CN102974050A - 多功能数字化三防面具 - Google Patents

Abstract

本发明是多功能数字化三防面具。它至少包括面罩分系统和通讯与过滤装置分系统，面罩分系统是有透明窗的头套，通讯与过滤装置分系统配有腰带，其特征是：面罩分系统的头套正面有透明窗，内部耳机和麦克风，顶部有进风口，下端有出气口；通讯与过滤装置分系统是由通讯控制模块和过滤模块构成，由蓄电池供电；通讯控制模块是电路主板与两块天线电路板、LCD液晶屏、LED指示灯和按键、耳机和麦克风导通构成；过滤模块是带有风机的过滤筒，过滤筒通过通气软管与进风口导通。该发明将传统吸入式结构改为正压送风式结构，同时大视窗的设计保证了良好的视野，并且具有多种良好的通讯模式。

Description

多功能数字化三防面具

技术领域

本发明属于防毒器具领域，是带有通讯功能的防毒器具，特别是一种多功能数字化三防面具，即：MTK3型多功能数字化三防面具。

背景技术

现有的防毒面具通常采用吸入式的呼吸方式，在恶劣的环境下使用十分困难，而且通讯功能十分简陋，工作人员在抢险等施工过程中互相之间以及和控制总部不能得到很好地沟通。

第四军医大学毒理教研室充分调研国内外防化器械现状的基础上结合国内军事科研最高防毒研究成果、军事通讯控制技术及国内生产技术现状，提出了MTK3系统产品的设计构想及功能需求。该项目要求研制出三防及通讯处于领先水平的一款新型防化装备。

发明内容

本发明的目的是提供多功能数字化三防面具，将传统吸入式结构改为正压送风式结构，同时大视窗的设计保证了良好的视野，并且具有多种良好的通讯模式。

发明的技术方案是多功能数字化三防面具，它至少包括面罩分系统和通讯与过滤装置分系统，面罩分系统是有透明窗的头套，通讯与过滤装置分系统配有腰带，其特征是：面罩分系统的头套正面有透明窗，左右两侧分别有一个耳机，下方有麦克风，耳机与麦克风隐埋在头套内侧，头套顶部有一个进风口，下端有出气口，出气口设置有单向阀；通讯与过滤装置分系统是由通讯控制模块和过滤模块构成，它们固定安装在外壳内且悬挂在腰带上，并由蓄电池供电；通讯控制模块由电路主板与两块天线电路板和LCD液晶屏导通，天线接口为SMA同轴射频连接器，天线外露，LED指示灯和按键与电路主板焊接导通，电路主板还通过电缆与两个耳机和麦克风导通；过滤模块是带有风机的过滤筒，过滤筒通过通气软管与进风口导通，风向朝向头套内。 

所述的透明窗的透光率≥89%，且透明窗的视野范围要求如下：半面罩双目视野≥65%；半面罩下方视野≥35%；全面罩大眼窗总视野≥70%；全面罩大眼窗双目视野≥55%；全面罩大眼窗下方视野≥35%；全面罩双眼窗总视野≥65%；全面罩双眼窗双目视野≥24%；全面罩双眼窗下方视野≥35%。

所述的头套的强度在标准测试下，全面罩头套承受150N拉力10秒不发生破断，半面头套承受50N拉力10秒不发生破断；头套具有阻燃性，即按照GB2626-2006中6.15.3的规定进行，续燃时间不超过5秒。

所述的LCD液晶屏、LED指示灯和按键固定安装在另一个外壳且悬挂在腰带上，并与电路主板导通。

所述的头套具有高、低温适应性，即按照如下三个步骤处理后无明显形变，且连接部分保持通畅：

步骤1，在（50±3）℃，相对湿度小于20%的高温试验箱中放置（72±3）小时；

步骤2，在（50±3）℃，相对湿度（95～100）%的湿热试验箱中放（72±3）小时；

步骤3，在（-30±3）℃，低温试验箱中放置（24±1）小时；

每个步骤之间，头套温度恢复室温4小时以上。

所述的过滤筒内部有固体过滤物，过滤筒外表面有若干通风孔，且固体过滤物不得从通风孔外露，过滤筒后方有风机。

所述的风机为离心式风机，工作方式为抽风，即空气经过过滤筒再由风机送入头套的进风口，送风量≥500ML/秒，风机噪声小于40dB。

所述的蓄电池在所有功能载荷情况下，工作时长大于8小时。

所述的通气软管具有良好的伸缩弹性，即在弯曲成180度时仍保证气流通畅，且按标准测试内压力值在15秒内不变化。

所述的通讯控制模块具有对外喊话、人员通话和上级通话三种方式，人员之间通话最大距离为50米，与指挥中心通话最大距离为800米。

本发明的特点是：1、具有佩戴方便、材料结实耐用等优点，满足军标三防要求；

2、具有良好的视野、舒适的正压送风设计以及可靠的防毒过滤手段，方便工作人员在操作用的使用；

3、具有良好的通讯信号和多种通讯模式，使工作人员在施工过程中的安全有了有效的保证。

附图说明

下面将结合实施例对本发明作进一步的说明：

图1是MTK3型多功能数字化三防面具的结构连接示意图；

图2是MTK3型多功能数字化三防面具的面罩分系统的示意图；

图3是MTK3型多功能数字化三防面具的透明窗水平视野区域的示意图；

图4是MTK3型多功能数字化三防面具的透明窗垂直视野区域的示意图。

图中：1、头套；2、透明窗；3、耳机；4、麦克风；5、通气软管；6、电路主板；7、天线；8、LCD液晶屏；9、LED指示灯和按键；10、过滤筒；11、风机；12腰带；13、蓄电池；14、进风口；15、出气口。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，MTK3型多功能数字化三防面具是由面罩分系统和通讯与过滤装置分系统两个部分构成，面罩分系统是有透明窗2的头套1，使用时戴在头部，通讯与过滤装置分系统配有腰带12，使用时戴在腰部。

通讯与过滤装置分系是由通讯控制模块和过滤模块两部分构成，它们共同安装在一个外壳内部，外壳悬挂在腰带12上，通讯控制模块和过滤模块由蓄电池13供电，蓄电池13在所有功能载荷情况下，工作时长大于8小时。

通讯控制模块由一块电路主板6和两块天线电路板导通，天线接口为SMA同轴射频连接器，天线7外露，天线7保证可以畅通的接受和发射信号。

电路主板6还与LCD液晶屏8导通，LCD液晶屏8可以使工作人员直接看到工作和通讯状态。

LED指示灯和按键9与电路主板6焊接导通，按键可以切换不同的通讯模式，共具有对外喊话、人员通话和上级通话三种方式，人员之间通话最大距离为50米，与指挥中心通话最大距离为800米。

过滤模块是带有风机11的过滤筒10，过滤筒10内部有固体过滤物，过滤筒外表面有若干通风孔，且固体过滤物不得从通风孔外露，过滤筒10后方连接风机11。过滤物保密，类似于碳、树脂等物，具有三防滤毒效果。风机11为离心式风机，工作方式为抽风，即空气经过过滤筒10再由风机11送入头套1的进风口14，送风量≥500ML/秒，风机噪声小于40dB。风机11的送风保证了舒适的正压送风系统，保证了工作人员在施工过程中的正常呼吸。

如图2所示，面罩分系统是有透明窗2的头套1，头套1的左右两侧各有一个耳机3，头套1的下方还有麦克风4。

耳机3和麦克风4都隐埋在头套1内部，并通过电缆与电路主板6导通，实现工作人员与外界的通讯。

头套1的顶部有进风口14，进风口14通过通气软管5与带风机11的过滤筒10导通，风向朝向头套1内；头套1的下方有出气口15，出气口15设置有单向阀，确保气体只能从出气口15排出，不能进入。进风口14与出气口15在头套1处构成了完整的进、出气回路。

通气软管5具有良好的伸缩弹性，即在弯曲成180度时仍保证气流通畅，且按标准测试内压力值在15秒内不变化。

由于需要满足耐高、低温，防腐蚀等特点，头套1应具有以下几个方面的特点：

1、基本要求：

（1）头套1边缘应平滑，无明显棱角和毛刺，无影响气密性的缺陷；

（2）头套1应于脸部紧密结合，无明显压痛感，头套的固定系统应能根据佩戴者的需要调节；

（3）头套1上可更换的部件应易于更换；

（4）头套1的透明窗2应视物真实，并有防止镜片结雾的措施；

（5）头套材料应无毒、无刺激性、对健康无害并能清洗和消毒处理；

（6）头套上的金属材料应进行防腐蚀处理。

2、高、低温适应性：

在如下三个步骤处理后头套1无明显形变，且螺纹连接部分应能与过滤件很好地连接：

步骤1，在（50±3）℃，相对湿度小于20%的高温试验箱中放置（72±3）小时；

步骤2，在（50±3）℃，相对湿度（95～100）%的湿热试验箱中放（72±3）小时；

步骤3，在（-30±3）℃，低温试验箱中放置（24±1）小时；

每个步骤之间，头套温度恢复室温4小时以上。

3、阻燃性：即按照GB2626-2006中6.15.3的规定进行，续燃时间不超过5秒。

4、大视野：透明窗2的透光率≥89%，且透明窗2的视野范围满足下表的要求：

5、高强度：按标准测试，结果符合以下要求：

全面罩头套应能够承受150N的拉力，持续时间10秒，不发生破断；

半面罩头套应能够承受50N的拉力，持续时间10秒，不发生破断。

6、头套材料耐腐蚀，耐酸碱，耐候性良好。符合中国成年人头型，头套内含有免提耳机和麦克风及送风口，头套佩戴方便牢固，在10秒钟内即可完成佩戴，头套需要将头部，颈部包裹，头套需要与颈部配合良好，给佩戴者舒适而又不能带来呼吸困难。麦克风和耳机须隐埋在头套内，耳机正对耳，左右各一个。

系统在造型设计方面充分体现“人-机-环”因素，在保证设备性能指标要求的同时，采用“小型，轻量，组合化”的设计原则。在不影响设备性能的条件下应尽可能减少系统重量，系统的总重量不能大于3㎏。系统颜色以陆军迷彩服色调为主，应尽量采用低纯度，低明度的颜色，局部微小位置可采用高纯度、高明度的颜色。参考GJB2873-97《军事设备和设施的人机工程设计准则》。造型设计本着实用、经济、美观基本原则，充分满足人的生理、心理科学要求。着力做到实用与美观相结合

该系统为穿戴、便携式防护装置，充分考虑适应人的操作和使用要求，以排除不良环境对人体的影响，保证操作者能安全、舒适和高效地工作。面罩分系统中透明窗视野应足够的开阔，透明窗须舒适无需紧密地附着在脸部周围，在头部和眼球不动的情况下，水平视区和垂直视区，如图3和图4所示。

在听觉功能中耳机设计位置合理，耳机距耳的距离适合，为弥补左右耳的灵敏度差异，采用双耳机。麦克风位置在头套内嘴部位置中心上下，位置合理，避免腔内气体所带来的杂声导致通话障碍。头套应具有很好的散热性，皮肤散发的热量和呼吸所产生的二氧化碳能充分有效的排出头套外。头套内设置有饮水接口，可在工作过程中方便引用桶状矿泉水，白开水及便携式水壶中的水。头套需要将整个头部包裹，在工作条件下，头套随头部运动而跟随运动。头套材料要具有吸汗散热功能，质地柔软，不能受环境影响而发生变硬，变脆，扩大及缩小。头套穿戴简单可靠，不应选择从头部往下套入式穿戴。

    通讯与过滤装置位置缠绕人体的腰部正前方，装置缠绕牢固可靠，不轻易跌落，滑落。和人体具有良好的接触关系。腰带在非工作状态下自动缩回通讯与过滤装置内。张力适当。腰带卡口装卡快捷方便。液晶屏摆放位置合理，在头部微动的情况下可直观，清晰地看清。格式按钮开关符合人机工程学。

    过滤筒充分接触空气，在人弯腰，坐姿工作的情况下不得阻碍进风口，过滤筒考虑采用快速拆卸和安装。如有可能采用双风机，可将过滤筒排放在腰部两侧。

    通讯过滤装置和面罩的连接部分要弹性良好，可采用背心式穿戴结构，通风软管和电缆隐藏其中。所有埋入其中的软管和电缆必须不应以人工作状态下的各种姿势而发生径向位移。

整个系统在非工作状态下便于清洗。

通讯装置外壳结构设计应具有良好的工艺性，继承性，并应保证具有足够的机械强度、牢固、可靠安全。考虑操作和维修方便，尽量采用标准件，通用件，可更换的单元和组件，尽量采用具有单元式组合结构和各组合单元内的模块式结构，应尽量提高标准化程度，使其便于生产，外壳防护等级为防淋型，满足防水要求，外壳不应有敞露开口，外壳的盖或分离面应设有密封圈。材料选择符合军用标准材料、国家标准材料、行业标准材料。材料本身均有低毒性、耐腐蚀性和化学性能良好，并在与空气接触后不应与大气化合成酸性或碱性气体。不应选用易燃或助燃材料。面罩分系统中入采用有机纤维材料，应考虑霉菌防护和缩水影响。在成品浸水蒸气24小时并干燥处理后应符合要求。纤维制品应成草绿色。

紧固选用应合理，并符合我国有关国家标准或行业标准的要求，使用的紧固件品种和数量尽可能的少。当需要特殊要求时，允许安装专用螺钉并配备专用工具。螺钉螺母和其他紧固件应使用耐腐蚀金属制成或作防腐蚀处理。除用一个紧固件固定的零件外，所有零件的固定方式应使的整个零件在单个固定件失效时而不致发生松动，经常拆卸的部位，应采用快速拆卸得不脱出紧固螺钉。避免在非金属中使用螺纹，如有要求时应使用金属镶嵌件。

元器件的选择应满足设备行性能要求，应按以下顺序选用元器件：符合国家标准，符合行业标准，符合企业标准，所选用的元器件应有正常供货货源。连接器的选择尽量选用快速分离式连接器，应避免在相邻的位置上安装相同的连接器，当无法避免时，应采取防插错措施。所有为配合的连接器应盖有金属盖或塑料、橡胶保护盖。

开关的选用考虑主要因素是：结构、启动方式、触电特性、环境适应性、绝缘性能、寿命等。旋转式开关应有可靠地机械定位机构，以便定出每一个出点位置。拨动式开关的安装应使得开关柄在垂直方向为上下操作方式，水平方向上的操作为离开和朝向操作员。一般不适用滑动开关。

实施例2

本实施例与实施例1的结构基本相同，不同的是LCD液晶屏8、LED指示灯和按键9固定安装在另一个外壳且悬挂在腰带12上，并与电路主板6导通。

腰带12上悬挂有两个外壳，一个外壳内有电路主板6和过滤筒10，另一个有LCD液晶屏8与LED指示灯和按键9，这样操作和显示独立于电路主板，工作人员可以从腰带12上将操作和显示的设备取下，方便观察和操作。同时LCD液晶屏8外部带有透明保护视窗，避免外界环境对液晶的损毁。

本发明中电路主板6采用PCB板，并使用EMC设计，以能够实现通讯、控制以及显示的目的为准，不作特殊的要求。

  本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (10)

1.多功能数字化三防面具，它至少包括面罩分系统和通讯与过滤装置分系统，面罩分系统是有透明窗的头套，通讯与过滤装置分系统配有腰带（12），其特征是：面罩分系统的头套（1）正面有透明窗（2），左右两侧分别有一个耳机（3），下方有麦克风（4），耳机（3）与麦克风（4）隐埋在头套（1）内侧，头套（1）顶部有一个进风口（14），下端有出气口（15），出气口（15）设置有单向阀；通讯与过滤装置分系统是由通讯控制模块和过滤模块构成，它们固定安装在外壳内且悬挂在腰带（12）上，并由蓄电池（13）供电；通讯控制模块由电路主板（6）与两块天线电路板和LCD液晶屏（8）导通，天线接口为SMA同轴射频连接器，天线（7）外露，LED指示灯和按键（9）与电路主板（6）焊接导通，电路主板（6）还通过电缆与两个耳机（3）和麦克风（4）导通；过滤模块是带有风机（11）的过滤筒（10），过滤筒（11）通过通气软管（5）与进风口（14）导通，风向朝向头套（1）内。

2.根据权利要求1中所述的多功能数字化三防面具，其特征是：所述的透明窗（2）的透光率≥89%，且透明窗（2）的视野范围要求如下：半面罩双目视野≥65%；半面罩下方视野≥35%；全面罩大眼窗总视野≥70%；全面罩大眼窗双目视野≥55%；全面罩大眼窗下方视野≥35%；全面罩双眼窗总视野≥65%；全面罩双眼窗双目视野≥24%；全面罩双眼窗下方视野≥35%。

3.根据权利要求1中所述的多功能数字化三防面具，其特征是：所述的头套（1）的强度在标准测试下，全面罩头套承受150N拉力10秒不发生破断，半面头套承受50N拉力10秒不发生破断；头套（1）具有阻燃性，即按照GB2626-2006中6.15.3的规定进行，续燃时间不超过5秒。

4.根据权利要求1中所述的多功能数字化三防面具，其特征是：所述的LCD液晶屏（8）、LED指示灯和按键（9）固定安装在另一个外壳且悬挂在腰带（12）上，并与电路主板（6）导通。

5.根据权利要求1中所述的多功能数字化三防面具，其特征是：所述的头套（1）具有高、低温适应性，即按照如下三个步骤处理后无明显形变，且连接部分保持通畅：

步骤1，在（50±3）℃，相对湿度小于20%的高温试验箱中放置（72±3）小时；

步骤2，在（50±3）℃，相对湿度（95～100）%的湿热试验箱中放（72±3）小时；

步骤3，在（-30±3）℃，低温试验箱中放置（24±1）小时；

每个步骤之间，头套温度恢复室温4小时以上。

6.根据权利要求1中所述的多功能数字化三防面具，其特征是：所述的过滤筒（10）内部有固体过滤物，过滤筒外表面有若干通风孔，且固体过滤物不得从通风孔外露，过滤筒（10）后方有风机（11）。

7.根据权利要求1中所述的多功能数字化三防面具，其特征是：所述的风机（11）为离心式风机，工作方式为抽风，即空气经过过滤筒（10）再由风机（11）送入头套（1）的进风口（14），送风量≥500ML/秒，风机噪声小于40dB。

8.根据权利要求1中所述的多功能数字化三防面具，其特征是：所述的蓄电池（13）在所有功能载荷情况下，工作时长大于8小时。

9.根据权利要求1中所述的多功能数字化三防面具，其特征是：所述的通气软管（5）具有良好的伸缩弹性，即在弯曲成180度时仍保证气流通畅，且按标准测试内压力值在15秒内不变化。

10.根据权利要求1中所述的多功能数字化三防面具，其特征是：所述的通讯控制模块具有对外喊话、人员通话和上级通话三种方式，人员之间通话最大距离为50米，与指挥中心通话最大距离为800米。

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