一種呼吸防護系統的制作方法

一種呼吸防護系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種主要用于礦井的呼吸防護系統，包括口具部分和氧源部分，口具部分包括口具組件、快換接口上部，氧源部分包括氧源組件、快換接口下部，快換接口上部與下部適配構成快換接口，接口分開時口具部分的兩條氣路、氧源部分的兩條氣路均自動封閉。氧源部分可以是便攜式的，還可以是固定的提供氧氣或新鮮空氣的裝置，因為這些不同特點的氧源采用相同標準的快換接口，均可與同一口具部分對接使用，所以可實現多種呼吸防護資源間的快速安全切換，能有效地綜合利用各種氧氣資源：隨身攜帶最輕便的氧源備用，長距離逃離時更換持續時間長的便攜氧源，等待援助時更換固定氧源獲得長時間的防護，從而提高人員獲救機會。
【專利說明】一種呼吸防護系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及呼吸安全防護設備，特別涉及一種礦井內的呼吸防護系統。

【背景技術】
[0002] 目前，礦井針對工人的呼吸安全防護，采用了自救器、呼吸器、救生艙、避難硐室、 換氣站、壓風系統等一系列救生設施，救生艙、避難硐室、換氣站等內部通常配備有災難情 況下維持呼吸用的自救器、呼吸器、氧氣瓶、可充氣背心、壓風自救裝置等。其中自救器由井 下工人在工作的全過程中隨身攜帶，能為遇險人員提供重要的第一時間防護，是煤礦工人 必備的器具，到井下救援的人員則佩戴呼吸器。
[0003] 目前使用的自救器，根據氧氣的來源不同分為過濾式自救器、化學氧自救器、壓縮 氧自救器等幾種基本原理的產品。人們希望在不過多增加佩戴者負擔的前提下延長防護時 間，但是便攜性對重量的限制阻礙了自救器防護時間的延長。因此，延長防護時間與減小重 量、縮小體積一直是自救器研制所追求的目標。
[0004] 上述各種類的呼吸防護或維持系統都有各自獨到的特點，不能互相代替，目前都 是相對獨立地使用。例如發生瓦斯突出后，工人首先佩戴自救器，戴著自救器進入救生艙或 避難硐室內以后，若需要換用壓風自救裝置繼續防護呼吸，就需要摘下自救器，有時還需要 佩戴壓風自救裝置的面罩。如果避難硐室等防護空間有破損，已混入有害氣體，則必須再更 換佩戴有面罩或口具等的封閉的呼吸器具。每次更換，人員都面臨吸入有害氣體的危險，呼 吸器官自我控制稍有不慎就可能受到傷害。
[0005] 可見，雖然礦井已有多種呼吸防護資源，但各種氧源不便于安全切換使用，不能充 分有效地利用井下已有的各種呼吸防護資源，寶貴資源缺乏有效地綜合利用。


【發明內容】

[0006] 本發明要解決的技術問題是提供一種呼吸防護系統，能夠方便、安全地在各種呼 吸防護資源之間切換，從而有效地利用氧氣資源，延長防護時間。
[0007] 為解決上述技術問題，本發明提供的呼吸防護系統，它包括口具部分、氧源部分。 所述口具部分，包括口具組件、快換接口上部；所述氧源部分，包括氧源組件、快換接口下 部。快換接口上部包括第一氣口、第二氣口，合稱為上氣口；第一氣口接口具組件的吸氣通 道，第二氣口接口具組件的呼氣通道；快換接口下部包括第三氣口、第四氣口，合稱為下氣 口；第三氣口接所述氧源組件的供氣通道，第四氣口接氧源組件的回氣通道，氧源組件的供 氣通道還與氧氣源接通。
[0008] 為了方便敘述，將吸氣通道全程的各段統稱為供氣通道，將呼氣通道全程的各段 統稱為回氣通道，將某一通道的一段稱為氣路，將氣路的端部稱為氣口，而且氣口特別是指 快換接口中可以打開和關閉的部分。
[0009] 快換接口上部與快換接口下部適配，共同組成一個完整的快換接口。當快換接口 上部與快換接口下部分開時，第一至第四氣口都關斷。當快換接口上部與快換接口下部結 合時，第一氣口與第三氣口接通，第二氣口與第四氣口接通，并且第一至第四氣口都打開。 [0010] 所述口具組件包括口具、吸氣單向閥、呼氣單向閥。第一氣口與所述吸氣單向閥入 口連通；吸氣單向閥的出口與口具連通或與口具成一體，當人員通過口具吸氣時吸氣單向 閥打開，將人的口腔與吸氣通道連通；呼氣單向閥設置于口具組件的呼氣通道中，呼氣單向 閥入口與口具連通或與口具成一體，出口與第二氣口連通；當人通過口具呼氣時呼氣單向 閥打開，將人的口腔與呼氣通道連通。
[0011] 所述氧源組件，包括氧氣源和呼出氣體處理裝置；氧源組件的供氣通道接氧氣源； 所述氧氣源是提供適合呼吸的氧氣或富氧新鮮空氣的裝置；回氣通道接呼出氣體處理裝置 的入口。若所述氧氣源是提供適合呼吸的氧氣的裝置，如是一個便攜式化學氧發生器、或一 個便攜式壓縮氧氣瓶、或大型壓縮氧氣瓶、或其他任何提供適合呼吸的氧氣的裝置，則所述 呼出氣體處理裝置是清凈罐，以便更高效地利用氧氣成分，所述清凈罐是具有將呼出氣體 中的二氧化碳去除或吸收的裝置。清凈罐的排氣口接第三氣口，并與氧氣源的氣道連通。
[0012] 作為更多的選擇，氧氣還可以來自新鮮空氣，這時系統中的所述氧氣源為便攜式 壓縮空氣源、大型壓縮空氣瓶、壓風系統、空氣過濾除毒裝置等的多種提供新鮮空氣的氣 源，這種情況下，所述呼出氣體處理裝置是一個單向排氣閥，靠人員呼氣的壓力直接把呼出 氣體排向大氣，稱其為呼吸排氣閥。所述第四氣口與呼吸排氣閥的入口連接，呼吸排氣閥的 出口通入大氣，呼出的氣體使呼吸排氣閥入口處的氣壓高于閾值時，呼吸排氣閥開啟排氣。 這時就以呼吸排氣閥替換了清凈罐。
[0013] 當氧氣源含有高壓的壓縮氣瓶時，所述氧氣源還包括氣體減壓閥、壓力表、手動開 啟閥門等通常需要的附件；當氧氣源是便攜式氣源時，氧氣源還包括懸掛件、防護殼等必要 的附件。懸掛件使防護系統便于攜帶、防護殼使其備用期間不易受損。
[0014] 還可以有這樣一種情況：當所述氧氣源是輕便的、低壓儲氧裝置，例如是一個氧氣 袋、一個低壓的小氧氣瓶、或低壓小氧氣瓶外加一個氣囊，只能存很少的氧時，氧源部分取 消所述呼出氣體處理裝置，而將第三氣口、第四氣口直接連通，且與供氣通道連通。使用時 放出的氧氣在氣囊或容器內直接被呼吸使用，含氧量逐漸下降、含二氧化碳量逐漸升高。這 樣做的意義是能大幅度降低工人隨身攜帶系統的氧源的重量，發生危險時立即佩戴，并在 很近的地方就能獲得可用的更持久的氧源。
[0015] 以上是實現本發明構思的基本結構。
[0016] 實現以上基本思想所需的快換接口的具體結構可以有多種。
[0017] 基于給籃球充氣的"氣針"的原理，可以用橡膠那樣的彈性材料實現氣口的自動封 閉。這時，可以靠材料的彈性收縮實現自動封閉。
[0018] 例如，使所述快換接口中的四個氣口，即第一至第四氣口，均由筒狀的腔壁和頂環 板構成氣口殼體，其內均有一個通過可收縮而封閉氣口的環狀彈性體，彈性體是橡膠等軟 質彈性材料的。兩個下氣口內部還有活動的芯管、彈簧、底環板、和推桿；芯管在氣口殼體內 移動，用于打開封閉的彈性體中的過氣孔；當快換接口連接時，推桿推動芯管前移，穿過下 氣口中的彈性體后繼續前移，直到穿過上氣口中的彈性體，從而建立起上下氣口之間的氣 體通道。當快換接口斷開時，壓縮狀態的彈簧迫使芯管后移復位，氣口封閉；底環板與腔壁 的底部相連接，以保持裝入氣口殼體內部之彈簧和芯管不脫出；推桿穿越底環板，推桿中還 有通氣孔。當快換接口連接時，先把上氣口壓在下氣口上，并由防脫開機構保持連接狀態； 然后用芯管推動機構打開氣口；快換接口分離時，按上述相反的順序操作。所述芯管推動機 構的實現方式可以很多，例如采用一個外部連接了個手柄、內部連接一個齒輪的機構，其穿 入氣路的部分要密封，齒輪與接口中推桿上的齒條作用，達到操縱氣口開閉的目的。
[0019] 此外，基于管路自封接頭的原理，還可以用閥和彈簧實現所需功能的快換接口。這 時，所述快換接口中的四個氣口，即第一至第四氣口，內部均有活動的閥和彈簧，閥在氣口 殼體內移動，用于打開或關斷氣口，當快換接口斷開時，壓縮狀態的彈簧迫使閥前移復位， 閥的直徑較大之中部與氣口殼體的頂環板接觸，頂環板與閥中部直接接觸或通過密封件接 觸，形成一對密封面。為了便于制造、提高密封性，可以使構成密封面的頂環板方面的表面 大體上呈錐形；當然其他便于形成密封面的形狀也可以，但是錐形，特別是圓錐形帶來的方 便性更多些。用頂環板的大致呈錐形的下表面實現漏斗狀氣口殼體內部的直徑變換連接。 閥的中部在漏斗狀氣口之殼體的粗的筒狀部分內移動，閥的頂端在漏斗狀氣口之殼體的細 的筒狀部分內移動；如果上述密封面通過密封件形成，而密封件相對地固定于氣口殼體，那 么就把密封件看做屬于頂環板的一部分，大體上呈錐形的密封面就由密封件體現，錐形面 就可以是由密封件實現的。各氣口中還有一個底環板，與漏斗狀氣口之殼體的粗的筒狀部 分的底部相連接，以保持裝入氣口殼體內部之彈簧和閥不脫出，底環板上有通氣孔；根據結 構需要，底環板可能與其他結構，比如筒狀部分的底部，結合為一體，也可能是單獨的零件。 當快換接口結合時，快換接口上部之中的閥與快換接口下部之中對應的閥最先接觸，使彈 簧壓縮，打開氣口，而快換接口上部之中的頂環板與快換接口下部之中對應的頂環板隨后 接觸，形成各氣路與其他空間的隔離密封面。
[0020] 如果快換接口中的兩條氣路采用同軸布置，則外層氣口所用的閥為中空的，其內 部容置另一氣口，內層氣口所用的閥為實心的。
[0021] 較佳的，所述口具組件還包括氣囊，其功能是緩沖壓力、容留一部分氣體以備換接 過程中耗用。一般氣囊的一端連第一氣口，另一端與單向的吸氣閥的入口連通，即串聯接入 吸氣通道；進一步，為了更好地緩沖呼出人口腔的氣體壓力，還可以在呼氣通道中也串聯一 個氣囊，而上述兩個氣囊可以是整體地制成一體的、中間有縱膈的，或內外包含關系的。
[0022] 在吸氣通道上、呼氣通道上、或氣囊上，還可以設置將口具部分內的氣體排出到環 境中的排氣閥，該排氣閥是在口具部分內的氣壓高于設定閾值時開啟排氣的單向閥，以免 壓縮氣體類的氣源因釋放不平穩等原因產生過高的壓力，使人呼吸困難。還可以進一步在 吸氣通道上、呼氣通道上設置不同的排氣閥，呼氣通道上之排氣閥的開啟壓力低于吸氣通 道上之排氣閥的開啟壓力、高于呼氣單向閥的開啟壓力。吸氣通道上的排氣閥主要是平抑 沖擊性高壓，而呼氣通道上的排氣閥主要用于排出過多地放入口具部分中的氣體，以排放 二氧化碳濃度較高的呼出氣體為好，故安排在呼氣通道上。
[0023] 較佳的，口具部分還可以包括位于第一氣口與第二氣口之間的一條臨時氣路；當 快換接口上部與快換接口下部分離時，在口具部分內部，所述臨時氣路把第一氣口與第二 氣口接通，當快換接口上部與快換接口下部接通時，所述臨時氣路斷開。該臨時氣路的作用 是切換氧源時可更好地利用氣囊中的氧維持呼吸。簡便地，該臨時氣路可以采用在供氣通 道與回氣通道之間安裝的一個允許空氣從回氣通道流向供氣通道的單向的連通閥實現，當 回氣通道中的壓力高于供氣通道中的壓力的值大于設定值后，通過該連通閥形成臨時的氣 體循環回路；該連通閥的開啟壓力低于排氣閥的開啟壓力、高于呼氣單向閥的開啟壓力。
[0024] 較佳的，改進氣口，當所述快換接口上部與所述快換接口下部結合時，第三氣口、 第四氣口先打開，第一氣口、第二氣口后打開；當所述快換接口上部與所述快換接口下部分 離時，第一氣口、第二氣口首先關閉，第三氣口、第四氣口然后關閉。這樣可以在口具部分的 氣口打開之前，先用氧源部分中噴出的無害氣體排開接口周圍的有害氣體，實現更安全的 氣源切換。
[0025] 要實現用清潔氣體排開有害氣體，就要在使用時先使氧氣以適當的壓力及流量流 出氧氣容器，充滿氧源部分的氣路。現有技術的壓縮氧自救器采用的氧氣源一般是減壓后 以恒定流量的方式供氣，還配有補氣功能。但是這種定流量方式釋放氧氣常采用很細的節 流孔實現，如果將其直接連入本發明所述的可換接自救器，在接通快換接口之前，等于密閉 地包圍了打開的氧氣源排氣孔，在達到平衡、不繼續排氣之前會造成腔內較高的壓力。這樣 的壓力在接通快換接口之后，會造成呼吸通道內的壓力沖擊或短時間壓力過高，使人受到 沖擊或感到難受。雖然口具組件中的排氣閥可以降低這一沖擊，仍不會完全解決該問題。
[0026] 較佳的，當氧氣源中含有高壓的壓縮氣瓶時，還進一步采取下述措施之一：
[0027] 措施一：在氧源組件中，或在補充供氧的氣路中，接有過壓泄壓閥，這適合于氣體 減壓閥是目前自救器中常用的定流量型減壓閥的情況；
[0028] 措施二：在氧源組件中的氣體減壓閥采用的是過壓截止型的減壓閥，而且其截止 放氣的壓力小于能造成在快換接口接通瞬間影響人員正常呼吸的沖擊壓力，這需要把釋放 出的氣體壓力減得更低，對減壓閥的要求更高；
[0029] 措施三：在氧源組件中，采用較低截止放氣壓力的氣體減壓閥，采用氧源組件內部 的低壓氣體部分的容積遠小于氣囊容積的氧源組件，當接通快換接口時，氧源部分中的壓 力會迅速降低而不至于使呼吸回路壓力過高。這要求清凈罐內的吸收劑容氣間隙率小、氣 路設計更好；對于內部包含呼吸排氣閥的情況，因為氣路簡潔，更易實現。
[0030] 較佳的，快換接口可設計成與其他部分分離的、可以獨立制造、獨立測試的結構； 通過組裝，快換接口上部與口具組件結合，快換接口下部與氧源組件結合。這樣利于保證接 口的質量。
[0031] 如果快換接口自身未設置結合后的保持機構，當快換接口上部與快換接口下部結 合后，快換接口上部與快換接口下部采用結合保持機構維持連接狀態；或者即使快換接口 自身已設結合保持機構，仍進一步采用結合保持機構加強維持連接狀態，便于提高安全性。 [0032] 為了更好地解決所述氧源間切換的技術問題，本發明還供提一種適合上述呼吸防 護系統功能的快換接口，具體結構如下：
[0033] 所述快換接口由快換接口上部和與其適配的快換接口下部組成，其兩條氣路平行 布置，形成四個可開閉的氣口。所述快換接口上部，包括第一氣口和第二氣口，統稱上氣口； 所述快換接口下部，包括第三氣口和第四氣口，統稱下氣口。各氣口的原理相同，結構相似 或相同，或形狀相似僅尺寸有差異，甚至尺寸也完全相同，例如可以將兩個上氣口制成完全 相同的，將兩個下氣口制成完全相同的，以便減少零件數量。
[0034] 四個下氣口均包括腔壁、頂環板、底環板、閥、彈簧；腔壁為圓筒狀，頂環板的下表 面大體上呈圓錐狀，或其他便于形成密封面的形狀，推薦采用圓錐狀，可以根據結構需要有 所改變，如增加過渡圓角等。腔壁與頂環板共同構成一個一體的漏斗狀的氣口殼體，漏斗大 口端的圍沿代表腔壁，漏斗的錐形部分代表頂環板的下表面，而頂環板的中心孔代表漏斗 的小口端。閥的中部外徑較閥的前端大，其直徑大于頂環板的中心圓孔及底環板的中心圓 孔的直徑，并且小于腔壁的內徑，閥的下端置于底環板的中心圓孔，上端置于頂環板的中心 圓孔；閥和彈簧裝于氣口殼體內；彈簧一端抵靠于底環板，另一端抵靠于閥，并始終處于壓 縮狀態，在快換接口上部與快換接口下部分離時，將閥壓靠到頂環板的下側的面上，并使上 氣口所含之閥的上部探出其頂環板的中心圓孔；底環板與腔壁的底部以螺紋或卡口等形式 相連，以保持裝入氣口殼體內部的彈簧及閥不脫出，承受彈簧的反作用力。底環板中心孔如 果用做閥的導向結構，則其上還開有形成氣道的其他孔。
[0035] 較佳的，上氣口的氣口殼體在頂環板的外側有沿軸向伸出的凸緣，或由間斷的凸 緣演變而成的至少三個引導爪，或其他引導結構，以凸緣為例。該凸緣的遠端之內側有倒 角，呈喇叭狀，便于引導接納下氣口的氣口殼體，以便完成適配連接；下氣口所含的閥的頂 部與其頂環板的外側平齊或略探出其外，以免閥的頂部受損；上氣口所含的閥的頂部探出 其頂環板之外的尺寸較長，但是不探出上氣口殼體的凸緣，便于保護閥的頂部。
[0036] 較佳的，在所述下氣口中，底環板上設有對其所容納之閥限位的結構，例如底環板 中心孔對閥導向兼軸向限位；或者閥的下部設有對其自身限位的結構，例如閥的下部上的 臺階。或者通過其他結構使下閥的移動限位，例如彈簧的極限壓縮量。下氣口內的彈簧的 剛度小于對應的上氣口內的彈簧的剛度，或此二種彈簧剛度相同，甚至完全相同但是上氣 口內彈簧的預壓縮量大于下氣口內彈簧的預壓縮量，使得快換接口上部與快換接口下部對 接過程中，在下氣口中的閥遇到限位之前，對應的上氣口中的彈簧不被壓縮，從而實現所需 的氣口開閉次序。
[0037] 較佳的，下氣口中的閥的上端有與頂環板的內緣圓柱面滑動配合的一小段圓柱 面，其長度可僅為頂環板內緣處的厚度，該段圓柱充滿了頂環板的內緣所圍成的空間，可以 減少灰塵等雜質落入氣口而存留的機會。
[0038] 較佳的，下氣口中的閥的上表面在與上氣口中的閥的頂端接觸的中心部分，具有 一個凹坑或凸臺等與上氣口中的閥的頂端吻合的結構，則該結構對上氣口中的閥的頂端能 限制側片，有同心定位的作用，更利于閥的順暢運動、提高密封性能。
[0039] 較佳的，使下氣口中的閥的上表面的外圍部分與下氣口所含的頂環板的上表面平 齊，并且在該上表面的靠近中心部分，即與上氣口中的閥的頂端接觸的部分，具有一個凹坑 或凸臺等與上氣口中的閥的頂端吻合的結構，這樣既保留了對上氣口中的閥的頂端的同心 定位作用，又便于保持氣口清潔，還不易損傷下氣口中的閥。
[0040] 較佳的，兩個上氣口的腔壁的外表面融合為一體。這樣使兩個上氣口合為一體，可 以一次性完成兩個氣口連接或分離。此外，兩個下氣口的腔壁的外表面也可以融合為一體。 這樣使兩個下氣口合為一體，可以使整個接口一體化處理，顯然還可以上下氣口均做如此 變形。
[0041] 較佳的，除殼體外，構成兩個上氣口的零件采用同樣的結構與尺寸，構成兩個下氣 口的零件采用同樣的結構與尺寸；或此外各氣口還采用相同的密封件；或此外各氣口還采 用相同的底環板；或此外各氣口還采用相同的其他零件。這樣可以減量減少零件數量。 [0042] 較佳的，快換接口中的一個氣體通道與外接的口具組件之氣路的結合部位包含在 另一通道之內。這可為氣路設計提供更廣泛的選擇。
[0043] 較佳的，各氣口中的閥和與其接觸的頂環板的接觸密封面為相配合的錐形面，或 者僅頂環板的接觸密封面為錐形面，而閥的接觸密封面為圓環形表面或其他形狀的表面； 或者此外，密封面上還附著有密封材料或在閥與頂環板之間采用密封件。所述密封件設置 于閥中部的上側面，或者設置于頂環板的下側面，這是提高氣口自身封閉性能的措施。為了 更好地與環境隔絕，可在當快換接口結合時相互接觸的兩對頂環板之間設置有密封件，或 者下氣口的氣口殼體的外側表面與快換接口上部之凸緣的內側之間設置有密封件。
[0044] 較佳的，各氣口的腔壁和底環板為塑料材質，腔壁與底環板之間采用壓入后卡住、 或粘接、或壓入后卡住并且粘接的方法結合。這樣利用批量生產。
[0045] 當快換接口上部與快換接口下部結合后，快換接口上部與接口下部可以采用鋼球 鎖緊聯接、或卡扣聯接、或卡口鎖緊聯接、或螺旋鎖緊等方式保持對接狀態。如果兩個氣路 是對稱的結構設計，快換接口還要具有防止錯誤對接的結構，使錯誤操作無法完成對接。 [0046] 要正確使用本發明提供的呼吸防護系統才能充分發揮其作用，因此，還提供一種 該系統的使用方法。因為后續的實施例中也涉及使用問題，為了使論述更具因果關系而又 避免重復，將該使用方法的步驟總結于本說明書的最后部分，在此僅進行相關分析。
[0047] 利用不同氧源建立多種符合上述互換標準的防護系統，形成一個防護體系，每個 系統都被設計成兩大部分：口具部分和氧源組件部分，兩部分之間采用統一標準的快換接 口進行對接。由于本發明的呼吸防護系統被分成口具部分和氧源部分，口具部分的功能是 構成封閉的供氧通道和回收呼出氣體通道，各呼吸防護系統中的該部分差異不大，甚至可 以相同。快換接口分開時，所有氣口自動封閉，而且還可以通過快換接口的結構實現對接過 程中用氧氣或清新空氣排開有害氣體而安全切換的功能。由于多種類的氧源部分具有相同 的快換接口下部，所以均可以與同一個口具部分通過快換接口實現對接使用，可以實現自 救器、呼吸器、氧氣瓶、可充氣背心、壓風自救裝置等礦井下的多種呼吸防護資源之間的安 全快速切換，從而能克服隨身攜帶的自救器防護時間短的限制，能有效地綜合利用礦井下 各種氧源以延長自救時間。所述"相同的快換接口 "是指接口的對接標準相同、可以互換， 而不限于結構、尺寸等方面完全相同。由于可以通過選擇不同的氧源組合成所需的新系統， 人員就可以在不更換口具部分的前提下，利用適合的氧氣資源。最重要的是使人員獲得了 氧氣資源的靈活選擇：備用時隨身攜帶最輕便的氧源，需要長距離逃離時更換持續時間適 中但可攜帶的氧源，需要等待援助時使用能提供長時間防護的固定氧源。這就避開了追求 延長自救器防護時間所不能克服的重量增加的困難，反而可以專門開發一些特別輕便的自 救器或者氧氣袋、氧氣罐，只要能勝任短暫的第一時間防護即可。以后如果國家規定工人作 業期間必須配戴具有防塵過濾功能，甚至具有一定濾除有害氣體功能的系統，那么只要也 采用相同的接口，就可以把這樣的系統也納入本應急呼吸防護體系中來，就進一步降低了 人員受害的可能。
[0048] 隨著礦井防護措施的完善，煤礦還要廣泛配備壓風自救系統、救生艙、避難硐室等 防護設施。這些設施也都有防護呼吸的組成部分，提供固定的氧氣來源。如果人員逃到這里 來，且能夠把外部有害氣隔離，就可以摘下自救器，長時間避難待援。可是如果這些設施已 損壞，有毒氣侵入，就不能得到有效防護，就不能摘下原來的呼吸防護系統進行更換。如果 所用各種呼吸防護系統采用了統一的快速換接接口，就可實現各防護系統之間的無風險快 速切換，拓寬了固定氧源的使用條件。多設立價格低廉的壓風自救站，可以為人員贏得長期 的生存機會。在得到援助后，還可以再次切換使用自救器等可攜帶氧源，也可以切換使用救 援者帶來的呼吸器。在個別人的氧氣資源耗盡后，其他人也可以暫時借給急需者以緩解緊 急事態。因發生災難的情況不同，人員從發生礦難到成功逃離井下所經歷的狀態不同。在 奔跑逃離狀態下，需要采用便攜系統；在待援避難時期，需要采用長期供氧系統，可能是大 型壓縮氧氣瓶或壓風自救系統等固定設施；在待援避難時期結束后，雖然撤離通道被打通， 仍可能有毒氣存在，可能還要換用便攜設備撤離礦井。
[0049] 本發明所提供的呼吸防護體系中，除了人員佩戴的系統必須裝有口具部分以外， 其他備用的系統可以取消口具部分或僅配備少量口具部分的備用品，從而降低支出，也相 應取消了換用時取下備用系統中不需要的口具部分的步驟，縮短換用過程的時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050] 為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面對所使用的附圖作簡要介紹，顯然，附 圖描述的僅是本發明的一些原理與實施例，在本領域普通技術人員不需付出創造性勞動的 前提下，就可以根據這些附圖再推演出其他方案。
[0051] 圖1是本發明的呼吸防護系統一個實施方式快換接口結合情況的示意圖；
[0052] 圖2是本發明的呼吸防護系統一個實施方式快換接口分開情況的示意圖；
[0053] 圖3是本發明的呼吸防護系統快換接口分開狀態的口具部分示意圖；
[0054] 圖4是快換接口臨時氣路的實施方式一；
[0055] 圖5是快換接口臨時氣路的實施方式二；
[0056] 圖6是快換接口臨時氣路的實施方式三，一種簡便方式；
[0057] 圖7是本發明的呼吸防護系統采用清潔空氣氣源的一個實施例示意圖；
[0058] 圖8是本發明的呼吸防護系統采用空氣過濾除毒裝置的一個實施例示意圖；
[0059] 圖9是本發明的呼吸防護系統采用低壓氧氣瓶的一個實施例示意圖；
[0060] 圖10是本發明的呼吸防護系統采用低壓氧氣瓶外加一個氣囊的一個實施例示意 圖；
[0061] 圖11是"快換接口與其他部分相對獨立"概念的示意圖；
[0062] 圖12、13是通過彈性材料收縮實現的快換接口基本構成元素示意圖；
[0063] 圖14是通過閥實現的快換接口基本構成元素示意圖；
[0064] 圖15、16、17是快換接口中閥與殼體之間密封面較佳形狀的探討示意圖；
[0065] 圖18、19、20、21是對快換接口下部閥的頂端面較佳形狀的探討示意圖；
[0066] 圖22、23、24是快換接口通過閥的有序動作實現防止有害氣體在換接過程中混入 內部的功能原理示意圖；
[0067] 圖25、26是快換接口實現有順序開、閉的原理示意圖；
[0068]圖27、28是快換接口中密封材料或密封件的使用、供氣通道與口具組件的結合部 包含了回氣通道、保持聯接、及防錯接結構示意圖；
[0069] 圖29、30是氣路同軸安排方式下，快換接口中一部分密封件的使用、供氣通道與 口具組件的結合部包含了回氣通道、及防保持連接狀態的機構示意圖；
[0070] 圖31是本發明的呼吸防護系統實施方式的綜合示意圖。
[0071] 圖32是本發明的最簡單呼吸防護系統示意圖。
[0072] 圖33是本發明技術措施最全面的呼吸防護系統示意圖。
[0073] 附圖標記：
[0074] 1- 口具部分，10- 口具組件，
[0075] 101- 口具，102-呼氣單向閥，103-吸氣單向閥，104-氣囊，105-輔助排氣閥，
[0076] 106-排氣閥，107-連通閥，3029-臨時氣路；
[0077] 2-氧源部分，20-氧源組件，
[0078] 201-氧源，202-清凈罐，203-呼吸排氣閥，204-儲氧氣囊，207-泄壓閥；
[0079] 3-快換接口，
[0080] 30-快換接口上部，301-第一氣口，302-第二氣口，
[0081] 3001-上彈性體，3010-上腔壁，3011-上頂環板，3012-上底環板，3013-凸緣，
[0082] 3021-上閥，3022-上彈簧，
[0083] 31-快換接口下部，311-第三氣口，312-第四氣口，
[0084] 3101-下彈性體，3102-芯管，3103-推桿，3104-芯管推動機構，
[0085] 3110-下腔壁，3111-下頂環板，3112-下底環板，
[0086] 3121-下閥，3122-下彈簧，3500-第一^Ni舌，3501-第二卡接舌，
[0087] 9-人員。

【具體實施方式】
[0088] 下面結合附圖，對本發明中的技術方案進一步描述。顯然，所描述的實施例僅是本 發明的一部分實施例，而不可能是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術 人員不需做出創造性勞動即可獲得的所有其它實施例，均屬于本發明保護的范圍。
[0089] 實施例一（呼吸防護系統的基本構成與工作原理）
[0090] 呼吸防護系統，如圖1、圖2所示，包括口具部分1、氧源部分2 ;所述口具部分1，包 括口具組件10、快換接口上部30 ;所述氧源部分2,包括氧源組件20、快換接口下部31。所 述口具組件10,包括口具101、吸氣單向閥103、呼氣單向閥102。
[0091] 所述呼氣單向閥102,設置于口具組件10的呼氣通道中。呼氣單向閥102的入口 與口具101連通或成為一體，出口連接所述快換接口上部30的第二氣口 302 ;所述呼氣單 向閥102,當人員9通過口具101呼氣時打開，將口具101同呼氣通道連通，呼出氣體就進入 了氧源部分2中的回氣通道。
[0092] 所述吸氣單向閥103設置于口具組件10的吸氣通道中；快換接口上部30的第一 氣口 301連通吸氣單向閥103的入口端，吸氣單向閥103的出口端連通口具或與其結合為 一體；當人員9通過口具101吸氣時吸氣單向閥103打開，將人體口腔與吸氣通道連通。
[0093] 與人體口部接觸的口具101可以是目前市場上常見的自救器所采用的結構形式， 在使用時咬入口內、并需要鼻夾封住鼻孔的系統，也可以是具有相似功能的面罩、半面罩 等，但為了敘述方便統一稱為口具。如果口具組件采用了面罩，則口具101是指面罩。
[0094] 所述快換接口上部30，包括第一氣口 301、第二氣口 302，第一氣口 301接所述口具 組件10的吸氣通道，第二氣口 302接口具組件10的呼氣通道；所述快換接口下部31，包括 第三氣口 311、第四氣口 312 ;第三氣口 311接氧源組件20的供氣通道，氧源組件20的供氣 通道接通氧源201 ;第四氣口 312接氧源組件20的回氣通道。
[0095] 較佳的，所述氧氣源201，為包括便攜式氧源的多種氧氣源；例如，氧氣源201可以 是如下便攜式氧源之一：小型壓縮氧氣瓶、小型化學氧發生器、氧氣袋等，還可以是如下固 定式的氧源之一：大型壓縮氧氣瓶、大型化學氧發生器等。所述氧氣源201甚至可以是提供 適合人呼吸的新鮮空氣的任何系統，如固定式的空氣壓風設備、大型壓縮空氣瓶、便攜或固 定式的空氣過濾除毒裝置。正是氧源的豐富可選性，使得遇險人員能夠選擇適合當時情況 的呼吸防護系統。如果氧氣源201是提供醫用標準氧氣的裝置，就可以構成隔絕式呼吸防 護系統，那么氧源組件20就要包含清凈罐202,呼出的氣體通過清凈罐202減除二氧化碳， 然后流回吸氣通道供循環使用。如果氧氣源201是提供可供人呼吸的空氣的裝置，則不需 要進行除二氧化碳處理，由于呼氣閥102-般不是完全無氣體逆流的，所以如果需要把呼 出氣體排到大氣，還要在氣路的出口處串聯一個單向的呼吸排氣閥203.那么氧源組件20 就要包含呼吸排氣閥203,把回流到氧源組件20的氣體排入大氣并確保含有害成分的大氣 不被人吸入。
[0096] 所述快換接口上部30同所述快換接口下部31適配，共同組成一個快換接口 3 ;當 快換接口上部30與快換接口下部31分開時，如圖2所示，第一氣口 301關斷，第二氣口 302 關斷，第三氣口 311路關斷，第四氣口 312關斷；當快換接口分開時，快換接口上部30及快 換接口下部31中的氣口均自動關斷，實現更換過程中氣路自行封閉，一方面防止環境空氣 中的有害氣體進入呼吸通道，另一方面氧源在快換接口分開后不會泄漏浪費，而且在第四 氣口 312內部不具備產生高于環境氣壓的情況下，例如與第四氣口 312連接的是呼吸排氣 閥203,也能及時地防止有害氣體進入排氣通道。
[0097]當快換接口上部30與快換接口下部31結合時，如圖1所示，快換接口上部30的第 一氣口 301與快換接口下部31的第三氣口 311接通，快換接口上部30的第二氣口 302同 快換接口下部31的第四氣口 312接通，并且第一氣口 301、第二氣口 302、第三氣口 311、第 四氣口 312均接通。這樣，就構成一個完整的供氧呼吸系統，就可以使某一種呼吸防護系統 中的口具部分與同種類或其他種類呼吸防護系統中的任何一種防護系統的氧源部分連接， 迅速組建成新的呼吸防護系統。
[0098] 實施例二（氣囊、排氣閥、臨時氣路）
[0099] 基于實施例一，系統增加一個氣囊104,用以蓄積一部分氧氣，以備換接氧源時消 耗，降低人員更換過程的時間壓力，也緩沖因氣流速度不均造成的壓力變化。所述氣囊104 設置于口具組件10的吸氣通道中，如圖3所示；所述快換接口上部30的第一氣口 301連通 氣囊104的一端氣道，氣囊104的另一端連通吸氣單向閥103的入口端，吸氣單向閥103的 出口端連通口具或與其結合為一體；當人員9通過口具101吸氣時吸氣單向閥103打開，將 人體口腔與吸氣通道連通。
[0100] 較佳的，還可以增加排氣閥106,裝在所述氣囊或吸氣通道或呼氣通道上，如圖3 所示。排氣閥106是在呼吸通道氣壓高于設定閾值時自動開啟排氣的單向閥，可以防止因 壓縮氣源排放量過大、壓力過大而妨礙正常呼吸的現象。還可以在呼氣通道上增加輔助排 氣閥105,使其開啟壓力低于排氣閥106,那么在氣囊內壓力升高不十分急促的情況下，排 出氣囊的就是含二氧化碳成分較高、含氧氣成分較低的濁氣，更便于節約氧資源。
[0101] 較佳的，可以在吸氣通道與呼氣通道之間設置一條臨時氣路3029,如圖3所示，位 于接近快換接口上部30之處。當快換接口 3結合時，該臨時氣路斷開，當所述快換接口上 部30與快換接口下部31分離時，該臨時氣路3029把呼氣通道與吸氣通道接通，使口具部 分1自成一個小的氣體循環系統，就可以在更換氧源的過程中順暢地靠消耗氣囊104內儲 存的氧氣成分呼吸。如果不設置這個臨時氣路3029,就應該增加呼吸通道中的容積，甚至把 氣囊做得更大，帶來一些負面效果，否則人員此時呼吸的順暢性會差一些；或者就應該把吸 氣閥、呼氣閥與口腔三者之間的容氣空間做大些，這會對人體正常呼吸時的氣體交換效率 產生不利影響，因為相當于降低了呼吸深度，吸入的一部分氣體是含二氧化碳高的上一次 呼出的氣體。
[0102] 臨時氣路3029可以有多種實現方法。如圖4所示，臨時氣路通過手動閥門控制通 斷。也可象圖5中所示，把臨時氣路3029集成到快換接口上部30之中，靠與快換接口 3聯 動的閥門控制通斷。還可以如圖6所示，用臨時開啟的連通閥107,將臨時氣路3029集成 到口具組件中。在圖6中，作為吸氣閥103、呼氣閥102使用的單向閥開啟動作的壓差都很 低，作為臨時氣路3029使用的連通閥107的開啟壓差則高一些，當快換接口 3斷開后，人的 呼吸作用不斷把氣囊中的氣體抽運到呼氣通道中去，加大那里的氣壓，當與吸氣通道的壓 差達到較高閾值后，臨時氣路3029通過連通閥107建立，實現了虛線所示的氣體循環。該 方案的優點是結構簡單，易集成到氣囊中去。排氣閥106及輔助排氣閥105則需要更高的 內外壓差作用才能開啟。連通閥107不影響吸氣閥、呼氣閥及排氣閥的動作。
[0103] 如果在吸氣通道上、呼氣通道上分別設置排氣閥，如圖6所示的排氣閥105、排氣 閥106,應該使呼氣通道上的排氣閥105的開啟壓力低于吸氣通道上的排氣閥106的開啟壓 力，而高于連通閥107的開啟壓力，讓每個單向閥的功能均可正常發揮而不受其他閥的影 響。
[0104] 實施例三（采用多種氧源組建系統）
[0105] 基于實施例一。一般自救器中所采用的都是便攜氧源，例如氧氣源201是一個小 的壓縮氧氣瓶，如圖33所示。把氧氣源201改為一個大的、非便攜的壓縮氧氣瓶也同樣可 以工作。這時的基本結構方式如圖1所示，圖中的選擇環節要采用清凈罐202,而不是呼吸 排氣閥203。而圖7所示的結構方式中，氧源部分2中的氧源組件20包括呼吸排氣閥203、 氧氣源201，在這里氧氣源201是壓風自救系統或其他提供壓力適合的清新空氣的裝置；這 種情況為礦工提供了易于實現、易于廣泛布設站點的長時間防護手段。快換接口下部31中 的第四氣口 312與所述呼吸排氣閥203接通，在氧源組件20的回氣通道中因為人呼氣造成 的氣壓高于設定閾值時，呼吸排氣閥203自動開啟，把呼吸廢氣直接排入大氣。呼吸排氣閥 203的開啟壓力比口具部分中的排氣閥106、輔助排氣閥105的開啟壓力低。
[0106] 如果氧氣源201換成過濾除毒裝置，如圖8、圖32所示，那么就成為十分輕便的隨 身防護系統。只要過濾毒氣的材料可靠，哪怕僅能正常工作幾分鐘，也會給工人減輕很大的 日常攜帶負擔。如果今后對礦工的保護程度更高，要求在井下必須隨時佩戴具有防塵過濾 功能、甚至具有一定濾除有害氣體功能的空氣凈化器設備，還可以把該系統納入本呼吸防 護體系中來，就使防護體系更加優化，即使這個新防護系統不具有防毒的功能、工人仍需佩 戴一個輕便的自救氧源備用，也可為自救操作省去災難發生時打開口具佩戴的時間。該新 防護系統中與人體接觸的口具2003宜采用比咬在口中的口具更舒適的面罩形式。
[0107] 圖9所示：氧源部分2,取消了圖7中的呼出氣體處理裝置203,而僅是一個低壓 的小氧氣瓶201，并且第三氣口 311、第四氣口 312直接連通，并與氧氣瓶201的供氣通道連 通。使用時氧氣瓶201釋放出的氧氣在氣囊104內直接被呼吸使用。這樣能大幅度降低系 統的重量，適合隨身攜帶。
[0108] 這種情況的一個變例如圖10所示：口具部分不含氣囊104,氧源部分2中也不含 呼出氣體處理裝置203,而是一個低壓的小氧氣瓶201接入一個氣囊204,并且第三氣口 311、第四氣口 312直接連通，并與氧氣瓶201的供氣通道連通。該系統的特點與上述情況 類似。
[0109] 實施例四（瞬時過壓的處理）
[0110] 基于實施例一。要實現用清潔氣體排開快換接口附近有害氣體，就要在更換氧源 時先使氧源201內的氣體流出、充滿氧源組件20內的氣腔。目前的壓縮氧自救器采用的氧 氣源一般是減壓后以定流量的方式供氣，還常常配有補氣功能。但是這種定流量方式常采 用細節流孔實現，如果將其直接接入本發明所述的可換接系統，在接通快換接口之前，等于 密閉地包圍了打開的氧氣源排氣孔，在達到壓力平衡、氧源201不再排氣之前會造成腔內 過高的壓力。這樣的壓力在接通快換接口之后，會造成呼吸通道內的壓力沖擊，使人感到難 受或受到沖擊。雖然口具組件中的排氣閥106可以降低這一沖擊，如圖1所示，但不能完全 解決該問題。如圖31、圖33所示，在氧源部分中壓縮氣體流入第三氣口 311之前的位置增 加一個防壓力沖擊的過壓泄壓閥207,在氧源部分的低壓腔內的壓力達到可能造成不利影 響值之前開啟，就限制了接通氣路時的最高氣壓，也不會妨礙正常供氧時的流量。還可以采 取其他辦法解決此問題，例如把氧氣源201改為定壓供氧方式，即其內部含有過壓截止閥 或類似功能的壓縮氣體釋放機構，不妨礙正常供氧流量而能把壓力限制在適合本發明所述 自救器對氣壓的要求范圍內。或者還可以在氧源組件中，采用較低截止放氣壓力的氣體減 壓閥，使氧源組件20中可存留低壓氣體的容積遠小于氣囊104的容積，當接通快換接口時， 氧源部分內的低壓部分的壓力會迅速降低而不至于使呼吸回路壓力過高。
[0111] 實施例五（獨立制造的概念與意義）
[0112] 由于快換接口 3要求互換性、需要保證聯接質量，比其他零件或組件需要較高的 制造、測試手段，宜單獨制造快換接口 3,因此在整體結構上對其采用能夠單獨制造、獨立裝 配，然后分別與口具組件10、氧源組件20組裝的設計。如圖9所示，快換接口 3相對獨立， 通過組裝，快換接口上部30與口具組件10結合構成口具部分1，快換接口下部31與氧源組 件20結合構成氧源部分2,從而構成一個完整的產品。為了簡潔圖中僅畫出一條氣路。相 對獨立的接頭可以單獨由專業化企業生產、測試，可以提高產品的可靠性、質量穩定性，確 保安全使用性，降低成本。
[0113] 實施例六（氣口的基本結構及對結構細節的改進）
[0114] 如圖12、圖13所示，快換接口中的氣口是靠上彈性體3001、下彈性體3101的材料 收縮實現自動封閉的。快換接口中的四個氣口，即第一至第四氣口，均由筒狀的腔壁和頂環 板構成氣口殼體，其內均有一個可收縮而封閉氣口的環狀彈性體，彈性體是橡膠等軟質彈 性材料的。
[0115] 兩個下氣口內部還有活動的芯管3102、彈簧3122、底環板3112、和推桿3103。芯 管3102在氣口殼體內移動，用以撐開封閉的下彈性體3101和上彈性體3001中的過氣孔。 當快換接口結合時，推桿3103推動芯管3102前移，壓縮彈簧3122,穿過下彈性體3101后 繼續前移，直到穿過上彈性體3001，建立起氣體通道。當快換接口斷開時，在芯管推動機構 3104的作用下推桿3103后退，允許壓縮狀態的彈簧3122推動芯管3102后移，使上下氣口 都封閉。底環板3112與腔壁3110的底部相連接，以保持裝入氣口殼體內部之零件不脫出。 推桿3103穿越底環板，還有通氣孔。當快換接口連接時，先把上氣口壓在下氣口上，并由防 脫開機構保持連接狀態；然后用芯管推動機構3104打開氣口；快換接口分離時，按上述相 反的順序操作。
[0116] 若將上述快換接口中上下氣口內部的結構互換，當然亦可實現本發明的基本功 能。
[0117] 另一類有閥的接口，靠閥實現氣口開閉的情況如圖14、圖30所示。快換接口 3中 包含四個氣口：第一氣口 30、第二氣口 302,合稱上氣口，第三氣口 311、第四氣口 312,合稱 下氣口。每個上氣口均包括上腔壁3010、上頂環板3011、上底環板3012、上閥3021、上彈簧 3022,除了同軸布置氣路結構的第二氣口 302外，如圖30所示，還包括凸緣3013 ;每個下氣 口均包括下腔壁3110、下頂環板3111、下底環板3112、下閥3121、下彈簧3122。
[0118] 對于該類接口，殼體與閥的接觸密封面形狀對密封性、實現密封的難易有很大影 響。幾種典型密封面結構如圖15、圖16、圖17所示，其中圖17所示頂環板3011的下側制 成錐形面的實施例，易于對閥定位，受力有利于密封，也易于制造，是本發明的優選結構。上 氣口與下氣口結構基本相同，以上氣口為例描述：腔壁3010為圓筒狀，頂環板3011的下表 面大體上呈圓錐狀，腔壁3010與頂環板3011共同構成一個漏斗狀的氣口殼體；閥3021的 中部的外徑大于頂環板3011的中心圓孔及底環板3012的中心圓孔的直徑，并且小于腔壁 3010的內徑，閥3021的下端置于底環板3012的中心圓孔，上端置于頂環板3011的中心圓 孔。這里稱閥實現密封的運動方向為上方，或稱前方。閥3021和彈簧3022裝于氣口殼體 內；彈簧3022 -端抵靠于底環板3012,另一端抵靠于閥3021，并始終處于壓縮狀態。底環 板3012與腔壁3010的底部相連，以保持裝入氣口殼體內部的彈簧3022及閥3021不脫出， 底環板3012上有通氣孔。在快換接口上部30與下部分31離時，上下彈簧分別將上下閥壓 靠到上下頂環板的下側的面上。上閥3021的上部探出上頂環板3011的中心圓孔。上氣口 的氣口殼體在上頂環板3011的前端可以有大致沿軸向前伸出的凸緣3013,該凸緣3013的 內側有倒角，引導接納下氣口的氣口殼體，以便完成適配連接。該凸緣當然也可以通過引導 爪等結構實現。下閥3121的頂部與下頂環板3111的外側平齊或略探出其外，上閥3021的 頂部探出上頂環板3011之外的尺寸較長，但是不探出上氣口殼體的凸緣3013。
[0119] 如圖12、圖14所示，為了方便對接，把上、下氣口的外殼設計成凸凹相配的形式， 使用時凹端在上，作為快換接口上部30,便于保護接口中突出的上閥3021頂部結構，而且 氧源端，即快換接口下部31 -端，沒有凸緣3013那樣的結構，就不易存留落于其上的異物。
[0120] 現討論下氣口中閥的幾種基本結構。如圖18所示，如果下閥3121的前端面低于 其頂環板上表面，易于積累落入的塵土、雜質。圖19所示情況有所改善，但是閥頂端與頂環 板內援之間仍由一圈間隙可以容納落入的雜質。下閥3121的前端設計成能完全填充氣口 的形式，可避免塵土、雜質落入。另外，為了減小對下閥3121凸出部位的損傷，將其頂部設 計成與外殼平齊或大致平齊的形狀為好，如圖20所示。
[0121] 如果下閥3121的前端面設計成圖14或圖18、圖19所示的平面，對接時可能與其 上面的閥3021不同心。如果閥3121的上表面在中心部分設一個凹坑與上氣口中的閥3021 的頂端吻合，則對同心定位有益。該功能還可以通過將閥3121的頂端設計成凸臺等結構、 相應改變閥3021的頂端設計實現，不需細數述。
[0122] 實現本發明所需快換接口功能的結構還有很多，例如采用一套接口連接保持機 構，再配置四個手動閥門，等等，均可滿足本發明的基本功能的要求。但是從操作的便捷性、 可靠性等方面考慮就不一定是很好的選擇。
[0123] 實施例七（采用同樣結構的氣口）
[0124] 基于實施例六，采用含有閥的接口。快換接口 3由快換接口上部30和與其適配的 快換接口下部31組成，形成四個氣口，其中的兩條氣路平行布置，四個自封閉的氣口采用 同樣的結構、形狀相似或相同。如圖22所示。進一步，所述快換接口上部30中的兩個氣口 不但采用同樣的結構，而且采用同樣的尺寸；所述快換接口下部31中的兩個氣口不但采用 同樣的結構，而且采用同樣的尺寸；或此外，快換接口上部30與快換接口下部31還采用相 同的密封件、相同的底環板等，或此外各氣口還采用相同的其他零件，這樣可以減少零件的 數量，這對降低制造成本具有重要意義。
[0125] 圖22所示情況已經將兩個上氣口的腔壁的外表面融合為一體，便于一次插拔完 成切換，如果象圖27那樣，就可以將快換接口上部中的一個氣體通道的與外接的口具組件 10之氣路的結合部位包含在另一通道之內，從而為系統的整體設計提供更廣泛的選擇。
[0126] 如果象圖28那樣，就可以進一步將兩個下氣口的腔壁的外表面融合為一體，便于 接口的單獨測試等處理。
[0127] 實施例八（氣口有序接通的意義）
[0128] 基于實施例六，采用含有閥的接口。圖22所示為快換接口 3結構的一種實現方案。 接口未接通時，呈圖22所示狀態。當快換接口上部30與快換接口下部31結合時，第三氣 口 311、第四氣口 312首先開放，呈圖23所示狀態；第一氣口 301、第二氣口 302然后開放， 實現對接后，。當快換接口上部30與快換接口下部31分開時，第一氣口 301、第二氣口 302 首先關斷，呈圖23所示狀態，第三氣口 311、第四氣口 312然后關斷，回歸圖22所示狀態。
[0129] 由于當快換接口分離時，快換接口上部30中的氣口先于快換接口下部31中的氣 口關斷，由于當快換接口結合時，快換接口上部30中的氣口晚于快換接口下部31中的氣口 打開，快換接口下部31噴出的較高氣壓的富氧氣體可以排開接口周圍的有害氣，如圖23所 示，防止有害氣體在換接氧源部分的過程中進入口具組件的呼吸通道，進一步提高了氧源 更換的安全性。
[0130] 實施例九（實現氣口有序接通的結構）
[0131] 基于實施例八，如圖14所示，快換接口下部中的兩個下底環板3112對下氣口中的 閥3121有限位的作用；而且下彈簧3122的剛度小于上彈簧3022的剛度，或者此二種彈簧 剛度相同，但是上彈簧3022的預壓縮量大于下彈簧3122的預壓縮量。那么快換接口上部 30與快換接口下部31對接的過程中，在下閥3121遇到限位之前，上彈簧3022就可以做到 不被壓縮，所以上閥3021不打開，這就實現了快換接口下部31中的兩個氣口先于快換接口 上部30中的兩個氣口接通的性能。
[0132] 下氣口中的下底環板3112上設有對其所容納之閥3121限位的結構，例如圖25所 示，或者閥3121的下部設有對其自身限位的結構，比如一個臺階，例如圖26所示；下氣口內 的彈簧3122的剛度，小于對應的上氣口內的彈簧3022的剛度，或此二種彈簧剛度相同，甚 至完全相同但是上彈簧3022的預壓縮量大于下彈簧3122的預壓縮量，使得快換接口上部 與快換接口下部對接過程中，在下閥3121遇到限位之前，對應的上彈簧3022不被壓縮。
[0133] 圖29、圖30所示的同軸布置氣路的情況也采用類似方法，是通過控制氣口 304的 閥3121實現氣口 304先于氣口 302打開的，由該閥下部的臺階實現。圖29所示為中心部 的下閥3121下移達到限位狀態而迫使中心部的上閥3021回退的情況。為了簡潔，該圖中 一對外層的氣口未示意成開閉順序受控的，但只要把內層氣路的腔壁的外表面設計成臺階 狀即可實現內層氣口那樣的開閉順序。
[0134] 此外也可通過其他方法實現氣口開閉順序。如，可以僅由上下彈簧的剛度差別，或 輔以下彈簧的極限壓縮高度實現開閉順序，不一一列舉。
[0135] 實施例十（密封面、密封件、保持聯接狀態、防錯接、腔壁與底環板的結合）
[0136] 基于實施例六，采用含有閥的接口。參看圖27。快換接口中用于關閉氣口的活動 的閥與固定的閥殼體之間接觸，形成一對密封面。為了便于加工、便于提高密封性，屬于閥 殼體的密封面設計成錐形面，而屬于閥的密封面則可設計成錐形面或圓弧面等其他大致呈 錐形的回轉曲面。任何一側的密封面還可以附著密封材料，或者在閥殼體與閥之間使用密 封件進一步提高密封性能，密封件可以相對固定于閥殼體或者相對固定于閥上，均能達到 密封目的。
[0137] 圖27中，上閥3021的中部前側的錐形面，未設置密封材料或密封件；下閥3121的 中部上側的錐形面設置有密封材料或增加了密封件。還可以根據需要增減一部分密封件。 例如在快換接口上部30與快換接口下部31接合部之間增加密封材料或密封件，快換接口 下部31與氧源組件20接合部之間增加密封材料或密封件。圖27、圖29中密封材料或密封 件以涂黑色的剖面表示，表達了幾種施加密封材料或密封件的方式。為了簡便，在圖27中 的兩個氣路上分別表示了不同密封方法。
[0138] 快換接口上部30與快換接口下部31結合后需要保持連接狀態。可以采用卡扣方 式、或插銷方式、或鋼球鎖緊、或卡口鎖緊、或螺旋鎖緊等方式保持聯接狀態。例如采用圖27 中的固連于快換接口下部的第一卡接舌3500、第二卡接舌3501卡住快換接口上部的外殼 部分。而圖29中采用了鋼球鎖緊方法。
[0139] 對于兩個通道直徑尺寸相同的、對稱地平行布置的快換接口結構，應具有防止錯 誤聯接的結構，以免供氣通道與回氣通道錯誤對接。例如在圖27中采用了不能互換位置的 第一卡接舌3500、第二卡接舌3501起到防錯接作用。
[0140] 氣口的腔壁和底環板可以為塑料材質，腔壁與底環板之間采用壓入后卡住、或粘 接、或壓入后卡住并且粘接的方法結合，這樣利用批量生產。在圖26中，上底環板3012就 采用了靠彈性變形壓入上腔壁3010后卡住的方法實現與其結合，而下底環板3112則采用 了卡簧保持結合的方法。還可以采取粘接、螺紋等許多其他方法實現這一目的。
[0141] 所述快換接口 3的實現方案還有很多，不限于上述結構，例如彈簧的安裝方法就 有很多，可移動的閥的形狀也可以有多種。圖4、圖5也粗略地給出了兩種快換接口 3的實 施方案，其中閥殼體的頂環板下側也可以采用圓錐形狀。
[0142] 實施例i^一（對系統的綜合概括）
[0143] 比較全面地體現本發明思想的概括性系統如圖31所示，其中氧氣源201是多選一 的關系，而且還可以有其他更豐富的氧源；呼出氣體處理裝置，包括清凈罐202與呼吸排氣 閥203,或直接將第三氣口、第四氣口連接，是三選一的關系。經對其中結構元素的取舍可以 得到本發明所涉及的各種性能的呼吸防護系統，例如圖32所示為最簡單的系統，但是由于 沒有氣囊緩沖，限于濾塵和濾毒這樣利用很低壓力的環境氣體或通風管道的系統之間切換 使用才適合。而圖32所示為技術措施最全面的系統，所包含的結構也最多。為了使口具部 分在豐富的氧源條件下均能良好使用，宜統一采用圖32中所示的口具部分10。特別的情況 下，當氧氣源201是低壓的輕便氧源時，如果配有氣囊104,則清凈罐202與呼吸排氣閥203 均可以免除，而直接將第三氣口、第四氣口連通，如圖9所示，或者當沒有氣囊104,而在氧 源部分配一個氣囊204時，也可以接成圖10所示的情況。這兩種系統的優點是重量輕。
[0144] 有了本發明提供的呼吸防護系統，工人可以隨身佩戴具有快換接口的輕便自救 器，礦井內可以設置具有快換接口下部的各種類型的氧源部分2;當出現有害氣體時，工人 立即佩戴隨身攜帶的輕便呼吸防護系統自救，迅速逃往礦井出口、救生艙或避難硐室等相 對安全的地方，或逃往壓風自救系統所在地等有可換接的氧源的地方；沿途更換使用事先 布放的備用可攜帶氧源，直至逃離有害氣體環境，成功脫險。
[0145] 用本發明提供的呼吸防護系統構建的防護體系，由于多個種類的氧源部分均具有 相同的快換接口下部，多種類的氧源部分可以與同一口具部分對接使用，可以實現自救器、 呼吸器、氧氣瓶、可充氣背心、壓風自救裝置等多種呼吸防護資源間的快速安全切換。
[0146] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，特別是快換接口部分 的結構可以有豐富的變化，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改 進等，均應包含在本發明保護的范圍之內。
[0147] 從以上對
【發明內容】
與實施例的說明中，可以歸納出本發明所提供的呼吸防護系統 的基本使用方法。
[0148] 本發明公開的呼吸防護系統主要用于應急情況下的井下工人呼吸防護，一般要配 備一種或多種呼吸防護系統，有機地構成一個呼吸防護體系，其中至少含一種便攜式呼吸 防護系統，該方法的應用過程大致包含以下步驟：
[0149] 1.按照系統之間可互換的原則制作各種呼吸防護系統，均制作成口具組件1和氧 源2兩部分，兩部分之間通過可互換的快換接口 3結合。
[0150] 2.布放步驟1配備的呼吸防護系統：沿著撤離路線間隔地放置可攜帶的呼吸防護 系統或符合對接標準的可攜帶氧源，間隔距離符合佩戴者在所佩戴便攜氧源耗盡之前能夠 達到下一個氧源補充地點的要求。
[0151] 3.為工人隨身配備步驟1配備的最輕便的呼吸防護系統。
[0152] 4.如有固定氧源的呼吸防護系統，將其置于避難硐室，或救生艙等符合礦井要求 的位置。
[0153] 5.當出現有害氣體時，工人立即佩戴隨身攜帶的輕便自救系統，迅速逃往礦井出 □。
[0154] 6.所有人員一直保持佩戴最初佩戴的口具部分，此后不更換口具部分而僅更換氧 源部分，直至成功脫險，沿途更換使用事先布放的備用可攜帶氧源，逃離有害氣體環境。
[0155] 7.如果礦井出口阻斷，逃往救生艙或避難硐室等相對安全之處，或逃往壓風自救 系統所在地等有可換接長期氧源之處。
[0156] 8.如果因體力不支或受阻暫時無法逃離有害氣體環境，前往就近的固定氧源，斷 開并保留所佩戴便攜的氧源部分，并使所佩戴口具部分與固定的氧源部分對接，等待救援。
[0157] 9.如果是對窒息人員施救，將受害人員所佩戴的已耗盡氧源分離，保持其初始佩 戴的口具部分不摘下，及時更換新的氧源部分，直至具備進一步處理的條件。
[0158] 10.在逃生通道的阻隔被排除后，若正在使用固定氧源，換用可攜帶氧源，逃往礦 井出口。
【權利要求】
1. 一種呼吸防護系統，其特征在于，包括口具部分、氧源部分，這兩部分的結合部位是 一個內部含有四個具有自封閉功能的快換接口； 所述口具部分，包括口具組件、快換接口上部；所述氧源部分，包括氧源組件、快換接口 下部；所述快換接口上部，包括第一氣口、第二氣口，合稱上氣口；在口具部分之內，第一氣 口接口具組件的吸氣通道，第二氣口接口具組件的呼氣通道；所述快換接口下部，包括第三 氣口、第四氣口，合稱下氣口；在氧源部分之內，第三氣口接氧源組件的供氣通道，第四氣口 接氧源組件的回氣通道；快換接口上部與快換接口下部適配，共同組成一個快換接口；當 快換接口上部與快換接口下部分離時，第一氣口關斷，第二氣口關斷，第三氣口關斷，第四 氣口關斷，實現自封閉；當快換接口上部與快換接口下部結合時，第一氣口與第三氣口接 通，第二氣口與第四氣口接通，并且第一氣口接通，第二氣口接通，第三氣口接通，第四氣口 接通，實現口具組件與氧源組件的結合； 所述口具組件，包括口具、吸氣單向閥、呼氣單向閥；吸氣單向閥的入口與第一氣口連 通；吸氣單向閥的出口與口具連通或與口具成一體；當人員通過口具吸氣時吸氣單向閥打 開，將人的口腔與吸氣通道連通；呼氣單向閥設置于口具組件的呼氣通道中，呼氣單向閥入 口與口具連通或與口具成一體，出口與第二氣口連通；當人通過口具呼氣時呼氣單向閥打 開，將人的口腔與呼氣通道連通； 所述氧源組件，包括氧氣源、呼出氣體處理裝置；氧源組件的供氣通道接氧氣源；所述 氧氣源是提供適合呼吸的氧氣或富氧新鮮空氣的裝置；呼出氣體處理裝置的入口接與第四 氣口連通的回氣通道；如果所述氧氣源是提供適合呼吸的氧氣的裝置，則所述呼出氣體處 理裝置是清凈罐，清凈罐的排氣口接與第三氣口連通的供氣通道；如果所述氧氣源是提供 新鮮空氣的裝置，則所述呼出氣體處理裝置是單向的呼吸排氣閥，靠人員呼氣的壓力直接 把呼出氣體排向大氣；或者，當所述氧氣源是輕便的、低壓儲氧裝置時，氧源部分可以取消 所述呼出氣體處理裝置，而將第三氣口、第四氣口直接連通，且與供氣通道連通。
2. 根據權利要求1所述的呼吸防護系統，其特征在于，所述快換接口的自封閉功能是 靠氣口周圍的彈性材料收縮實現的。
3. 根據權利要求1所述的呼吸防護系統，其特征在于，所述快換接口的自封閉功能是 靠氣口中在彈簧作用下的閥實現的。
4. 根據權利要求3所述的呼吸防護系統，其特征在于，當快換接口上部與快換接口下 部結合時，兩個下氣口先打開，兩個上氣口然后打開；當所述快換接口上部與所述快換接口 下部分離時，兩個上氣口首先關閉，兩個下氣口然后關閉。
5. 根據權利要求1所述的呼吸防護系統，其特征在于，所述口具組件，還包括氣囊； 或者在吸氣通道上、呼氣通道上、或氣囊上，還進一步曾設將口具部分內的氣體排出到 環境中的排氣閥；而且還可以在吸氣通道上、呼氣通道上設置不同的排氣閥。
6. 根據權利要求1所述的呼吸防護系統，其特征在于，所述口具部分還包括位于第一 氣口與第二氣口之間的一條臨時氣路；當快換接口上部與快換接口下部分離時，在口具部 分內部，所述臨時氣路把第一氣口與第二氣口接通；當快換接口上部與快換接口下部接通 時，所述臨時氣路斷開；該臨時氣路可以是手動開啟閥門、與快換接口聯動的閥門等，簡便 地，還可以是在供氣通道與回氣通道之間安裝的一個允許空氣從回氣通道流向供氣通道的 單向的連通閥，該連通閥在人的呼吸活動使得呼氣通道與吸氣通道之間形成較大的壓差時 開啟。
7. 根據權利要求1所述的呼吸防護系統，其特征在于，所述氧氣源是化學氧發生器、或 便攜式壓縮氧氣瓶、或大型壓縮氧氣瓶、或其他任何提供適合呼吸的氧氣的裝置；當氧氣源 含有高壓的壓縮氣瓶時，氧氣源還包括氣體減壓閥、壓力表、手動開啟閥門等通常需要的附 件；當氧氣源是便攜式氣源時，所述氧源部分還可以包括懸掛件、防護殼等必要的附件。
8. 根據權利要求1所述的呼吸防護系統，其特征在于，所述氧氣源是便攜式壓縮空氣 瓶、或大型壓縮空氣瓶、或壓風系統、或空氣過濾除毒裝置、或其他任何種類的提供適合呼 吸的新鮮空氣的裝置；當氧氣源是高壓的壓縮氣瓶時，氧氣源還包括氣體減壓閥、壓力表、 手動開啟閥門等通常需要的附件；當氧氣源是便攜式氣源時，所述氧源部分還可以包括懸 掛件、防護殼等必要的附件。
9. 根據權利要求1所述的呼吸防護系統，其特征在于，當氧氣源中含有高壓的壓縮氣 瓶時，還進一步采取下述措施之一： 措施一：在氧源部分中的氧源組件中，或補充供氧的氣路中，接有過壓泄壓閥； 措施二：在氧源組件中的氣體減壓閥采用的是過壓截止型的減壓閥，而且其截止放氣 的壓力小于能造成在快換接口接通瞬間影響人員正常呼吸的沖擊壓力； 措施三：在氧源組件中，采用較低放氣截止壓力的氣體減壓閥，并采用氧源組件內部的 低壓氣體部分的容積遠小于氣囊容積的氧源組件。
10. 根據權利要求1所述的呼吸防護系統，其特征在于，快換接口是與其他部分分離 的，可以獨立制造、獨立測試的；通過組裝，快換接口上部與口具組件結合，快換接口下部與 氧源組件結合，形成整體。
11. 根據權利要求1至10任意一項所述的快換接口，其特征在于，如果快換接口自身不 設結合保持機構，在口具部分與氧源部分之間采用結合保持機構維持連接狀態；或者即使 快換接口自身已設結合保持機構，仍進一步采用結合保持機構加強維持連接狀態。
12. -種實現權利要求3所述呼吸防護系統所需功能的快換接口，其特征在于，由快換 接口上部和與其適配的快換接口下部組成，其兩條氣路平行布置，形成四個氣口，各氣口的 原理相同，結構相似或相同，形狀相似或相同；所述快換接口上部，包括第一氣口和第二氣 口，統稱上氣口；所述快換接口下部，包括第三氣口和第四氣口，統稱下氣口； 四個氣口均包括腔壁、頂環板、底環板、閥、彈簧；腔壁為圓筒狀，頂環板的下表面大體 上呈圓錐狀，或其他便于形成密封面的形狀，腔壁與頂環板共同構成一個一體的漏斗狀的 氣口殼體；閥的中部的外徑大于頂環板的中心圓孔及底環板的中心圓孔的直徑，并且小于 腔壁的內徑，閥的下端置于底環板的中心圓孔，上端置于頂環板的中心圓孔；閥和彈簧裝于 氣口殼體內；彈簧一端抵靠于底環板，另一端抵靠于閥，并始終處于壓縮狀態，在快換接口 上部與快換接口下部分離后，彈簧將閥壓靠到頂環板的下側的面上；底環板與腔壁的底部 相連，底環板上有通氣的孔。
13. 根據權利要求12所述的快換接口，其特征在于，在所述下氣口中，通過在底環板上 設有對其所容納之閥限位的結構，或者在閥的下部設有對其自身的移動限位的結構，或者 通過其他結構，使得快換接口上部與快換接口下部對接過程中，在下氣口中的閥遇到限位 之前，對應的上氣口中的彈簧不被壓縮；下氣口內的彈簧的剛度，小于對應的上氣口內的彈 簧的剛度，或此二種彈簧剛度相同，甚至完全相同但是上氣口內彈簧的預壓縮量大于下氣 口內彈簧的預壓縮量。
14. 根據權利要求12所述的快換接口，其特征在于，構成兩個上氣口的零件采用同樣 的結構與同樣的尺寸，構成兩個下氣口的零件采用同樣的結構與同樣的尺寸；或此外各氣 口還采用相同的密封件；或此外各氣口還采用相同的底環板；或此外各氣口還采用相同的 其他零件。
15. 根據權利要求12所述的快換接口，其特征在于，下氣口中的閥的上端有與頂環板 的內緣圓柱面滑動配合的一小段圓柱面，該段圓柱充滿頂環板的內緣所圍成的空間。
16. 根據權利要求12所述的快換接口，其特征在于，上氣口的氣口殼體在頂環板的外 側有大致沿軸向向前伸出的凸緣或其他引導結構，引導接納下氣口的氣口殼體，以便完成 適配連接；在氣口關閉狀態下，下氣口所含的閥的頂部與其頂環板的外側平齊或略探出其 頂環板之外，上氣口所含的閥的頂部探出其頂環板之外的尺寸較長，但是不探出上氣口殼 體的凸緣； 下氣口中的閥的上表面在與上氣口中的閥的頂端接觸的中心部分，具有一個凹坑或凸 臺等與上氣口中的閥的頂端吻合的結構，對上氣口中的閥的頂端有同心定位的作用。
17. 根據權利要求12所述的快換接口，其特征在于，上氣口的氣口殼體在頂環板的外 側有大致沿軸向向前伸出的凸緣或其他引導結構，引導接納下氣口的氣口殼體，以便完成 適配連接；在氣口關閉狀態下，下氣口所含的閥的頂部與其頂環板的外側平齊或略探出其 頂環板之外，上氣口所含的閥的頂部探出其頂環板之外的尺寸較長，但是不探出上氣口殼 體的凸緣； 下氣口中的閥的上表面的外圍部分與下氣口所含的頂環板的上表面平齊，并且在該上 表面的靠近中心部分，即與上氣口中的閥的頂端接觸的部分，具有一個凹坑或凸臺等與上 氣口中的閥的頂端吻合的結構，對上氣口中的閥的頂端有同心定位的作用。
18. 根據權利要求12所述的快換接口，其特征在于，兩個上氣口的腔壁的外表面融合 為一體，或者兩個下氣口的腔壁的外表面融合為一體，或者兩個上氣口的腔壁的外表面、兩 個下氣口的腔壁的外表面均融合為一體。
19. 根據權利要求12所述的快換接口，其特征在于，其中的一個氣體通道的與外接的 口具組件之氣路的結合部位包含在另一通道之內。
20. 根據權利要求12所述的快換接口，其特征在于，各氣口中的閥和與其接觸的頂環 板的接觸密封面為相配合的圓錐形面，或者僅頂環板的接觸密封面為圓錐形面，而閥的接 觸密封面為圓環形表面或其他形狀的表面；或者此外，密封面上還附著有密封材料或在閥 與頂環板之間采用密封件；所述密封件設置于閥中部的上側面，或者設置于頂環板的下側 面； 當快換接口結合時相互接觸的兩對頂環板之間設置有密封件，或者下氣口的氣口殼體 的外側表面與快換接口上部之凸緣的內側之間設置有密封件。
21. 根據權利要求12所述的接口，其特征在于，各氣口的腔壁和底環板為塑料材質，腔 壁與底環板之間采用壓入后卡住、或粘接、或壓入后卡住并且粘接的方法結合。
22. 根據權利要求12至21任意一項所述的快換接口，其特征在于，當快換接口上部與 快換接口下部結合后，快換接口上部與快換接口下部采用鋼球鎖緊聯接、或卡口鎖緊聯接、 或螺旋鎖緊聯接、或卡扣等方式保持對接狀態；快換接口具有防止氣路接錯的結構。
23. -種權利要求1所述呼吸防護系統的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：
1. 配備按照系統之間可互換的原則制作的一種或多種呼吸防護系統，各種系統及同一 系統內部的口具部分、氧源部分之間能通過可互換的快換接口任意組合；
2. 按照以下原則布放步驟1配備的呼吸防護系統：沿著撤離路線間隔地放置可攜帶的 呼吸防護系統或符合互換對接標準的可攜帶氧源，間隔距離符合佩戴者在所佩戴便攜氧源 耗盡之前能夠達到下一個氧源補充地點的要求；
3. 如果有固定氧源的呼吸防護系統，將其安裝在避難硐室，或救生艙，或換氣站等相對 安全的符合礦井要求的位置；
4. 遇到有害氣體，立即佩戴口具部分，并一直保持佩戴最初佩戴的口具部分，此后不更 換口具部分而僅更換氧源部分，直至逃離有害氣體環境，沿途通過更換使用事先布放的備 用可攜帶氧源來補充氧氣資源。
24. 根據權利要求23所述呼吸防護系統的使用方法，其特征在于，還包括如下步驟：工 人正常工作時佩戴具有符合所述呼吸防護系統的接口標準的防塵面具，當出現有害氣時， 立即把正在使用的過濾除塵的氧源部分更換成自救系統的氧源部分。
【文檔編號】A62B7/00GK104056373SQ201310092787
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月20日 優先權日:2013年3月20日
【發明者】呂偉新 申請人:呂偉新