CN111437529A - 一种压风动力个体防尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压风动力个体防尘装置，包括压风管路、过滤除湿组件、控制管路和隔绝式口罩；其中，过滤除湿组件包括壳体，其内设置有至少一个滤筒，该滤筒设置有进气口和出气口；壳体的开口处盖设有内盖和上盖，内盖和上盖之间具有预设间隙空间；上盖设置有第一通孔，内盖设置有与滤筒的数量匹配的第二通孔，滤筒的进气口与第二通孔一一对应连通；压风管路一端与气源连接，另一端与第一通孔连接，控制管路一端与连接孔连接，另一端与隔绝式口罩连接；气源提供的空气依次经压风管路、第一通孔、预设间隙空间、第二通孔、进气口、出气口、连接孔和控制管路进入隔绝式口罩，以供口罩佩戴者呼吸。本发明可有效改善采掘工作面固定工位工人的呼吸环境。

Description

一种压风动力个体防尘装置

技术领域

本发明涉及人体防护技术领域，特别是指一种压风动力个体防尘装置。

背景技术

井下常见的个体防护有自吸式和动力送风式过滤防尘口罩(例如，申请号为CN201710578400、CN201720198115的专利)，在实际应用中，自吸式过滤防尘口罩的动力来自于穿戴者自呼吸，呼吸阻力大，工人长时间佩戴易疲劳；动力送风式口罩的动力来自于风机送风，降低了呼吸阻力，但整体结构更加复杂。两者的气源都来自于井下空气，因此在采掘工作面等高粉尘环境下，其过滤部分的使用寿命很短，容易出现过滤失效。

若将工人呼吸与粉尘环境隔离并提供清洁空气源供给呼吸，可解决上述问题。目前广泛应用于全国各地的矿井之中的压风自救系统，正是以压风系统新鲜风流作为气源，但是受限于压风的高湿度以及压风自救装置有限的除湿能力，该装置只能用于临时自救，无法用于工作中工人的长时间呼吸。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种压风动力个体防尘装置，以至少部分解决现有防护装置存在的上述问题，改善采掘工作面固定工位工人的呼吸环境。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种压风动力个体防尘装置，所述压风动力个体防尘装置包括压风管路、过滤除湿组件、控制管路以及隔绝式口罩；其中，

所述过滤除湿组件包括顶部具有开口，侧壁具有连接孔的壳体，所述壳体内设置有至少一个用于对空气进行过滤除湿的滤筒，所述滤筒设置有进气口和出气口；所述壳体的开口处依次盖设有内盖和上盖，所述内盖和所述上盖之间具有预设间隙空间；所述上盖上设置有第一通孔，所述内盖上设置有与所述滤筒的数量匹配的第二通孔，所述滤筒的进气口与所述第二通孔一一对应连通；

所述压风管路一端与所述气源连接，另一端与所述第一通孔连接，所述控制管路一端与所述连接孔连接，另一端与所述隔绝式口罩连接；所述气源提供的空气依次经过所述压风管路、第一通孔、预设间隙空间、第二通孔、进气口、出气口、连接孔和控制管路进入所述隔绝式口罩，以供口罩佩戴者呼吸。

其中，所述壳体被分隔成上壳体和下壳体；其中，所述上壳体用于放置所述滤筒，所述下壳体为集水室，用于收集所述滤筒过滤出的水汽。

其中，所述滤筒包括筒体，所述筒体为去除顶面和底面的圆筒形，并且具有从所述筒体的侧壁底端朝向所述筒体的中心延伸的肋部；

所述筒体内设置有中空且顶部具有开口的容纳部，所述容纳部的底部由所述肋部支撑；所述容纳部内设置有中空的内圈，所述内圈的外侧壁和所述容纳部的内侧壁之间形成容纳空间，所述容纳空间内填充有除湿剂或吸附剂；

所述筒体的顶部开口处盖设有筒盖，所述筒盖上设置有所述进气口，所述内圈与所述进气口连通，以供空气从所述进气口流入所述内圈中；所述出气口包括设置在所述内圈的侧壁上的多个第一出气孔、设置在所述容纳部的侧壁上的多个第二出气孔和设置在所述筒体的侧壁上的多个第三出气孔；

通过所述进气口流入所述内圈中的空气，依次经过所述第一出气孔、设置在容纳空间的除湿剂或吸附剂、第二出气孔和第三出气孔排到所述壳体内部。

其中，所述容纳空间内设置有多个分隔板，多个分隔板环绕内圈均匀分布，并沿所述内圈的径向朝向所述容纳部的侧壁设置，以将所述容纳空间分割成多个容纳隔间；其中，每一所述容纳隔间内分别填充有所述除湿剂或吸附剂。

其中，所述隔绝式口罩包括面罩本体，所述面罩本体的两侧设置有内部设置有吸气阀的送风部，所述送风部与面罩本体的内腔连通，所述控制管路通过导风管与送风部连通；

所述面罩本体的中部正对佩戴者的口鼻处设置有排气部，所述排气部内设置有排气阀，以排出佩戴者呼出的废气。

其中，所述压风动力个体防尘装置还包括第一调节构件和第二调节构件；其中，所述第一调节构件设置在所述压风管路上，以切断或打开所述气源与所述过滤除湿组件之间的空气流通；所述第二调节构件设置在所述控制管路上，以调节从所述过滤除湿组件流入所述隔绝式口罩的空气流量。

其中，所述第二调节构件设置在所述控制管路靠近所述隔绝式口罩的位置。

其中，所述第一调节构件为球阀，所述第二调节构件为节流球阀。

其中，所述除湿剂为蛭石/氯化钙复合吸湿剂。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、本发明通过改进压风自救装置，利用压风持续提供高质量风源，既避免了因井下复杂的空气环境而导致过滤系统失效，又省去了额外的送风动力源，使其可以向破碎机司机等井下固定工位且在高粉尘浓度或空气中有瓦斯的环境下工作的工人提供稳定且洁净的空气；

2、由于在井下压风输送到地下的过程中，随着温度变化，压风中的水会凝结从而使压风湿度升高，而人能舒适呼吸的空气相对湿度为40％～60％，因此本发明通过设置易于拆卸的过滤除湿组件以及管路系统来对压风进行过滤和干燥，进而有效改善矿井工人的工作环境；

3、本发明采用蛭石/氯化钙复合吸湿剂，以充分发挥蛭石本身具备亲水型及优秀的孔隙结构，从而在提高除湿效果的同时延长滤筒的使用寿命；

4、本发明将第二调节构件节设置在工作中佩戴者/工人可以取用的距离内，从而使佩戴者/工人可随时使用第二调节构件调节口罩的空气流速到舒适状态。

附图说明

图1为本发明实施例提供的压风动力个体防尘装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的过滤除湿组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的滤筒的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的隔绝式口罩的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第一调节构件和第二调节构件的的示意图。

附图标记说明：

10、隔绝式口罩；20、过滤除湿组件；30、控制管路、40、压风管路；

50、井下压风自救管路；60、滤筒；11、面罩本体；12、送风部；

13、排气部；14、吸气阀；15、导风管；21、壳体；22、内盖；23、上盖；

211、底面；212、壳体侧壁；213、开口；214、连接孔；221、第二通孔；

231、第一通孔；61、筒体；62、容纳部；63、筒盖；611、筒壁；

612、肋部；613、第三出气口孔；621、分隔板；622、容纳隔间；

623、筒体侧壁；H、第一出气孔；h、第二出气孔。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

请参阅图1至图5，本实施例提供一种压风动力个体防尘装置，如图1所示，该压风动力个体防尘装置包括隔绝式口罩10、过滤除湿组件20、控制管路30和压风管路40。通过空气压缩机将地面新鲜空气经地面风机输送至井下作业地点的井下压风自救管路50，作为新鲜空气的气源；

其中，压风管路40的一端与气源连接以接收经由箱体输送的空气，压风管路40的另一端与至少一个过滤除湿组件20的进气口连接。作为示例，当压风管路40的另一端与多个过滤除湿组件20连接时，多个过滤除湿组件20可并联连接，从而对输送到每个过滤除湿组件20的压风管路40中包含铁锈和冷凝水的空气进行过滤和干燥，进而得到清洁且湿度适中的空气。作为另一示例，压风管路40的另一端可与单个过滤除湿组件20连接。此外，在压风管路40上还可设置第一调节构件V1，如图5所示，第一调节构件V1用于切断或打开箱体与过滤除湿组件20间的空气流通，同时还可调节空气流量。作为优选示例，第一调节构件V1可以是球阀。

过滤除湿组件20的出气口与控制管路30的一端连通，控制管路30的另一端与隔绝式口罩10连通。控制管路30的直径可比压风管路40的直径小，并且控制管路30可利用柔性材料制成，以方便佩戴者的取用与收纳。此外，可在过滤除湿组件20的出气口与隔绝式口罩10之间的控制管路30中设置第二调节构件V2，如图5所示，并且第二调节构件V2可设置为与隔绝式口罩10间隔预定距离。例如，第二调节构件V2可设置在佩戴者可触及的距离内，以便于佩戴者调节流入隔绝式口罩10的空气流量。作为优选示例，第二调节构件V2可以是精度较高的节流球阀。

具体地，如图2所示，本实施例的过滤除湿组件20包括壳体21，该壳体具有底面211和壳体侧壁212，并且形成为顶部具有开口213的规则多面体形状；该壳体21内设置有至少一个滤筒60，用于对进入壳体21内的空气进行过滤和干燥；开口213上依次盖设有内盖22和上盖23，并且内盖22与壳体21一起构成用于容纳滤筒60的封闭空间；上盖23设置在内盖22上方，并且与内盖22共同盖合在壳体21上，从而与壳体21一起包围滤筒60。

进一步地，壳体21还可被分隔成上壳体和下壳体；其中，上壳体用于放置至少一个滤筒60，而下壳体则形成为集水室，滤筒60过滤出的多余的冷凝水受重力作用流入集水室。集水室内部可放多孔海绵将上下部分隔开，利用多孔海绵将冷凝水收集到自身内部，可减少因风流扰动导致的冷凝水二次雾化。

上盖23设置有第一通孔231，第一通孔231与控制管路30连接，以将由控制管路30引导的空气引导到上盖23与内盖22之间的间隙空间中。内盖22设置有与滤筒60的数量相对应的第二通孔221，第二通孔221在内盖22上的布置位置与滤筒60在壳体21内的布置位置相对应。作为示例，当壳体21内设置两个滤筒60时，在内盖22的对应位置处可设置两个第二通孔221。通过上盖23的第一通孔231引入上盖23与内盖22之间的空间中的空气经由两个第二通孔221分别流入两个滤筒60中。滤筒60设置在壳体21内部，用于对通过第二通孔221流入滤筒60的空气进行过滤和干燥。稍后会详细描述滤筒60的结构。

形成壳体21的侧壁212中的一个侧壁上设置有连接孔214，连接孔214与控制管路30连接，并且通过第二调节构件V2将经过过滤的空气输送到隔绝式口罩10，以供佩戴者呼吸清洁空气。

此外，壳体21、内盖22和上盖23可利用不锈钢制造，使得压风气体中的液态水与铁锈滞留在内盖22的上表面上，从而可减少滞留的水直接受风流影响流入滤筒。另外，在壳体21与内盖22之间、内盖22与上盖23之间以及壳体21与上盖23之间均可设置密封件，并且，在第一通孔231、第二通孔221上均可设置密封件，以确保过滤除湿组件20整体与外界空气的良好气密性，防止外界污浊空气进入过滤除湿组件20中。

本实施例的滤筒60如图3所示，其包括筒体61，该筒体61形成为去除顶面和底面的中空的圆筒形状，并且具有从圆筒壁611的底端朝向圆筒中心延伸的肋部612；该筒体61的中空空间中安装有用于容纳除湿剂和吸附剂的容纳部62，该容纳部62的底部由肋部612支撑；筒体61的顶部开口处盖设有筒盖63，该筒盖63盖合在容纳部62上方，以密封容纳部62的顶部。筒盖63、容纳部62以及筒体61配合形成滤筒60的整体外观。容纳部62的形状可与筒体61的形状相似，以嵌套在筒体61中并且被筒体61底部的肋部612支撑。进一步地，容纳部62可形成为仅顶面具有开口的圆筒形状。

容纳部62内设置有内圈625，内圈625以与容纳部62同心的方式设置在容纳部62的中央，内圈625的外侧壁与容纳部62的内侧壁之间形成容纳空间；并且内圈625与设置在筒盖63中央处的进气口631连通(稍后将会描述)，以接收从进气口631引入的空气。进一步地，从内圈625沿径向朝着容纳部62的侧壁623均匀设置有多个分隔板621，从而将上述容纳空间均匀分隔成多个容纳隔间622。换言之，多个容纳隔间622是由容纳部62的侧壁623、容纳部62的底面、分隔板621以及内圈625共同形成的，以用于容纳除湿剂或吸附剂，从而对进入滤筒60的含有大量铁锈和水汽的空气进行过滤和除湿。

在用于形成容纳隔间622的内圈625上和容纳部62的侧壁623上分别形成有气孔。即，在内圈625的内圈壁上形成有多个第一出气孔H，在容纳部62的用于形成容纳隔间622的侧壁623上形成有多个第二出气孔h，同时，筒体61的筒壁411上形成有多个第三出气孔。可根据箱体的总风量、第一出气孔H的数量和孔径以及容纳在容纳隔间622的除湿剂的量来计算单个滤筒60有效除湿时间，从而估算过滤组件的使用寿命，以便于及时更换。

上述筒盖63设置在容纳部62上方，以密封容纳部62的顶部。因此，筒盖61将多个容纳隔间622进行密封。并且，筒盖63可通过密封件与筒体61配合从而将容纳部62密封在筒体61内部。此外，筒盖63上部的进气口631与上述过滤除湿组件20中的内盖22中的第二通孔221一一对应连通，以接收来自第二通孔221的进气。多个第三出气孔613与多个第二出气孔h共同形成空气的流动路径。即，含有铁锈和大量水汽的空气从进气口631进入内圈625内，并且从第一出气孔H流入多个容纳隔间622中的除湿剂和吸附剂进行过滤和除湿，之后，清洁空气从多个第二出气孔h和第三出气孔613流出滤筒60。

本实施例的隔绝式口罩10如图4所示，其包括面罩本体11和用于将面罩固定在佩戴者头部的连接部(图中未示出)。面罩本体11上设置至少两个送风部12以及排气部13。送风部12设置在面罩本体11的两侧处并且与面罩本体11的内腔连通，排气部13设置在面罩本体11的中部正对佩戴者的口鼻处，以排出佩戴者所呼出的废气。

送风部12还设置有吸气阀14，导风管15通过吸气阀14将来自控制管路30的清洁空气引入防尘面罩10内。在导风管15与吸气阀14之间以及在导风管15与控制管路30之间均设置有密封件，以保证防尘面罩10与导风管15之间具有良好的气密性。此外，在送风部12内还可设置过滤组件(图中未示出)，以在紧急情况下作为备用过滤器使用。

排气部13还设置有排气阀(图中未示出)，废气和多余风量通过排气阀排13排出外部，从而可最大化利用人自身的呼吸动力来高效排出废气。

此外，由于从压风管中导出的空气并不能直接供人舒适呼吸，为了降低井下压风管中导出气体的湿度和温度，作为优选的方案，本实施例设计制备了相配合使用的吸湿剂，吸湿剂的吸湿性能与压风的温度与相对湿度有关，因此本实施例方案中需制备适合压风环境的吸湿剂；

虽然蛭石作为吸湿剂基质其本身吸湿能力很差，但蛭石的大孔结构保证了对氯化钙的液解过程的充分利用，能够兼顾储热能力的提高(升高压风温度)和溶液泄漏现象的预防。虽然蛭石本身几乎不具备吸湿性能，但它本身具备亲水性及优秀的孔隙结构。蛭石/40％CaCl₂复合吸湿剂单位质量吸湿量可达1.94克，而且蛭石/40％CaCl₂复合吸湿剂的半吸湿时间为733.69min，仅次于A型耐水硅胶，而且其初始吸湿率为0.0026g/(g/min)。所以在各种复合吸湿剂中，采用了蛭石/40％CaCl₂复合吸湿剂。

上述蛭石/40％CaCl₂复合吸湿剂的制备方法如下：配制质量分数为40％的氯化钙溶液，充分搅拌并冷却至室温；将烘干的蛭石浸渍到所配制的溶液24h，之后用筛网过滤掉多余的氯化钙溶液。将过滤后的包覆有氯化钙的蛭石放入温度为373K的恒温烘箱内干燥直至吸湿剂质量不再减少，所得的固体残余物就是蛭石/40％CaCl₂复合吸湿剂，将所得的蛭石/40％CaCl₂复合吸湿剂进行密封，并放置于阴凉处保存备用。

本实施例的压风动力个体防尘装置的工作原理如下：

当压风管路40处的第一调节构件V1打开时，压风顺着压风管路40流入过滤除湿组件20，之后，压风通过第一通孔231先进入分流减速部分将部分液态水和锈杂留在内盖22与上盖23之间；之后，压风通过第二通孔221和滤筒60的进气口进入装有化学除湿剂的滤筒60内进行过滤与除水；经过滤筒60过滤的空气由过滤除湿组件20壳体上的连接孔214连接的控制管路30源源不断地由隔绝式口罩10两侧处的送风部12馈送给佩戴者，将第二调节构件V2设置在工作中佩戴者可自行取用的距离内，从而可随时使用第二调节构件V2调节隔绝式口罩10内的空气流速到舒适状态。废气和多余风量随着呼气由排气部13排出，整个压风动力个体防尘装置在工作过程中始终处于正压状态。

本实施例防尘装置适用于井下破碎机司机等粉尘污染严重的固定工位防尘，使用井下压风自救系统新鲜风流作为气源，利用压风动力作为送风动力，通过过滤装置调节风流温度、湿度和速度，通过管路将新鲜空气持续稳定送入工人佩戴的口罩中，从而有效改善采掘工作面固定工位工人的呼吸环境。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

还需说明的是，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明的优选实施例，但对于本领域普通技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (9)

1.一种压风动力个体防尘装置，其特征在于，包括压风管路、过滤除湿组件、控制管路以及隔绝式口罩；其中，

所述过滤除湿组件包括顶部具有开口，侧壁具有连接孔的壳体，所述壳体内设置有至少一个用于对空气进行过滤除湿的滤筒，所述滤筒设置有进气口和出气口；所述壳体的开口处依次盖设有内盖和上盖，所述内盖和所述上盖之间具有预设间隙空间；所述上盖上设置有第一通孔，所述内盖上设置有与所述滤筒的数量匹配的第二通孔，所述滤筒的进气口与所述第二通孔一一对应连通；

所述压风管路一端与所述气源连接，另一端与所述第一通孔连接，所述控制管路一端与所述连接孔连接，另一端与所述隔绝式口罩连接；所述气源提供的空气依次经过所述压风管路、第一通孔、预设间隙空间、第二通孔、进气口、出气口、连接孔和控制管路进入所述隔绝式口罩，以供口罩佩戴者呼吸。

2.如权利要求1所述的压风动力个体防尘装置，其特征在于，所述壳体被分隔成上壳体和下壳体；其中，所述上壳体用于放置所述滤筒，所述下壳体为集水室，用于收集所述滤筒过滤出的水汽。

3.如权利要求1所述的压风动力个体防尘装置，其特征在于，所述滤筒包括筒体，所述筒体为去除顶面和底面的圆筒形，并且具有从所述筒体的侧壁底端朝向所述筒体的中心延伸的肋部；

所述筒体内设置有中空且顶部具有开口的容纳部，所述容纳部的底部由所述肋部支撑；所述容纳部内设置有中空的内圈，所述内圈的外侧壁和所述容纳部的内侧壁之间形成容纳空间，所述容纳空间内填充有除湿剂或吸附剂；

所述筒体的顶部开口处盖设有筒盖，所述筒盖上设置有所述进气口，所述内圈与所述进气口连通，以供空气从所述进气口流入所述内圈中；所述出气口包括设置在所述内圈的侧壁上的多个第一出气孔、设置在所述容纳部的侧壁上的多个第二出气孔和设置在所述筒体的侧壁上的多个第三出气孔；

通过所述进气口流入所述内圈中的空气，依次经过所述第一出气孔、设置在容纳空间的除湿剂或吸附剂、第二出气孔和第三出气孔排到所述壳体内部。

4.如权利要求3所述的压风动力个体防尘装置，其特征在于，所述容纳空间内设置有多个分隔板，所述多个分隔板环绕所述内圈均匀分布，并沿所述内圈的径向朝向所述容纳部的侧壁设置，以将所述容纳空间分割成多个容纳隔间；其中，每一所述容纳隔间内分别填充有所述除湿剂或吸附剂。

5.如权利要求1所述的压风动力个体防尘装置，其特征在于，所述隔绝式口罩包括面罩本体，所述面罩本体的两侧设置有内部设置有吸气阀的送风部，所述送风部与面罩本体的内腔连通，所述控制管路通过导风管与送风部连通；

所述面罩本体的中部正对佩戴者的口鼻处设置有排气部，所述排气部内设置有排气阀，以排出佩戴者呼出的废气。

6.如权利要求1所述的压风动力个体防尘装置，其特征在于，所述压风动力个体防尘装置还包括第一调节构件和第二调节构件；其中，

所述第一调节构件设置在所述压风管路上，以切断或打开所述气源与所述过滤除湿组件之间的空气流通；所述第二调节构件设置在所述控制管路上，以调节从所述过滤除湿组件流入所述隔绝式口罩的空气流量。

7.如权利要求6所述的压风动力个体防尘装置，其特征在于，所述第二调节构件设置在所述控制管路靠近所述隔绝式口罩的位置。

8.如权利要求6所述的压风动力个体防尘装置，其特征在于，所述第一调节构件为球阀，所述第二调节构件为节流球阀。

9.如权利要求1所述的压风动力个体防尘装置，其特征在于，所述除湿剂为蛭石/氯化钙复合吸湿剂。

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