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低温储氧供氧系统及基于低温储氧供氧系统的供氧方法

2021-03-17 17:05:09

低温储氧供氧系统及基于低温储氧供氧系统的供氧方法

  技术领域

  本发明涉及低温储氧供氧技术领域,特别涉及一种低温储氧供氧系统及基于低温储氧供氧系统的供氧方法。

  背景技术

  目前医用、高原、或其他用氧需要,主要通过病房设备带、制氧机、高压氧气瓶、便携式氧气罐等产品获得持续的氧气输出,因为在人体呼气时,继续输出氧气,造成很大的浪费。在考虑户外用氧时,高压氧气瓶、制氧机等设备因体积庞大、笨重等因素不适用,目前多采用便携式氧气罐,其氧气以高压气态方式存储,因其容量很小,只能吸氧1个小时左右,无法满足户外较长时间的施工或旅游需要。液态氧气化成气态氧气时,体积可达到原来的860倍,同样的容器,相对于气态存储方式,可以实现更大容量的氧气存储。

  目前,传统的氧气供给装置如专利号为CN209470020U公开的结构,其包括液氧罐机构、汽化器机构和减压阀机构,减压阀机构通过汽化器机构与所述液氧罐机构连通,该氧气供给装置通过液氧罐机构的出液管输出液氧,液氧在汽化器机构中气化后使用。

  上述传统的氧气供给装置存在以下缺陷:第一,传统的液氧罐机构的绝热效果较差,液氧罐机构内的部分液氧在液氧罐机构内就已经气化,这些氧气聚集在液氧罐机构的顶部,传统的供氧方式只是通过液氧罐机构的出液管输出液氧,液氧在汽化器机构中气化后使用,而在液氧罐机构内的氧气却无法输出使用,不断气化的氧气造成液氧罐机构内气压增大,需要通过安全阀释放氧气来维持液氧罐机构内部气压的平衡,造成了氧气的浪费;第二,液氧罐机构内液氧用完后,需要通过放空阀对液氧罐机构内的氧气进行放空处理,才能将下次使用的液氧充满液氧罐机构,而传统的放空阀在放空气体时需要旋拧阀杆打开放空口,打开和关闭操作时间长、操作繁琐、劳动强度大、作业效率低下;第三,使用氧气供给装置时,当输送氧气的管路发生堵塞等问题时,系统内气压增大,存在安全隐患。

  发明内容

  本发明的目的在于针对现有技术中氧气供给装置存在的氧气存在浪费的问题、放空液氧罐时操作繁琐、供氧系统存在安全隐患等问题,提出了一种低温储氧供氧系统及基于低温储氧供氧系统的供氧方法。

  本发明涉及的一种低温储氧供氧系统,包括注液装置、液氧绝热储罐、放空阀装置、减压阀装置和控制装置;所述的液氧绝热储罐的底部设有进液管,顶部设有出气管和毛细管,所述的注液装置与液氧绝热储罐的进液管连接;所述的放空阀装置的进气端与液氧绝热储罐的出气管连通;所述的减压阀装置设有两个进气端和一个出气端,放空阀装置的出气端通过输气管路与减压阀装置的其中一个进气端连通,毛细管通过气化管路与减压阀装置的另一个进气端连通;所述的控制装置上设有鼻吸管接头,减压阀装置的出气端通过控制装置与鼻吸管接头连通。

  优选地,所述的液氧绝热储罐包括储罐外壳和储罐内胆,所述的出气管固定在储罐内胆的顶端,进液管固定在储罐内胆的底部,储罐外壳套设在储罐内胆外侧,储罐外壳与储罐内胆之间存在真空空腔,进液管和出气管均穿过储罐外壳,且进液管和出气管的外壁均与储罐外壳固定;所述的毛细管设在出气管内部,毛细管的底端延伸至储罐内胆内腔靠近底部的位置,出气管的底端位于储罐内胆内腔靠近顶部的位置,毛细管的顶端穿出出气管,毛细管的外径小于出气管的内径。

  优选地,所述的储罐内胆的外壁上包覆有绝热材料层;所述的储罐外壳的顶端焊接有抽真空口,抽真空口的一端与真空空腔连通;所述的真空空腔内设有分子筛,分子筛固定在储罐内胆的外壁上或固定在储罐外壳的内壁上。

  优选地,所述的注液装置包括卡扣接头、卡套接头和进液阀杆,卡套接头的下端设有进液口,卡套接头的上端与卡扣接头的下端螺纹连接,所述的进液管通过锁紧螺母与卡扣接头的上端连接,卡扣接头和卡套接头内设有与进液管连通的液氧通道,卡扣接头的下端设有第一固定座,第一固定座的外圈与卡套接头的内壁固定,第一固定座的中心设有通孔,第一固定座的周向设有若干缺口,固定座的缺口部分与卡套接头之间存在间隙,进液阀杆的尺寸小于通孔的孔径,进液阀杆的下端设有凸环和封闭状态下用于封堵进液口的第一密封垫片,进液阀杆的外圈套设有第一弹簧,进液阀杆穿过通孔,第一弹簧的下端与凸环的上表面接触,第一弹簧的上端与第一固定座的下表面接触;所述的卡扣接头的下端还设有用于补充液氧时连接液氧补充罐的卡扣件,卡扣件通过锁紧螺钉与卡扣接头固定,卡扣件上设有第一卡槽;所述的卡扣接头和卡套接头的交界处设有第一密封圈;所述的卡扣接头和卡扣件的交界处设有第二密封圈。

  优选地,所述的放空阀装置包括放空阀阀体和放空机构;所述的放空阀阀体内设有进气通道、出气通道、放空机构安装孔和放空通道,进气通道与放空阀装置的进气端连通,出气通道与放空阀装置的出气端连通,出气通道和放空机构安装孔均与进气通道连通,放空通道与放空机构安装孔连通;所述的放空机构包括第一阀杆、扳手、第二弹簧和第一阀芯,第一阀杆安装在放空机构安装孔内,第一阀杆的外端伸出放空阀阀体,第一阀芯设在第一阀杆的内端,第一阀芯与放空机构安装孔的内侧孔口配合,第二弹簧套设在第一阀杆外圈,第二弹簧的两端分别支撑于第一阀芯及放空阀阀体,扳手通过转动轴与第一阀杆伸出放空阀阀体的部分铰接,扳手上设有第一接触面和第二接触面,第一接触面到转动轴的垂直距离小于第二接触面到转动轴的垂直距离,第一接触面或第二接触面与放空阀阀体的外壁接触;所述的放空阀阀体上还设有第一安全阀,第一安全阀与进气通道连通。

  优选地,所述的减压阀装置包括第一阀体、第二阀体和减压阀阀体;所述的第一阀体内部设有第一氧气通道,第一氧气通道的一端通过氧气输送管路与放空阀的出气端连接,第一氧气通道的另一端与减压阀阀体连通;所述的第二阀体内部设有第二氧气通道、第三氧气通道和减压阀装置出气通道,第二氧气通道的一端通过液氧气化管路与毛细管连接,第二氧气通道的另一端与减压阀装置出气通道连通,所述的第三氧气通道的一端与减压阀阀体连通,另一端与减压阀装置出气通道连通,减压阀装置出气通道通过输氧管及控制装置与鼻吸管接头连接。

  优选地,所述的减压阀阀体包括第二固定座、第三弹簧、活动块和弹性密封膜,第二固定座固定在减压阀阀体的底端,第三弹簧和活动块安装在减压阀阀体内,第三弹簧的两端分别与第二固定座和活动块紧密接触,弹性密封膜的下表面与活动块紧密接触,弹性密封膜的上表面在封闭状态时紧贴第一氧气通道的管道口和第三氧气通道的管道口,第三氧气通道的轴心和弹性密封膜的中心对齐,第一氧气通道的轴心偏离弹性密封膜的中心。

  优选地,所述的减压阀装置还包括第二安全阀,第二安全阀与第一氧气通道连通。

  优选地,所述的输气管路和气化管路均缠绕在液氧绝热储罐外。

  本发明还涉及一种基于低温储氧供氧系统的供氧方法,包括以下步骤:

  S1、关闭控制装置,通过放空阀装置释放液氧绝热储罐内残余的氧气,然后通过注液装置向液氧绝热储罐充装液氧;

  S2、打开控制装置,液氧绝热储罐内已经气化的氧气通过出气管进入放空阀装置,再经过输气管路进入到减压阀装置中,液氧经过毛细管进入气化管路,在气化管路中气化形成氧气进入到减压阀装置中;

  S3、减压阀装置对氧气进行减压,减压后的氧气通过连接在鼻吸管接头上的鼻吸管供人体使用。

  采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:

  1、本发明涉及的低温储氧供氧系统的液氧绝热储罐上设有出气管和毛细管,毛细管用于输出液氧,液氧经过螺旋管路中气化升温后供人体使用,而出气管用于输出已经在液氧绝热储罐气化的氧气,经过螺旋管路升温后,在减压阀中经过减压后供人体使用,如此,可以提高氧气的利用率,延长低温储氧供氧系统供氧的时间,同时,液氧绝热储罐内已经气化的氧气被输出使用,还能够平衡液氧绝热储罐内的气压,避免液氧绝热储罐内气压过大。

  2、本发明涉及的放空阀装置包括放空阀阀体和放空机构,放空机构包括第一阀杆、扳手和第二弹簧,第一阀杆的内端设有第一阀芯,第二弹簧套设在第一阀杆外圈,扳手通过转动轴与第一阀杆伸出放空阀阀体的部分铰接,扳手上设有第一接触面和第二接触面,第一接触面到转动轴的垂直距离小于第二接触面到转动轴的垂直距离,第一接触面或第二接触面与放空阀阀体的外壁接触,使用时扳动扳手,使第一接触面或第二接触面交替与放空阀阀体接触,即可实现放空阀的开关,操作方便,操作时间短。

  3、本发明在放空阀装置上设置了第一安全阀,在减压阀装置上设置了第二安全阀,当低温储氧供氧系统内气压高于第一安全阀或第二安全阀设置的压力值时,第一安全阀或第二安全阀自动打开并释放气体,防止造成更严重的安全问题。

  4、本发明的液氧绝热储罐采用真空处理+分子筛+多层绝热屏技术,保证了液氧绝热储罐优异的绝热性能。

  附图说明

  图1是本发明涉及的低温储氧供氧系统的主视图;

  图2是本发明涉及的低温储氧供氧系统的侧视图;

  图3是本发明液氧绝热储罐的剖面图;

  图4是本发明注液装置常态(封闭)状态下的剖视图;

  图5是图4所示注液装置灌注液氧另一个方向打开状态下的剖视图;

  图6是附图5所示注液装置A-A剖面图;

  图7是本发明放空阀封闭状态下的剖面图;

  图8是本发明放空阀放空状态下的剖视图;

  图9是本发明减压阀装置的剖面图;

  图10是本发明控制装置的主视图;

  图11是本发明控制装置的水平剖视图;

  图12是控制装置在自动调整流量模式下吸气和呼气的时间比例示意图;

  图13控制电路的原理框图。

  图示说明:1-液氧绝热储罐,101-储罐外壳,102-储罐内胆,103-进液管,104-出气管,105-毛细管,106-真空空腔,107-绝热材料层,108-分子筛,109-抽真空口,2-注液装置,201-卡扣接头,202-卡套接头,203-进液阀杆,204-进液口,205-液氧通道,206-第一固定座,207-第一密封垫片,208-第一弹簧,210-卡扣件,211-第一卡槽,212-锁紧螺钉,216-第一密封圈,217-第二密封圈,219-锁紧螺母,220-缺口,3-放空阀装置,301-放空阀阀体,302-进气通道,303-出气通道,304-放空机构安装孔,305-放空通道,307-第一阀杆,308-扳手,309-第二弹簧,310-第一阀芯,311-转动轴,312-第一接触面,313-第二接触面,315-第一安全阀,4-减压阀装置,401-第一阀体,402-第二阀体,403-减压阀阀体,404-第一氧气通道,405-第二氧气通道,406-第三氧气通道,407-减压阀装置出气通道,408-第二固定座,409-第三弹簧,410-活动块,411-弹性密封膜,412-第二安全阀,5-控制装置,501-氧气进气管,502-氧气输出接头,503-电磁阀,504-压差传感器,505-波段开关,506-控制电路,507-连续输出控制阀块,508-凸轮,509-阀块管路,510-第二阀杆,511-第三密封圈,512-第四弹簧,513-凸轮凸起,6-输气管路,7-气化管路,8-鼻吸管接头。

  具体实施方式

  为进一步了解本发明的内容,结合实施例对本发明作详细描述,以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

  实施例一

  参照附图1和2所示,本发明涉及的一种低温储氧供氧系统包括注液装置2、液氧绝热储罐1、放空阀装置3、减压阀装置4和控制装置5。

  参照附图1~3所示,上述的液氧绝热储罐1包括储罐外壳101、储罐内胆102、进液管103、出气管104和毛细管105。所述的出气管104焊接在储罐内胆102的顶端,进液管103焊接在储罐内胆102的底部,所述的储罐外壳101套设在储罐内胆102外侧,储罐外壳101与储罐内胆102之间存在真空空腔106,进液管103和出气管104均穿过储罐外壳101,且进液管103和出气管104的外壁均与储罐外壳101焊接,进而使储罐外壳101与储罐内胆102固定;所述的出气管104的底端位于储罐内胆102内腔靠近顶部的位置,所述的毛细管105设在出气管104内部,毛细管105的底端延伸至储罐内胆102内腔靠近底部的位置,顶端穿出出气管104,毛细管105的外径小于出气管104的内径,本实施例中毛细管105的外壁与出气管104内壁存在间隙。

  所述的储罐外壳101的顶端焊接有抽真空口109,抽真空口109的一端与真空空腔106连通,所述的抽真空口109在液氧绝热储罐的生产过程中用于将储罐外壳和储罐内胆之间的空腔抽成真空状态,抽真空后,对抽真空口109进行封堵;为增强液氧绝热储罐的绝热性能,所述的储罐内胆102的外壁上包覆有绝热材料层107,绝热材料层107由多层反射屏和绝热纸制成;所述的真空空腔106内设有分子筛108,分子筛108固定在储罐内胆102的外壁上或固定在储罐外壳101的内壁上,本实施例中分子筛108设置在储罐内胆102与绝热材料层107之间,分子筛108用于气体的纯化处理,吸附分子,保证真空空腔106的真空度,进而保证液氧绝热储罐1绝热效果,进而达到更好的真空效果。

  上述毛细管105和出气管104的位于储罐外壳101和储罐内胆102之间的部分设置呈“S”型,“S”型的毛细管105和出气管104有利于避免因低温下材料应变导致的焊缝裂纹,从而确保真空度。

  参照附图1和2所示,所述的注液装置2与液氧绝热储罐1的进液管103连接。其中,注液装置2的结构参照附图4~6所示,包括卡扣接头201、卡套接头202和进液阀杆203,卡套接头202的下端设有进液口204,卡套接头202的上端与卡扣接头201的下端螺纹连接,卡扣接头201和卡套接头202的交界处设有第一密封圈216,第一密封圈216用于防止充装液氧过程中液氧从卡扣接头201和卡套接头202之间的缝隙中泄漏;卡扣接头201和卡套接头202内设有连通的液氧通道205,卡扣接头201的下端设有第一固定座206,第一固定座206的外圈与卡套接头202的内壁固定,第一固定座206的中心设有通孔,第一固定座206周向设有缺口220,固定座的缺口部分与卡套接头202之间存在间隙;所述的进液阀杆203的尺寸小于通孔的孔径,进液阀杆203的下端设有凸环和封闭状态下用于封堵进液口204的第一密封垫片207,进液阀杆203的外圈套设有第一弹簧208,进液阀杆203穿过通孔,第一弹簧208的下端与凸环的上表面接触,第一弹簧208的上端与第一固定座206的下表面接触。卡扣接头201的下端设有用于补充液氧时连接液氧补充罐的卡扣件210,卡扣件210通过锁紧螺钉212与卡扣接头201固定,卡扣件2010上设有“7”字型的第一卡槽211,液氧补充罐上设有与第一卡槽211配合的凸块。充装氧气的过程中,液氧补充罐通过旋拧的方式使液氧补充罐上的凸块卡在第一卡槽211内,临时固定液氧补充罐,并且液氧补充罐的充装口向上顶起进液阀杆203,对液氧储罐进行充装;所述的卡扣接头201和卡扣件210的交界处设有第二密封圈217,第二密封圈217用于防止液氧从卡扣接头201和卡扣件210之间的缝隙中泄漏。

  为了方便安装该注液装置,该液氧储罐的注液装置还包括用于将注液装置固定在液氧储罐上的安装座,安装座通过固定螺母与卡扣接头外圈固定,该安装座焊接在液氧储罐的外侧。

  参照附图1和2所示,所述的放空阀装置3的进气端与液氧绝热储罐1的出气管连通,参照附图7和8所示,放空阀装置3包括放空阀阀体301和放空机构;所述的放空阀阀体201内设有进气通道302、出气通道303、放空机构安装孔304和放空通道305,进气通道302与放空阀装置3的进气端连通,出气通道303与放空阀装置3的出气端连通,出气通道303和放空机构安装孔304均与进气通道302连通;所述的放空机构包括第一阀杆307、扳手308和第二弹簧309,第一阀杆307安装在放空机构安装孔304内,第一阀杆307的外端伸出放空阀阀体301,第一阀杆307的内端设有第一阀芯310,第一阀芯310与放空机构安装孔304的内侧孔口配合,第二弹簧309套设在第一阀杆307外圈,第二弹簧309的两端分别支撑于第一阀芯310及放空阀阀体301,扳手308通过转动轴311与第一阀杆307伸出放空阀阀体301的部分铰接,扳手308上设有第一接触面312和第二接触面313,第一接触面312到转动轴311的垂直距离小于第二接触面313到转动轴的垂直距离,封闭状态下第一接触面312与放空阀阀体的外壁接触,放空状态下第二接触面313与放空阀阀体的外壁接触。所述的放空阀阀体301上还设有第一安全阀315,第一安全阀315与进气通道连通。

  参照附图1和2所示,所述的减压阀装置4设有两个进气端和一个出气端,放空阀装置3的出气端通过输气管路6与减压阀装置4的其中一个进气端连通,毛细管105通过气化管路7与减压阀装置4的另一个进气端连通,所述的输气管路6和气化管路7均缠绕在液氧绝热储罐外,采用缠绕的方式的目的在于,在有限的空间内,增加输气管路6和气化管路7的长度,尤其是增加气化管路7的长度,进而使液氧吸收足够的热量,使其气化并升温至常温状态。

  上述减压阀装置4的具体结构参照附图9所示,减压阀装置包括第一阀体401、第二阀体402和减压阀阀体403;所述的第一阀体401内部设有第一氧气通道404,第一氧气通道404的一端通过输气管路6与放空阀装置301的出气端连接,第一氧气通道404的另一端与减压阀阀体403连通;所述的第二阀体402内部设有第二氧气通道405、第三氧气通道406和减压阀装置出气通道407,第二氧气通道405的一端通过气化管路7与毛细管105连接,第二氧气通道405的另一端与减压阀装置出气通道407连通,所述的第三氧气通道406的一端与减压阀阀体403连通,另一端与减压阀装置出气通道407连通。上述的减压阀装置4还包括第二安全阀412,第二安全阀412与第一氧气通道404连通。

  上述的减压阀阀体403包括第二固定座408、第三弹簧409、活动块410和弹性密封膜411,第二固定座408固定在减压阀阀体403的底端,第三弹簧409和活动块410安装在减压阀阀体403内,第三弹簧409的两端分别与第二固定座408和活动块410紧密接触,弹性密封膜411的下表面与活动块410紧密接触,弹性密封膜411的上表面在封闭状态时紧贴第一氧气通道404的管道口和第三氧气通道406的管道口。

  参照附图1和2所示,所述的控制装置5上设有鼻吸管接头8,减压阀装置4的减压阀装置出气通道407通过输氧管及控制装置5与鼻吸管接头8连通。上述的控制装置至少设置一个电磁阀和一个控制电路,电磁阀与控制电路通信连接。

  基于上述低温储氧供氧系统的供氧方法,包括以下步骤:

  S1、关闭控制装置5,通过放空阀装置释放液氧绝热储罐内残余的氧气,放空阀装置3在通常状态如附图7所示,第一接触面313与放空阀阀体301接触,第一阀杆307堵住放空机构安装孔304的内侧孔口,将扳手308旋转90度,使第二接触面313与放空阀阀体301外端接触,由于第一接触面312到转动轴311的垂直距离小于第二接触面313到转动轴311的垂直距离,扳手308旋转的同时向外拉动第一阀杆307,使阀芯310无法堵住放空机构安装孔304的内侧孔口,储罐内的氧气从放空机构安装孔304和放空通道305排出,实现放空,此时,放空阀装置3的结构如图8所示;然后关闭放空装置3,通过注液装置2向液氧绝热储罐充装液氧,参照附图4所示,注液装置2正常状态下,液氧通道205是封闭的,即第一密封垫片207封堵进液口204,液氧绝热储罐1内的液氧无法通过该注液装置2向外泄露;参照附图6所示,当需要对液氧绝热储罐1进行充装液氧时,将卡扣件210拧入液氧补充罐中,使液氧补充罐的出液口顶起进液阀杆203,同时,设置与液氧补充罐上的凸块卡在第一卡槽211中,此时,第一密封垫片207与进液口204分离,液氧通道205导通,液氧依次通过进液口204、液氧通道205、通孔与进液阀杆203的之间的空隙及第一固定座206周向设置的缺口处、输液管103进入到液氧储罐内;当液氧储罐充装完毕后,反向旋转并将注液装置2从液氧补充罐中取下,在第一弹簧208的作用下,进液阀杆203复位,第一密封垫片207重新封堵进液口204。

  S2、打开控制装置5,液氧绝热储罐1内已经气化的氧气通过出气管104进入放空阀装置3,再经过输气管路6进入到减压阀装置4中,液氧经过毛细管105进入气化管路7,在气化管路7中气化形成氧气进入到减压阀装置4中。

  S3、参照附图9所示,由于液氧绝热储罐1内部的液氧经过毛细管105和气化管路7时气化升温,输送到第二氧气通道405中,输出的液氧是随着氧气实际使用量不断气化所得的,因此无高气压,不需要经过减压处理;液氧绝热储罐1内部的液氧在没有输出时,经过一定时间的储存,有部分液氧将气化成气氧,于是在液氧绝热储罐1的顶部形成高压氧气区,这部分氧气通过输气管路6进入到减压阀装置的第一氧气通道404中,这部分氧气是高气压的,需要对其进行减压;减压时,若第一氧气通道404内气压小于安全阀412设定的阈值,氧气挤压减压阀阀体403的弹性密封膜411,原本紧贴第一氧气通道404和第三氧气通道406的弹性密封膜411和弹簧409受到高压,活动块410退让,弹性密封膜411与第一氧气通道404以及弹性密封膜411与第三氧气通道406之间形成细小的空隙,氧气经过空隙进入第三氧气通道406,因为缝隙的节流作用,造成压力损失,进而实现减压的作用,通过减压阀固定座的调节,在弹簧409的作用下,使进入第三氧气通道406的氧气的压力波动与弹簧409力相平衡,并在一定的误差范围内保持恒定,减压后的氧气经过第三氧气通道406和减压阀装置出气通道407供人使用;当第一氧气通道404内气压大于安全阀412设定的阈值时,安全阀412自动打开,释放第一氧气通道404内的气体,防止气压过大造成更加严重的后果。

  实施例二

  为提高低温储氧供氧系统的氧气利用率,增加氧气输出时长,本实施例在实施例一的基础上,进一步改进了低温储氧供氧系统的控制装置5,本实施例中的控制装置如图10和图11所示,包括:

  氧气进气管501,用于连通减压阀装置出气通道并提供氧气;

  氧气输出接头502,用于连接鼻吸管并将氧气提供给人体;

  电磁阀503,用于控制氧气进气管501和氧气输出接头502之间管路的通断,电磁阀503包括电磁阀A口、电磁阀B口和电磁阀C口,氧气进气管501与电磁阀A口连接,氧气输出接头502与电磁阀B口连接,压差传感器504与电磁阀C口连接;

  压差传感器504,与氧气输出接头502连通,用于感应人体的呼气和吸气;

  波段开关505,用于设置输氧模式,并将模式信息传输给控制电路506,波段开关505上配有旋钮,用于调节波段开关;

  控制电路506,用于接收压差传感器504的呼气和吸气信号、接收波段开关505设置的模式信息,并根据波段开关505设置的模式和压差传感器4的呼气和吸气信号,在人体吸气时打开电磁阀503输出氧气,在人体呼气时关闭电磁阀503停止输出氧气;

  上述波段开关505设置输氧模式包括固定流量模式和自动调整流量模式,所述的自动调整流量模式是通过压差传感器504感应人体的吸气,控制电路506根据接收的吸气信号,并根据人体一次呼吸中吸气和呼气的时间比例计算吸气时长,根据吸气时长交替变化电磁阀的开关状态;所述的固定流量模式是通过压差传感器504感应人体的吸气,控制电路506接收的吸气信号,并根据设置的每次吸气的固定时间,交替变化电磁阀的开关状态。

  上述供氧系统的控制装置还包括连续输出控制阀块507,所述的波段开关上还设有凸轮508,凸轮8上设有凸轮凸起513;连续输出控制阀块507中设有阀块管路509和第二阀杆510,阀块管路509的两端分别与氧气进气管501和氧气输出接头502连通,阀块管路509中设有变径段,第二阀杆510设置于阀块管路509中,第二阀杆510的外圈设有用于封堵阀块管路509的第三密封圈511,第三密封圈511与变径段配合,第二阀杆510的一端设有第四弹簧512,另一端与波段开关505配合。

  供氧系统的控制装置还设置了连续输氧模式,当处于紧急状态时,比如人体需氧量很大或者波段开关与控制电路的通信连接失效,可通过旋转波段开关505,通过机械方式开启第二阀杆510,使供氧系统持续输出氧气。

  上述电磁阀503采用型号为Z141/Z1432的铜系列二位三通直动活塞板式电磁阀,压差传感器504采用PX137系列压力传感器;

  波段开关可切换输氧状态,可关闭气源、在自动调整流量模式下供氧、在固定流量模式下供氧或在连续供氧模式下供氧,其中固定流量模式下供氧又可以分为0.3秒、0.5秒、0.8秒、1.2秒、1.5秒和2.0秒五个档位,在关闭气源和连续供氧模式下,整机不受控制装置控制,通过机械方式切换。

  参照附图13所述,上述控制电路6包括MCU、电源模块和驱动模块,波段开关和压差传感器均与MCU连接,压差传感器和MCU之间还设置有放大器,用于将吸气产生的差压信号放大,信号放大后传输给MCU;电源模块包括依次连接的电池盒、升压电路和低压差线性稳定器LDO,电池盒安装于电池插座中,为四节LR14电池,其在固定流量模式下可整机工作10~16小时,低压差线性稳定器LDO与MCU连接,电池盒用于提供3V的电能,升压电路将电压升至6V,低压差线性稳定器LDO将电压稳定在5V,为MCU及驱动模块提供稳定的电压,当波段开关处于关闭状态或处于连续输出模块时,该升压电路关闭,MCU无需控制驱动模块,由于MCU、放大器和压差传感器均需要稳定的电压,电池供电电压因其不稳定,故供电由升压电路升压后降压获得;所述的驱动模块包括电磁阀驱动及保护电路、升压电路和电磁阀插座,电磁阀安装在电磁阀插座上,当波段开关处于自动调整流量模式和固定流量模式时,电源模块向MCU提供电能,MCU启动电池阀驱动及保护电路,与此同时,升压电路进一步将电压升至电磁阀所需的12V,进而开启电磁阀;所述的MCU上还连接有红绿蓝三色直插式指示灯,作为电磁阀动作同步显示,也作为开关动作显示,同时也显示产品状态及故障维护指示。

  上述电磁阀3的型号为VSONC-6S11-VE1F0,其为两位三通电磁阀,供电电压为12V,功耗为1W,耐压200kPa,软管可直接接入,软管内径为4mm,最大尺寸约50mm*24mm*16mm;压差传感器4的型号为MP3V5010DP,其量程为10kPa,供电电压为2.7~3.3V,两个管子引出可直接接入软管,贴片焊接在PCB上,用于将呼吸时气管内的气压变化转化为电压信号工MCU读取;波段开关的型号为MRA112(NKK),其有8个档位;升压电路采用型号为SX1308的丝印B628 2A升压芯片,可从2.5V升压到12V,效率大于90%;低压差线性稳定器LDO采用LS883型低压差线性稳压器,电磁阀驱动及保护电路采用IRF540驱动电磁阀电路,放大器采用型号为VOL-RS232的德国Volfa放大器信号模块,MCU的型号为MKE02Z64LVD4,工作压力为4.5~5.5V,Cotex-M系列内核,其用于读取波段开关档位,以及采样压差传感器电压信号的变化,判断是否吸入动作,之后控制电磁阀切换通路供氧。

  采用自动调整流量模式为人体提供氧气,其具体步骤包括:

  1)通过波段开关505设置输氧模式,将输氧模式设置为自动调整流量模式;

  2)初始状态下,电磁阀504连通氧气输出接头502和压差传感器504,封堵氧气进气管501和氧气输出接头502,此时,压差传感器504感应人体的吸气;

  3)当压差传感器504感应到人体吸气,并将该信号传递给控制电路506,控制电路506改变电磁阀503状态,使电磁阀503封堵氧气输出接头502和压差传感器504,连通氧气进气管501和氧气输出接头502,为人体提供氧气;

  4)当人体吸气达到设定时长时,控制电路关闭电磁阀,

  此处,采用的是自动调整流量模式,使用的供氧系统在出厂时,在控制电路506中设置人体一次呼吸中吸气和呼气的时间比例,时间比例一般为1:1.5~1:2,如图12所示,通过压差传感器获知人体的吸气起始信号和呼吸频率信号,控制电路接收压差传感器获取的信号并记录若干次吸气和呼气中压差传感器获取的数据,统计分析其呼吸周期、吸气时长和压差大小的变化趋势,计算下一次吸气所需的吸气时长,以计算出来的下一次吸气所需吸气时长作为设定时长,控制电路根据压差传感器获知的下一次吸气起始信号和设定时长控制电磁阀的开关状态,

  比如,设定的时间比例为1:2,压差传感器504感应10次吸气,并将这10次呼吸中吸气的起始点的间隔时间作为每次呼吸的时长,根据这10次呼吸的总时长计算一次呼吸的平均时长为T总,假设T总=3秒,则可计算出人体一次呼吸中,吸气时间T1=1秒,呼气时间T2=2秒,则当压差传感器504感应到人体吸气,电磁阀503连通氧气进气管501和氧气输出接头502的时间为1秒,1秒后电磁阀503关闭;

  5)重复步骤2)~4),在人体吸气时输出氧气,在人体呼气时停止输出氧气。

  采用固定流量模式为人体提供氧气,其具体步骤包括:

  1)通过波段开关设置输氧模式,将输氧模式设置为固定流量模式,同时,通过波段开关505设置固定流量模式下,每次输氧的固定时间,本实施例中,每次输氧的固定时间可以设定为0.3秒、0.5秒、0.8秒、1.2秒、1.5秒或2.0秒;

  2)电磁阀504连通氧气输出接头502和压差传感器504,封堵氧气进气管501和氧气输出接头502,此时,压差传感器504感应人体的吸气;

  3)当压差传感器504感应到人体吸气,并将该信号传递给控制电路506,控制电路506改变电磁阀503状态,使电磁阀503封堵氧气输出接头502和压差传感器504,连通氧气进气管501和氧气输出接头502,为人体提供氧气;

  4)当人体吸气达到设定时长时,控制电路506关闭电磁阀,停止输出氧气,控制装置恢复到步骤2)的状态;

  5)重复步骤2)~4),在人体吸气时输出氧气,在人体呼气时停止输出氧气。

  当处于紧急状态时,比如人体需氧量很大或者波段开关与控制电路的通信连接失效时,还可以通过波段开关505将输氧模式修改为连续输氧模式;

  即旋转波段开关505,使凸轮508旋转至第二阀杆510的端部,并且使第二阀杆510的顶在凸轮凸起513处,压缩第四弹簧512,此时,原本与阀块管路509的变径段紧密接触的第三密封圈511与变径段分离,出现缝隙,氧气进气管501和氧气输出接头502始终处于导通状态,氧气从氧气进气管501进入并经过阀块管路后持续从氧气输出接头502上的鼻吸管输出,持续供人体使用。

  以上结合实施例对本发明进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。

《低温储氧供氧系统及基于低温储氧供氧系统的供氧方法.doc》
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