攜帶式無電源富氧氣體發生器的製作方法

2023-06-09 23:28:36 1

專利名稱：攜帶式無電源富氧氣體發生器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬給人體呼吸提供富氧氣體的聚氧裝置技術領域，特別涉及一種 為高原野外無電源供電的情況下，為人體呼吸提供長時間連續不斷的富氧增溼清 潔氣體的發生裝置。
背景技術：
在青藏高原，空氣中的含氧量很低、氣候乾燥和沙塵比較大。給人體帶來呼 吸困難、高原反應強烈等問題。從而，對青藏高原的旅遊事業的發展、野外的施 工作業、部隊的戰備訓練和國防建設等各方面人員的工作效率、身體健康都存在 很大影響，甚至危及人們的生命安全。
技術背景(1)是使用氧氣鋼瓶給人呼吸提供氧氣的方法液化空氣制氧是 工業上常用的方法。為了方便運輸和使用，再將液氧汽化成氧氣氣體。將工廠制 造出的氧氣氣體注入到氧氣鋼瓶內，使用氧氣鋼瓶提供氧氣方法，非常適合醫院 和實驗室的室內使用。但是，若在野外使用氧氣鋼瓶提供氧氣方法，則需用汽車 或其它交通工具運輸到公路沿線距使用地點最近的地方，然後由使用者攜帶，該 方法氧氣的攜帶量極其有限。從而，限制人們工作中活動的範圍、活動的時間和 活動的強度。而且，氧氣鋼瓶內的氧氣的使用消耗完時，則需要即時更換氧氣鋼 瓶，對使用後的氧氣鋼瓶內進行充填氧氣。所以，該方法不能連續不斷的使用。 特別存在著氧氣鋼瓶體積大和重量重的問題。並且在氧氣的提取和運輸都消耗大 量的能源，所以使用氧氣鋼瓶方法提供氧氣的成本很高。
技術背景(2)是使用化學制氧方法給人體呼吸提供氧氣該方法是在一個 封閉的容器中填入定量的水，加入定量的制氧所需的化學藥品，通過化學反應可 產生出氧氣。非常適合病人和老人在家庭裡使用，或病人從家庭到醫院的途中短 時間使用。但是，若在野外使用化學制氧的方法給人體呼吸提供氧氣，該裝置的 體積和重量在使用時問題不是很大。但是，使用此裝置制氧運行時，為保證供應 氧氣氣體的流量穩定，則需要頻繁的、均勻的加注制氧化學藥品，增加人們的繁 瑣而單調的加注化學藥品操作的所需時間。從而，降低了主要工作的效率。並且，
該方法制氧所需的化學藥品消耗量非常大，存在需攜帶大量化學藥品的問題。而且，制氧的運行成本也很高。同樣，存在著攜帶大量化學藥品所帶來的體積大和 重量重的問題。從而，限制人們野外工作的範圍、時間和強度。
總之，無論是使用氧氣鋼瓶提供氧氣方法，還是使用化學制氧提供氧氣方法， 使用者都需要攜帶體積大和重量重的氧氣鋼瓶或制氧所需的化學藥品，都不能適 合人們野外長距離的攜帶和長時間連續不斷使用的需要。

實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術存在的體積大、重量重、能 源消耗大、運行成本高、不適合野外長距離的攜帶、不能長時間的連續使用，從 而限制人們在野外活動範圍、野外活動時間和野外活動強度等的缺點，給出一種 新型高梯度磁場下，聚氧、增溼和除塵過濾功能集一體的氣體發生裝置。
本實用新型的攜帶式無電源富氧氣體發生器由沙塵防護網、聚氧器、增溼器 和單向閥(流量計)等部分組成。具體的技術方案可參見圖1、 2:
一種攜帶式無電源富氧氣體發生器，結構包括能扣合的前外殼3和後外殼1 、 裝在後外殼1外面上的腰夾2，結構還有裝在前外殼3和後外殼1之內的聚氧器
27、增溼器29，以及氣體輸出管25和單向閥24，安裝在前外殼3和後外殼1 端面的沙塵防護網8;
所述的聚氧器27，結構是在圓筒形的外骨架12內同軸裝有圓筒形內骨架22， 外骨架12和內骨架22之間安裝開口的圓環狀的磁軛23，在磁軛23的兩個側面 外骨架12與內骨架22是相連並且密封的；磁軛23開口處的兩個端頭分別裝有 上永磁塊9和下永磁塊10，兩永磁塊的異性磁極是相對的，在兩永磁塊的之間 構成梯形空間21形成了高梯度磁場，內骨架22在兩永磁塊之間距離小的位置開 口，外骨架12在兩永磁塊之間距離大的位置開口；聚氧器27的下方裝富氧導入 管13，富氧導入管13底端封閉且下端側面開有氣體入水孔18;內骨架22、磁 軛23、外骨架12的下方均開有圓孔，各圓孔相通且與富氧導入管13頂端相通， 富氧導入管13伸入到增溼器29內；
所述的增溼器29，安裝在聚氧器27下方，結構有封閉容器14，在封閉容器 14上面裝有注水管26和氣體輸出管25，在封閉容器14下面裝有排水孔19和排 水孔封蓋20;封閉容器14內橫向裝有防濺水擋板15;封閉容器14上壁開有圓 孔使富氧導入管13穿過，封閉容器14的圓孔與富氧導入管13之間是密封的，富氧導入管13穿過防濺水擋板15， 二者之間有空隙17，該空隙17與防濺水擋 板15和封閉容器14上壁之間的空間形成增溼富氧通道30，增溼富氧通道30與 氣體輸出管25相通；
所述的沙塵防護網8，安裝在與外骨架12開口對應的位置；由兩層防護網 組成，外層是由硬質材料製成的護網；內層是由微孔材料製成的防護層。
沙塵防護網加在聚氧器的外面，外層的護網可以由銅、鋁、有一定強度的塑 料等硬質材料製成的；內層的防護層可以由海綿、纖維過濾網等微孔材料製成。 可防止雜質及灰塵進入永磁塊和磁軛所在的空間，並且對富氧氣體過濾清潔(第 一次富氧氣體過濾清潔處理)和保障聚氧器的安全運行。
聚氧器中，磁軛開口處的兩個永磁塊之間的距離是逐漸變小，在磁塊的之間 形成了一個梯形空間，在梯形空間到沙塵防護網之間構成高梯度磁場，兩永磁塊 的之間距離小的磁場強度高，兩永磁塊的之間距離大的磁場強度低；磁軛可把與 兩永磁塊相接觸面的磁極發出的磁力線，閉合在磁軛中傳輸，這樣可進一步提高 高梯度磁場的磁場強度，並且可防止磁場的磁力線向其它方向洩露。
聚氧器的工作原理是在空氣中兩種含量高的氣體為氮氣和氧氣，氮氣和 氧氣之和佔有量在空氣中達98%。若將氮氣和氧氣兩種氣體分離，就能獲得氧含 量十分豐富的富氧氣體。空氣中的氮氣和氫氣屬於抗磁性氣體，氧氣屬於順磁 性氣體。根據以上物質磁性的特點，本實用新型設計一個高梯度的磁場，當空氣 中的氧氣受到高梯度磁場作用後，感生出與磁化磁場同方向的磁化強度，其磁化 率Xd〉0。氧氣就會在高梯度的磁場中向磁場強度高的方向移動。同時，空氣 中的氮氣和氫氣受到高梯度磁場作用後，感生出與磁場方向相反的磁化強度，其 磁化率Xd<0。空氣中的氮氣和氫氣就會在高梯度的磁場中向磁場強度低的方 向移動，從而達到氧氣和氮氣的分離。
聚氧器分離出氣體的氧氣含量與流量成反比，分離出氣體氧氣含量與高梯度 磁場的面積成正比。因為在人體呼吸時，呼氣和吸氣是交替進行的，兩次吸氣之 間富氧氣體是沒有流量的(單向閥控制人體呼出的氣體不能進入該裝置)。所以， 這樣人體吸入富氧氣體的氧氣含量可以更高。
所述的單向閥24可以是一個輕質中空球；氣體輸出管25上端是氣體輸出口 5，其下端內壁有與單向閥24球體相配合的弧度，使球體在落下時塞堵氣體輸出管25的進氣口處。
單向閥24裝在氣體輸出管25管壁內，氣體輸出管25的下端與增溼富氧通 道30連接。單向閥24的內部是空心的，外殼所用材料可以與桌球材料相同或 相似，單向閥24的質量比較輕，它隨著人吸氣流量的大、小不同，單向閥24 是上、下起伏的。將軟導管連接在氣體輸出口 5上，導管即可向人體供給富氧增 溼清潔的氣體。當沒有富氧氣體流量時(人呼氣)，單向閥24把氣體輸出管25 內側的底部圓弧型內徑密封，防止人體呼出的氣體進入高梯度磁場下聚氧增溼清 潔氣體發生裝置。
本實用新型的攜帶式無電源富氧氣體發生器，可源源不斷地提供富氧氣體， 還可對富氧氣體進行增溼處理，而且，對富氧增溼的氣體進行兩次(沙塵防護網 和增溼器中的水)過濾除塵清潔處理。該裝置在產生出富氧增溼清潔氣體時不消 耗任何能源，也不消耗任何化學藥品。所以，該裝置沒有任何運行成本。該裝置 其結構具有結構緊湊、體積小、重量輕、攜帶方便等特點。根據高梯度磁場下聚
氧增溼清潔氣體發生裝置的性能和特點，非常適用於如青藏高原區域，空氣中的 含氧量低、氣候乾燥和沙塵比較大的氣候環境特點。
可以總結出，本實用新型的攜帶式無電源富氧氣體發生器的特點是-
1、 該裝置克服了青藏高原空氣中的含氧量低、氣候乾燥和沙塵大的特點， 所給人們帶來的影響。
2、 該裝置在輸出富氧增溼清潔的氣體時，不消耗任何能源，沒有運行成本， 適合高原野外長時間連續使用。
3、 該裝置在輸出富氧增溼清潔的氣體時，不用任何消耗材料或氧氣鋼瓶， 裝置造價低。
4、 該裝置具有結構緊湊、體積小、重量輕、便於野外長距離攜帶。

圖1是本實用新型的外觀示意圖。
圖2是本實用新型的整體結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖說明本實用新型的具體的實施方式。
實施例1本實用新型的攜帶式無電源富氧氣體發生器的外部結構。如圖1所示，l為後外殼，3為前外殼，由前外殼3和後外殼1扣合併由連 接螺絲11固定組成攜帶式無電源富氧氣體發生器的外殼；2為腰夾，是攜帶式 無電源富氧氣體發生器與人體攜帶的部件；5氣體輸出口，用於連接氣體軟導管 向人體提供富氧增溼清潔的氣體；6為透明窗口，用於觀察向人體提供富氧增溼 的清潔氣體的流量；7為水位計，通過水位計7的透明窗口可以看得見增溼器29 的水位高低，28為注水封蓋，用於封蓋注水管26。
在本實用新型的攜帶式無電源富氧氣體發生器的外部結構中，還有沙塵防護 網8安裝在氣體入口處，即安裝在裝置的後部；用於封蓋排水孔19的排水孔封 蓋20，裝在本實用新型的底部。沙塵防護網8和排水孔封蓋20因安裝位置在後 部和底部，因此在圖l中沒能標出。
實施例2 本實用新型的攜帶式無電源富氧氣體發生器的整體結構。
如圖2所示，本實用新型主要由聚氧器27、增溼器29、單向閥24等組成。
聚氧器27是由磁軛23、上永磁塊9、下永磁塊10和沙塵防護網8組成。磁 軛23有斷開的開口，斷面處分別裝有兩塊永磁塊，即上永磁塊9和下永磁塊10， 上永磁塊9、下永磁塊10是異性磁極相對的，在兩永磁塊的之間構成梯形空間 21形成了高梯度磁場，磁軛23和兩塊永磁塊裝在由外骨架12和內骨架22所圍 成的空間內。在磁軛23的下方開有一個直徑約為5mm圓孔，該圓孔與內骨架 22下方開的圓孔和外骨架12下方開的圓孔相通，並與增溼器29內的富氧導入 管13、以及富氧導入管13下端開有的氣體入水孔18相通，從而形成從內骨架 22的右側的兩永磁塊間開口到氣體入水孔18的富氧氣體通道。
該富氧氣體通道也可以是內骨架22的下面裝富氧導入管13，富氧導入管 13的上開口與內骨架22上的圓孔相接，富氧導入管13穿過磁軛23下方圓孔和 外骨架12下方的圓孔伸入到增溼器29內。
在聚氧器27的周圍可以加加強筋32，提高裝置抗變形的強度。聚氧器27 及殼體可以用固定螺絲11固定。
增溼器29是由封閉容器14、防濺水擋板15、注水管26、排水孔19、富氧 導入管13和增溼富氧通道30組成。
所述的封閉容器14是透明的，在前外殼3和/或後外殼1上與封閉容器14 的側面對應的位置裝有水位計7;所述的水位計7是有刻度的透明窗口。有了水位計7就可以根據水位的高低及時通過注水管26注水。封閉容器14內最好有 2/3的體積是水，水是由打開的注水封蓋28和注水管26、防濺水擋板15後進入 封閉容器14。在攜帶式無電源富氧氣體發生器不用時，封閉容器14的排水是由 排水孔19和打開排水孔封蓋20排出的。
富氧導入管13底端封閉且下端側面開有氣體入水孔18，在封閉容器14上 壁穿過富氧導入管13的位置可以用密封膠墊31密封。人體吸氣時，氣體入水孔 18的多個小孔冒出很多小氣泡使富氧氣體進入封閉容器14的水中，再從容器14 底部向上返到水面，從而達到增溼的目的，同時富氧氣體中的一些微小飄浮物被 容器中水吸附，對富氧氣體進行第二次過濾除塵(第一次是在沙塵防護網8處)。 防濺水擋板15安裝在封閉容器14內水面上方，可以是兩塊擋板中間留有穿過富 氧導入管13的空隙構成，也可以是一塊擋板在穿過富氧導入管13處有一個與富 氧導入管13有空隙的圓洞構成；在人體活動時水面是上下起伏的，防濺水擋板 15就是防止水面上下起伏，防止一些小水珠通過單向閥吸入人體。所說的增溼 富氧通道30是防濺水擋板15與富氧導入管13間的空隙17、防濺水擋板15和 封閉容器14上壁之間的空間形成的氣體輸出通道，增溼富氧通道30與單向閥 24以及氣體輸出管25 (氣體流量計)連接。
前述的氣體輸出管25可以有一段透明管；在前外殼3和/或後外殼1側面 裝有帶刻度的透明窗口 6，透明窗口 6的位置與氣體輸出管25的透明管相對應； 氣體輸出管25的透明管、單向閥24的輕質中空球和透明窗口6構成氣體流量計。 單向閥24的顏色可以為金黃色，單向閥24的上下起伏可以在帶刻度的透明窗口 6觀察到，即可指示富氧氣體的流量。
單向閥24是由輕質材料製成的，且中間是空心的，單向閥24的作用是(1) 富氧增溼清潔的氣體只能從增溼器方向流向單向闊24，而不能倒流，這樣可防 止人們把呼出的氣體流入該裝置。(2)單向閥24根據氣體流量的變化，單向閥 24上下浮動，這樣單向閥24可起到富氧增溼氣體的輸出氣體流量計的作用，氣 體流量計的流量大小是由流量計透明窗口 6指示。
富氧增溼清潔的氣體從氣體輸出管25流出，並經過氣體輸出口5，再經過 氣體軟導管向人體提供富氧增溼清潔的氣體。
權利要求1、一種攜帶式無電源富氧氣體發生器，結構包括能扣合的前外殼(3)和後外殼(1)、裝在後外殼(1)外面上的腰夾(2)，其特徵在於，結構還有裝在前外殼(3)和後外殼(1)之內的聚氧器(27)、增溼器(29)，以及氣體輸出管(25)和單向閥(24)，安裝在前外殼(3)和後外殼(1)端面的沙塵防護網(8)；所述的聚氧器(27)，結構是在圓筒形的外骨架(12)內同軸裝有圓筒形內骨架(22)，外骨架(12)和內骨架(22)之間安裝開口的圓環狀的磁軛(23)，在磁軛(23)的兩個側面外骨架(12)與內骨架(22)是相連並且密封的；磁軛(23)開口處的兩個端頭分別裝有上永磁塊(9)和下永磁塊(10)，兩永磁塊的異性磁極是相對的，在兩永磁塊的之間構成梯形空間(21)形成梯度磁場，內骨架(22)在兩永磁塊之間距離小的位置開口，外骨架(12)在兩永磁塊之間距離大的位置開口；聚氧器(27)的下方裝富氧導入管(13)，富氧導入管(13)底端封閉且下端側面開有氣體入水孔(18)；內骨架(22)、磁軛(23)、外骨架(12)的下方均開有圓孔，各圓孔相通且與富氧導入管(13)頂端相通，富氧導入管(13)伸入到增溼器(29)內；所述的增溼器(29)，安裝在聚氧器(27)下方，結構有封閉容器(14)，在封閉容器(14)上面裝有注水管(26)和氣體輸出管(25)，在封閉容器(14)下面裝有排水孔(19)和排水孔封蓋(20)；封閉容器(14)內橫向裝有防濺水擋板(15)；封閉容器(14)上壁開有圓孔使富氧導入管(13)穿過，封閉容器(14)的圓孔與富氧導入管(13)之間是密封的；富氧導入管(13)穿過防濺水擋板(15)，二者之間有空隙(17)，該空隙(17)與防濺水擋板(15)和封閉容器(14)上壁之間的空間形成增溼富氧通道(30)，增溼富氧通道(30)與氣體輸出管(25)相通；所述的沙塵防護網(8)，安裝在與外骨架(12)開口對應的位置；由兩層防護網組成，外層是由硬質材料製成的護網；內層是由微孔材料製成的防護層。
2、 按照權利要求1所述的攜帶式無電源富氧氣體發生器，其特徵在於，所 述的單向閥(24)是一個輕質中空球；氣體輸出管(25)上端是氣體輸出口 (5)， 其下端內壁有與單向閥(24)球體相配合的弧度，使球體在落下時塞堵氣體輸出 管(25)的進氣口處。
3、 按照權利要求1或2所述的攜帶式無電源富氧氣體發生器，其特徵在於，所述的氣體輸出管(25)有一段透明管；在前外殼(3)和/或後外殼(1)側面 裝有帶刻度的透明窗口 (6)，透明窗口 (6)的位置與氣體輸出管(25)的透明 管相對應；氣體輸出管(25)的透明管、單向閥(24)的輕質中空球和透明窗口(6)構成氣體流量計。
4、按照權利要求1所述的攜帶式無電源富氧氣體發生器，其特徵在於，所 述的封閉容器(14)是透明的，在前外殼(3)和/或後外殼(1)上與封閉容器(14)的側面對應的位置裝有水位計(7);所述的水位計(7)是有刻度的透明 窗口。
專利摘要本實用新型屬於給人體呼吸提供富氧氣體的裝置技術領域。結構包括聚氧器(27)、增溼器(29)、氣體輸出管(25)、單向閥(24)和沙塵防護網(8)；聚氧器(27)是在外骨架(12)和內骨架(22)之間安裝開口的圓環狀的磁軛(23)，磁軛(23)的兩端頭分別裝上永磁塊(9)和下永磁塊(10)；富氧導入管(13)伸入到增溼器(29)內，防濺水擋板(15)和封閉容器(14)上壁之間形成增溼富氧通道(30)，並與氣體輸出管(25)相通。本實用新型的裝置，能不間斷提供過濾除塵的增溼富氧氣體，不消耗能源和化學藥品；該裝置結構緊湊、體積小、重量輕、攜帶方便，適用於空氣含氧量低、氣候乾燥和沙塵較大的氣候環境。
文檔編號C01B13/02GK201131998SQ20072009484
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月24日 優先權日2007年12月24日
發明者倩 劉, 杜曉波, 王德湧, 力 裴, 賀天民 申請人:吉林大學