路上分隔开从而在二者之间形成用于保持一部分呼出空气的死区。
2.如权利要求1所述的呼气阀组件，其中所述第一阀和第二阀都是单向阀，并且这些阀设置成使得呼出空气顺序地流经该第一阀和第二阀。
3.如权利要求1或2中任一项所述的呼气阀组件，其中所述第一阀和第二阀分隔得足够远，使得在其正常运行时不会彼此干涉。
4.如前述权利要求中任一项所述的呼气阀组件，其中所述第一阀和第二阀每一个都包括瓣阀。
5.如前述权利要求中任一项所述的呼气阀组件，其中所述阀位于基本上为圆柱形的壳体内，该壳体具有装置，由此该壳体以可松开的方式附连到呼吸器。
6.如权利要求5所述的呼气阀组件，其中所述第一阀和第二阀跨所述圆柱形的壳体的内部安装并彼此分隔开，使得位于所述阀之间的所述圆柱形的壳体中的空间构成所述死区。
7.如权利要求5或6中任一项所述的呼气阀组件，其中所述壳体通过将分开的圆柱部分附连到一起而形成，并且每个所述阀分别安装在其中一个所述部分中。
8.如权利要求5到7中任一项所述的呼气阀组件，其中位于所述第一阀和第二阀之间区域的所述壳体的内表面具有平滑的轮廓，使得空气从一个阀穿过到另一个阀时的紊流最小。
9.如前述权利要求中任一项所述的呼气阀组件，其中该下游阀具有阀构件，该阀构件为圆锥形或部分圆锥形状。
10.如前述权利要求中任一项所述的呼气阀组件，还包括位于所述下游阀下游的隔板装置，从而在该下游阀的下游形成第二死区。
全文摘要
一种用于呼吸器的呼气阀组件，所述组件包括上游单向瓣阀(1)和下游单向瓣阀(2)，这两个阀都安装在壳体(3、4、5)内。阀(1、2)分隔开以在其间形成用作“死区”的空间(25)，一部分刚刚呼出的气体将停留在该空间内，从而一旦出于任何原因上游阀出现泄漏，吸回到呼吸器的任意泄漏空气都来自该刚刚呼出的气体，而不会为外界空气所污染。
文档编号A62B18/10GK1942219SQ200580008805
公开日2007年4月4日 申请日期2005年3月17日 优先权日2004年3月19日
发明者罗伯特·查尔斯·萨顿 申请人:斯科特安全健康有限公司