CN101179996A - 组合空气供应/空气净化系统 - Google Patents

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Abstract

一种组合空气供应/空气净化呼吸系统包括自备呼吸设备、将可呼吸空气从自备呼吸设备输送到用户的面罩、和装有动力的空气净化呼吸器，该装有动力的空气净化呼吸器具有至少一个过滤器并具有由软管组件连接到面罩的输出。控制接口可操作地连接自备呼吸设备和装有动力的空气净化呼吸器。自备呼吸设备包括全都由支持框架携带的压力容器、筒阀组件和压力减小器，并且通过在相应的附装点将支持框架和呼吸器联接在一起，使装有动力的空气净化呼吸器适于安装在支持框架上并由其携带。

Description

组合空气供应/空气净化系统
相关申请的交叉引用
本申请享有并请求2005年4月6日递交的题为“CombinedAir-Supplying/Air-Purifying System”的美国专利申请No.11/100,051、以及2004年4月6日递交的题为“Combined Air-Supplied/Air-Purifying System”的美国临时专利申请No.60/560,401的优先权，这两个申请的整个主题通过引用而结合在此。
技术领域
本发明一般地涉及呼吸或呼吸器设备，并具体涉及包括可以彼此独立或协同操作的自备呼吸设备和空气净化呼吸器的模块化组合空气供应/空气净化设备。
背景技术
已知各种用于在危险环境中提供可呼吸空气的设备。两种具体的常用类型是空气过滤类型和自备呼吸设备(“SCBA”)类型，在前者中过滤环境空气来去除有危害的污染物以使得用户可以安全呼吸空气，在后者中用户携带并按需要使用含可呼吸空气供应的压力容器。每种类型都使用了几十年了。
最近，已经将这两种设备组合来为用户提供更大的灵活性。组合SCBA/空气过滤呼吸器可以由民防工人、第一出动人员(firstresponder)、危险品小组和军事人员使用，以使用户能够在被对呼吸道有害的物质或化学物污染或可能污染的环境中停留更长时间。SCBA通过从压力容器向用户提供空气供应来提供呼吸保护。空气过滤呼吸器采用过滤罐，这些过滤罐从提供给用户的空气过滤有害物质或化学物。空气过滤呼吸器可以采用两种形式之一：纯负压装置或者吹风器辅助装置。在纯负压空气过滤呼吸器中，用户需要用肺通过过滤罐吸入空气。在送风器辅助装置中，借助适应气流的电子吹风器帮助用户通过过滤罐吸入空气。吹风器辅助装置在工业中通常称为装有动力的空气净化呼吸器(“PAPR”)。
当前的呼吸器构造通常限制为用于空气过滤的呼吸器或者从压力容器提供正压力的空气供应的呼吸器。通过提供两种呼吸保护，用户使用呼吸保护的空气过滤模式，而能够停留在有潜在污染的区域或者未分类为对生命和健康有直接危害(“IDLH”)的污染区域中。然后，如果用户需要进入IDLH环境或者当前环境变成IDLH，则用户能够切换到SCBA呼吸器并呼吸从压力容器供应的空气。最后，用户在退出IDLH环境之后能够切换回到空气过滤模式，并为退出环境和/或整个排除污染过程中保持呼吸保护。重要的因素是在不将用户暴露到周围环境的情况下允许用户在呼吸模式之间来回切换。
使用这种构造的一个示例场景是危险品小组进行工作来清理大建筑物内的危险化学泄漏物。在泄漏物的现场时，用户将需要SCBA的呼吸保护。但是，他们必须穿越通过建筑物的很长距离而到达泄漏的实际位置。在此穿越期间，用户也需要呼吸保护，尽管呼吸危险仅仅需要空气过滤保护。如果此场景对于仅仅装备有SCBA的用户发生，人们可以容易看到会减少在泄漏现场的实际停留时间，因为SCBA使用的压缩空气的一部分在穿越进出建筑物时被消耗了。如果用户装备有组合SCBA/空气过滤呼吸器，则可以使用空气过滤呼吸器穿越进出建筑物，而仅仅在泄漏现场需要时使用SCBA。这样，用户将能够使完成任务的时间最大化。
使用这种构造的另一个示例场景是军事消防员：
·军事消防单元中的人员每人都装备有组合SCBA/PAPR呼吸器。在正常消防任务期间在没有PAPR的情况下使用SCBA。
·在化学或生物攻击的情况下，消防人员将每人都穿上面罩和PAPR，只要他们处于待命状态就穿着此配置，由此受到保护而不会受化学或生物环境的影响。
·如果在化学或生物攻击期间且穿着PAPR时，人员受到召唤进行消防任务，PAPR可以附装到SCBA，然后可以穿上组合单元。然后用户可以按需要切换到SCBA进行消防。
·在退出有火的环境时，如果用户已经受到化学或生物攻击的污染，他将切换到PAPR，然后脱下SCBA并从SCBA移除PAPR。在此循环的整个过程中，用户一直保持他的呼吸保护，并且现在准备好进行排除污染循环。
组合两种呼吸器可能不是一个新的概念；但是组合这两者的方法以及其下述构造是独特且新颖的。
关于传统PAPR设计的另一问题是它们仅仅对用户提供呼吸帮助，并在深呼吸的情况下使得面罩压力变成负压。不幸的是，这通常会使用户的面部密封泄漏，由此将用户暴露到周围环境。这可以通过保持用户面罩内的正压力来防止。但是，为了使PAPR向用户提供足够的气流以保持正压力，甚至在高呼吸速率下，也必须产生恒定的高气流。测试表明重体力工作的呼吸速率可以在每分钟100升(“lpm”)的量级上。如果假定人以正弦呼吸曲线呼吸，则这相当于超过300lpm的峰值空气流速。这意味着为使PAPR保持正压力，应该向面罩提供至少300lpm的流速。这种情况表现出的问题涉及用户的呼气。首先，用户实际上仅仅需要300lpm或更高流速用于每个呼吸循环的一小部分；供应到面罩的其余空气都从面罩的呼气阀排出。这表明空气被过滤而未被用户使用。其次，在此300lpm或更高的气流进入面罩的情况下，当用户处于呼吸循环的呼气部分时也适用同一峰值流，这意味着呼气阀必须能够处理600lpm或更高的峰值流(PAPR供应的流+用户呼气流)。为了在不使用户受到高呼气压力的情况下适应此大小的流，需要过大的呼气阀。于是，本领域中存在对于处理此问题的改进方法的需求。
关于传统PAPR设计的另一问题是它们并不预期携带进入有火或其他高热环境。在典型PAPR中使用的过滤罐并不构造成耐受火焰、高热等，因为这样的要求到目前为止很少是必要的。近来的一种保护过滤罐的方法是用“无菌鞋”盖住每个罐以保护其直到要使用该罐为止。不幸的是，这种设计需要移除无菌鞋的附加步骤，而该步骤耗时且麻烦。此外，一旦移除，无菌鞋必须安全携带或存放，这对用户来说很麻烦。另外，无论无菌鞋还是任何其他已知装置都无法提供用于封闭对过滤罐的空气接触的装置，该装置用于在使用多个过滤罐时平衡过滤罐之间的气流并由此在过滤罐上提供均匀的磨损，或者提供仅仅通过密闭使用以控制进出过滤罐的气流才可用的功能。
发明内容
所发明的呼吸器采用了具有若干独特特征的PAPR。因为PAPR可能会被携带进入消防环境，所以必须保护其免受该处所发现的所有危害的影响。重要的是，PAPR用于过滤空气的过滤罐容易受到热、火焰、水和湿气的影响。因为所有这些危害都可以在发火现场找到，所以过滤罐的保护非常重要。所发明的呼吸器的PAPR采用完全容纳过滤罐的包围件。该包围件的入口提供了空气进入包围件的曲折路径，由此防止过滤罐暴露到以上危害下。在一些实施例中，入口管道还可以打开和关闭，以提供进一步的保护。如果提供，这样的管道可以包括能手动操作或通过电子或气动控制操作的入口盖。在有或没有入口管道的情况下，包围件还通过覆盖罐的各种突起而提供了使PAPR具有流线型的附带优点，这些突起可能对消防员形成障碍危险。
本发明包括一种组合的SCBA/PAPR系统。广泛而言，根据一个方面的本发明是一种组合空气供应/空气净化呼吸系统，包括：支持框架，具有用于连接到装有动力的空气净化呼吸器的第一附装点；由支持框架携带并含有加压呼吸空气的压力容器，由支持框架携带并连接到压力容器出口的筒阀组件，由支持框架携带并连接到筒阀组件出口的压力减小器，压力容器、筒阀组件和压力减小器限定形成自备呼吸设备；装有动力的空气净化呼吸器，具有用于连接到支持框架的第二附装点；以及面罩，所述面罩与压力减小器和装有动力的空气净化呼吸器两者流体连通，其中通过在相应的第一和第二附装点将支持框架和呼吸器联接在一起，使装有动力的空气净化呼吸器适于安装在支持框架上并由其携带。
在此方面的特征中，装有动力的空气净化呼吸器和自备呼吸设备适于在装有动力的空气净化呼吸器和自备呼吸设备两者都安装在支持框架上并由其携带的同时彼此独立使用，装有动力的空气净化呼吸器还适于与支持框架分离并独立于自备呼吸设备使用；当装有动力的空气净化呼吸器与支持框架分离时，自备呼吸设备适于独立于装有动力的空气净化呼吸器使用；装有动力的空气净化呼吸器包括肩部束带组件，锁扣组件的互锁部件布置在第一和第二附装点，由此方便支持框架和呼吸器的联接，支持框架包括将装有动力的空气净化呼吸器引导就位的一对杆，装有动力的空气净化呼吸器适于在不将压力容器从支持框架上取下的情况下与支持框架分离，装有动力的空气净化呼吸器安装在压力容器下方并位于压力容器和支持框架之间，装有动力的空气净化呼吸器和自备呼吸设备通过软管组件连接到面罩，并且装有动力的空气净化呼吸器通过第一软管组件连接到面罩，而自备呼吸设备通过第二软管组件连接到面罩。
根据另一方面的本发明是一种使用组合空气供应/空气净化呼吸系统的方法，包括：提供具有装有动力的空气净化呼吸设备、自备呼吸设备和面罩的组合空气供应/空气净化呼吸系统；初始时将可呼吸空气通过所述装有动力的空气净化呼吸设备经由所述面罩供应到用户；当用户遇到其中环境空气可能无法通过装有动力的空气净化呼吸器安全呼吸的环境时，在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，经由所述面罩从所述自备呼吸设备而非从所述装有动力的空气净化呼吸设备供应可呼吸空气到用户；并且当用户离开其中环境空气可能无法通过装有动力的空气净化呼吸设备安全呼吸的环境时，在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，再次经由所述面罩通过所述装有动力的空气净化呼吸设备而非所述自备呼吸设备供应可呼吸空气到用户。
在本发明的特征中，提供组合空气供应/空气净化呼吸系统的步骤包括提供一种组合空气供应/空气净化呼吸系统，该组合空气供应/空气净化呼吸系统具有可以由用户无需使用特殊工具就从自备呼吸设备容易分离和断开的装有动力的空气净化呼吸设备；提供装有动力的空气净化呼吸设备的步骤包括提供过滤罐和吹风机，由用户将所述过滤罐和吹风机同所述面罩分开携带，但是所述过滤罐和吹风机通过软管组件连接到所述面罩；提供组合空气供应/空气净化呼吸系统的步骤包括在与装有动力的空气净化呼吸设备分离和断开的状态下提供自备呼吸设备，并且所述方法还包括在将可呼吸空气从自备呼吸设备而非装有动力的空气净化呼吸设备供应到用户之前，在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将自备呼吸设备与装有动力的空气净化呼吸设备互连；将所述自备呼吸设备与所述装有动力的空气净化呼吸设备互连的步骤包括将所述装有动力的空气净化呼吸设备附装到携带所述自备呼吸设备的框架；所述自备呼吸设备包括由框架携带的压力容器，并且将所述自备呼吸设备与所述装有动力的空气净化呼吸设备互连的步骤包括在不从框架上取下所述压力容器的情况下将所述装有动力的空气净化呼吸设备附装到携带所述自备呼吸设备的框架；将所述自备呼吸设备与所述装有动力的空气净化呼吸设备互连的步骤包括在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将从所述自备呼吸设备延伸的软管组件连接到所述面罩；并且所述方法还包括在离开其中环境空气可能无法通过装有动力的空气净化呼吸设备安全呼吸的环境并再次通过所述装有动力的空气净化呼吸设备而非所述自备呼吸设备供应空气之后，将所述装有动力的空气净化呼吸设备与所述自备呼吸设备分离并抛弃所述自备呼吸设备，同时一直都不中断可呼吸空气到用户的流动。
根据另一方面的本发明是一种组合空气供应/空气净化呼吸系统，包括：自备呼吸设备，所述自备呼吸设备包括用于将可呼吸空气从所述自备呼吸设备输送到用户的面罩；装有动力的空气净化呼吸器，所述装有动力的空气净化呼吸器包括至少一个过滤器并具有由软管组件连接到所述面罩的输出；和可操作地将所述自备呼吸设备连接到所述装有动力的空气净化呼吸器的控制接口。
在此方面的特征中，自备呼吸设备和装有动力的空气净化呼吸器具有布置成彼此互连的相应安装组件，由此允许在用户使用期间装有动力的空气净化呼吸器由自备呼吸设备携带；组合空气供应/空气净化呼吸系统适于允许用户在不拆下面罩的情况下呼吸来自自备呼吸设备或者装有动力的空气净化呼吸器的空气；所述控制接口包括确认所述自备呼吸设备是否已经被激活的传感器；所述控制接口包括控制器，当确定所述自备呼吸设备已经被激活时，所述控制器关闭所述装有动力的空气净化呼吸器；所述控制接口包括确认所述装有动力的空气净化呼吸器是否已经与所述自备呼吸设备对接的安全开关；并且所述控制接口包括控制器，所述控制器防止所述组合空气供应/空气净化呼吸系统从第一工作模式切换到第二工作模式，除非确定所述装有动力的空气净化呼吸器与所述自备呼吸设备已经对接好，在所述第一工作模式中将空气从所述装有动力的空气净化呼吸器供应到用户，在所述第二工作模式中将空气从所述自备呼吸设备供应到用户。
根据另一方面的本发明是一种组合空气供应/空气净化呼吸系统，其包括：自备呼吸设备；装有动力的空气净化呼吸器；确认所述自备呼吸设备是否已经被激活的传感器；和连接到所述传感器的控制器，所述控制器响应于来自所述传感器的表明所述自备呼吸设备已经被激活的指示，而关闭所述装有动力的空气净化呼吸器。
在此方面的特征中，所述传感器是压力致动的；所述传感器包括磁活塞，所述磁活塞适于在受到所述自备呼吸设备内预定大小的气体压力时移动；所述控制器包括磁开关，并且磁活塞与所述开关通过磁力相互作用以触发关闭所述装有动力的空气净化呼吸器；所述传感器包括压力转换器，所述压力转换器适于在所述自备呼吸设备内出现预定气体压力时产生信号；所述压力转换器产生的所述信号经由电连接由所述控制器接收；并且所述装有动力的空气净化呼吸器包括电动吹风机，并且所述控制器通过电气关闭吹风机来关闭装有动力的空气净化呼吸器。
根据另一方面的本发明是一种组合空气供应/空气净化呼吸系统，其包括：自备呼吸设备；装有动力的空气净化呼吸器，所述装有动力的空气净化呼吸器可与所述自备呼吸设备分离；确认所述装有动力的空气净化呼吸器是否已经与所述自备呼吸设备对接的安全开关；和连接到安全开关的控制器，所述控制器防止所述组合空气供应/空气净化呼吸系统从第一工作模式切换到第二工作模式，除非安全开关指示所述装有动力的空气净化呼吸器已经与所述自备呼吸设备对接好，在所述第一工作模式中将空气从所述装有动力的空气净化呼吸器供应到用户，在所述第二工作模式中将空气从所述自备呼吸设备供应到用户。
在此方面的特征中，所述安全开关确认所述装有动力的空气净化呼吸器是否已经以机械稳定状态成功连接到所述自备呼吸设备，所述安全开关包括磁簧片开关，所述安全开关产生由控制器接收的信号，如果所述装有动力的空气净化呼吸器已经安装在所述自备呼吸设备上并附装到其，则所述装有动力的空气净化呼吸器定义为已经成功连接到所述自备呼吸设备。
本发明的其他可应用领域从下面提供的详细说明将变得清楚。应该理解，示出本发明优选实施例的详细说明和具体示例仅仅用于解释的目的，而非用于限制本发明的范围。
附图说明
本发明的其他特征、实施例和优点从以下参照附图的详细说明将变得清楚，附图中：
图1是根据本发明第一优选实施例的组合空气供应/防护空气净化系统的前透视图。
图2是图1的SCBA的高度示意图。
图3是图1的携带框架的前视图。
图4是图3的携带框架的右侧视图。
图5和5A分别是图1的系统的前上和前下方透视图，示出从SCBA拆下的PAPR。
图6和6A分别是图5和5A的PAPR的放大前上和前下方透视图。
图7是图6的PAPR的分解透视图。
图8是图6的PAPR的替代构造的前透视图，示为与图1的面罩相连。
图9是图6的PAPR沿线9-9所取的局部前剖视图。
图9A是图9的PAPR沿线9A-9A所取的俯视剖视图。
图10是图1的面罩的前透视图，示为与SCBA软管相连。
图11是图10的面罩的前透视图，示为与SCBA和PAPR软管两者相连。
图12是图11的软管适配器的分解透视图。
图13是图6的PAPR沿线9-9所取的前剖视图，示出通过其的气流。
图14是根据本发明第二优选实施例的替代组合空气供应/防护空气净化系统的透视图。
图15是图14的组合系统的透视图，示出与SCBA分离的PAPR。
图16是图15的PAPR的前透视图，示为移除了封盖。
图17是图16的PAPR的后透视图，示为移除了封盖和入口管道。
图18是图15的PAPR的侧示意图，示出通过其的气流。
具体实施方式
现在参照附图，接着描述本发明的优选实施例，在附图中的若干视图中相似的标号表示相似的部件。对优选实施例的以下说明实际上仅仅是示例性的，而绝非限制本发明、其应用或使用。
图1是根据本发明第一优选实施例的组合空气供应/防护空气净化系统10的透视图。组合系统10包括SCBA 20和防护PAPR 40(两者由携带框架21支撑)、以及面具或面罩18。这些部件中的每个都将在下面更详细地描述。
图2是图1的SCBA的高度示意图。SCBA 20包括一个或多个压力容器22、阀组件24、压力减小器26、用于在压力减小器26的出口和面罩18之间提供流体连接的高压软管组件30、第二阶段压力减小组件或调节器28、以及至少一个电子模块34，如图1和5所示。压力容器22、阀组件24、压力减小器26、以及软管组件30的一端全都由框架21携带，框架21还包括用于将PAPR 40连接到其的附装组件。压力容器22是向穿用者提供呼吸气体的供应的压力筒或箱。在本发明的一种优选形式中，箱22可以是开始时将空气保持在约316.4kg/sq.cm(4500p.s.i.g)压力或另一标准容量下的类型。
第一阶段压力减小器26与布置在箱22的出口处的阀组件24流体连通。在所示实施例中，第一阶段压力减小器26由附加的高压软管组件30流体连接到阀组件24。但是，本领域普通技术人员将清楚第一阶段压力减小器26可以替代地直接连接到阀组件24。在一个具体替代实施例中，第一阶段压力减小器26和阀组件24可以组合在一起成为一个组合快速连接阀和压力减小器，例如共同转让的美国专利申请No.10/884,784中公开的，该专利使其整体通过引用而结合在此。这样的一个组合阀和压力减小器在下述图14和15中示出。
也可以由框架21携带的电子模块34可以包括内置电源以及用于与压力减小器26、PAPR 40、面罩18中或其上的电子装置等等接口的各种控制和连接件。具体而言，电子模块34包括确定SCBA 20或PAPR 40是否在任何给定时间工作的控制器。具体地，电子模块34可以包括用于手动激活SCBA 20和PAPR 40中之一或两者的用户接口，和/或用于在特定条件下自动激活SCBA 20和PAPR 40中之一或两者的设备。模块34可以经由电子、机械和/或非接触接口与PAPR 40通信。
图3和4分别是图1的携带框架21的前和后侧视图。尽管可以利用能够携带SCBA 20和PAPR 40两者的很多种框架设计，但是图3和4的框架21特别适合于本发明的优选实施例，因为除了其他原因之外框架21允许将PAPR 40从其分离和移除，如下面进一步所述。除了其他传统元件之外，框架21还包括用于支撑箱22的线篮23。线篮23之后的凹部25容纳如下所述的PAPR 40。
图5和5A分别是图1的系统10的透视图，示出从SCBA 20拆下的PAPR 40，图6和6A分别是图5和5A的PAPR 40的放大透视图，而图7是图6的PAPR 40的分解透视图。PAPR 40包括壳体42、一个或多个歧管55、多个防护过滤器45、电机(未示出)、用于电机的电池64、吹风机52(示意性参见图13)、用于在PAPR 40的出口和面罩18之间提供流体连接的低压软管组件70、以及控制器(未示出)。这些部件中的每个都将在下面更详细地描述。
PAPR 40的主体是PAPR壳体42，该壳体包围电机(未示出)、吹风机52和至少部分控制器并对各个其他部件提供支撑。PAPR壳体42提供PAPR 40的主要结构，并包括用于过滤罐46的一个或多个端口49、51以及用于将PAPR 40连接到携带SCBA 20的框架21的附装组件。如本文所使用的，术语“过滤罐”应该指用于吸附、过滤或解毒空气传播的毒素、刺激物、颗粒等的任何离散装置，而无论这种装置的物理形状如何。所使用的过滤罐46的具体形状将依赖于其将使用的环境以及本领域普通技术人员将清楚的很多种其他因素，但是适合用于本发明的PAPR 40的至少部分实现中的一种过滤罐是可从Scott Health & Safety of Monroe，North Carolina获得的加强过滤器。如图所示，壳体42是T形的以提供足以允许安装多个过滤罐46的表面积，但是将清楚其他形状和构造也是相似地可能的。该形状可以进一步修改来包括凹部47或其他特征，以允许壳体42紧紧抵靠SCBA的箱22或SCBA 20的其他部件或携带框架21安装。
在图5等所示的PAPR壳体42的具体实施例中，设有四个端口49、51，包括两个上部端口49和两个下部端口51，为了下面将变得清楚的目的每个端口都定向在朝向前方的方向上。但是，将清楚可以类似地利用其他数量、位置、组合和定向的端口49、51，而不偏离本发明的范围。每个端口49、51优选是标准尺寸的且包括联接机构，由此允许各种附件附装到其上。适合用于本发明优选实施例的一种端口构造是标准的DIN 40mm连接，其具有内螺纹装配件，以用于接纳各种过滤罐、封盖、进气装置等。
每个端口49、51可以以各种方式利用。例如，图8是图6的PAPR40的替代构造的透视图，示为与图1的面罩18相连。在此构造中，过滤罐46可以直接附装到PAPR壳体42的上和下端口49、51两者。由此使用所有四个端口49、51。假定每个过滤罐46具有设计成与相应端口49、51的内螺纹装配件联接的外螺纹装配件。在此构造中，环境空气可以通过各个过滤罐46直接抽出而进入PAPR 40自身中。
另一方面，在图5-7所示的主要优选实施例中，歧管55经由进气管56安装到各个上部端口49，而两个下部端口51中插有可拆卸帽54。每个进气管56具有一个带帽端部、一个开口端部和其中具有大的穿孔或开口的两侧。开口端部的外表面有螺纹以允许将管56联接到壳体42的一个上部端口49。通过将管56穿过歧管55中的大体圆柱形开口插入并将管56的螺纹端部拧入端口49中，可以将歧管55附装到PAPR壳体42。如下面更详细描述的，每个歧管都适于支撑多个过滤罐46。此布置有效地允许多于一个的过滤罐46联接到各个上部端口49，由此提供下面进一步讨论的若干优点。还将清楚，在另一替代布置中，部分相同的优点可以通过将每个歧管用设有单个外螺纹装配件和两个或更多内螺纹装配件的简单T、Y或其他适配器(未示出)代替来实现，其中外螺纹装配件可以联接到端口49、51中的任一个，而过滤罐46可以联接到各个内螺纹装配件中的每一个。
除了由PAPR壳体42的各个端口49、51提供的功能上的灵活性之外，在不同构造中使用的PAPR壳体42的能力提供了制造性上的优点。更具体地，可以制造由用户以多种方式使用的单个零件(PAPR壳体42)。甚至可以将帽54永久固定到任一端口49、51来提供PAPR壳体42，由此无需制造和分开存放不同零件就产生多种构造。
如下所述，整个组件40可以从SCBA 20分离并由用户通过带41绕腰携带，如图8所示，或者使用简单的传统肩带或绳束(未示出)或者任何其他合适设备携带在背上或肩膀上。优选用玻璃加强的尼龙材料注塑模制设计而成的PAPR壳体42可以通过将其相应的附装组件匹配在一起而可拆卸地安装在携带框架21上。
可以使用任何合适的连接装置用于此目的，但是一种特别有用的装置是可能在图5和6最清楚示出的装置。携带框架21上的附装组件32包括布置在其边缘附近的两个露出杆27、顶部支架(未示出)和底部支架29，而PAPR壳体42的附装组件包括上部突起(未示出)和下部锁扣48。杆27用作将PAPR壳体42对齐的导向件，并且在安装好时还有助于支撑PAPR壳体42。框架21的底部支架29可以包括用于与PAPR壳体42的下部锁扣48可松开连接的带凹口唇部。框架21的顶部支架适于将上部突起卡在PAPR壳体42上以防止PAPR壳体42运动离开框架21，并且还用作正向止动件以防止PAPR壳体42向上运动离开框架21底部上的锁扣29。
通过将PAPR的顶部在筒22下方沿着杆27滑动直到上部突起接触框架21的顶部支架，来实现PAPR的安装。然后可以将PAPR壳体42的底部向着框架21推动。当下部锁扣48接触并接合底部支架29时，其自动锁定就位。于是PAPR 40的拆卸可以通过打开锁扣48并反向安装过程来实现。有利地，整个安装和拆卸过程可以无需将箱22或SCBA 20的任何其他部件从框架21上分离就实现，并且无需使用任何特殊工具。
图9是图6的PAPR 40沿线9-9所取的侧剖视图，而图9A是图9的PAPR 40沿线9A-9A所取的俯视剖视图。主要参照图6、7、9和9A，PAPR 40包括两个歧管55和四个防护过滤器45，其中两个防护过滤器45附装到各个歧管55。每个防护过滤器45包括一个过滤罐46和过滤器盖53。过滤器盖53和歧管55一起形成在图9中最清楚示出的包围件43，该包围件43除了保护过滤罐46不受直接物理打击之外还保护过滤罐46免受热、火焰、高湿或潮湿环境的影响。如本文所使用的，术语“包围件”应该指限定单个连续封闭内部的任何结构或结构组合，无论在该包围件内是否分隔成分离的隔间，所述内部基本上由包围件结构与外部环境隔离但是可以通过一个或多个共同入口访问。每个过滤器盖53可以附装有锁扣59、铰链或其他装置以将其可靠保持到PAPR壳体42。每个盖53还包括用于盖53和歧管55之间结合部的密封件，以确保防止PAPR 40内受到周围环境的影响。每个过滤器盖53的优选实施例是用玻璃加强的尼龙材料注塑模制设计而成的。
每个歧管55包括一个或多个入口57、顶板和底板61、以及用于接纳过滤罐46的两个内螺纹联接件65。每个歧管55的优选实施例是用玻璃加强的尼龙材料注塑模制设计而成的。每个入口57提供环境空气从外部环境通入歧管55体部内的通路。这些入口57的使用通过将过滤罐46包围在本文所述和所示的包围件中才成为可能，并且入口57允许应用多个有利特征，其中一些在下面描述。例如，尽管未示出，每个入口57可以可选地包括一个阀或类似物，以提供在PAPR 40未使用时关闭入口57的能力。其他优点从下面将变得清楚。
如图9A最清楚示出的，空气从入口57通向顶板和底板61中的穿孔63。接着，如图9所示，空气穿过穿孔63进入过滤罐46的外壁表面和过滤器盖53的内壁表面之间的空间中。一旦空气到达相应过滤器46的进气区域，则其穿过过滤器46并退入歧管55的中心收集室中。最后，空气穿过进气管56的侧面中的开口并流过到达PAPR壳体42自身的上部端口49。
一个附加的有利特征在图9中示出。已知如果将PAPR 40携带进入其中使用水或其他液体用于灭火等的一部分的典型环境中，PAPR40和系统10的其他部件可能会溅到或以其他方式接触到这些液体。类似地，在典型PAPR或SCBA用户可能遇到的潮湿环境中经常出现水蒸气。结果，这些环境中使用的空气过滤器受到水和其他流体与液体或蒸气形式的过滤器相互作用而引起的雾、损害或其他性能降低。
为了最小化或防止这样的不利影响，绕顶板和底板61中的每个穿孔63的周边布置下面一般称为“流体坝”的升高唇部69。每个流体坝69布置成竖直延伸进入歧管55的内部中。流体坝69的目的是防止可能聚积在歧管55的入口57附近的水和其他液体通过顶板和底板61中的穿孔63排入。当歧管55如图9所示定向时，一个流体坝69从两个板61的下部向上延伸。进入入口57的水和其他液体倾向于聚积在入口57和穿孔63之间的室中。类似地，进入入口的水蒸气开始在同一室中凝结。重力在一起使得这些流体倾向于填充室的底部。但是，流体坝69有效地将到穿孔63的入口升高到室的底部之上，该底部在所示方向上由底板61形成。因为到穿孔63的入口由此有效地高于室中流体的稳定高度，所以收集到的流体陷入其中，从而防止到达过滤罐46而对其产生损害。
由于两个原因设置从两个板61的上部向下延伸的第二流体坝69。尽管在图9所示方向上此上部流体坝69没有直接目的，但是将清楚使用PAPR包括本发明的PAPR 40的消防员和其他人员很可能在爬行、攀爬和以其他方式移动和操纵其装备通过紧急现场时将其PAPR移动到很多种方位中。在这些方位中的至少部分中，PAPR 40很可能重新定向成使得图9中上部位置所示的流体坝69变得低于其他流体坝69，在此情况下流体坝69必须具有前述相同能力。另外，通过将歧管55制成对称的，可以在不管流体坝69是上方的一个还是下方的一个的情况下安装歧管55。
还将注意到，通过将穿孔63定位成与歧管55的壁离开一定距离，在室底部处收集的流体不太可能喷溅到顶板61的穿孔63中，如果突然翻转PAPR壳体42且由此翻转歧管55的话。相反，收集的流体很可能在收集在相反的板61上之前流向一个壁并随后沿着该壁流动，该相反的板61在此时已经变成室的底部。在此情况下，将同样防止流体通过相反的流体坝69流入穿孔63中。
通过有效地将两个过滤罐46包围在具有有限数量的入口57的单个隔间或包围件43中，在过滤过程中改善得到了更好的均匀性，并且对环境空气到过滤器46的分配提供了更多的控制。歧管55用作聚积器，并且过滤罐46和用于将空气分配到其的空气路径的对称布置确保每个过滤罐46具有相同的气流量。此构造还允许包括流体坝69以防止水和其他流体渗入过滤罐46自身中，如上所述。
吹风机52布置在过滤器包围件43和面罩18之间的流体连通路径中，并优选布置在歧管55的出口和PAPR软管组件70的入口端之间。吹风机52用于通过过滤罐46从过滤器包围件43抽拉空气，然后通过歧管55进入PAPR壳体42和吹风机52的入口，最后将其通过软管组件70泵送到面罩18的内部。吹风机52可以是由电机驱动的电控离心风扇。
图10是图1的面罩18的前透视图，示为与SCBA软管组件30相连。面罩18以气密性连接盖住穿用者的鼻子和嘴，并优选用透明护罩19盖住穿用者的双眼以观察外部。SCBA软管组件30经由SCBA 20的第二阶段调节器28布置在压力减小器26和面罩18之间。此呼吸调节器28优选布置在面罩18上，并包括与软管组件30流体连通的调节室(未示出)。第二阶段调节器28可以是多种传统或新颖类型中的任一种，包括需求式调节器或正压力式调节器。在一个由于其对当前产品的适应性(除其他原因之外)而优选的实施例中，调节器28保持在面罩18上的合适位置处，而无论是否使用SCBA 20。当未使用SCBA20时，调节器28上的单向呼气端口继续用作当用户在呼吸由PAPR 40供应的空气时呼气呼吸的呼出点。此外，面罩18的侧面装有装配件72，该装配件72用作将PAPR 40附装到面罩18的盘绕PAPR软管70的连接点。优选地，装配件72是容易连接的四分之一圈装配件，但是本领域普通技术人员将清楚其他类型的装配件，例如标准的40mm的拧入连接件。
图11是图10的面罩18的前透视图，示为与SCBA和PAPR软管组件30、70两者相连。PAPR软管组件70包括低压盘绕软管74和软管适配器80。在一个优选实施例中，盘绕软管74由因为耐化学作用以及高热和火焰性能而选择的丁基橡胶聚合物构成。
图12是图11的软管适配器80的分解透视图。适配器80包括单向阀82和压力转换器84。在阀82打开的情况下，压力转换器84测量面罩压力。当穿用者呼气时，面罩中的压力升高。转换器84识别此升高，并关闭阀82以防止呼出的空气重新进入PAPR软管74。利用恒定速度电机，然后使已经在PAPR 40中过滤的进入的空气滞留在吹风机52中。当穿用者再次吸气时，面罩中的压力下降并且阀82打开，允许穿用者再次从PAPR 40吸入空气。此过程在穿用者每次呼吸时重复进行。
在另一实施例(未示出)中，转换器84可以替代地用于控制电机、吹风机52、或者两者的工作参数以实现类似功能。例如，当压力升高时，吹风机风扇可以停止，而当压力下降时，吹风机风扇可以重新启动。
软管适配器80还优选包括至少两个视觉状态指示器86，其可以是LED等。第一LED 86提供关于PAPR 40是否在工作的视觉指示(即，如果LED 86点亮，则PAPR 40当前在工作)。第二LED 86提供关于PAPR 40是否处于报警状态的视觉指示。例如，第二LED 86可以在PAPR的电池64电量低时(如果从吹风机52出来的气流低于预定阈值)或者存在其他报警或错误状况时点亮。可以设置合适的电路系统来执行各个这些功能，并且将清楚可以通过使用附加的LED、多状态视觉指示器等在视觉上进一步区分具体的报警状况。
PAPR 40的工作受控制器的控制，该控制器包括用户接口和用于电机的电子组件。用户接口优选布置在一个单独的单元中，该单元可以携带在方便用户看和操纵的位置中，例如在挂在用户肩膀上并沿着胸部垂下的垂饰。用户接口包括用于手动激活和关闭PAPR 40的简单的打开/关闭开关71、以及电池状态指示器。为了方便使用和连接，电机电池64优选与用户接口相邻，也在垂饰上携带。
图13是图5的PAPR 40的示意图，示出通过其的气流。如上所述，环境空气经由入口57进入PAPR 40并在防护过滤器45内盘旋前进到相应过滤罐46的进气口。来自每对过滤罐46的空气收集在每个歧管55的中心收集室中并引入PAPR壳体42自身中。在PAPR壳体42中，引导来自相应歧管的空气通过吹风机52并从该处穿过连接到盘绕软管70的出口67。
因为SCBA 20和PAPR 40可以使用图5所示装置(或任何合适的替代装置)容易地接合或分离，所以使得用户能够选择需要何种呼吸保护，从而简单地通过按需要将PAPR 40附装到SCBA 20或从其移除，而可以在没有SCBA 20的情况下使用PAPR 40，可以在没有PAPR 40的情况下使用SCBA 20，或者可以彼此结合使用两个设备20、40。如果用户选择，他可以开始使用PAPR 40，然后如果需要可以将PAPR 40附装到SCBA 20，然后随着情况的指示而选择性地在SCBA20和PAPR 40之间来回切换。因为面罩18由每个设备20、40使用来向用户提供空气，所以用户能够将面罩18保持在脸上的合适位置处，而不会直接暴露到环境空气中，即使在PAPR 40和SCBA 20之间来回切换时。当在污染环境中工作时，在整个过程中保持呼吸保护的同时接合和分离两个呼吸系统20、40的此能力向用户提供了更大范围的选择。
在典型工作场景的一个示例中，用户使用前述肩带或腰带41仅仅携带PAPR 40。PAPR壳体42、过滤罐46和吹风机52由此携带在用户的背上、侧面等等，于是这些部件在物理上与面罩18分离但是经由软管组件70与其相连。取决于所遇到或者他预期遇到的环境，用户可以使用或可以不使用PAPR 40来呼吸。例如，关注可能经由空气传播的毒素等的攻击的士兵可以携带PAPR 40而直到必要时才使用它，或者这样的攻击马上就到来，用户可以在攻击发生之前穿上并使用PAPR 40。还可以对消防员和其他人员设想相应的场景。PAPR 40使得用户能够在如果没有PAPR 40就无法呼吸空气的环境中呼吸过滤过的空气，其中PAPR 40中使用的过滤罐46的类型取决于预期或存在的毒素、刺激物、颗粒等的类型。
但是，在某些情况下，由于多种原因，由PAPR 40过滤的空气可能无法安全呼吸。在此时，可能必须从PAPR使用切换到SCBA使用。假定在上述情况下用户仅仅携带PAPR 40，用户首先定位这里所述类型的相应SCBA 20。在不中断对用户的可呼吸空气的流动的情况下，用户可以从其背上、肩上或腰上卸下PAPR 40，将PAPR 40安装并固定在携带框架21上，然后穿上整个系统10，即将其携带在背上。在此过程期间的任何时间，用户可以从PAPR使用切换到SCBA使用，全都无需中断可呼吸空气的流动。类似地，一旦可以安全呼吸过滤过的空气而由SCBA 20提供的空气供应不再需要或者以及耗尽，用户可以从其背上卸下系统10，从携带框架21移除PAPR 40，丢弃SCBA 20，并再次穿上PAPR 40，同样无需中断可呼吸空气的流动。
当分离和接合SCBA 20和PAPR 40时，通常重要的是在任何给定的时间用户仅仅有单个呼吸器在工作。这防止在仅仅需要PAPR 40时不必要的耗尽SCBA箱22，并且还防止在需要SCBA 20的功能时无意使用PAPR 40。为了确保在任何给定时间仅仅有一个呼吸器在工作，系统10优选采用用于协调PAPR 40和SCBA 20的工作的装置。当PAPR 40未附装到SCBA 20时，PAPR 40的操作类似于典型PAPR的操作。
另一方面，当PAPR 40附装到SCBA 20时，PAPR 40受到SCBA20的电子模块34的控制。如果用户已经选择使用PAPR 40用于呼吸功能，则SCBA 20不限制PAPR 40工作。但是，如果用户选择切换到SCBA 20以进行呼吸保护，则优选提供特征以确保PAPR 40与SCBA 20相结合的安全、高效和集成工作。首先，优选提供安全开关以确保PAPR 40已成功连接到SCBA 20。实现这的一种方式是利用机械开关(未示出)，该机械开关指示PAPR壳体42已成功对接到(以机械稳定的状态安装或附装到)用于SCBA 20的携带框架21中的合适位置。适合用于本发明优选实施例中的一种开关是磁簧片开关。优选地，如果此开关的输出指示PAPR 40还未连接到SCBA 20，则应该防止用户将空气源从PAPR 40切换到SCBA 20。
如果PAPR 40与SCBA 20成功对接，则可以利用一个附加的控制机构来关闭PAPR吹风机52，该控制机构优选是自动机械或电传感器。一种合适的传感器涉及使用SCBA电子模块34内的非接触磁活塞(未示出)。利用此传感器，打开筒阀组件24来激活SCBA 20使得活塞能够由于筒压力而移动。活塞定位成使得其移动与PAPR 40内的磁开关相互作用，由此关闭PAPR吹风机52。在一个替代传感器中，压力转换器(未示出)可以感测当已经打开充满或部分充满的SCBA箱22时SCBA 20的空气供应系统中产生的升高压力。压力转换器的输出可以由SCBA 20的电子模块34接收，然后传递到PAPR吹风机52，由此将其关闭。当然，如果PAPR 40还未与SCBA 20成功对接，则前述安全开关防止PAPR 40由于SCBA 20而被关闭。
如果用户随后选择切换回到PAPR 40以进行呼吸保护，则电子模块34自动将PAPR吹风机52重新打开。如果如同前一段中所述的设有压力转换器，则电子模块34也可以在SCBA箱22已经完全或接近耗尽时自动启动此功能。可以在压力转换器识别到SCBA 20的空气供应系统中的压力已经降低到预定阈值之下，由此指示用户已经关闭筒阀组件24从而关闭SCBA 20，或者箱22已经耗尽空气时，触发这样的功能。
最后，将PAPR 40与SCBA 20分离使PAPR 40的工作恢复回到典型PAPR 40的工作。具体地，PAPR 40与SCBA 20的分离关闭了前述安全开关，由此通知PAPR 40除非用户手动关闭，否则没有SCBA20可用和自动激活PAPR 40。
图14是根据本发明第二优选实施例的替代组合空气供应/防护空气净化系统110的透视图。如同上述第一优选实施例，替代组合系统110包括SCBA 120和防护PAPR 140(两者由携带框架121支撑)、以及面具或面罩18。如同前述SCBA 20一样，图14所示SCBA 120包括一个或多个箱22、阀组件24、压力减小器126、用于在压力减小器126的出口和面罩18之间提供流体连接的高压软管组件30、第二阶段压力减小组件或调节器28、电源116以及至少一个电子模块134。
面罩18和SCBA 120的大多数部件类似于前面结合第一优选实施例所述的相应部件。但是，如前面所描述的，SCBA 120可以利用替代压力减小器126，例如共同转让的美国专利申请No.10/884,784中公开的组合快速连接阀和压力减小器。另外，这样一种组合压力减小器126的有效使用优选涉及使用改进的电子模块134，例如美国专利申请No.10/884,784中描述的一种。这样一种电子模块134可以包括用于与压力减小器26、PAPR 140、面罩18中或其上的电子装置等等接口的各种控制和连接件，并且优选包括确定SCBA 20或PAPR 140是否在任何给定时间工作的控制器。但是，将清楚这样一种替代压力减小器126和电子模块134的使用是可选的。
但是，除了替代压力减小器126和电子模块134，替代组合空气供应/防护空气净化系统110的防护PAPR 140和携带框架121包括替代特征，其中至少部分将在下面更详细描述。图15是图14的组合系统110的透视图，示出与SCBA 120分离的PAPR 140。图16是图15的PAPR 140的前透视图，示为移除了封盖154。PAPR 140包括壳体142、电机壳体150、封盖154、入口管道156、多个过滤罐46、吹风机152、以及用于将PAPR 140的出口附装到面罩18的盘绕软管70。这些部件中的每个都将在下面更详细地描述。如下所述，整个组件140可以与SCBA 20分离，并使用简单的传统肩部束带(未示出)或任何其他合适设备由用户携带在用户的背上。
PAPR 140的主体是PAPR壳体142，该壳体对各个其他部件提供支撑并且还包括包围用于为吹风机152提供动力的电池(未示出)的电池管164和电池帽168。PAPR壳体142包括用于过滤罐46的安装点(未示出)、和用于将PAPR 140连接到SCBA 120的附装点，并提供PAPR 140的主要结构。
优选用玻璃加强的尼龙材料注塑模制设计而成的PAPR壳体142可以通过将其附装点148与携带框架121上相应的附装点132匹配在一起而可拆卸地安装在携带框架121上。携带框架121上的附装点132特别适于方便此连接。可以使用任何合适的连接装置用于此目的，但是一种特别有用的装置可能在图15中最清楚示出。携带框架121上的附装点132包括竖直轴，该竖直轴具有从其上端处的较宽肩部延伸到其下端处的搁架的窄的尖端。PAPR 140上的附装点148包括适于装配在携带框架121的轴的上部尖端上的槽和适于装配到携带框架121上的搁架中的突出部。当槽位于上部尖端上时，PAPR壳体142由竖直轴的肩部和搁架支撑，但是PAPR 140可以通过提升壳体142直到槽从携带框架附装点132的上部尖端脱出而容易地拆下。
电机壳体150可以是PAPR 140的分离段或者可以结合到PAPR壳体142中。电机壳体150夹持并保持吹风机52，并且提供过滤后的空气从PAPR壳体142到吹风机52的入口的通路。如果电机壳体150与PAPR壳体142分离，则电机壳体150还可以包括用于将其附装到PAPR壳体142的方法。电机壳体150的优选实施例是用玻璃加强的尼龙材料注塑模制设计而成的。
PAPR封盖154附装到PAPR壳体142。PAPR封盖154和PAPR壳体142一起形成包围件143，该包围件143除了保护过滤罐46不受直接物理打击之外还保护过滤罐46免受热、火焰、高湿或潮湿环境的影响。PAPR封盖154可以附装有锁扣、铰链或其他装置以保持固定到PAPR壳体142。PAPR封盖154还包括用于PAPR封盖154和PAPR壳体142之间结合部的密封件，以确保PAPR 140不受周围环境的影响。PAPR封盖154的优选实施例是用玻璃加强的尼龙材料注塑模制设计而成的。
图17是图16的PAPR 140的后透视图，示为移除了封盖154和入口管道156。入口管道156提供环境空气从入口157通入PAPR包围件143内的通路。入口管道156包括阀158，该阀提供在PAPR 140未使用时关闭入口157的能力。阀158可以是例如如图所示的简单入口封盖、插头式设计或者由PAPR或SCBA电子器件控制的更复杂的气动或电子关闭方法。此外，PAPR 140可以可选地还在PAPR 140的入口管道156上装有预先过滤器162，以防止过滤罐46过早被空气中可能有的颗粒堵塞。入口管道156的优选实施例是用玻璃加强的尼龙材料注塑模制设计而成的。阀158的优选实施例是模制的丁基橡胶设计。
入口管道156经由一个或多个管道孔166与包围件143流体连通。优选地，所有的过滤罐46布置在包围件的单个隔间中，以促进过滤过程的更好的均匀性和对环境空气分配到其上的更好的控制。环境空气经由入口157被抽入入口管道156中并经由管道孔166通入包围件143中。优选地，设置多个不同大小的管道孔166以平衡流入和流过各个过滤罐46的空气的量。这可以通过在入口157附近使用相对较小的管道孔166并随着离入口157的距离增加而使用逐渐增大的管道孔166来实现。如图17部分示出，多个管道孔166优选包括两个半圆形开口，这两个开口的相对尺寸通过改变其相应半径而变化。入口管道156可以加长或以其他方式形成尺寸，以将进入的空气引导到各个管道孔166。这样，包围件143倾向于用作聚积器，并且管道孔166的尺寸和位置确保每个过滤罐46具有相同的气流量。
吹风机152布置在过滤器包围件143和面罩18之间的流体连通路径中，并优选布置在PAPR包围件143的出口和PAPR软管70的入口端之间。吹风机152用于通过过滤罐46从过滤器包围件143抽拉空气，然后通过软管70将其泵送到面罩18的内部。吹风机152可以是电控离心风扇。
图18是图15的PAPR 140的侧示意图，示出通过其的气流。如前所述，期望PAPR 140的设计使得向用户提供足够的空气流速以总是保持用户的面罩18中的正压力。此PAPR 140采用新颖的特征来处理这两个问题。PAPR 140供应上述300lpm或更高的要求，但是在PAPR壳体142中采用循环阀160以解决高呼气压力的问题。循环阀160是位于PAPR吹风机152和面罩18之间的空气路径中的偏压释压阀。阀160被偏压以仅仅在吹风机152和面罩18之间的空气路径中的压力超过1.5”H2O时才打开，并定位在PAPR壳体142中以排出进入PAPR包围件143中的多余气流。
利用此构造并假定正弦呼吸曲线，在保持面罩18中正压力的呼吸曲线的吸气部分期间向用户供应300lpm或更高。在呼吸曲线的呼气部分期间，面罩18中的压力将升高，以对吹风机152和循环阀160提供背压。当此压力超过1.5”H2O时，循环阀160打开，释放面罩18中的压力并防止呼气压力对用户变得过高(大大低于3.5”H2O)。循环阀160的一个附加好处在于将PAPR 140的多余流动排入PAPR包围件143中。通过将此过滤后的空气排入PAPR包围件143中，稀释了进入包围件的环境空气，并减小了相对污染浓度。此减小的空气中的浓度将延长过滤罐46的寿命，并允许用户在污染环境中停留更长的时间。
如同第一组合系统10一样，替代组合系统110中的面罩18以气密连接盖住穿用者的鼻子和嘴，并优选用透明护罩19盖住穿用者的双眼以观察外部。SCBA软管组件30经由SCBA 120的第二阶段调节器28布置在压力减小器26和面罩18之间。如前所述，此呼吸调节器28的设计和操作类似于图1的组合系统10中所需要的。此外，面罩18的侧面优选装有40mm的拧入连接件。这提供了用于将PAPR 140附装到面罩18的盘绕软管70的连接点。
如同第一优选实施例一样，SCBA 120和PAPR 140可以使用图15所示装置或任何合适的替代装置容易地接合或分离。由此同样使得用户能够选择需要何种呼吸保护，从而简单地通过按需要将PAPR 140附装到SCBA 120或从其移除，而可以在没有SCBA 120的情况下使用PAPR 140，可以在没有PAPR 140的情况下使用SCBA 120，或者可以一起使用两个设备120、140。SCBA 120与替代PAPR 140的协同工作类似于SCBA 120与第一优选实施例的PAPR 40。
基于以上信息，本领域技术人员容易理解本发明可以有广泛的用途和应用。从本发明及其以上说明将清楚或可以合理启示本发明除本文具体描述之外的许多实施例和改进以及许多变化、修改和等同布置，而不偏离本发明的实质和范围。所以，虽然本文已经针对其优选实施例详细描述了本发明，但是应该理解本公开内容仅仅是本发明的解释和示例，并仅仅用于提供对本发明的充分完全的公开。上述公开并不构成对本发明的限制，或者以其他方式排除任何其他的实施例、改进、变化、修改或等同布置，本发明仅仅由所附权利要求及其等同方案限制。尽管本文采用了具体术语，但是它们仅仅在一般和描述性的意义上使用，而非用于限制。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1. 一种组合空气供应/空气净化呼吸系统，包括：
装有动力的空气净化呼吸器；
自备呼吸设备，包括含加压空气的压力容器并包括附装到所述压力容器的输出处的阀组件；
构造成由用户携带的支持框架，其中所述装有动力的空气净化呼吸器和所述自备呼吸设备两者都安装在所述支持框架上并由所述支持框架携带；
附装组件，所述附装组件将所述装有动力的空气净化呼吸器可拆卸地附装到所述支持框架；和
面罩，所述面罩连接成与所述压力容器和所述装有动力的空气净化呼吸器两者流体连通，其中所述装有动力的空气净化呼吸器通过第一软管组件连接到所述面罩，并且所述自备呼吸设备通过第二软管组件连接到所述面罩。
2. 根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述装有动力的空气净化呼吸器和所述自备呼吸设备中的一个构造成在所述装有动力的空气净化呼吸器和自备呼吸设备两者保持安装在所述支持框架上并由所述支持框架携带时被关闭。
3. 根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述附装组件可分离，以允许当所述自备呼吸设备在同时供应加压空气到所述面罩的时候，从所述支持框架拆下所述装有动力的空气净化呼吸器。
4. 根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，还包括支持所述压力容器的篮部，所述篮部与所述框架间隔开一个凹部，所述装有动力的空气净化呼吸器保持在所述自备呼吸设备和所述存储容器之间的所述凹部中。
5. 根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述自备呼吸设备和所述装有动力的空气净化呼吸器具有布置成彼此互连的相应安装组件，由此允许在使用期间所述装有动力的空气净化呼吸器由所述自备呼吸设备携带。
6. 根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述附装组件包括位于所述装有动力的空气净化呼吸器上的锁扣组件和位于所述支持框架上的支架，所述支架卡住所述锁扣组件以将所述支持框架联接到所述装有动力的空气净化呼吸器。
7. 根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述支持框架包括一对杆，所述杆引导所述装有动力的空气净化呼吸器以与所述支持框架成预定对齐关系。
9. 一种使用组合空气供应/空气净化呼吸系统的方法，包括：
提供具有装有动力的空气净化呼吸设备、自备呼吸设备和面罩的组合空气供应/空气净化呼吸系统；
初始时将可呼吸空气通过所述装有动力的空气净化呼吸设备经由所述面罩供应到用户；
关闭所述装有动力的空气净化呼吸设备，并激活所述自备呼吸设备，以在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将经由所述面罩到用户的可呼吸空气的供应从所述装有动力的空气净化呼吸设备切换到所述自备呼吸设备；以及
在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将所述装有动力的空气净化呼吸设备与所述自备呼吸设备分离。
10. 根据权利要求9所述的方法，还包括在所述关闭操作之后，重新激活所述装有动力的空气净化呼吸设备，以在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将经由所述面罩到用户的可呼吸空气的供应从所述自备呼吸设备切换回到所述装有动力的空气净化呼吸设备。
11. 根据权利要求9所述的方法，还包括感测所述自备呼吸设备的状态，并基于所述自备呼吸设备的所述状态来自动激活或关闭所述装有动力的空气净化呼吸设备。
12. 根据权利要求9所述的方法，其中利用呼吸系统上的打开/关闭开关手动进行激活和关闭。
13. 根据权利要求9所述的方法，其中所述装有动力的空气净化呼吸设备包括提供过滤罐和吹风机，由用户将所述过滤罐和吹风机同所述面罩分开携带，但是所述过滤罐和吹风机通过软管组件连接到所述面罩。
14. 根据权利要求9所述的方法，还包括在不中断可呼吸空气从所述自备呼吸设备到用户的流动的情况下，将所述装有动力的空气净化呼吸设备从所述呼吸系统断开并整个拆下。
15. 根据权利要求9所述的方法，其中将所述自备呼吸设备与所述装有动力的空气净化呼吸设备互连包括将所述装有动力的空气净化呼吸设备附装到携带所述自备呼吸设备的框架。
16. 根据权利要求9所述的方法，其中所述自备呼吸设备包括由框架携带的压力容器，并且其中将所述自备呼吸设备与所述装有动力的空气净化呼吸设备互连包括在不从框架上取下所述压力容器的情况下将所述装有动力的空气净化呼吸设备附装到携带所述自备呼吸设备的框架。
17. 根据权利要求9所述的方法，其中将所述自备呼吸设备与所述装有动力的空气净化呼吸设备互连包括在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将从所述自备呼吸设备延伸的软管组件连接到所述面罩。
18. 根据权利要求9所述的方法，还包括在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，抛弃所述自备呼吸设备。
19. 根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，
所述面罩用于将可呼吸空气从所述自备呼吸设备输送到用户；
所述装有动力的空气净化呼吸器包括至少一个过滤器和吹风机并具有由所述第一软管组件连接到所述面罩的输出，并且所述系统还包括：
可操作地控制所述自备呼吸设备和所述装有动力的空气净化呼吸器的控制接口，所述控制接口分开激活所述自备呼吸设备和所述装有动力的空气净化呼吸器中的一个并关闭所述自备呼吸设备和所述装有动力的空气净化呼吸器中的另一个。
20. 根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口关闭所述装有动力的空气净化呼吸器，并激活所述自备呼吸设备，以在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将经由所述面罩到用户的可呼吸空气的供应从所述装有动力的空气净化呼吸器切换到所述自备呼吸设备。
21. 根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口重新激活所述装有动力的空气净化呼吸器，以在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将经由所述面罩到用户的可呼吸空气的供应从所述自备呼吸设备切换回到所述装有动力的空气净化呼吸器。
22. 根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述面罩将可呼吸空气从所述自备呼吸设备和所述装有动力的空气净化呼吸器两者供应到用户。
23. 根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口包括确认所述自备呼吸设备是否已经被激活的传感器。
24. 根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口包括控制器，当确定所述自备呼吸设备已经被激活时，所述控制器关闭所述装有动力的空气净化呼吸器。
25. 根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口包括确认所述装有动力的空气净化呼吸器是否已经与所述自备呼吸设备对接的安全开关。
26. 根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口包括控制器，所述控制器防止所述组合空气供应/空气净化呼吸系统从第一工作模式切换到第二工作模式，直到所述装有动力的空气净化呼吸器与所述自备呼吸设备对接好为止，在所述第一工作模式中将空气从所述装有动力的空气净化呼吸器供应到用户，在所述第二工作模式中将空气从所述自备呼吸设备供应到用户。
27. 根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，还包括：
确认所述自备呼吸设备是否已经被激活的传感器；和
连接到所述传感器的控制器，所述控制器响应于来自所述传感器的表明所述自备呼吸设备已经被激活的指示，而关闭所述装有动力的空气净化呼吸器。
28. 根据权利要求27所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述传感器是压力致动的。
29. 根据权利要求27所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述传感器包括磁活塞，所述磁活塞适于在受到所述自备呼吸设备内预定大小的气体压力时移动。
30. 根据权利要求27所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制器包括磁开关，并且其中磁活塞与所述开关通过磁力相互作用以触发关闭所述装有动力的空气净化呼吸器。
31. 根据权利要求27所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述传感器包括压力转换器，所述压力转换器适于在所述自备呼吸设备内出现预定气体压力时产生信号。
32. 根据权利要求27所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述压力转换器产生的所述信号经由电连接由所述控制器接收。

Claims (32)

1.一种组合空气供应/空气净化呼吸系统，包括：
装有动力的空气净化呼吸器；
自备呼吸设备，包括含加压空气的压力容器并包括附装到所述压力容器的输出处的阀组件；
构造成由用户携带的支持框架，其中所述装有动力的空气净化呼吸器和所述自备呼吸设备两者都安装在所述支持框架上并由所述支持框架携带；
附装组件，所述附装组件将所述装有动力的空气净化呼吸器可拆卸地附装到所述支持框架；和
面罩，所述面罩连接成与所述压力容器和所述装有动力的空气净化呼吸器两者流体连通。
2.根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述装有动力的空气净化呼吸器和所述自备呼吸设备中的一个构造成在所述装有动力的空气净化呼吸器和自备呼吸设备两者保持安装在所述支持框架上并由所述支持框架携带时被关闭。
3.根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述附装组件可分离，以允许当所述自备呼吸设备在同时供应加压空气到所述面罩的时候，从所述支持框架拆下所述装有动力的空气净化呼吸器。
4.根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，还包括支持所述压力容器的篮部，所述篮部与所述框架间隔开一个凹部，所述装有动力的空气净化呼吸器保持在所述自备呼吸设备和所述存储容器之间的所述凹部中。
5.根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述自备呼吸设备和所述装有动力的空气净化呼吸器具有布置成彼此互连的相应安装组件，由此允许在使用期间所述装有动力的空气净化呼吸器由所述自备呼吸设备携带。
6.根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述附装组件包括位于所述装有动力的空气净化呼吸器上的锁扣组件和位于所述支持框架上的支架，所述支架卡住所述锁扣组件以将所述支持框架联接到所述装有动力的空气净化呼吸器。
7.根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述支持框架包括一对杆，所述杆引导所述装有动力的空气净化呼吸器以与所述支持框架成预定对齐关系。
8.根据权利要求1所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述装有动力的空气净化呼吸器通过第一软管组件连接到所述面罩，并且所述自备呼吸设备通过第二软管组件连接到所述面罩。
9.一种使用组合空气供应/空气净化呼吸系统的方法，包括：
提供具有装有动力的空气净化呼吸设备、自备呼吸设备和面罩的组合空气供应/空气净化呼吸系统；
初始时将可呼吸空气通过所述装有动力的空气净化呼吸设备经由所述面罩供应到用户；以及
关闭所述装有动力的空气净化呼吸设备，并激活所述自备呼吸设备，以在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将经由所述面罩到用户的可呼吸空气的供应从所述装有动力的空气净化呼吸设备切换到所述自备呼吸设备。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括在所述关闭操作之后，重新激活所述装有动力的空气净化呼吸设备，以在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将经由所述面罩到用户的可呼吸空气的供应从所述自备呼吸设备切换回到所述装有动力的空气净化呼吸设备。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括感测所述自备呼吸设备的状态，并基于所述自备呼吸设备的所述状态来自动激活或关闭所述装有动力的空气净化呼吸设备。
12.根据权利要求9所述的方法，其中利用呼吸系统上的打开/关闭开关手动进行激活和关闭。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述装有动力的空气净化呼吸设备包括提供过滤罐和吹风机，由用户将所述过滤罐和吹风机同所述面罩分开携带，但是所述过滤罐和吹风机通过软管组件连接到所述面罩。
14.根据权利要求9所述的方法，还包括在不中断可呼吸空气从所述自备呼吸设备到用户的流动的情况下，将所述装有动力的空气净化呼吸设备从所述呼吸系统断开并整个拆下。
15.根据权利要求9所述的方法，其中将所述自备呼吸设备与所述装有动力的空气净化呼吸设备互连包括将所述装有动力的空气净化呼吸设备附装到携带所述自备呼吸设备的框架。
16.根据权利要求9所述的方法，其中所述自备呼吸设备包括由框架携带的压力容器，并且其中将所述自备呼吸设备与所述装有动力的空气净化呼吸设备互连包括在不从框架上取下所述压力容器的情况下将所述装有动力的空气净化呼吸设备附装到携带所述自备呼吸设备的框架。
17.根据权利要求9所述的方法，其中将所述自备呼吸设备与所述装有动力的空气净化呼吸设备互连包括在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将从所述自备呼吸设备延伸的软管组件连接到所述面罩。
18.根据权利要求9所述的方法，还包括将所述装有动力的空气净化呼吸设备与所述自备呼吸设备分离并抛弃所述自备呼吸设备，同时一直都不中断可呼吸空气到用户的流动。
19.一种组合空气供应/空气净化呼吸系统，包括：
自备呼吸设备，所述自备呼吸设备包括用于将可呼吸空气从所述自备呼吸设备输送到用户的面罩；
装有动力的空气净化呼吸器，所述装有动力的空气净化呼吸器包括至少一个过滤器和吹风机并具有由软管组件连接到所述面罩的输出；和
可操作地控制所述自备呼吸设备和所述装有动力的空气净化呼吸器的控制接口，所述控制接口分开激活所述自备呼吸设备和所述装有动力的空气净化呼吸器中的一个并关闭所述自备呼吸设备和所述装有动力的空气净化呼吸器中的另一个。
20.根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口关闭所述装有动力的空气净化呼吸器，并激活所述自备呼吸设备，以在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将经由所述面罩到用户的可呼吸空气的供应从所述装有动力的空气净化呼吸器切换到所述自备呼吸设备。
21.根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口重新激活所述装有动力的空气净化呼吸器，以在不中断可呼吸空气到用户的流动的情况下，将经由所述面罩到用户的可呼吸空气的供应从所述自备呼吸设备切换回到所述装有动力的空气净化呼吸器。
22.根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述面罩将可呼吸空气从所述自备呼吸设备和所述装有动力的空气净化呼吸器两者供应到用户。
23.根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口包括确认所述自备呼吸设备是否已经被激活的传感器。
24.根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口包括控制器，当确定所述自备呼吸设备已经被激活时，所述控制器关闭所述装有动力的空气净化呼吸器。
25.根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口包括确认所述装有动力的空气净化呼吸器是否已经与所述自备呼吸设备对接的安全开关。
26.根据权利要求19所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制接口包括控制器，所述控制器防止所述组合空气供应/空气净化呼吸系统从第一工作模式切换到第二工作模式，直到所述装有动力的空气净化呼吸器与所述自备呼吸设备对接好为止，在所述第一工作模式中将空气从所述装有动力的空气净化呼吸器供应到用户，在所述第二工作模式中将空气从所述自备呼吸设备供应到用户。
27.一种组合空气供应/空气净化呼吸系统，包括：
自备呼吸设备；
装有动力的空气净化呼吸器；
确认所述自备呼吸设备是否已经被激活的传感器；和
连接到所述传感器的控制器，所述控制器响应于来自所述传感器的表明所述自备呼吸设备已经被激活的指示，而关闭所述装有动力的空气净化呼吸器。
28.根据权利要求27所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述传感器是压力致动的。
29.根据权利要求27所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述传感器包括磁活塞，所述磁活塞适于在受到所述自备呼吸设备内预定大小的气体压力时移动。
30.根据权利要求27所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述控制器包括磁开关，并且其中磁活塞与所述开关通过磁力相互作用以触发关闭所述装有动力的空气净化呼吸器。
31.根据权利要求27所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述传感器包括压力转换器，所述压力转换器适于在所述自备呼吸设备内出现预定气体压力时产生信号。
32.根据权利要求27所述的组合空气供应/空气净化呼吸系统，其中所述压力转换器产生的所述信号经由电连接由所述控制器接收。
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