具有偏心文氏管气流速率确定的动力空气净化呼吸器（PAPR）制造技术

动力空气净化呼吸器（PAPR）。PAPR包括：包括电动机的气泵，通信地耦合到气泵的气道的偏心文氏管，其中偏心文氏管包括第一传感器端口和第二传感器端口，机械地耦合到第一传感器端口和第二传感器端口的差动气压传感器，以及通信地耦合到差动气压传感器的电输出和电动机的控制器，其中控制器被配置成基于差动气压传感器的电输出来控制电动机的速度以维持净化空气的预定义的流速率。

Power Air Purification Respirator (PAPR) with Eccentric Venturi Tube Gas Flow Rate Determination

Power Air Purification Respirator (PAPR). PAPR includes: an eccentric Venturi tube, which is communicatively coupled to the airway of the pump, including the first sensor port and the second sensor port, a differential pressure sensor mechanically coupled to the first sensor port and the second sensor port, and a controller communicatively coupled to the electrical output of the differential pressure sensor and the motor. The controller is configured to control the speed of the motor based on the electrical output of the differential pressure sensor to maintain a predefined flow rate of purified air.

【技术实现步骤摘要】
具有偏心文氏管气流速率确定的动力空气净化呼吸器（PAPR）相关申请的交叉引用本申请是2017年7月19日提交的并且题为“具有偏心文氏管气流速率确定的动力空气净化呼吸器（PAPR）（PoweredAir-PurifyingRespirator(PAPR)withEccentricVenturiAirFlowRateDetermination）”的美国申请号15/654,371，其通过引用并入本文，如同整体再现一样。关于联邦政府赞助的研究或开发的声明不适用。对缩微胶片附录的参考不适用。
技术介绍
动力空气净化呼吸器（PAPR）是自含式（self-contained）装置，用于在具有载尘或载浮质的空气的环境中向工人和第一响应者提供可呼吸空气。PAPR通常包括由电动机驱动的吹风机，所述电动机通过过滤器从环境吸入空气并将经过滤的空气提供给人类。
技术实现思路
在实施例中，公开了一种动力空气净化呼吸器（PAPR）。PAPR包括包含电动机的气泵，通信地耦合到气泵的气道（airchannel）的偏心文氏管（eccentricventuri），其中偏心文氏管包括第一传感器端口和第二传感器端口，机械地耦合到第一传感器端口和第二传感器端口的差动气压传感器（differentialairpressuresensor），以及通信地耦合到差动气压传感器的电输出和电动机的控制器，其中控制器被配置成基于差动气压传感器的电输出来控制电动机的速度以维持净化空气的预定义的流速率。在另一实施例中，公开了一种动力空气净化呼吸器。PAPR包括包含电动机的气泵，通信地耦合到气泵的气道的偏心文氏管，其中偏心文氏管包括第一传感器端口和第二传感器端口，所述第一传感器端口和第二传感器端口每个在与气泵的中心点相对的点处接进（tapinto）偏心文氏管的内部，机械地耦合到第一传感器端口和第二传感器端口的差动气压传感器，以及通信地耦合到差动气压传感器的电输出和电动机的控制器，其中控制器配置成基于差动气压传感器的电输出来控制电动机的速度以维持净化空气的预定义流速率。在又一实施例中，公开了一种动力空气净化呼吸器。PAPR包括包含电动机的气泵，通信地耦合到气泵的气道的偏心文氏管，其中偏心文氏管包括第一传感器端口和第二传感器端口，并且其中偏心文氏管包括喉部，喉部上游的导管（conductor）部分和喉部下游的扩散器部分（diffuserportion），其中扩散器部分的中心轴与喉部的中心轴形成大于5度的角度，机械地耦合到第一传感器端口和第二传感器端口的差动气压传感器，以及通信地耦合到差动气压传感器的电输出和电动机的控制器，其中控制器被配置成基于差动气压传感器的电输出来控制电动机的速度以维持净化空气的预定义流速率。根据下面结合附图和权利要求进行的详细描述，将更清楚地理解这些和其他特征。附图说明为了更加完整地理解本公开，现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述，其中相似的参考数字表示相似的部分。图1是根据本公开的实施例的动力空气净化呼吸器的框图。图2是根据本公开的实施例的偏心文氏管的图示。图3是根据本公开的实施例的气泵的图示。图4是根据本公开的实施例的方法的流程图。图5是根据本公开的实施例的计算机系统的框图。具体实施方式首先应该理解，尽管下面说明了一个或多个实施例的说明性实施方式，但是所公开的系统和方法可以使用任何数目的技术来实现，无论是当前已知的还是尚未存在的。本公开绝不应被限制到下面说明的说明性实施方式、附图和技术，而是可以在随附权利要求的范围连同它们的等同物的整个范围内进行修改。本公开教导了一种具有偏心文氏管的动力空气净化呼吸器（PAPR）。偏心文氏管用来提供输送到呼吸装置的空气的流速率的指示。更具体地，到偏心文氏管中的两个端口提供压差的指示，其可以被处理以估计气流速率，如这里在下面更详细地描述的。使用文氏管来导出气流速率的估计可以提供比替代流感测技术更准确的真实气流速率的估计。本文所教导的偏心文氏管的使用被认为提供了精度和适度的物理尺寸两者，其与方便地便携的PAPR的需求兼容。真实气流的准确估计实现了PAPR的更精确的控制，其最佳地支持了通过限制输送到驱动气泵的电动机的电功率来提供净化空气的充足的流并延长PAPR的电池寿命的对抗性设计目标。换句话说，准确估计真实气流实现了输送恰好足够的净化空气，而不是输送太多空气（其中太多的空气将过早地耗尽PAPR的电池）。本公开还教导了将两个差动气压端口或龙头（tap）定位在气泵封装的外半径上，这被认为提供了对气流速率的更准确的感测。不希望被理论束缚，认为通过文氏管的气流的质量在使用期间未均匀分布，但是在其进入文氏管时沿着气泵的外半径是最大的，并且因此感测在气流的集中质量的那个点处的差动气压导致更多的分辨率（resolution）和相关的更高精度。现在转到图1，描述了系统100。在实施例中，系统100包括呼吸装置112和动力空气净化呼吸器（PAPR）120。在使用中，PAPR120将净化空气供应到呼吸装置112以用于例如通过软管（hose）由人类用户吸入并且到呼吸装置112的排气罩（hood）中。在一些实施例中，呼吸装置112可以被认为是PAPR120的一部分。在实施例中，呼吸装置112可以是放置在用户的头部上方的排气罩以及连接到PAPR120的软管。在另一实施例中，呼吸装置112可以是使用者穿上并密封的全身套装，其中软管将净化空气从PAPR120输送到全身套装的内部，例如，到接近用户的头部的区域。在实施例中，PAPR120包括控制器102、电池104、电动机106、过滤器107、气泵108、偏心文氏管110和压差传感器114。PAPR120还可以包括绝对压力传感器（absolutepressuresensor）116和温度传感器118。图1中的PAPR120的图示并不旨在表示部件的物理关系，而是更确切地说描绘部件之间的功能流和相互关系。在实施例中，电动机驱动器可以位于控制器102，电池104和电动机106之间。在处于操作中时，控制器102向电动机106提供控制信号，其引起电动机106增加速度、降低速度或维持当前速度。电动机106从电池104接收电功率。电动机106被机械地耦合到气泵108，使得当电动机106转动时，气泵108转动，并且随着电动机106更快或更慢来转动，气泵108同样分别地更快或更慢来转动。气泵108包括离心式风扇，其从外部环境通过过滤器107吸入空气。过滤器107合意地阻止环境空气中的颗粒物质和悬浮微粒通过，由此净化空气以用于由系统100的人类用户的安全呼吸。随着时间的过去，过滤器107可渐进地变得由颗粒物质和/或悬浮微粒饱和，并且如果气泵108的速度保持不变，则渐进饱和将倾向于降低过滤的可呼吸空气到呼吸装置112的流速率。控制器102使控制信号适于电动机106，以引起电动机106足够快地转动来维持可呼吸空气到呼吸装置112的所需流速率，直到电动机106的最大操作限制。控制器102能够基于由压差传感器114指示的压差来确定可呼吸空气的流速率。在实施例中，控制器102进一步基于由绝对压力传感器116所指示的绝对压力和由温度传感器118指示的温度来确定可呼吸空气的流速率。通过进一步以基于绝对压力和温度来确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力空气净化呼吸器（PAPR），包括：包括电动机的气泵；偏心文氏管，其通信地耦合到气泵的气道，其中偏心文氏管包括第一传感器端口和第二传感器端口；机械地耦合到第一传感器端口和第二传感器端口的差动气压传感器；和控制器，其通信地耦合到差动气压传感器的电输出和电动机，其中控制器被配置成基于差动气压传感器的电输出来控制电动机的速度以维持净化空气的预定义的流速率。

【技术特征摘要】
2017.07.19 US 15/6543711.一种动力空气净化呼吸器（PAPR），包括：包括电动机的气泵；偏心文氏管，其通信地耦合到气泵的气道，其中偏心文氏管包括第一传感器端口和第二传感器端口；机械地耦合到第一传感器端口和第二传感器端口的差动气压传感器；和控制器，其通信地耦合到差动气压传感器的电输出和电动机，其中控制器被配置成基于差动气压传感器的电输出来控制电动机的速度以维持净化空气的预定义的流速率。2.根据权利要求1所述的PAPR，其中所述第一传感器端口位于所述偏心文氏管的导管部分中，并且所述第二传感器端口位于所述偏心文氏管的喉部中，并且所述第一传感器端口和所述第二传感器端口位于远离气泵的中心点的偏心文氏管的外部。3.根据权利要求1所述的PAPR，其中所述偏心文氏管包括导管部分，在所述导管部分下游的喉部，以及在所述喉部下游的扩散器部分，其中所述导管部分的第一中心轴与所述扩散器部分的第二中心轴形成角度α，其中α至少为8度且小于35度。4.根据权利要求1所述的PAPR，还包括绝对压力传感器，其中所述控制器还基于所述绝对压力传感器的输出来...

【专利技术属性】
技术研发人员：J詹卡里克，GP库马，A图穆，J苏格曼，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US