| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411531018.4 | 申请日 | 2024-10-30 |
| 公开(公告)号 | CN119239880A | 公开(公告)日 | 2025-01-03 |
| 申请人 | 重庆华渝电气集团有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 方彦鸿; 陈光友; 高文顺; 黄德庆; 袁海军; 李帅; 雷华柯; 任志伟; | 第一发明人 | 方彦鸿 |
| 权利人 | 重庆华渝电气集团有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 重庆华渝电气集团有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：重庆市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：重庆市渝北区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：重庆市渝北区龙山路68号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：401120 |
| 主IPC国际分类 | B63C11/18 | 所有IPC国际分类 | B63C11/18 ; B63C11/22 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 重庆博凯知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 孙根; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种电控式恒 氧 分压闭式潜 水 呼吸器系统，包括供气分系统、呼吸循环分系统和电控分系统；所述供气分系统包括氧气供给系统和稀释气体供给系统，所述呼吸循环分系统包括呼吸循环管路和 串联 于呼吸循环管路中的二氧化 碳 吸收剂罐，所述电控分系统包括安装于氧气供给系统与呼吸循环管路之间的补氧电磁 阀 ，和用于采集呼吸循环管路中气体参数的气体 传感器 ，和深度传感器，以及与补氧 电磁阀 和 气体传感器 相连的显示装置、控制板和电源。本发明能够精确控制氧气供应、可调节性强、快速响应和 稳定性 好，同时能够实时检测和显示信息，提高了使用的安全性和舒适性。 | ||
| 权利要求 | 1.一种电控式恒氧分压闭式潜水呼吸器系统，其特征在于，包括供气分系统、呼吸循环分系统和电控分系统； |
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| 说明书全文 | 一种电控式恒氧分压闭式潜水呼吸器系统技术领域[0001] 本发明涉及潜水设备技术领域，尤其涉及一种电控式恒氧分压闭式潜水呼吸器系统。 背景技术[0002] 传统的潜水呼吸器使用气瓶定量供应氧气，但气瓶中的氧气浓度是固定的，无法根据不同深度和需求进行调节。在某些特定的环境下，如高海拔地区、大深度潜水、科研考察等情况，需要对氧分压进行精确控制。由于水下执行任务的特殊性，要求佩戴的潜水呼吸器必须隐蔽性高、生命支持时间长，防止水生生物干扰，提高潜水员安全性，因此潜水员佩戴的呼吸器通常采用闭式或半闭式呼吸器。比较而言，闭式呼吸器的隐蔽性最高，噪音较小，在水中基本不排出气泡，由于气体基本不浪费，在同等条件下，生命支持时间较长；传统机械式闭式呼吸器虽然可以回收呼出的废气，使得使用时间更长，但由于机械式闭式呼吸器只能被动供气，无法调节氧分压，所以限制了使用深度，减少了使用时间。所以为了提高潜水员安全性和舒适性，研发一种能够调节氧分压的潜水呼吸器非常必要。 发明内容[0003] 针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种电控式恒氧分压闭式潜水呼吸器系统，解决了现有技术不易调节、安全性和舒适性差的问题。 [0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种电控式恒氧分压闭式潜水呼吸器系统，包括供气分系统、呼吸循环分系统和电控分系统； 所述供气分系统包括氧气供给系统和稀释气体供给系统，所述氧气供给系统和稀释气体供给系统与呼吸循环系统相连，分别用于向呼吸循环系统供给氧气和稀释气体； 所述呼吸循环分系统包括呼吸循环管路和串联于呼吸循环管路中的二氧化碳吸收剂罐，所述氧气供给系统和稀释气体供给系统与呼吸循环管路相连； 所述电控分系统包括安装于氧气供给系统与呼吸循环管路之间的补氧电磁阀，和用于采集呼吸循环管路中气体参数的气体传感器，和用于采集潜水深度的深度传感器，以及与补氧电磁阀和气体传感器相连的显示装置、控制板和电源。 [0005] 作为优化，所述氧气供给系统包括高压氧气瓶，所述高压氧气瓶的出气端安装有氧气压力表和氧气组合阀，所述氧气组合阀的出气端与补氧电磁阀相连。 [0006] 作为优化，所述稀释气体供给系统包括高压稀释气瓶，所述高压稀释气瓶的出气端安装有稀释气压力表和稀释气组合阀，所述稀释气组合阀的出气端与呼吸循环系统相连。 [0007] 作为优化，所述高压稀释气瓶中填充有空气或空气和氧气的混合气体或三混气。 [0008] 作为优化，所述呼吸循环管路包括吸气袋和呼气袋，在吸气袋的出气端和呼气袋的进气端之间设有呼吸转换阀，所述呼吸转换阀与咬嘴相连，所述吸气袋的进气端通过第一循环管路与二氧化碳吸收剂罐的出气端相连，所述呼气袋的出气端通过第二循环管路与二氧化碳吸收剂罐的进气端相连。 [0009] 作为优化，所述吸气袋上设有自动补气阀和手动补气阀，所述稀释气组合阀的出气端分别与自动补气阀和手动补气阀相连。 [0010] 作为优化，所述呼气袋上设有手动补氧阀和排气/安全阀，所述手动补氧阀与氧气组合阀的出气端相连。 [0012] 本申请与现有技术相比具有以下有益效果：1、精确控制氧气供应：可以根据潜水员所处深度和需求，精确计算和控制呼吸器回路中的氧气分压。通过实时监测和调整氧气供应，确保潜水员在不同深度下仍能得到适宜的氧气供应。 [0013] 2、可调节性强：由于采用电子系统系统，可以根据特定环境要求或个体差异，灵活设置恒氧分压值，满足不同人群和潜水需求。 [0015] 4、实时监测和信息显示：氧分压监测功能，养分压是潜水时最重要的指标，通过监测氧分压，潜水员可以随时了解自己的氧气供应情况，做出相应调整；二氧化碳监测功能，二氧化碳浓度过高也会造成二氧化碳中毒，所以恒氧分压电控系统含有二氧化碳过滤和监测功能，实时提示潜水员安全信息；深度信息监测，潜水员要实时观测自己所处深度，潜水计划和后续减压作安排。附图说明 [0016] 图1为本发明的系统示意图。 具体实施方式[0017] 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。 [0018] 具体实施时：参见图1，潜水员在进行深海潜水时面临着氧中毒和低氧中毒的风险，这些风险限制了他们的潜水深度和时间。为了解决这个问题，就需要解决如何控制潜水员呼吸气体中的氧气分压。而通过调整呼吸气体中的氧气浓度，可以降低高压氧中毒和低氧中毒的风险，并提供更长的潜水时间。而开式呼吸器、半闭式呼吸器和机械式闭式呼吸器只能被动供氧，而气瓶当中氧气浓度恒定，潜水员在潜水活动时呼吸浓度一定的氧气，当深度变化时，氧分压就会变化，氧分压低了就会导致“缺氧”，氧分压太高就会导致“氧中毒”。恒氧分压控制系统就是电磁阀控制气瓶释放氧气，使得呼吸回路中氧分压保持恒定。 [0019] 具体的，本申请所提供的一种电控式恒氧分压闭式潜水呼吸器系统，包括供气分系统、呼吸循环分系统和电控分系统。 [0020] 所述供气分系统包括氧气供给系统和稀释气体供给系统，所述氧气供给系统和稀释气体供给系统与呼吸循环系统相连，分别用于向呼吸循环系统供给氧气和稀释气体。具体的，所述氧气供给系统包括高压氧气瓶，所述高压氧气瓶的出气端安装有氧气压力表和氧气组合阀，所述氧气组合阀的出气端与补氧电磁阀相连。所述稀释气体供给系统包括高压稀释气瓶，所述高压稀释气瓶的出气端安装有稀释气压力表和稀释气组合阀，所述稀释气组合阀的出气端与呼吸循环系统相连。所述高压稀释气瓶中可根据需要填充有空气或空气和氧气的混合气体或三混气，其中，所述三混气（Trimix）是一种用于潜水的混合气体，主要由氧气、氮气和氦气三种气体按特定比例混合而成。其主要目的是减少潜水过程中氮气麻醉的风险，并提高潜水员在深水环境中的安全性和思维清晰度。 [0021] 具体的，供气分系统主要通过对携带的高压气体进行减压，并根据系统需要自动提供氧气和稀释气体。供气分系统主要由两条独立的供气控制阀组组成，包括高效供氧及控制，稀释气体提供及控制。在供氧及控制方面，由高压氧气瓶组件（含高压氧气瓶阀）、氧气减压器、供氧电磁阀以及相应管路等部分组成。在稀释气体供气及控制方面，由高压稀释气瓶组件（含气瓶阀）、混合气减压器、自动补气阀、手动补气阀以及相应管路等部分组成。 [0022] 所述呼吸循环分系统包括呼吸循环管路和串联于呼吸循环管路中的二氧化碳吸收剂罐，所述氧气供给系统和稀释气体供给系统与呼吸循环管路相连。所述呼吸循环管路包括吸气袋和呼气袋，在吸气袋的出气端和呼气袋的进气端之间设有呼吸转换阀，所述呼吸转换阀与咬嘴相连，所述吸气袋的进气端通过第一循环管路与二氧化碳吸收剂罐的出气端相连，所述呼气袋的出气端通过第二循环管路与二氧化碳吸收剂罐的进气端相连。所述吸气袋上设有自动补气阀和手动补气阀，所述稀释气组合阀的出气端分别与自动补气阀和手动补气阀相连。所述呼气袋上设有手动补氧阀和排气/安全阀，所述手动补氧阀与氧气组合阀的出气端相连。 [0023] 具体的，呼吸循环分系统利用闭式呼吸器的原理，使呼出的气体经过二氧化碳吸收剂后进入吸气管路，补充新鲜氧气后，再次被潜水员利用。这极大的提高了气体的利用率，可以减少携带气体量，延长使用时间。同时，由于在水中使用呼吸器时，没有气体排入水中，不会产生气泡，隐蔽性更好。呼吸循环分系统主要包括呼吸咬嘴、转换阀、呼气软管、二氧化碳吸收剂罐、呼吸气囊、排气安全阀、吸气软管等组成。 [0024] 所述电控分系统包括安装于氧气供给系统与呼吸循环管路之间的补氧电磁阀，和用于采集呼吸循环管路中气体参数的气体传感器，和用于采集潜水深度的深度传感器，所述深度传感器通过感知外部水压得到潜水深度，也可以用于感知水温等参数，以及与补氧电磁阀和气体传感器相连的显示装置、控制板和电源。所述气体传感器包括氧气浓度（或分压）传感器、二氧化碳浓度（或分压）传感器、温度传感器、压力传感器中的一种或多种。 [0025] 具体的，电控分系统主要是根据传感器采集数据信号，利用解算控制模块，对数据信号进行处理，结合分析建立的数学模型，进行科学计算，根据数据显示模块信号，在显示器等方面进行实时显示氧分压、二氧化碳分压、潜水深度、潜水时间等关键信息，通过显示器上的按钮可以方便的切换显示界面和设置潜水参数。同时，根据主控模块信号对补氧电磁阀进行开关及开关频率控制，保证系统中吸气氧分压恒定。同时，将数据发送到氧分压监视模块，在显示器上实时显示氧分压、二氧化碳分压、潜水深度、潜水时间等关键信息，对氧分压超出安全阈值、深度变化过快等异常情况发出报警。通过监视器上的按钮可以方便的切换显示界面、设置潜水参数和对设备进行校准。 [0026] 使用时，高压稀释气瓶中的高压氧气、混合气（空气/高氧/三混气），经减压阀减压后进入中压管路。当潜水员下潜时，呼吸器内（吸气气囊）压力下降到一定程度，混合气管路上的自动补气阀打开向吸气气囊大流量供气，保证系统压力满足水下环境呼吸。同时，当电控系统检测到呼吸器系统内吸气系统氧分压高于设定值，就会保持补氧电磁阀关闭或自动减少补氧量。相反，当系统中氧分压低于设定值时，补氧电磁阀就会打开，对呼吸器添加新鲜的氧气，进入呼吸循环系统。通过上述方法，达到呼吸器氧分压自适应，在整个潜水过程中，不管是入水下潜，还是上升减压、出水等，呼吸器始终使氧分压保持在选定的设定点附近。 [0027] 去除了二氧化碳和添加了氧气的新鲜气体经吸气管、气囊，进入呼吸器咬嘴，被潜水员吸气使用；潜水员呼出的混合气体经转换阀、呼气管路、气囊，进入二氧化碳吸收罐，呼出的混合气体经吸附剂将二氧化碳吸附，进入吸气端。根据实际需要并在再次补充新鲜氧气后进入呼吸器的吸气管路，再次为下一次被吸入做好准备。在这过程中，呼吸混合物不断更新、变化，并保持循环。在整个潜水过程中，呼吸器实时监测氧气分压、二氧化碳分压、以及当前的环境的温度、压力（深度）等。 [0028] 因此，本申请能够精确控制氧气供应：可以根据潜水员所处深度和需求，精确计算和控制呼吸器回路中的氧气分压。通过实时监测和调整氧气供应，确保潜水员在不同深度下仍能得到适宜的氧气供应。 [0029] 可调节性强：由于采用电子系统系统，可以根据特定环境要求或个体差异，灵活设置恒氧分压值，满足不同人群和潜水需求。 [0030] 快速响应和稳定性好：电控技术具备快速响应的特点，能够在短时间内对呼吸气中的氧气分压进行调节。同时，系统稳定性好，能够持续保持恒定的氧气供应，避免剧烈波动对潜水员造成的影响。 [0031] 实时监测和信息显示：氧分压监测功能，养分压是潜水时最重要的指标，通过监测氧分压，潜水员可以随时了解自己的氧气供应情况，做出相应调整；二氧化碳监测功能，二氧化碳浓度过高也会造成二氧化碳中毒，所以恒氧分压电控系统含有二氧化碳过滤和监测功能，实时提示潜水员安全信息；深度信息监测，潜水员要实时观测自己所处深度，潜水计划和后续减压作安排。 |
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