带有浮置弹性体套筒的呼吸器的制作方法

本申请是基于申请人3m创新有限公司的申请日为2014年11月11日、国家申请号为cn2014800616685(国际申请号为pct/us2014/064970)、发明名称为“带有浮置弹性体套筒的呼吸器”的专利申请的分案申请。

本公开涉及呼吸器装置，尤其是包括具有被构造成围绕管嘴元件变形的弹性体套筒的接收器的呼吸器装置。

背景技术：

呼吸防护装置常常包括面罩主体以及一个或多个附接到面罩主体的过滤器滤筒。面罩主体佩戴在人的面部上，处于鼻部和口部上方，并且在一些情况下可包括覆盖头部、颈部或其他身体部位的部分。清洁空气在穿过置于过滤器滤筒中的过滤器介质之后对佩戴者可用。在负压呼吸防护装置中，在吸气期间通过由佩戴者生成的负压经过滤器滤筒汲取空气。在动力空气装置中，风扇或其他动力单元可有助于将空气递送至使用者。来自外部环境的空气穿过过滤器介质并且进入面罩主体的内部空间，在面罩主体的内部空间中，空气可被佩戴者吸入。

各种技术已经用于将过滤器滤筒或元件附接到呼吸器。过滤器滤筒常常经由例如螺纹接合、卡口接合或其他接合连接至面罩主体的入口。就双滤筒呼吸防护装置而言，其中提供两个滤筒以为佩戴者过滤空气，过滤器滤筒往往连接至在面罩的每个面颊部分近侧、远离面罩的中心部分定位的空气入口，由此使得滤筒在佩戴者头部的侧面向外延伸。通常为每个空气入口提供空气止回阀，由此使得空气可通过例如空气入口从过滤器滤筒递送至呼吸区中，所述空气入口远离中心部分并且在面罩主体的每个面颊部分近侧。

技术实现要素：

本公开提供一种包括具有接收器的主体和具有外表面的刚性管嘴元件的装置，接收器包括弹性体套筒。弹性体套筒限定通道，并且弹性体套筒被构造成当刚性管嘴元件插入通道中时围绕刚性管嘴元件的外表面变形。

本公开还提供包括主体和过滤器滤筒的呼吸器装置。主体包括过滤器滤筒接收器和弹性体套筒，所述弹性体套筒具有外表面和限定通道的内表面。过滤器滤筒包括具有外表面的刚性管嘴元件。弹性体套筒外表面的至少一部分不接触刚性部件，并且弹性体套筒被构造成当刚性管嘴元件插入通道中时围绕刚性管嘴元件的外表面伸展。

上述发明内容并不旨在描述每个公开的实施方案或每种实施方式。以下附图和具体实施方式更具体地举例说明了例示性实施方案。

附图说明

可参考附图对本公开作进一步的解释，其中若干视图中的类似结构由类似的数字来指代，并且其中：

图1是根据本公开的示例性呼吸器装置的透视图。

图2是根据本公开的示例性呼吸器滤筒的透视图。

图3是根据本公开的示例性接收器的局部视图。

图4是根据本公开的示例性接收器的局部视图。

图5是根据本公开的示例性管嘴和接收器的局部截面图。

图6是根据本公开的示例性管嘴和接收器的局部截面图。

虽然上述附图示出本发明所公开的主题的各种实施方案，但还可以想到其他的实施方案。在所有情况下，本公开通过示例性而非限制性的方式呈现本发明所公开的主题。应当理解，本领域的技术人员可设计出多个其他修改和实施方案，这些修改和实施方案也落入本公开的原理的范围和实质内。

具体实施方式

本公开提供一种呼吸器装置，该呼吸器装置包括具有接收器的主体和刚性接收器管嘴元件。接收器包括限定通道的弹性体套筒。当刚性管嘴元件插入弹性体套筒的通道中时，弹性体套筒围绕刚性管嘴元件的外表面变形，以形成围绕管嘴的密封。过滤器滤筒例如可因此在提供阻止有害污染物和碎片的进入的稳固密封时容易地联接到主体。

图1是包括脱离的过滤器滤筒120的示例性呼吸器装置100的透视图。示例性呼吸器装置100可以是可由使用者佩戴以覆盖鼻部和口部且限定内部空气空间的半面罩呼吸器。呼吸器装置100包括主体110诸如面罩主体，以及位于主体110的相对侧上的一个或多个过滤器滤筒120。主体110包括一个或多个被构造成接收过滤器滤筒120的一部分的接收器140，例如在主体110的相对侧上。主体110和过滤器滤筒120可流体地联接，由此使得接收器140与过滤器滤筒120配合以在过滤器滤筒120和主体110之间形成气流通道。在其他示例性实施方案中，主体110可以是动力空气呼吸器装置诸如动力空气净化呼吸器的壳体或部件，或头戴式呼吸器装置主体，并且/或者接收器可与软管或其他空气递送部件流体地联接。

主体110可包括一个或多个刚性部分111以及弹性体面部接触部分112。呼气阀113可定位在主体110上，以允许呼出空气从内部空气空间被净化。呼吸器装置100也可包括能够将主体110支撑在使用者头部上的带具组件(未示出)。

过滤器滤筒120可通过一个或多个闩锁、螺纹、连接器或在本领域中已知的其他合适的互补特征结构固定到主体110和/或接收器140。在示例性实施方案中，呼吸器装置100包括将过滤器滤筒120和/或管嘴元件130固定到接收器140的悬臂闩锁150。在图1至图5的实施方案中，悬臂闩锁150与过滤器滤筒120成一整体，并且基本上与管嘴元件130平行或共同延伸。接收器140或主体110包括与悬臂闩锁150配合以提供主体110和过滤器滤筒120之间的固定机械连接的开口114和/或配对表面115。

悬臂闩锁150包括有利于与主体110接合的一个或多个特征结构。在示例性实施方案中，悬臂闩锁150包括锚固突出部151和下压按钮152，下压按钮152沿一定长度的悬臂闩锁150定位或在一些实施方案中沿悬臂闩锁150的远侧端部定位。锚固突出部151可被构造成与配对表面115配合以有助于将过滤器滤筒120固定到主体110。下压按钮152被构造成使过滤器滤筒120与主体110分离。使用者可向下压按钮152施加力或压力，以使悬臂闩锁150偏转并且使锚固突出部151与配对表面115分离。过滤器滤筒120可随后从接收器140脱离或移除。

图2示出示例性过滤器滤筒120。过滤器滤筒120过滤环境空气，例如，过滤器滤筒120在环境空气流到主体110和用户的面部之间的内部空气空间中之前过滤环境空气。在示例性实施方案中，过滤器滤筒120包括主体部分124，主体部分124具有第一主表面121和第二主表面122以及在第一主表面121和第二主表面122之间至少部分地延伸的侧壁123。第一主表面121和第二主表面122和/或侧壁123中的一个或多个是流体可渗透的，以允许空气进入过滤器滤筒120。在一些示例性实施方案中，过滤器滤筒120可主要包括不具有壳体或部分地被壳体围绕的过滤器介质。

管嘴元件130从过滤器滤筒120的主体部分124延伸。在示例性实施方案中，管嘴元件130与主体部分124成一整体并且从侧壁123延伸。在一些示例性实施方案中，管嘴元件130为能够以可释放的方式或永久性地连结到主体部分124的单独部件。在各种示例性实施方案中，管嘴元件130可从第一主表面121或第二主表面122延伸。

在示例性实施方案中，管嘴元件130包括前端131、底端132、外表面133以及与外表面133相背对的内表面134。内表面134限定气流通道135。在底端132和前端131之间的任何特定位置处，外表面133具有由周边(p)界定的横截面积(a)。在一些示例性实施方案中，管嘴元件130的形状在底端132和前端131之间没有差别，由此使得周边(p)和横截面积(a)在一定长度的管嘴元件130上是基本上一致的。另选地，管嘴元件130的形状可以有差别，由此使得例如前端131相比于更接近底端132的位置表现出较小的周边(p)和/或横截面积(a)。如本文所述，具有稍微较小前端131的管嘴元件130可有利于管嘴元件插入接收器140中。

图3和图4示出包括刚性外部部分141和弹性体套筒170的示例性接收器140。接收器140被构造成与过滤器滤筒120接合，由此使得管嘴元件130能够滑动到由刚性外部部分141和弹性体套筒170限定的通道147中。在示例性实施方案中，刚性外部部分141可提供主体110和过滤器滤筒120之间的主要结构支撑和稳定性，并且弹性体套筒170提供围绕管嘴元件130的密封以阻止来自外部环境的有害污染物和碎片的进入。

弹性体套筒170包括第一端部部分171、第二端部部分172、外表面173和内表面174，内表面174部分地限定通道147以及在第一端部部分171和第二端部部分172之间的通道147方向上的纵向长度(l)(图5)。在沿长度(l)的任何特定位置处，内表面174限定通道147的横截面积(a)，并且外表面173限定外周边(p)。在一些示例性实施方案中，弹性体套筒170的形状在长度(l)上没有差别，由此使得周边(p)和/或横截面积(a)在任何特定位置处基本上一致。另选地，弹性体套筒170的形状在长度(l)上可以有差别，由此使得例如第一端部部分相比于更接近第二端部部分172的位置表现出较小的周边(p)和/或横截面积(a)。在示例性实施方案中，管嘴元件130相对大于弹性体套筒170，由此使得当管嘴元件130被插入弹性体套筒170中时发生过盈。具有稍微较小的前端131的弹性体套筒170例如可有利于在内表面174和管嘴元件130之间的密封，如本文进一步所述的。

弹性体套筒170包括浮置的或以其他方式不与刚性部件直接接触的至少一部分，所述刚性部件约束向外的弹性变形或伸展。例如，外表面173的至少一部分不与约束向外的弹性变形或伸展的刚性部件直接接触。在示例性实施方案中，第一端部部分171为浮置端部并且不与主体110的刚性部件接合。弹性体套筒170还包括不以可约束向外的弹性变形或伸展的刚性部件为背衬的中间部分177。包括不以刚性部件为背衬的至少一部分的弹性体套筒允许弹性体套筒弯曲和/或铰接。弹性体套筒170可因此追踪或沿循管嘴元件130的移动，由此使得尽管在主体110和过滤器滤筒120之间可以有相对运动，但仍可保持稳固密封。

在示例性实施方案中，弹性体套筒170包括使壁厚变化和/或具有轮廓形状的节段，由此使得弹性体套筒170包括肋状物175中的一个或多个。肋状物175可位于内表面174的位置处，内表面174被构造成接触管嘴元件130的外表面133。肋状物175可有利于与外表面133的连续接触以提供期望的密封。在示例性实施方案中，管嘴元件130和弹性体套筒170之间的最大过盈可集中在肋状物175的位置处。提供有限面积的过盈可在确保坚实密封时减少使用者将过滤器滤筒120与主体110接合而必须施加的力。

图5示出示例性管嘴元件130，示例性管嘴元件130与接收器140接合，由此使得管嘴元件130定位在由接收器140限定的通道中。当将过滤器滤筒120插入接收器140中时，弹性体套筒170能够与管嘴元件130的外表面133相符。在示例性实施方案中，将相对较大的管嘴元件130插入相对较小的弹性体套筒170中使得弹性体套筒170变形，诸如通过例如围绕管嘴元件130的外表面伸展而变形。在示例性实施方案中，弹性体套筒伸展，由此使得相比于当管嘴元件130未定位在弹性体套筒170中时，当管嘴元件130定位在弹性体套筒170中时，外表面173的周边(p)(图4)和/或由内表面174限定的横截面积(a)更大。

围绕管嘴元件130的弹性体套筒170的弹性变形或伸展获得恢复力，该恢复力起着使弹性体套筒恢复到其中性状态作用。此类力使得弹性体套筒170围绕管嘴元件130的外表面133夹紧并且促进弹性体套筒170和外表面133之间的连续接触。

在示例性实施方案中，在弹性体套筒170的至少一部分不与主体110的刚性部件接触的构造中的弹性体套筒170的弹性变形或伸展获得围绕弹性体套筒170的张力，这与例如在弹性体套筒170被压缩在管嘴元件130和主体110的刚性部件之间的情况下可发生的压缩相反。在示例性实施方案中，当管嘴元件130与接收器140接合时，弹性体套筒170表现出环箍张力。在一些示例性实施方案中，弹性体套筒170可被描述为具有在与气流轴(x)和弹性体套筒170的径向厚度(y)两者垂直的方向(z)上受张力的一部分。

当过滤器滤筒120与主体110接合时，弹性体套筒170直接或间接地与接收器140的特征结构密封地接合。在示例性实施方案中，弹性体套筒包括接触接收器140的内表面或凸缘144的密封表面176。另选地或除此之外，一个或多个连接器145可密封地连结接收器140和弹性体套筒。在示例性实施方案中，密封表面176和连接器145被定位于邻近凸缘144，由此使得通过将管嘴元件130插入通道147中来促进密封接合。在示例性实施方案中，弹性体套筒170和/或连接器145永久性地连结到主体110。在其他示例性实施方案中，弹性体套筒170和/或连接器145可被移除或替换。

弹性体套筒170可由可围绕过滤器滤筒重复地弹性变形的任何合适的材料制成。在示例性实施方案中，弹性体套筒170由热固性有机硅材料诸如购自密歇根州艾德里安市的瓦克化学公司(wackerchemicalcorp.ofadrian,mi)的elastosil3003/60a制成。其他合适的材料包括热塑性硫化橡胶(tpv)、热塑性弹性体(tpe)、可模压橡胶、聚氨酯橡胶、可模压弹性体、上述材料的组合以及在本领域中是已知的其他合适的材料。

弹性体套筒具有的长度在考虑到足够的尺寸公差以及在过滤器滤筒120和主体110之间的相对运动时足以允许围绕管嘴元件130坚实密封。在示例性实施方案中，弹性体套筒170具有在通道147的纵向上的长度(l)，长度(l)显著地大于弹性体套筒170的壁厚(t)。在各种示例性实施方案中，弹性体套筒170具有的长度(l)在6mm和14mm之间、在8mm和12mm之间或为约10mm，并且壁厚(t)在0.5mm和2mm之间、在0.75mm和1.5mm之间或为约1.0mm。在一些示例性实施方案中，壁厚(t)在长度(l)上基本上一致，而在其他示例性实施方案中，壁厚(t)在长度(l)上有差别。

管嘴元件130和接收器140的形状、定位和构造可被选择以允许过滤器滤筒120靠近佩戴者面部或头部驻留并且表现出几乎没有相对于主体110的运动。在示例性实施方案中，管嘴元件130的外表面133和接收器140的刚性外部部分可表现出阻止部件之间旋转的非圆形形状。在各种实施方案中，管嘴元件133表现出伸长的卵形形状、椭圆形形状、不规则形状、圆形形状或其他合适的形状。伸长的卵形形状例如阻止旋转且有利于弹性体套筒170围绕管嘴元件130的伸展，由此使得提供连续密封。管嘴元件130延伸足够的距离进入到接收器140中。管嘴元件130和接收器140的互补形状提供稳定的连接并且阻止无意脱离。管嘴元件130和接收器140之间的充分接合最小化相对运动并且提供对过滤器滤筒120和主体110之间稳固连接的感知。

过滤器滤筒120和接收器140可提供另外的特征结构以当接合时最小化过滤器滤筒120和接收器140之间的相对移动。过滤器滤筒120和接收器140可包括一个或多个对准特征结构，诸如配合以将管嘴元件130与接收器140对准的突出部、通道或在本领域中是已知的其他合适的对准特征结构。在示例性实施方案中，呈突出部形式的第一对准特征结构138与呈例如通道、狭槽或沟槽形式的第二对准特征结构148在管嘴元件130和接收器140接合期间相配合。第一对准特征结构138和第二对准特征结构139可有助于在插入期间将管嘴元件130和接收器140对准，并且有助于固定部件以在接合时阻止相对运动。

管嘴元件130可包括一个或多个从外表面133向外延伸的肋状物137。在示例性实施方案中，肋状物137的尺寸可被设计为与接收器140的刚性外部部分141配合以提供管嘴元件和接收器140之间的紧配合。肋状物137可有利于管嘴元件130和接收器140之间的固定机械接合而无需在延伸区域上的过盈配合，并且因此可限制当将管嘴元件130接合到主体110时使用者所施加的力。

图6示出另一个示例性呼吸装置600的局部剖视图。示例性呼吸装置600包括与上述呼吸器装置100的特征结构相类似并且具有弹性体套筒670的特征结构，弹性体套筒670包括与主体610的部件接合的第一端部671。

在示例性实施方案中，弹性体套筒670包括第一端部部分671、第二端部部分672、外表面673和部分限定通道647的内表面674。第一端部部分671接合主体110的部件。在示例性实施方案中，外表面673直接或间接接触一个或多个例如在由主体610限定的内部空间内将第一腔室616与第二腔室617分开的内壁。

弹性体套筒670包括浮置的或以其他方式不与刚性部件直接接触的至少一部分，所述刚性部件约束向外的弹性变形或伸展。在示例性实施方案中，弹性体套筒670包括不以可约束向外的弹性变形或伸展的刚性部件为背衬的中间部分677。存在与在中间部分677近侧的外表面673相邻的空间678。包括不以刚性部件为背衬的至少一部分的弹性体套筒670允许弹性体套筒弯曲和/或铰接。弹性体套筒670可因此追踪或沿循管嘴元件630的移动，由此使得尽管在主体610和过滤器滤筒620之间可以有相对运动，但仍可保持稳固密封。

当将过滤器滤筒620插入接收器640中时，弹性体套筒670能够与管嘴元件630的外表面633相符。在示例性实施方案中，将相对较大的管嘴元件630插入相对较小的弹性体套筒670中使得弹性体套筒670围绕管嘴元件630的外表面633弹性变形或伸展。在示例性实施方案中，弹性体套筒伸展，由此使得相比于当管嘴元件630未定位在弹性体套筒670中时，当管嘴元件630定位在弹性体套筒670中时，在中间部分670处的外表面673的周边(p)和/或由内表面674限定的横截面积(a)更大。

围绕管嘴元件630的弹性体套筒670的弹性变形或伸展获得恢复力，该恢复力起着使弹性体套筒恢复到其中性状态作用。此类力使得弹性体套筒670围绕管嘴元件630的外表面633夹紧并且促进弹性体套筒670和外表面633之间的连续接触。

在示例性实施方案中，在弹性体套筒670的至少一部分不与主体610的刚性部件接触的情况下的弹性体套筒670的伸展获得围绕弹性体套筒670的张力，这与例如在弹性体套筒被压缩在管嘴元件630和主体610的刚性部件之间的情况下可发生的压缩相反。在示例性实施方案中，当管嘴元件630与接收器640接合时，弹性体套筒670表现出环箍张力。在一些示例性实施方案中，弹性体套筒670可被描述为具有在与气流轴(x)和弹性体套筒670的径向厚度(y)两者垂直的方向(z)上受张力的一部分。

具有如本文所公开的弹性体套筒的呼吸器装置提供了若干特征和优点。包括浮置的或以其他方式不与刚性部件直接接触的至少一部分的弹性体套筒提供在呼吸防护装置的管嘴元件和主体之间产生密封的显著优点，所述刚性部件约束向外的弹性变形或伸展。弹性体套筒可弯曲和铰接，并且因此即使管嘴元件相对于接收器移动或铰接，弹性体套筒也与管嘴元件保持密封接触。进一步地，本文所公开的弹性体套筒在最小化使用者所需要的插入力时提供足够的密封。过滤器滤筒可容易地被插入接收器中，从而在无需旋转的情况下产生固定连接。例如，相比于在通过抵靠刚性背衬部件压缩密封元件形成密封的情况下所需要的力，在插入期间使得弹性体套筒围绕管嘴元件伸展的由使用者施加的力可为最小的。

现在已参考本发明的若干实施方案对本发明进行了描述。上述详细说明和实施例仅为清楚地理解本发明而给出。所述详细说明和实例不应被理解为不必要的限制。对本领域的技术人员来说将显而易见的是，可以在不脱离本发明的范围的情况下对所描述的实施方案进行多种修改。因此，本发明的范围不应受限于本文所描述的确切细节和结构，而只应受权利要求中的文字所述的结构以及那些结构的等同物限制。相对于上述任何实施方案描述的任何特征或特性可被单独地结合或者与任何其他特征或特性组合，并且仅为清楚起见而按照上述次序和组合来呈现。