CN106334280B - 压强调节器组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压强调节器组件，包括：入口和出口；壳体，其限定第一腔和第二腔，第一腔与入口流体连通，第二腔与出口流体连通；阀组件，其被设置在第一腔和第二腔之间，阀组件包括：活塞，其具有第一端和与第一端相对的第二端；缸体，其被配置为容纳活塞的第二端，以在缸体和活塞的第二端之间限定腔体；密封件，其设置为邻近活塞的第一端；其中，活塞具有设置其上的通孔，通孔连通活塞的第一端和第二端，以允许第一腔内的流体经由通孔流入腔体内；驱动组件，其耦接至阀组件，并且被配置为响应于第二腔中的压强变化来驱动活塞接合或远离密封件。本发明的活塞结构运动顺畅且负载小，提升了设备的耐久性和舒适性。

Description

压强调节器组件

技术领域

本发明属于呼气装置领域，尤其涉及一种压强调节器组件。

背景技术

配套呼吸装置(Self-Contained Breathing Apparatus，SCBA)往往被用在对身体和健康具有危险的环境中。例如，当消防员救火时，他们均会佩戴相应的SCBA。通常的SCBA包括压缩空气瓶和与之相连的面罩。由于压缩空气瓶中的气体压强往往较高，因此，需要对输入进面罩的气体进行减压，以适于人体呼吸。SCBA通常具有两级减压过程，通过该两级减压的过程均可以将压缩空气瓶的输出气体压强逐级调节至适于人呼吸的压强。

当前，正压式消防空气呼吸器普遍存在各种不足：a.组装困难，组装时、组装后需要经过复杂的调试才能正常工作；b.供气阀使用时经常有强烈的震颤(打呼声)，特别是高频率呼吸时，使用者体验非常差，有时经过调试，仍不能完全消除震颤；c.呼吸阻力大，减压不稳，特别是在低温环境下，容易导致泄漏及呼吸不畅；d.操作复杂、体积大且重，需要双手配合才能操作，不适合佩戴。

因此，亟需一种耐久性、舒适性、经济性和方便性都得到提高的正压式空气呼吸器供气阀。

发明内容

基于以上考虑，本发明提出一种基于平衡式活塞阀芯的正压式压强调节器组件。

在本发明中，压强调节器组件，包括：入口和出口；壳体，其限定第一腔和第二腔，所述第一腔与所述入口流体连通，所述第二腔与所述出口流体连通；阀组件，其被设置在所述第一腔和所述第二腔之间，所述阀组件包括：活塞，其具有第一端和与所述第一端相对的第二端；缸体，其被配置为容纳所述活塞的所述第二端，以在所述缸体和所述活塞的所述第二端之间限定腔体；密封件，其设置为邻近所述活塞的所述第一端；其中，所述活塞具有设置其上的通孔，所述通孔连通所述活塞的所述第一端和所述第二端，以允许所述第一腔内的流体经由所述通孔流入所述腔体内；驱动组件，其耦接至所述阀组件，并且被配置为响应于所述第二腔中的压强变化来驱动所述活塞接合或远离所述密封件。

本发明通过采用平衡式的活塞结构，使得活塞运动顺畅且负载小，提升了设备的耐久性和舒适性。该压强调节器组件的结构简单，零件少，只有活塞和密封件需要精密加工，即可保证组装后无调试，降低了组装的难度。

附图说明

通过参照附图并阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为传统供气阀的非平衡式活塞示意图；

图2为依据本发明实施例的供气阀的平衡式活塞示意图；

图3为依据本发明实施例的供气阀的截面图；

图4为依据本发明实施例的供气阀气体流动示意图；

图5为依据本发明实施例的用于供气阀的旁通组件示意图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)或步骤。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员

图1为传统供气阀的非平衡式活塞示意图。

供气阀10包括膜片11、杠杆12、复位弹簧13、活塞14、阀座15以及缸体16，其中，膜片11通过杠杆12驱动活塞14。当致动力通过膜片11施加至接合活塞14的杠杆12时，杠杆12将推动活塞14离开阀座15或撬开活塞14，进而打开供气阀形成流体通路。然而，由于缸体16中存在中压气体，即工作时中压腔中的压力完全作用在活塞14上(譬如，缸体的通径为6mm时，在7bar的气压条件下，直径为6mm的活塞14需要承受超过20N的作用力)且存在置于缸体16中的复位弹簧13，杠杆12需要较大的致动力才能推动活塞14。因此，图1中传统的非平衡式结构的供气阀打开比较困难，造成呼吸阻力较大，零件容易磨损，降低了供气阀的寿命。

图2为依据本发明实施例的压强调节器组件中的平衡式活塞示意图。

压强调节器组件20包括膜片21、杠杆22、复位弹簧23、活塞24、阀座25以及缸体26。当致动力通过膜片21施加至接合活塞24的杠杆22时，杠杆22将推动活塞14离开阀座，进而打开供气阀，形成流体通路。

与图1中供气阀结构不同的是，压强调节器组件20的活塞24的前后端通过通孔241将中压腔中的气体引入到缸体26中。也就是说，通过该通孔241，活塞24的两端能够流体地连通，位于缸体26外的中压气体能够经由通孔241流入缸体26中。

由于活塞24的两侧表面均有中压气压，使得压强调节器组件20在工作时，活塞24前后两侧的气压所产生的作用力相互抵消，活塞24承受气压压力近乎为0，因此，活塞24的运动阻力大为减小，不易磨损零件，延长了供气阀的寿命。

图3为依据本发明实施例的压强调节器组件的截面图。

压强调节器组件30包括耦接至气体源的入口391、耦接至目的装置(譬如，面罩)的出口392。壳体39限定了与入口391流体连通的第一腔MC和与出口392流体连通的第二腔LC。在第一腔MC和第二腔LC之间还设置有阀组件，该阀组件包括活塞34、密封件35以及缸体36，其中，活塞34具有第一端342以及与第一端342相对的第二端343。缸体36被配置为容纳活塞34的第二端343，以在缸体36和第二端343之间限定一腔体。在活塞34和第一腔MC之间设置有密封件35，其被设置为邻近活塞34的第一端342。当活塞34被驱动以接合密封件35时，第一腔MC与第二腔LC之间无法形成流体通道，当活塞34远离密封件35时，第一腔MC内的流体则可以流入第二腔LC中，进而在两个腔之间形成流体通道。

为了使得缸体36内的流体压强对于活塞34的作用力能够抵消至少部分的第一腔MC中的流体压强对于活塞34的作用力，活塞34上还设置有连通活塞34的第一端342和第二端343通孔341，以允许第一腔MC内的流体经由通孔341流入缸体36和第二端343限定的腔体中。由于活塞34的两侧表面均有中压气压，使得活塞34前后两侧的流体压强所产生的作用力相互抵消，活塞34承受气压压力近乎为0，进而减小了活塞的运动阻力。

压强调节器组件30还包括耦接至阀组件的驱动组件，该驱动组件被配置为响应于第二腔LC中的压强变化来驱动活塞34接合或远离密封件35。具体地，该驱动组件包括膜片31、与活塞34耦接的第一杠杆32a和第二杠杆32b。另外，阀组件还包括偏置元件33(譬如，复位弹簧)，其被设置在缸体36的腔体内，并被配置为朝向密封件35偏置活塞34。活塞34的第二端343具有用于容纳偏置元件33的至少一部分的凹槽，以提升偏置元件33在缸体36与第二端343之间的稳定性。

为了便于压强调节器组件30与面罩相连，在出口392的外围还设有密封圈393，可以在保证密封的前提下，实现供气阀360度灵活转动，提高用户使用的方便性。

下面对压强调节器组件30的运行过程进行说明。

第一阶段：当第二腔LC中的压强变小(譬如，用户吸气引起的压强变小)时，膜片31将向下运动，进而对第一杠杆32a施加向下的力，然后，第一杠杆32a将联动第二杠杆32b，进而使得活塞34远离密封件35。

第二阶段：当第二腔LC中的压强变大(譬如，气体进入第二腔LC中，使第二腔LC中的压力升高)时，膜片31将向上运动，从而使得施加至活塞34上的力被撤除，活塞34在偏置元件的作用下回复到原始位置，也即第一杠杆32a将联动第二杠杆32b，使第一杠杆32a和第二杠杆32b回到初始状态，进而使得活塞34接合密封件35。

图4为依据本发明实施例的压强调节器组件的气体流动示意图。

阀组件还包括支撑部，用于支撑缸体36，从而与缸体的外表面限定出至少部分地围绕缸体36和活塞34第一端342的外表面的通道344。因此，当活塞34远离密封件35时，流体自入口391进入第一腔MC，并经由通道344进入第二腔LC中，最终达到出口392。由于通道344的存在，使得流体能够快速地到达第二腔LC中，减少了流动过程中的阻碍。另外，为了进一步提升消除震颤的效果，通道344的尺寸为0.7-1.2mm(即图中的距离d1)，第二腔LC的直径为8.8-9.6mm(即图中的距离d2)。通过对d1、d2数值的设置，实现了对面罩中的呼吸阻力和呼吸时引起的震颤的优化，不仅使得面罩内部保持正压还消除了呼吸时引起的震颤。在本实施例中，d1优选为1.0mm，d2优选为9.0mm。

为了进一步提升对呼吸时引起的震颤的优化，将第一腔MC沿着流体流入的方向设置，将第二腔LC沿着流体流出的方向设置，流体流入的方向与流体流出的方向成一角度，该角度优选为90°，即流体流入的方向垂直于所述流体流出的方向。

为了解决现有供气阀的旁通系统结构复杂/安装不方便的问题，本发明还提出了一种正压式空气呼吸器供气阀压力旁通系统。

图5为依据本发明实施例的用于压强调节器组件的旁通装置示意图。

本实施例中的旁通装置通过固定件(譬如，通过U型夹55或其它固定件)耦接至压强调节器组件30的入口，并且其包括旁通壳体51、推杆52，其中，旁通壳体51限定了旁通入口511、旁通出口512以及在旁通入口511和旁通出口512之间的流体通道。该流体通道包括第一通道部分513a和与其成一定角度的第二通道部分513b，其中推杆52设置在第一通道部分513a内，其第一端52a被设置为邻近活塞34。当第一端52a朝向活塞34运动时，其可以驱动活塞34远离密封件35，以将流体通道513与压强调节器组件流体连通。

旁通装置还可以包含可操作地连接至旁通壳体51的手轮53，在手轮53的背侧还设置有凹陷部531，以容纳封盖54。推杆52的第二端52b延伸穿过旁通壳体51并固定连接至封盖54。当用户逆时针拧动手轮53时，手轮53可以带动推杆52向左移动，使活塞34向左运动，进而打开压强调节器组件30，产生恒定气流。显然，当微调手轮53的转动幅度时，气流的大小相应地也得到了调整。

优选的，第一通道部分513a垂直于第二通道部分513b。为了便于用户的使用，手轮53上还设置有防滑齿，以增加摩擦力，用户即使戴手套也可以轻松打开。

通过上述的旁通装置，实现了旋转手轮53即可提供额外的恒定气流，用以冲刷面罩的面屏以去除面屏雾气，也可以在压强调节器组件30故障(譬如，无法打开)时，提供应急气源，以保证用户的正常呼吸。该旁通装置结构简单、操作方便，用户可以不用工具徒手通过U型夹便可以将旁通装置和压强调节器组件快速连接。

基于本发明的结构，该压强调节器组件30可以大量采用模制件，譬如注塑成型件，从而简化了生产工艺，除了活塞34、密封件35和缸体36外，其余部件均可以为注塑成型件，降低了生产成本和产品重量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (10)

1.一种压强调节器组件，其特征在于，包括：

入口和出口；

壳体，其限定第一腔和第二腔，所述第一腔与所述入口流体连通，所述第二腔与所述出口流体连通；

阀组件，其被设置在所述第一腔和所述第二腔之间，所述阀组件包括：

活塞，其具有第一端和与所述第一端相对的第二端；

缸体，其被配置为容纳所述活塞的所述第二端，以在所述缸体和所述活塞的所述第二端之间限定腔体；

密封件，其设置为邻近所述活塞的所述第一端；

其中，所述活塞具有设置其上的通孔，所述通孔连通所述活塞的所述第一端和所述第二端，以允许所述第一腔内的流体经由所述通孔流入所述腔体内；

驱动组件，其耦接至所述阀组件，并且被配置为响应于所述第二腔中的压强变化来驱动所述活塞接合或远离所述密封件。

2.根据权利要求1所述的压强调节器组件，其特征在于，所述阀组件还包括偏置元件，其被设置在所述腔体内，并且被配置为朝向所述密封件偏置所述活塞。

3.根据权利要求2所述的压强调节器组件，其特征在于，所述活塞的所述第二端具有凹槽，用于容纳所述偏置元件的至少一部分。

4.根据权利要求1所述的压强调节器组件，其特征在于，所述阀组件还包括至少部分地围绕所述缸体和所述活塞的所述第一端的外表面的通道，从而使得当所述活塞远离所述密封件时，来自所述入口的流体进入所述第一腔并经由所述通道进入所述第二腔到达所述出口。

5.根据权利要求4所述的压强调节器组件，其特征在于，所述通道的尺寸为0.7-1.2mm，所述第二腔的直径为8.8-9.6mm。

6.如权利要求5所述的压强调节器组件，其特征在于，所述通道的尺寸为1.0mm，所述第二腔的直径为9.0mm。

7.如权利要求1所述的压强调节器组件，其特征在于，所述第一腔沿着流体流入的方向设置，所述第二腔沿着流体流出的方向设置，所述流体流入的方向与所述流体流出的方向成一角度。

8.如权利要求7所述的压强调节器组件，其特征在于，所述流体流入的方向垂直于所述流体流出的方向。

9.如权利要求1所述的压强调节器组件，其特征在于，还包括耦接至所述压强调节器组件的旁通装置，所述旁通装置包括：

旁通壳体，其限定旁通入口、旁通出口以及在所述旁通入口和所述旁通出口之间的流体通道；

推杆，所述推杆的第一端被设置为邻近所述活塞，并且被配置为驱动所述活塞远离所述密封件，以将所述流体通道与所述压强调节器组件流体连通。

10.如权利要求9所述的压强调节器组件，其特征在于，所述旁通装置还包括：

手轮，其可操作地连接至所述旁通壳体，并且设置有凹陷部；

封盖，其容纳在所述凹陷部内；

其中，所述推杆的第二端延伸穿过所述旁通壳体并固定连接至所述封盖，从而当调整所述手轮时，所述推杆能够朝向或远离所述活塞移动。