CN115227994A - 一种煤矿井下单人安全装备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤矿井下单人安全装备，涉及矿井装备领域。该煤矿井下单人多用安全装备，包括主机、呼吸面罩、连接管、背具、可拆卸电池盒和控制板，所述主机包括主机外壳，所述主机外壳的内部上端靠后侧处设置有控制板，所述控制板的前侧设置有无线电源口，所述控制板的后侧设置有永磁电机，位于所述永磁电机的上下两端分别设置有气体传感器，所述永磁电机的后侧设置有轴流风机，所述轴流风机后侧靠上端处设置有重力单向阀。通过采用正压通风方式，保证过滤效果下，大幅提高人员佩戴的舒适度，将正压送风和压缩氧自救一体化设计，保证在紧急下实现了自动切换，解决了原有自救器使用的弊端，实现了井下单人装备的自动化水平。
Description
技术领域
本发明涉及矿井装备技术领域，具体为一种煤矿井下单人安全装备。
背景技术
自救器是煤矿井下作业人员必须配备的个人安全装备，用于在发生紧急情况下提供呼吸用氧气，但目前流行的压缩氧自救器使用需要6个步骤，用时十几秒以上才能佩戴好，使用较复杂，而井下发生危险往往是突发的，而最常见的有毒气体CO无色无味，当发生危险时，人员需要暴露在危险环境下需要较长时间，难以适应瞬间的突发情况下的需求，是一个亟待解决的安全漏洞。
此外煤矿井下作业受环境和工艺限制，往往产生大量的粉尘，大量的粉尘是导致煤矿职业病煤肺病的主要原因，但目前防尘口罩主要借助人员的呼吸动力通过滤层滤除粉尘，滤尘效果受到一定局限性，导致人员佩戴后在作业时舒适度较差，而且目前防尘口罩与自救器完全不兼容，导致在发生紧急情况下需要切换使用，进一步导致人员要暴露在有毒气体环境下，在紧急条件下存在无法克服的弊端，为此本领域技术人员提供一种煤矿井下单人安全装备。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种煤矿井下单人安全装备，解决了目前自救器使用复杂，实现了自动投入，无需人员干预，其次采用正压供风，解决了呼吸动力和滤层的矛盾，在保证滤尘效果下，大幅提高了人员在重体力作业环境下佩戴的舒适度，实现了防尘与自救的无缝切换，即便是面对瞬间危险影响，还能大幅度提高人员的生存能力的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种煤矿井下单人安全装备，包括主机、呼吸面罩、连接管、背具、可拆卸电池盒和控制板，所述主机包括主机外壳，所述主机外壳的内部上端靠后侧处设置有控制板，所述控制板的前侧设置有无线电源口，所述控制板的后侧设置有永磁电机，位于所述永磁电机的上下两端分别设置有气体传感器，所述永磁电机的后侧设置有轴流风机，所述轴流风机后侧靠上端处设置有重力单向阀，所述主机外壳的内部靠下端处设置有压缩氧储罐，所述压缩氧储罐的上端靠后侧处设置有电控单向阀，所述电控单向阀的后侧设置有手动安全销，所述电控单向阀与压缩氧储罐的连接处设置有压力表，所述电控单向阀的上端设置有手动流量阀，所述手动流量阀的后侧设置有手动流量调节阀，靠近所述手动流量阀上端主机外壳的上内壁上设置有扩散室，所述扩散室的后侧贯穿主机外壳的后内壁，所述扩散室后侧主机外壳的后内壁上设置有出口滤纸，位于所述轴流风机上侧主机外壳的上端面上设置有进气口，所述进气口的内部设置有滤盒2，所述滤盒2的上端设置有滤盒1，所述滤盒1与滤盒2的侧壁分别固定连接在进气口的内侧壁上，所述扩散室的上端通过快速接头连接有连接管，
所述控制板的前侧设置有可拆卸电池盒，位于所述可拆卸电池盒的前后两内侧壁上分别设置有无线供电接口2和无线充放电接口1，所述连接管的另一端连接有呼吸面罩，所述呼吸面罩包括外壳、内衬、鼻梁支架、接头、固定带、吸气鳃式呼吸阀和呼气鳃式呼吸阀，所述外壳的上端面中心处设置有鼻梁支架，所述外壳的下端面中心处设置有接头，所述接头的下端与连接管的另一端连接，所述外壳的内部设置有内衬，位于所述鼻梁支架内侧壁两侧分别设置有吸气鳃式呼吸阀，两个所述吸气鳃式呼吸阀中间设置有呼气鳃式呼吸阀，所述背具包括背带、主机包、左储物袋和右储物袋，所述主机包的上端靠两侧边缘处分别设置有背带，所述主机包的两侧壁上分别设置有左储物袋和右储物袋。
优选的，所述可拆卸电池盒内部电池的容量大于全系统工作11小时容量。
优选的，所述控制板采用32位MCU处理器为核心的单片机控制系统，包括一个4-8路模拟量接口板和一个16路数字量板接口。
优选的，所述呼吸面罩的外壳为半硬壳式，所述内衬采用弹性无纺材料，所述外壳沿鼻梁中线有硬质三角锥支架，安装有三组鳃式呼吸阀，呼吸阀底边与内衬相连，所述外壳、鼻梁支架与内衬间形成一个储气夹层，该储气夹层与连接管相连，所述鼻梁支架与鼻梁和面部构成一个小的呼吸室，所述鼻梁支架下鳃式呼吸阀与排气管相连，呼吸面罩形成三室结构。
优选的，所述吸气鳃式呼吸阀与呼气鳃式呼吸阀均为预制可调微开启单向阀，是在一个预弯曲的弹性基片上切割处若干矩形切口，每个切口安装一个矩形胶皮，自然状态下，由于基片的弯曲角度导致胶皮自然张开一定角度，形成一定的初始通风截面积。
优选的，所述连接管为同心双层管，外层管为排气，内层为进气。
优选的，所述背具为双肩式半硬式包，装载主机和个人应急物资。
(三)有益效果
本发明提供了一种煤矿井下单人安全装备。具备以下有益效果：
1、本发明中，采用正压通风方式，保证过滤效果下，大幅提高人员佩戴的舒适度，将正压送风和压缩氧自救一体化设计，保证在紧急下实现了自动切换，解决了原有自救器使用的弊端，实现了井下单人装备的自动化水平。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中主机的结构示意图；
图3为本发明中可拆卸电池盒原理示意图；
图4为本发明中可拆卸电池盒充放电电路简图；
图5为本发明中正压送风和压缩氧结构示意图；
图6为本发明中控制电路简图；
图7为本发明中呼吸面罩的结构示意图；
图8为本发明中鳃式呼吸阀的结构示意图；
图9为本发明中背具的结构示意图。
其中，1、主机；101、主机外壳；2、呼吸面罩；201、外壳；202、内衬；203、鼻梁支架；204、接头；205、固定带；206、吸气鳃式呼吸阀；207、呼气鳃式呼吸阀；3、连接管；4、背具；401、背带；402、主机包；403、左储物袋；404、右储物袋；6、可拆卸电池盒；601、无线充放电接口1；602、无线供电接口2；7、控制板；701、无线电源口；702、永磁电机；703、气体传感器；704、滤盒1,；705、滤盒2；706、轴流风机；707、重力单向阀；708、快速接头；709、压缩氧储罐；710、压力表；711、电控单向阀；712、手动流量阀；713、手动安全销；714、手动流量调节阀；715、扩散室；716、出口滤纸。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-9所示，本发明实施例提供一种煤矿井下单人安全装备，包括主机1、呼吸面罩2、连接管3、背具4、可拆卸电池盒6和控制板7，主机1包括主机外壳101，主机外壳101的内部上端靠后侧处设置有控制板7，控制板7的前侧设置有无线电源口701，控制板7的后侧设置有永磁电机702，位于永磁电机702的上下两端分别设置有气体传感器703，永磁电机702的后侧设置有轴流风机706，轴流风机706后侧靠上端处设置有重力单向阀707，主机外壳101的内部靠下端处设置有压缩氧储罐709，压缩氧储罐709采用环氧树脂罐体制成，压缩氧储罐709的上端靠后侧处设置有电控单向阀711，电控单向阀711的后侧设置有手动安全销713，电控单向阀711与压缩氧储罐709的连接处设置有压力表710，电控单向阀711的上端设置有手动流量阀712，手动流量阀712的后侧设置有手动流量调节阀714，环氧树脂罐体存储压缩氧气，电控单向阀711有紧急下的手动安全销713，手动流量阀712用于调节供氧流量，靠近手动流量阀712上端主机外壳101的上内壁上设置有扩散室715，扩散室715的后侧贯穿主机外壳101的后内壁，扩散室715后侧主机外壳101的后内壁上设置有出口滤纸716，位于轴流风机706上侧主机外壳101的上端面上设置有进气口，进气口的内部设置有滤盒2705，滤盒2705的上端设置有滤盒1704，滤盒1704与滤盒2705的侧壁分别固定连接在进气口的内侧壁上，扩散室715的上端通过快速接头708连接有连接管3，进气口采有多层滤盒，在滤盒和轴流风机706空腔内装有多个气体传感器703，主动供风依靠压力推开重力单向阀707后由连接管3送至呼吸面罩2，呼吸后废气由连接管3返回扩散室715，扩散室715与大气环境安装一层滤纸，使得呼吸后的废气在扩散室715内压力比环境压力略大，因此当切换为压缩氧供氧时也能保证气体流动的单向性，永磁电机702转速可调，提供不同的呼吸需求，但检测到异常数据时，控制板7发出告警信号，关闭风机，重力单向阀707在重力下自动关闭，控制板7自动打开电控单向阀711，将压缩氧储罐709内存储的经手动流量阀712后供给呼吸面罩2，人员可通过手动流量调节阀714保证氧气需求，呼吸后的废气由连接管3排入扩散室715后排至环境。
控制板7的前侧设置有可拆卸电池盒6，位于可拆卸电池盒6的前后两内侧壁上分别设置有无线供电接口2602和无线充放电接口1601，连接管3的另一端连接有呼吸面罩2，呼吸面罩2包括外壳201、内衬202、鼻梁支架203、接头204、固定带205、吸气鳃式呼吸阀206和呼气鳃式呼吸阀207，外壳201的上端面中心处设置有鼻梁支架203，外壳201的下端面中心处设置有接头204，接头204的下端与连接管3的另一端连接，外壳201的内部设置有内衬202，位于鼻梁支架203内侧壁两侧分别设置有吸气鳃式呼吸阀206，两个吸气鳃式呼吸阀206中间设置有呼气鳃式呼吸阀207，背具4包括背带401、主机包402、左储物袋403和右储物袋404，主机包402的上端靠两侧边缘处分别设置有背带401，主机包402的两侧壁上分别设置有左储物袋403和右储物袋404。
可拆卸电池盒6内部电池的容量大于全系统工作11小时容量，两端各有一个无线供电接口，其中一个具有无线充电和供电双向端口，无线供电具有无直接电联系，能适应水下及可燃气体环境下的实际应用环境，且芯片采用IP5358、IP6809和CV8013等具有SoC芯片，SoC芯片内置控制系统，具有控制齐全，外围电路简单等特点，控制板7采用32位MCU处理器为核心的单片机控制系统，包括一个4-8路模拟量接口板和一个16路数字量板接口，呼吸面罩2的外壳201为半硬壳式，内衬202采用弹性无纺材料，外壳201沿鼻梁中线有硬质三角锥支架，安装有三组鳃式呼吸阀，呼吸阀底边与内衬202相连，外壳201、鼻梁支架203与内衬202间形成一个储气夹层，该储气夹层与连接管3相连，鼻梁支架203与鼻梁和面部构成一个小的呼吸室，鼻梁支架203下鳃式呼吸阀与排气管相连，呼吸面罩2形成三室结构，吸气鳃式呼吸阀206与呼气鳃式呼吸阀207均为预制可调微开启单向阀，是在一个预弯曲的弹性基片上切割处若干矩形切口，每个切口安装一个矩形胶皮，自然状态下，由于基片的弯曲角度导致胶皮自然张开一定角度，形成一定的初始通风截面积，吸气负压或进气压力导致基片进一步弯曲，切口胶皮张开角度变大，通风截面增大，呼气压力会使基片弯曲角度变小或反向，切口胶皮弯曲覆盖切口，气流通道关闭，反之，当鳃式呼吸阀反向安装时能提供吸气时关闭，呼气时打开，从在实现气体流动的单向控制的同时，具有系统在较低的呼吸动力下依然保证气体能够依然进行单向流动，连接管3为同心双层管，外层管为排气，内层为进气，背具4为双肩式半硬式包，装载主机1和个人应急物资，个人应急物资用于发生紧急情况下个人自救，包括一个医疗急救包和一份应急食品。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种煤矿井下单人安全装备，包括主机(1)、呼吸面罩(2)、连接管(3)、背具(4)、可拆卸电池盒(6)和控制板(7)，其特征在于：所述主机(1)包括主机外壳(101)，所述主机外壳(101)的内部上端靠后侧处设置有控制板(7)，所述控制板(7)的前侧设置有无线电源口(701)，所述控制板(7)的后侧设置有永磁电机(702)，位于所述永磁电机(702)的上下两端分别设置有气体传感器(703)，所述永磁电机(702)的后侧设置有轴流风机(706)，所述轴流风机(706)后侧靠上端处设置有重力单向阀(707)，所述主机外壳(101)的内部靠下端处设置有压缩氧储罐(709)，所述压缩氧储罐(709)的上端靠后侧处设置有电控单向阀(711)，所述电控单向阀(711)的后侧设置有手动安全销(713)，所述电控单向阀(711)与压缩氧储罐(709)的连接处设置有压力表(710)，所述电控单向阀(711)的上端设置有手动流量阀(712)，所述手动流量阀(712)的后侧设置有手动流量调节阀(714)，靠近所述手动流量阀(712)上端主机外壳(101)的上内壁上设置有扩散室(715)，所述扩散室(715)的后侧贯穿主机外壳(101)的后内壁，所述扩散室(715)后侧主机外壳(101)的后内壁上设置有出口滤纸(716)，位于所述轴流风机(706)上侧主机外壳(101)的上端面上设置有进气口，所述进气口的内部设置有滤盒2(705)，所述滤盒2(705)的上端设置有滤盒1(704)，所述滤盒1(704)与滤盒2(705)的侧壁分别固定连接在进气口的内侧壁上，所述扩散室(715)的上端通过快速接头(708)连接有连接管(3)，
所述控制板(7)的前侧设置有可拆卸电池盒(6)，位于所述可拆卸电池盒(6)的前后两内侧壁上分别设置有无线供电接口2(602)和无线充放电接口1(601)，所述连接管(3)的另一端连接有呼吸面罩(2)，所述呼吸面罩(2)包括外壳(201)、内衬(202)、鼻梁支架(203)、接头(204)、固定带(205)、吸气鳃式呼吸阀(206)和呼气鳃式呼吸阀(207)，所述外壳(201)的上端面中心处设置有鼻梁支架(203)，所述外壳(201)的下端面中心处设置有接头(204)，所述接头(204)的下端与连接管(3)的另一端连接，所述外壳(201)的内部设置有内衬(202)，位于所述鼻梁支架(203)内侧壁两侧分别设置有吸气鳃式呼吸阀(206)，两个所述吸气鳃式呼吸阀(206)中间设置有呼气鳃式呼吸阀(207)，所述背具(4)包括背带(401)、主机包(402)、左储物袋(403)和右储物袋(404)，所述主机包(402)的上端靠两侧边缘处分别设置有背带(401)，所述主机包(402)的两侧壁上分别设置有左储物袋(403)和右储物袋(404)。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下单人安全装备，其特征在于：所述可拆卸电池盒(6)内部电池的容量大于全系统工作11小时容量。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下单人安全装备，其特征在于：所述控制板(7)采用32位MCU处理器为核心的单片机控制系统，包括一个4-8路模拟量接口板和一个16路数字量板接口。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下单人安全装备，其特征在于：所述呼吸面罩(2)的外壳(201)为半硬壳式，所述内衬(202)采用弹性无纺材料，所述外壳(202)沿鼻梁中线有硬质三角锥支架，安装有三组鳃式呼吸阀，呼吸阀底边与内衬(202)相连，所述外壳(201)、鼻梁支架(203)与内衬(202)间形成一个储气夹层，该储气夹层与连接管(3)相连，所述鼻梁支架(203)与鼻梁和面部构成一个小的呼吸室，所述鼻梁支架(203)下鳃式呼吸阀与排气管相连，呼吸面罩形成三室结构。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下单人安全装备，其特征在于：所述吸气鳃式呼吸阀(206)与呼气鳃式呼吸阀(207)均为预制可调微开启单向阀，是在一个预弯曲的弹性基片上切割处若干矩形切口，每个切口安装一个矩形胶皮，自然状态下，由于基片的弯曲角度导致胶皮自然张开一定角度，形成一定的初始通风截面积。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下单人安全装备，其特征在于：所述连接管(3)为同心双层管，外层管为排气，内层为进气。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下单人安全装备，其特征在于：所述背具(4)为双肩式半硬式包，装载主机(1)和个人应急物资。
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2022
- 2022-08-22 CN CN202211008259.1A patent/CN115227994A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20221025 |
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