CN107737424B - 一种适用于高浓度粉尘环境的口罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，属空气过滤领域。主要包括系带、口罩体、过滤组件、单向膜片阀和口罩体盖板。其过滤组件从外端到内端，框体内上下面承插有过滤滤膜驱动辊、改向辊、过滤滤膜存储辊、吸湿滤膜储存辊，吸湿滤膜驱动辊。过滤滤膜由过滤滤膜存储辊引出，经过改向辊，收集于过滤滤膜驱动辊上。吸湿滤膜由吸湿滤膜储存辊引出，收集于吸湿滤膜驱动辊。在框体上方覆盖有框体盖板，框体盖板上依次安装齿轮和旋转把手，且与过滤滤膜驱动辊相连，两齿轮用齿条连接。口罩使用者可自主调节旋转把手对过滤滤膜和吸湿滤膜进行在线连续更换，保证口罩稳定的低呼吸阻力，彻底解决呼出水蒸气对滤膜的影响，具有成本低，重量轻的特点。

Description

一种适用于高浓度粉尘环境的口罩
技术领域
本发明涉及一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，属空气过滤领域。
背景技术
矿山采掘及工业生产中的破碎、筛分、转载、运输等环节均会产生大量的粉尘，每立方米空气中的粉尘浓度可高达数百毫克。口罩作为保护工作人员身体健康的最后保障，必须保证有高效的过滤性、良好的透气性及稳定的呼吸阻力。普通口罩滤膜的容尘量无法满足高浓度粉尘环境的使用要求，口罩可舒适使用时间很短，且呈现滤膜的外过滤层迅速被粉尘堵塞，内过滤层使用率极低的现象。与此同时，人体呼出的水蒸气使粉尘在口罩滤膜上凝聚、板结，加速增大口罩的呼吸阻力，特别是在劳动强度大的时候，呼出水蒸气对口罩性能的恶化相当明显。
针对上述状况，3M公司的P2型防尘口罩设置了呼气阀，降低了呼气阻力，解决了部分呼出水蒸气对滤膜的影响，但未考虑在高浓度粉尘环境中，吸气阻力急速增加的问题，同时也存在单向膜片阀动作过程中，呼出水蒸气影响滤膜性能的问题。专利“具有动力性呼吸的防尘口罩”CN102793312A发明了具有正压送风、负压抽风和微压传感的辅助呼吸系统，但存在口罩重量大、成本高，在高浓度粉尘环境中，辅助呼吸系统阻力迅速增大，辅助送风量无法满足使用要求的问题。
因此，针对在高浓度粉尘环境中，普通口罩滤膜容尘量无法满足要求，滤膜使用时间短、使用效率低的问题，提出了一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，能够实现粉尘的分层分级过滤和滤膜的在线连续更换，保证口罩在使用过程中的高透气性和稳定的呼吸阻力，同时能够彻底解决呼出水蒸气对滤膜的影响。
发明内容
本发明针对普通口罩滤膜容尘量无法满足要求，滤膜使用时间短、使用效率低的问题，依据粉尘在口罩滤膜上沉积的特性，提出粉尘分层分级过滤及滤膜在线连续更换装置，保证口罩在使用过程中的高透气性和稳定的呼吸阻力。同时提出由吸湿滤膜和单向膜片阀组成的辅助呼气系统，彻底解决呼出水蒸气对滤膜的影响。
本发明一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，包括系带、口罩体、过滤组件、单向膜片阀和口罩体盖板。口罩体后端穿有系带，通过细带使口罩与使用者面部紧密贴合。过滤组件安装于口罩体前端的空腔内，口罩体盖板与口罩体前端空腔的侧壁柔性连接，单向膜片阀位于口罩体前端空腔的内壁上，且与过滤组件相切。
本发明一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，其口罩体盖板上有定位孔、密封条和压紧扣。定位孔与过滤组件上的定位销配套使用，用于固定过滤组件在口罩体前端空腔中的位置。密封条贴于口罩体盖板的内壁面，压紧扣位于口罩体盖板侧边，用于保证过滤组件在口罩体前端空腔中的位置牢固。
本发明一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，其过滤组件包括框体、吸湿滤膜储存辊、吸湿滤膜、过滤滤膜存储辊、改向辊、定位销、旋转把手、齿轮、齿条、框体盖板、过滤滤膜驱动辊、过滤滤膜和吸湿滤膜驱动辊。过滤组件从外端到内端，框体内承插有过滤滤膜驱动辊、改向辊、过滤滤膜存储辊、吸湿滤膜储存辊，吸湿滤膜驱动辊。过滤滤膜由过滤滤膜存储辊引出，经过改向辊，收集于过滤滤膜驱动辊上，过滤的层数为2～4层，相应的过滤滤膜厚度为普通滤膜厚度的1/4～1/2，以保证低吸气阻力。吸湿滤膜由吸湿滤膜储存辊引出，收集于吸湿滤膜驱动辊。在框体上方覆盖有框体盖板，框体盖板上依次安装齿轮和旋转把手，齿轮和旋转把手通过键与穿过框体盖板的吸湿滤膜驱动辊及过滤滤膜驱动辊相连。齿条连接两个齿轮，保证吸湿滤膜驱动辊及过滤滤膜驱动辊同步运行。使用者吸气时，污浊空气进入过滤组件，90％以上的颗粒物被第一层过滤滤膜捕集，10％左右的颗粒物被第二层及后续过滤滤膜捕集，因此第一层滤膜的阻力增长速度很快，第二层及后续滤膜的阻力增加很慢。当使用者感觉吸气困难时，转动旋转把手，通过齿轮、齿条驱动过滤滤膜驱动辊，第一层含有较多粉尘的过滤滤膜收集在过滤滤膜驱动辊上，与此同时过滤滤膜储存辊送出新滤膜，实现滤膜在线连续更换，稳定口罩在使用过程中的吸气阻力。过滤滤膜驱动辊旋转的同时，吸湿滤膜驱动辊同步旋转，更换已趋于饱和的吸湿滤膜。在呼气过程中，吸湿滤布吸收进入过滤组件呼出空气中的水分，与单向膜片阀协同工作，保证过滤滤膜绝对干燥。作为优选方案，第一层过滤滤膜可选用效率较低的普通滤膜，第二层过滤滤膜选用过滤效率高的高效空气过滤膜(HEPA)；可将手动旋转改为电动旋转。
本发明一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，其单向膜片阀为带有一定弧度的弹性元件，单向膜片阀与过滤组件相切，其切角为30°～60°。单向膜片阀具有减少呼气阻力，密封过滤组件与口罩体之间缝隙的作用。
本发明一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，设计了滤膜在线连续更换装置和多层分级过滤方式，保证了口罩在高浓度环境中具有持久稳定的低呼吸阻力，提高了过滤滤膜的使用效率。口罩使用者可自主调节旋转把手对过滤滤膜和吸湿滤膜进行在线连续更换，保证口罩稳定的低呼吸阻力，彻底解决呼出水蒸气对滤膜的影响，具有成本低，重量轻的特点。设计了吸湿滤膜和单向膜片阀协同工作的方式彻底解决呼出水蒸气对过滤滤膜的影响。该发明对于矿山、工业生产企业具有很广阔的市场。
附图说明
图1是本发明一种适用于高浓度粉尘环境的口罩的总体示意图；
图2是图1所示的单向膜片阀局部示意图；
图3是图2所示的过滤组件的爆炸示意图；
图4是图2所示的过滤组件俯视剖视图。
图中：1-系带；2-口罩体；3-过滤组件；4-单向膜片阀；5-口罩体盖板；5.1-定位孔；5.2-压紧扣；5.3-密封条；3.1-框体；3.2-吸湿滤膜储存辊；3.3-吸湿滤膜；3.4-过滤滤膜存储辊；3.5-改向辊；3.6-定位销；3.7-旋转把手；3.8-齿轮；3.9-齿条；3.10-框体盖板；3.11-过滤滤膜驱动辊；3.12-过滤滤膜；3.13-吸湿滤膜驱动辊。
具体实施方式
本发明提出一种适用于高浓度粉尘环境的口罩。如图1～4所示，该口罩主要包括：系带1、口罩体2、过滤组件3、单向膜片阀4、口罩体盖板5。口罩体2后端穿有系带1，通过细带使口罩与使用者面部紧密贴合。过滤组件3安装于口罩体2前端的空腔内，口罩体盖板5与口罩体2前端空腔的侧壁柔性连接，单向膜片阀4位于口罩体2前端空腔的内壁上，且与过滤组件相切4，具体相对位置见图2所示。
口罩体盖板5上有定位孔5.1、密封条5.3和压紧扣5.2。定位孔5.1与过滤组件3上的定位销3.6配套使用，用于固定过滤组件3在口罩体2前端空腔中的位置。密封条5.3贴于口罩体盖板5的内壁面，压紧扣5.2位于口罩体盖板5侧边，用于保证过滤组件3在口罩体2前端空腔中的位置牢固。
过滤组件3包括框体3.1、吸湿滤膜储存辊3.2、吸湿滤膜3.3、过滤滤膜存储辊3.4、改向辊3.5、定位销3.6、旋转把手3.7、齿轮3.8、齿条3.9、框体盖板3.10、过滤滤膜驱动辊3.11、过滤滤膜3.12和吸湿滤膜驱动辊3.13。过滤组件3从外端到内端，其框体3.1内依次承插有过滤滤膜驱动辊3.11、改向辊3.5、过滤滤膜存储辊3.4、吸湿滤膜储存辊3.2和吸湿滤膜驱动辊3.13。过滤滤膜3.12由过滤滤膜存储辊3.4引出，经过改向辊3.5，收集于过滤滤膜驱动辊3.11上，过滤的层数为3层，相应的过滤滤膜厚度为普通滤膜厚度的1/3。吸湿滤膜3.2由吸湿滤膜储存辊3.3引出，收集于吸湿滤膜驱动辊3.13。在框体3.1上方覆盖有框体盖板3.10，框体盖板3.10上依次安装齿轮3.8和旋转把手3.7，齿轮3.8和旋转把手3.7通过键与穿过框体盖板3.10的吸湿滤膜驱动辊3.11及过滤滤膜驱动辊3.13相连。齿条3.9连接两个齿轮3.8，保证吸湿滤膜驱动辊3.11及过滤滤膜驱动辊3.13同步运行。
如图1、图3所示，使用过程如下：使用者将过滤组件3通过定位销3.6和定位孔5.1装入口罩体2前端的空腔中，盖上口罩体盖板5，压紧并固定压紧扣5.2，使过滤组件3与口罩体2固定，然后通过系带1将口罩体2与面部固定。
在呼吸过程中，单向膜片阀4关闭，空气从过滤组件3进入鼻腔。如使用者感觉吸气阻力较大，可调节旋转把手3.7；旋转把手3.7转动，通过齿轮3.8和齿条3.9，同时带动过滤滤布驱动辊3.11和吸湿滤布驱动辊3.12转动。过滤滤布驱动辊3.1拉动过滤滤膜3.12带动改向辊3.5和过滤滤膜存储辊3.4转动。过滤滤膜存储辊3.4不断送出新的过滤滤膜3.12，过滤滤膜驱动辊3.11收集被粉尘堵塞的第一层过滤滤膜3.12，实现在线更换过滤滤膜3.12。过滤滤膜驱动辊3.11旋转的同时，吸湿滤膜驱动辊3.13同步旋转，更换已趋于饱和的吸湿滤膜3.2。
在呼气初期单向膜片阀4尚未打开，呼出气体透过吸湿滤膜3.2进入过滤滤膜3.12，吸湿滤膜3.2吸收呼出空气中的水蒸气，防止了水蒸气对过滤滤膜3.12的影响。在膜片阀4打开以后，呼出空气在初始速度的惯性下，直接冲击吸湿滤膜3.2，然后再转向单向膜片阀4。吸湿滤膜3.2保证了在整个呼气过程中过滤滤膜3.12的干燥。

Claims (3)

1.一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，其特征在于：包括系带、口罩体、过滤组件、单向膜片阀和口罩体盖板，口罩体后端穿有系带，通过系带使口罩与使用者面部紧密贴合；过滤组件安装于口罩体前端的空腔内，口罩体盖板与口罩体前端空腔的侧壁柔性连接，单向膜片阀位于口罩体前端空腔的内壁上，且与过滤组件相切；过滤组件包括框体、吸湿滤膜储存辊、吸湿滤膜、过滤滤膜存储辊、改向辊、定位销、旋转把手、齿轮、齿条、框体盖板、过滤滤膜驱动辊、过滤滤膜和吸湿滤膜驱动辊，过滤组件从外端到内端，框体内承插有过滤滤膜驱动辊、改向辊、过滤滤膜存储辊、吸湿滤膜储存辊，吸湿滤膜驱动辊；过滤滤膜由过滤滤膜存储辊引出，经过改向辊，收集于过滤滤膜驱动辊上，过滤的层数为2～4层，相应的过滤滤膜厚度为普通滤膜厚度的1/4～1/2；吸湿滤膜由吸湿滤膜储存辊引出，收集于吸湿滤膜驱动辊；在框体上方覆盖有框体盖板，框体盖板上依次安装齿轮和旋转把手，齿轮和旋转把手通过键与穿过框体盖板的吸湿滤膜驱动辊及过滤滤膜驱动辊相连；齿条连接两个齿轮，保证吸湿滤膜驱动辊及过滤滤膜驱动辊同步运行。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，其特征在于：口罩体盖板上有定位孔、密封条和压紧扣，定位孔与过滤组件上的定位销配套使用，用于固定过滤组件在口罩体前端空腔中的位置；密封条贴于口罩体盖板的内壁面，压紧扣位于口罩体盖板侧边，用于保证过滤组件在口罩体前端空腔中的位置牢固。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高浓度粉尘环境的口罩，其特征在于：单向膜片阀为带有一定弧度的弹性元件，单向膜片阀与过滤组件相切，其切角为30°～60°。
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