一种内循环式自制氧呼吸器的制作方法

1.本发明涉及供氧设备技术领域，具体涉及一种内循环式自制氧呼吸器。

背景技术：

2.由于火灾时会产生大量的一氧化碳、二氧化碳、碳微粒等有毒气体，所以、消防员是不能呼吸火灾现场空气，必须使用救援用呼吸器，现场的呼吸器一般采用6-8升高压氧气罐正压式呼吸系统，该设备一般超过12公斤，不仅笨重而且持续时一般只能工作30-60分钟，并且不能进入火场。

技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：现有的高压氧气罐供氧设备，设备笨重，持续工作时间短，且不能进入火场，本发明提供了解决上述问题的一种内循环式自制氧呼吸器。
4.本发明通过下述技术方案实现：
5.一种内循环式自制氧呼吸器，包括面罩、制氧仓和有害气体处理舱，还包括储气袋；所述有害气体处理舱的输入端用于输入现场空气，有害气体处理舱的输出端通过管道i连接至过滤舱的输入端；所述制氧舱的输入端通过内循环管道与面罩的输出端连接，制氧舱的输出端通过管道ii连接至过滤舱的输入端；所述过滤舱的输出端通过管道iii与储气袋的输入端连接，所述储气袋的输出端通过管道ⅳ连接至面罩的输入端；所述有害气体处理舱用于去除现场空气中的有害气体；所述制氧舱用于将人体呼出的二氧化碳和水蒸气转化为氧气；所述过滤舱用于过滤气体中的颗粒物质以及去除有害气体；所述储气袋用于存储进入的气体。
6.现场空气经有害气体处理舱的输入端口进入有害气体输入舱，可通过吸附和/或化学反应去除其中的如一氧化碳和等有害气体；去除大部分有害气体后的空气进入过滤舱，经过滤舱的过滤作用，进一步去除其中的有害气体以及一些颗粒粉尘物质，获得净化空气。净化空气经管道iii进入储气袋存储，最后经管道ⅳ流通至面罩处，为人体提供所需的新鲜空气。人体呼出的二氧化碳和少量的水蒸气经内循环管道回到制氧舱，在制氧舱内通过制氧剂作用，将二氧化碳和水蒸气转化为氧气，经管道ii进入过滤舱。氧气在过滤舱内进一步净化、同时与空气进一步混合后，进入储气袋，储气袋内存储为可供人体正常呼吸所需空气(正常含氧量或接近正常含氧量)。最终，实现完整的循环处理，无需配制高压氧气罐，也无需配备其他原料气体，直接采集现场的空气进行处理以及对人体呼出气体循环处理，相对于现有高压氧气罐供氧设备，重量显著减小，可延长持续工作时间，且无高压出气罐因此能够进入火场工作。
7.进一步可选地，所述管道ⅳ上设有调节阀，所述调节阀用于控制由储气袋输出的气流大小。
8.进一步可选地，所述储气袋上还设有安全压力阀，用于维持储气袋内气压在设定阈值内。
9.进一步可选地，所述有害气体处理舱的输出端通过管道i连接至过滤舱的第一输入端；制氧舱的输出端通过管道ii连接至过滤舱的第二输入端。
10.进一步可选地，还包括风机，所述风机的输出端通过管道
ⅴ
与有害气体处理舱的输入端连接。
11.进一步可选地，还包括氧气传感器，所述氧气传感器用于检测管道ⅳ内输出至面罩的氧气的浓度。
12.进一步可选地，还包括控制器，或者包括控制器、报警器和设置在管道ii上的阀门；所述控制器与氧气传感器和所述阀门电性连接；所述报警器与控制器电性连接。
13.通过氧气传感器检测输出至面罩的氧气浓度，控制器基于传感器检测的氧浓度大小，控制阀门的开度大小，以调节制氧舱输出氧量。还优选，在制氧舱上设置安全泄压阀，以保障制氧舱内压力平衡。
14.进一步可选地，所述制氧舱内设有制氧剂；所述制氧剂包括超氧化钠、超氧化钾、过氧化钠、过氧化钾和高氯酸钾等一种或多种组合。
15.进一步可选地，所述有害气体处理舱内设有复合材料；所述复合材料包括负离子多孔复合材料；所述负离子多孔复合材料采用包括稀土材料、活性炭、火山岩在内的原料制成的复合材料。
16.进一步可选地，所述过滤舱内设有过滤层；所述过滤层采用包括稀土纳米材料和无纺布的过滤物质。
17.本发明具有如下的优点和有益效果：
18.1、火灾现场烘燃或爆燃空气中含氧量低于5％，一般中小火或无焰燃烧氧气浓度15-18％，本发明在火灾燃烧大火阶段完全采用自产氧方式供养，整个系统处于闭合循环状态。
19.火灾现场的空气经有害气体处理舱处理去除一氧化碳、等有害气体，再经过滤舱处理，过滤掉粉体、微粒等杂质，以及进一步去除有害气体，最后产出清洁的空气进入储气袋；同时，通过制氧舱利用人体呼出的二氧化碳和水蒸气参与反应，产生氧气，进入储气袋，补充并提高空气中的氧浓度，利于保证氧气浓度在21％左右。
20.2、本发明自制氧时用化学试剂反应制得氧气，人体呼出的二氧化碳、水蒸气经呼吸器管道进入装有化学试剂的制氧舱内，化学试剂优选采用超氧化钠、超氧化钾、过氧化钠、过氧化钾和高氯酸钾等一种或多种组成，经人体呼出的二氧化碳、水蒸气与化学试剂反应，从而产生氧气，产生的氧气进入储气袋储存。此外，设有安全阀维持储气袋的一定压力。此外，有害气体处理舱和过滤舱均可选用可释放负离子的稀土材料作为有害气体去除的主有效成分，通过释放负氧离子、负氧离子水合分子发生氧化还原反应，有效祛除有毒有害气体，该装置能长期有效。
21.3、本发明大大降低呼吸器系统笨重，由现在6.8升16kg以上降低为2kg左右；
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
23.图1为本发明的内循环式自制氧呼吸器结构示意图。
24.附图中标记及对应的零部件名称：1-面罩，2-制氧舱，3-有害气体处理舱，4-过滤舱，5-储气袋，6-风机，7-调节阀，8-控制器，9-氧气传感器。
25.a-管道ⅰ，b-管道ⅱ，c-管道ⅲ，d-管道ⅳ，e-管道
ⅴ
，f-内循环管道。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
27.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
28.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
29.实施例1
30.本实施例提供了一种内循环式自制氧呼吸器，包括面罩1、制氧仓2、有害气体处理舱3、过滤舱4和储气袋5。
31.各部件之间的连接关系为：有害气体处理舱3的输入端用于输入现场空气，有害气体处理舱3的输出端通过管道i连接至过滤舱4的输入端。制氧舱2的输入端通过内循环管道与面罩1的输出端连接，制氧舱2的输出端通过管道ii连接至过滤舱4的输入端；管道i和管道ii可以同时接入过滤舱4的一个输入端口，也可以分别接入过滤舱4的不同的输入端口。过滤舱4的输出端通过管道iii与储气袋5的输入端连接。储气袋5的输出端通过管道ⅳ连接至面罩1的输入端。
32.各部件功能为：有害气体处理舱3用于去除现场空气中的有害气体，如一氧化碳和；制氧舱2用于将人体呼出的二氧化碳和水蒸气转化为氧气；过滤舱4用于过滤气体中的颗粒物质以及去除有害气体；储气袋5用于存储进入的气体。
33.综上，从空气的循环路径出发：现场空气经有害气体处理舱3的输入端口进入有害气体输入舱3，可通过吸附和/或化学反应去除其中的如一氧化碳和等有害气体；去除大部分有害气体后的空气进入过滤舱4，经过滤舱4的过滤作用，进一步去除其中的有害气体以及一些颗粒粉尘物质，获得净化空气。净化空气经管道iii进入储气袋存储，最后经管道ⅳ流通至面罩1处，为人体提供所需的新鲜空气。人体呼出的二氧化碳和少量的水蒸气经内循环管道回到制氧舱，在制氧舱内通过制氧剂作用，将二氧化碳和水蒸气转化为氧气，经管道ii进入过滤舱4。氧气在过滤舱4内进一步净化、同时与空气进一步混合后，进入储气袋5，储气袋5内存储为可供人体正常呼吸所需空气(正常含氧量或接近正常含氧量)。最终，实现完整的循环处理，无需配制高压氧气罐，也无需配备其他原料气体，直接采集现场的空
气进行处理以及对人体呼出气体循环处理，相对于现有高压氧气罐供氧设备，重量显著减小，可延长持续工作时间，且无高压出气罐因此能够进入火场工作。
34.实施例2
35.本实施例提供了一种内循环式自制氧呼吸器，在实施例1的基础上进一步改进，还包括风机7，本实施例采用微型风机。管道ⅳ上设有调节阀7，调节阀7用于控制由储气袋5输出的气流大小，可基于现场空气氧浓度、人体供氧需求等情况，自动或手动及时调整调节阀7的开关大小，以控制输出至面罩1处的空气流量的大小，保障人体需求的同时，节约能耗。储气袋5上还设有安全压力阀，用于维持储气袋5内气压在设定阈值内，如采用泄压阀，确保储气袋5内的压力维持在正常值内，防止储气袋5内压力过高。
36.有害气体处理舱3的输出端通过管道i连接至过滤舱4的第一输入端；制氧舱2的输出端通过管道ii连接至过滤舱4的第二输入端。
37.风机7的输出端通过管道
ⅴ
与有害气体处理舱3的输入端连接，用于增压将现场空气引入有害气体处理舱4内，增加内循环式自制氧呼吸器的循环动力。
38.实施例3
39.本实施例提供了一种内循环式自制氧呼吸器，在权利要求2的基础上进一步改进，还包括氧气传感器9、控制器8、报警器和设置在管道ii上的阀门。氧气传感器9用于检测管道ⅳ内输出至面罩1的氧气的浓度，可采用现有的氧气传感器或氧气浓度传感器。
40.控制器8与氧气传感器9和管道ii上设置的阀门电性连接；报警器与控制器8电性连接。控制器8用于接收氧气传感器9采集的氧气浓度数据信息，并基于采集的氧气浓度数据与设定的氧气浓度数据信息进行比较，基于比较结果，向阀门和/或报警器输出控制指令，阀门接收控制指令后执行相应的开/合动作，报警器接收相应控制指令后，启动或停止发出声和/或光报警信号。氧气浓度过低时，调整阀门的开度增大，增大向储气袋5的输氧量，氧气浓度接近正常浓度时，减小阀门的开度，减小向储气袋5的输氧量，以保障向面罩输送的空气中氧含量接近正常水平(即达到21％或接近21％)。例如，氧气浓度位于15％-18％时，控制阀门的开度为2/3；氧气浓度为18％-20％时，控制阀门的开度为1/3。
41.此外，还可设计带有报警功能的一氧化碳探测器，用于检测现场一氧化碳浓度以及超过设定阈值进行报警。
42.实施例4
43.本实施例提供了一种内循环式自制氧呼吸器，在权利要求2的基础上进一步设计，关于制氧舱2内制氧剂、有害气体处理舱3内的有害气体处理材料以及过滤舱4内的过滤材料的选择设计如下：
44.制氧舱2内设有制氧剂；制氧剂包括超氧化钠、超氧化钾、过氧化钠、过氧化钾和高氯酸钾等一种或多种组合。本实施例采用过氧化钠颗粒。
45.有害气体处理舱3内设有复合材料；复合材料包括负离子多孔复合材料；负离子多孔复合材料采用包括稀土材料、活性炭、火山岩在内的原料制成的复合材料。通过释放负氧离子、负氧离子水合分子发生氧化还原反应，有效祛除有毒有害气体，该装置能长期有效，持续释放负氧离子几万至几十万个/cm3。本实施例如专利文件“cn112221467-一种负离子多孔复合材料及其制备方法和应用”记载的复合材料，具体如实施例2制备的复合材料。
46.过滤舱4内设有过滤层；过滤层采用包括稀土纳米材料和无纺布的过滤物，可采用
现有的材料。具体地，如采用可释放负离子的稀土纳米材料与无纺布浸轧、喷涂等工艺制得，本实施例，例如过滤层负离子释放量可达87361个/cm3。空气中含有的有毒有害气体进一步被氧化、净化，空气中的粉尘、颗粒等有害物质被有效吸附去除。经过滤舱4后的空气中，co含量降为30毫克/立方米以下，即24ppm。可将50ppm设定报警。过滤层可采用如文献“空气负离子保健基元材料的研究，袁昌来，董发勤，西南科技大学，中国矿业，2005.1”记载的空气负离子保健基元材料。
47.通常情况下，小火情况下：火灾现场氧气浓度为16.2％；大火情况下：火灾现场氧气浓度为4.3％。
48.本实施例中，火灾现场氧浓度为5％，一氧化碳浓度为1％。而呼吸器呼出的空气中氧气浓度为20.7％。经过有害气体处理舱3后的一氧化碳浓度为400ppm，经过滤舱4后的一氧化碳浓度为30ppm。本技术呼吸器定量供氧量可达1.4-1.6l/min，空气量达80/min，连续产氧时间≥1h，防护时间≥4h。
49.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种内循环式自制氧呼吸器，包括面罩(1)、制氧仓(2)和有害气体处理舱(3)，其特征在于，还包括储气袋(5)；所述有害气体处理舱(3)的输入端用于输入现场空气，有害气体处理舱(3)的输出端通过管道i连接至过滤舱(4)的输入端；所述制氧舱(2)的输入端通过内循环管道与面罩(1)的输出端连接，制氧舱(2)的输出端通过管道ii连接至过滤舱(4)的输入端；所述过滤舱(4)的输出端通过管道iii与储气袋(5)的输入端连接，所述储气袋(5)的输出端通过管道ⅳ连接至面罩(1)的输入端；所述有害气体处理舱(3)用于去除现场空气中的有害气体；所述制氧舱(2)用于将人体呼出的二氧化碳和水蒸气转化为氧气；所述过滤舱(4)用于过滤气体中的颗粒物质以及去除有害气体；所述储气袋(5)用于存储进入的气体。2.根据权利要求1所述的一种内循环式自制氧呼吸器，其特征在于，所述管道ⅳ上设有调节阀(7)，所述调节阀(7)用于控制由储气袋(5)输出的气流大小。3.根据权利要求1所述的一种内循环式自制氧呼吸器，其特征在于，所述储气袋(5)上还设有安全压力阀，用于维持储气袋(5)内气压在设定阈值内。4.根据权利要求1所述的一种内循环式自制氧呼吸器，其特征在于，所述有害气体处理舱(3)的输出端通过管道i连接至过滤舱(4)的第一输入端；制氧舱(2)的输出端通过管道ii连接至过滤舱(4)的第二输入端。5.根据权利要求1所述的一种内循环式自制氧呼吸器，其特征在于，还包括风机(6)，所述风机(6)的输出端通过管道
ⅴ
与有害气体处理舱(3)的输入端连接。6.根据权利要求1所述的一种内循环式自制氧呼吸器，其特征在于，还包括氧气传感器(9)，所述氧气传感器(9)用于检测管道ⅳ内输出至面罩(1)的氧气的浓度。7.根据权利要求6所述的一种内循环式自制氧呼吸器，其特征在于，还包括控制器(8)，或者包括控制器(8)、报警器和设置在管道ii上的阀门；所述控制器(8)与氧气传感器(9)和所述阀门电性连接；所述报警器与控制器(8)电性连接。8.根据权利要求1所述的一种内循环式自制氧呼吸器，其特征在于，所述制氧舱(2)内设有制氧剂；所述制氧剂包括超氧化钠、超氧化钾、过氧化钠、过氧化钾和高氯酸钾等一种或多种组合。9.根据权利要求1所述的一种内循环式自制氧呼吸器，其特征在于，所述有害气体处理舱(3)内设有复合材料；所述复合材料包括负离子多孔复合材料；所述负离子多孔复合材料采用包括稀土材料、活性炭、火山岩在内的原料制成的复合材料。10.根据权利要求1所述的一种内循环式自制氧呼吸器，其特征在于，所述过滤舱(4)内设有过滤层；所述过滤层采用包括稀土纳米材料和无纺布的过滤物质。

技术总结

本发明公开了一种内循环式自制氧呼吸器，包括面罩、制氧仓、有害气体处理舱和储气袋；有害气体处理舱的输出端通过管道I连接至过滤舱的输入端；制氧舱的输入端通过内循环管道与面罩的输出端连接，制氧舱的输出端通过管道II连接至过滤舱的输入端；过滤舱的输出端通过管道III与储气袋的输入端连接，储气袋的输出端通过管道Ⅳ连接至面罩的输入端；有害气体处理舱用于去除现场空气中的有害气体；制氧舱用于将人体呼出的二氧化碳和水蒸气转化为氧气；过滤舱用于过滤气体中的颗粒物质以及去除有害气体；储气袋用于存储进入的气体。本发明解决了现有的高压氧气罐供氧设备笨重、持续工作时间短、且不能进入火场工作等问题。且不能进入火场工作等问题。且不能进入火场工作等问题。