CN1424581A - 防护面具低温保明性能试验装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种防护面具低温保明性能试验装置及检测方法，该试验装置包括电动呼吸机、导气管、恒温潮化器、低温箱、标准人头及佩带在该标准人头上的防护面具；当电动呼吸器呼气时，由电动呼吸机呼出的气流被导向恒温潮化器进行加热和加湿，所输出的气流再经过导气管输送到低温箱中的标准人头内，经防护面具的呼气活门排出到低温箱之外；当电动呼吸器吸气时，会把低温箱中的冷空气由防护面具的吸气活门吸入防护面具的内眼窗区，再经过导气管和恒温潮化器回到电动呼吸机。该试验装置能提供人在不同运动状态下相应的呼吸频率、呼吸量和呼出气的温湿度，能有效地替代人在低温环境中进行防护面具的低温保明性能试验。试验结果准确可靠，方法简便可行。
Description
技术领域
本发明涉及一种防护面具低温保明性能试验装置及检测方法，特别涉及一种可替代人员呼吸并在在低温环境中进行防护面具低温保明性能试验的装置及检测方法。
背景技术
现有的防护面具低温保明性能的测量方法是由人佩戴面具后，在低温室内或严寒季节在野外环境中进行试验。这种测量方法存在如下缺点：①由于人面部的个体差异，使试验数据分散，误差大；②人在低温环境中，因寒冷和佩戴面具压迫头部时间过长，易引起头疼，难以坚持，使测量结果重复性较差；③用人作试验，很难找到保明不良的原因；④依赖低温室和严寒季节作试验，耗资大，费时长。到目前为止，还未发现国内外有使用专门仪器测量防护面具低温保明性能的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防护面具低温保明性能试验装置和检测方法。它使用标准人头，并可提供模拟人在不同运动状态下的呼吸气流，所设定的呼吸频率从12～32次/分，呼吸量从6～50升/分，温度为36±1℃，相对湿度大于90％。它能有效地克服人由在低温环境中进行防护面具性能试验存在的缺点，节约经费。
本发明的目的是这样实现的：该防护面具低温保明性能试验装置包括一个产生模仿人体呼吸气流的电动呼吸机1，导气管16、26、恒温潮化器6、7、12、低温箱13、标准人头15及佩带在该标准人头15上的防护面具25；各部分均由导气管连接；当电动呼吸器1呼气时，由电动呼吸机1呼出的气流被导向恒温潮化器6、7，进行加热和加湿以产生模拟人体的温度和湿度，所输出的气流再经过导气管16输送到低温箱13中的标准人头15内，即由标准人头15的后脑部进入，从其模拟口部呼出，经防护面具25的呼气活门和导气管26排出到低温箱13之外，当电动呼吸器1吸气时，会把低温箱13中的冷空气由防护面具25的吸气活门，进入防护面具25的内眼窗区，再通过阻水罩的进气活门吸入标准人头15的口部，再经过导气管16和恒温潮化器12回到电动呼吸机1。
其中，电动呼吸机的呼吸频率为12～50次/分，呼吸量为6～50升/分。经恒温潮化器加热、加湿后的呼出气流的温度为36±1℃，相对湿度大于90％。
电动呼吸机1与低温箱13之间的导气管上还设置有温度湿度调控单元，它由恒温潮化器6、7，恒温潮化器12，电磁阀3、4和两路并列导气管组成两级负反馈回路，以确保经恒温潮化器6、7、12加热、加湿后呼出气流的温度和相对湿度满足要求，所述的三个恒温潮化器6、7、12在加热的过程中由分别安装在该恒温潮化器6、7、12的探头测出气流的温湿度，再由数字温度仪控制恒温潮化器6、7、12的加热，当呼出气流的温度超过37℃时，则由安装在恒温潮化器6、7与低温箱13之间的导气管内的温度探头8反馈到电磁阀3、4，此时电磁阀3、4打开一个或两个同时打开，让自恒温潮化器12排出的温度较低的气流，不经过恒温潮化器6而直接送到恒温潮化器7，使呼出气流很快降低到要求的温度，即由电磁阀门3、4直接把低于35℃的湿空气输入到潮化器7中，使呼出气流及时回到36±1℃；如果由恒温潮化器7送来的气流未达到设定温度，则由温度探头(8)反馈到恒温潮化器6、7的加热器继续加热升温，直至达到设定温度为止。
该防护面具低温保明性能试验装置的检测方法包括如下步骤：
a.接上电源，打开总电源启闭按钮，启动低温箱13启闭按钮，并调节好低温箱13的上、下限启闭温度；
b.把待试验的防护面具25正确佩戴于同型号的标准人头15上，并装入低温箱13中，用保温材料包裹好进、出气导气管16、26，调节好眼窗温度计22和照明灯23的位置后盖紧低温箱13的箱盖；
c.用1000ml烧杯配制900ml、60℃左右的温水，注入潮化器12中，注完后即可启动该潮化器12的启闭开关，并把温度先调控在40℃；
d.当低温箱13内温控调节器22的温度降到-25℃以下时，可启动风机19按钮，促使低温箱13内上下温度尽快均匀分布，但要注意尽量少开风机19，否则因风机的电机19发热，影响温度箱的降温效果；
e.当左、右眼窗的眼窗区测温探头27显示的温度为-15℃以下时，便可配制60℃左右的温水注入潮化器6、7中，分别注完900ml后，即可启动潮化器6、7的按钮，同时把潮化器6、7的温控显示器分别设定在36℃和36.5℃，并打开潮化器6、7的搅拌器按钮；
f.打开可调节活门5并将之调节到适宜位置，以满足适宜的气流流量要求；
g.开启电动呼吸机1的启动按钮，待眼窗区测温探头27的温度显示达到-20℃时，即可把电动呼吸机1暂停，再将进气口14与低温箱13相连，再打开电动呼吸机1，即开始试验计时；
h.在开始试验的15～30分钟内，可打开防护面具25的左、右镜片照明灯按钮，通过观测孔20观察防护面具25镜片起雾情况，30分钟后可定时相隔15～30分钟观测一次，并作笔录，每观察一次后，应随即把照明灯关闭，减少光热对低温箱13温度的影响；
i.一般观测一次，即可停止试验，如特殊需要，可延长至二小时；
j.试验停止时，依次关闭所有按钮，放出恒温潮化器6、7、12中的潮化水，取出标准人头15，一切恢复原位。
本试验装置比用人佩戴面具在低温环境中的保明试验具有测量结果准确，误差小，重复性好，易于找出面具保明不良的原因，仪器操作方法简便，节省时间和经费等优点。用本发明的低温保明性能试验仪，选择呼吸频率22±2次/分；呼吸量30升/分(相当于中等运动量)；呼出气温度36±1℃；呼出气湿度大于90％RH；面具镜片外温度保持在25±3℃范围，对FMJ05、FMJ07和FMJ08型等面具进行低温保明性能测试，其结果均比野外评价，低温试验的数据误差更小，重复性更好。能适应于测量低、中等运动负荷所需的呼吸状态和低温环境。并使测试过程实现了自动控制。
附图说明
图1为防护面具低温保明性能试验装置结构示意图(旋转90度)
图2为防护面具低温保明性能试验装置流程图
图3为图1所示标准人头15内部结构的剖视图
图中：1--电动呼吸器 2、9、11、10--单向活门
3、4--电磁活门 5--可调节门 6、7、12--恒温潮化器
8--测温探头 13--低温箱 14--进气孔，
15--标准人头 16、26--导气管 17--面具眼窗 18--照明装置
19--风机 20--观测孔 21--出气孔 22--低温箱温度调节器
23--低温箱负压调节阀 24--面具滤毒罐 25--防护面具
27--眼窗区测温探头 31--标准人头呼吸通道
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的说明。
本发明的装置结构请参阅图1：该防护面具低温保明性能试验装置首先由电动呼吸器1模拟人在不同运动状态下的呼吸动作并产生呼吸气流。
当电动呼吸机1呼气时，由其压出的空气经活门2、可调节活门5到恒温潮化器6，使气流升高温度并增加湿度后送到恒温潮化器7，再一次加热、加湿后，经温度、湿度探头8进行测量，再经由单向活门9、进气孔14后送达低温箱13内的标准人头15。这时，如果由潮化器7送来的气流，还未达到设定的要求温度时，则由温度探头8反馈到恒温潮化器6、7的加热器继续加热升温，一直达到设定的要求温度为止。
标准人头15的内部结构如图2所示，在该标准人头15的口部和后脑之间开设有一个标准人头15的呼吸通道31，并在该后脑部位与导气管16相连通。
从图3所示我们可以看到，在所述的电动呼吸机1与恒温潮化器6、7之间的导气管上还设置有温度湿度调控单元，它由电磁阀3、4和两路并列导气管组成两级负反馈回路，以确保经恒温潮化器6、7、12加热、加湿后呼出气流的温度和相对湿度满足要求，所述的三个恒温潮化器6、7、12在加热的过程中由分别安装在该恒温潮化器6、7、12的探头测出气流的温湿度，再由数字温度仪控制恒温潮化器6、7、12的加热，当呼出气流的温度超过37℃时，则由安装在恒温潮化器6、7与低温箱13之间的导气管内的温度探头8反馈到电磁阀3、4，此时电磁阀3、4打开一个或两个同时打开，让自恒温潮化器12排出的温度较低的气流，不经过恒温潮化器6而直接送到恒温潮化器7，使呼出气流很快降低到要求的温度，即由电磁阀门3、4直接把低于35℃的湿空气输入到潮化器7中，使呼出气流及时回到36±1℃；如果由恒温潮化器7送来的气流未达到设定温度，则由温度探头8反馈到恒温潮化器6、7的加热器继续加热升温，直至达到设定温度为止。
当电动呼吸机1吸气时，则把低温箱13中的冷空气，由防护面具25的滤毒罐24，经面具25的吸气活门进入面具眼窗17内腔，再由面具阻水罩的进气活门进入标准人头15口内，通过进气孔14、单向活门10、恒温潮化器12、单向活门11回到电动呼吸机1。
如此，电动呼吸机1不断地模拟人的呼吸动作，在要求的时间内，通过观测孔20，照明装置18，观测防护面具25眼窗镜片上是否起雾，以及起雾的时间、面积和区域。
在低温箱13内安装的标准人头15可以有不同型号，以适应不同型号面具的测量，该低温箱13中还安装有方便观察镜片起雾结霜程度的照明装置18、能及时调节面具镜片外温度并令其均衡分布的风机19、防止低温箱13产生负压的调节阀23、连接低温箱13内外导气管的进出气孔14、21及试验结果观测孔20，还包括可根据试验对环境温度设定的眼窗区测温探头27和低温箱13内的温控调节器22。
低温箱13的温度可根据试验对环境的要求进行设定，并由其温控调节器控制眼窗区测温探头27和风机19的动作。
为使测量过程自动、可靠、准确，由低温箱13的温控调节器22、眼窗区测温探头27、电磁闭3、4、风机19、恒温潮化器6、7、12中的电磁搅拌器组成控制系统，实现测试过程的自动调节。
该仪器的检测方法为：
该防护面具低温保明性能试验装置的检测方法包括如下步骤：
a.接上电源，打开总电源启闭按钮，启动低温箱13启闭按钮，并调节好低温箱13的上、下限启闭温度；
b.把待试验的防护面具25正确佩戴于同型号的标准人头15上，并装入低温箱13中，用保温材料包裹好进、出气导气管16、26，调节好眼窗温度计22和照明灯23的位置后盖紧低温箱13的箱盖；
c.用1000ml烧杯配制900ml、60℃左右的温水，注入潮化器12中，注完后即可启动该潮化器12的启闭开关，并把温度先调控在40℃；
d.当低温箱13内温控调节器22的温度降到-25℃以下时，可启动风机19按钮，促使低温箱13内上下温度尽快均匀分布，但要注意尽量少开风机19，否则因风机19的电机发热，影响温度箱的降温效果；
e.当左、右眼窗的眼窗区测温探头27显示的温度为-15℃以下时，便可配制60℃左右的温水注入潮化器6、7中，分别注完900ml后，即可启动潮化器6、7的按钮，同时把潮化器6、7的温控显示器分别设定在36℃和36.5℃，并打开潮化器6、7的搅拌器按钮；
f.打开可调节活门5并将之调节到适宜位置，以满足气流流量的要求；
g.开启电动呼吸机1的启动按钮，待眼窗区测温探头27的温度显示达到-20℃时，即可把电动呼吸机1暂停，再将进气口14与低温箱13相连，再打开电动呼吸机1，即开始试验计时；
h.在开始试验的15～30分钟内，可打开防护面具25的左、右镜片照明灯按钮，通过观测孔20观察防护面具25镜片起雾情况，30分钟后可定时相隔15～30分钟观测一次，并作笔录，每观察一次后，应随即把照明灯关闭，减少光热对低温箱13温度的影响；
i.一般观测一次，即可停止试验，如特殊需要，可延长至二小时；
j.试验停止时，依次关闭所有按钮，放出恒温潮化器6、7、12中的潮化水，取出标准人头15，一切恢复原位。
按照上述原理制造的AF-1型防护面具低温保明性能试验仪，可提供呼吸频率12～32次/分；呼吸量6～50/分；呼出气流温度36±1℃；呼出气流湿度大于90％(RH)；在低温-5～-40℃的供测试的模拟气流。能适用于测量低、中、高运动负荷所需的呼吸状态和低温环境的要求。
Claims (8)
1、一种防护面具低温保明性能试验装置，其特征在于：包括一个产生模仿人体呼吸气流的电动呼吸机(1)、导气管(16、26)、恒温潮化器(6、7、12)、低温箱(13)、标准人头(15)及佩带在该标准人头(15)上的防护面具(25)；各部分均由导气管连接；当电动呼吸器(1)呼气时，由电动呼吸机(1)呼出的气流被导向恒温潮化器(6、7)，进行加热和加湿以产生模拟人体的温度和湿度，所输出的气流再经过导气管(16)输送到低温箱(13)中的标准人头(15)内，即由标准人头(15)的后脑部进入，从其模拟口部呼出，经防护面具(25)的呼气活门和导气管(26)排出到低温箱(13)之外；当电动呼吸器(1)吸气时，会把低温箱(13)中的冷空气由防护面具(25)的吸气活门，进入防护面具(25)的内眼窗区，再通过阻水罩的进气活门吸入标准人头(15)的口部，经过导气管(16)和恒温潮化器(12)回到电动呼吸机(1)。
2、根据权利要求1所述的防护面具低温保明性能试验装置，其特征在于：所述电动呼吸机(1)呼吸频率为12～50次/分，呼吸量为6～50升/分。
3、根据权利要求1所述的防护面具低温保明性能试验装置，其特征在于：经恒温潮化器(6、7)加热、加湿后的呼出气流温度设定为36±1℃，相对湿度大于90％。
4、根据权利要求1至3中任意一个所述的防护面具低温保明性能试验装置，其特征在于：在所述的电动呼吸机(1)与低温箱(13)之间的导气管上还设置有温度湿度调控单元，它由恒温潮化器(6、7)，恒温潮化器(12)，电磁阀(3、4)和两路并列导气管组成两级负反馈回路，所述的三个恒温潮化器(6、7、12)由数字温度仪控制恒温潮化器(6、7、12)的加热；当呼出气流的温度超过37℃时，则由安装在恒温潮化器(6、7)与低温箱(13)之间的导气管内的温度探头(8)反馈到电磁阀(3、4)，此时电磁阀(3、4)打开一个或两个同时打开，让自恒温潮化器(12)排出的温度较低的气流，不经过恒温潮化器(6)而直接送到恒温潮化器(7)，使呼出气流及时回到36±1℃；当恒温潮化器(7)送来的气流未达到设定温度，则由温度探头(8)反馈到恒温潮化器(6、7)的加热器继续加热升温，直至达到设定温度为止。
5、根据权利要求4所述的防护面具低温保明性能试验装置，其特征在于：在所述的电动呼吸机(1)与温度湿度调控单元之间、恒温潮化器(7)与导气管(16)之间、以及在导气管(16)与恒温潮化器(12)之间、恒温潮化器(12)与电动呼吸机(1)之间的导气管上还分别连接有单向活门(2、9、10、11)，在该单向活门(2)与恒温潮化器(6)之间的导气管上还设置有一个可调节活门(5)。
6、根据权利要求1至3中任意一个所述的防护面具低温保明性能试验装置，其特征在于：在所述的低温箱(13)中安装的标准人头(15)可更换不同型号，该低温箱(13)中还安装有的照明装置(18)、风机(19)、调节阀(23)、连接低温箱(13)内外进、出气孔(14、21)及观测孔(20)，还包括可根据试验对环境温度设定的眼窗区测温探头(27)和低温箱内的温控调节器(22)。
7、根据权利要求6所述的防护面具低温保明性能试验装置，其特征在于：所述低温箱(13)的低温温度设定范围为-5～-40℃。
8、一种的防护面具低温保明性能试验装置的检测方法，其特征在于：它包括如下步骤：
a.接上电源，打开总电源启闭按钮，启动低温箱(13)启闭按钮，并调节好低温箱(13)的上、下限启闭温度；
b.把待试验的防护面具(25)正确佩戴于同型号的标准人头(15)上，并装入低温箱(13)中，用保温材料包裹好进、出气导气管(16、26)，调节好眼窗温度计(22)和照明灯(23)的位置后盖紧低温箱(13)的箱盖；
c.用1000ml烧杯配制900ml、60℃左右的温水，注入潮化器(12)中，注完后即可启动该潮化器(12)的启闭开关，并把温度先调控在40℃；
d.当低温箱(13)内温控调节器(22)的温度降到-25℃以下时，可启动风机(19)按钮，促使低温箱(13)内上下温度尽快均匀分布，但要注意尽量少开风机(19)，否则因风机(19)的电机发热，影响温度箱的降温效果；
e.当左、右眼窗的眼窗区测温探头(27)显示的温度为-15℃以下时，便可配制60℃左右的温水注入潮化器(6、7)中，分别注完900ml后，即可启动潮化器(6、7)的按钮，同时把潮化器(6、7)的温控显示器分别设定在36℃和36.5℃，并打开潮化器(6、7)的搅拌器按钮；
f.打开可调节活门(5)并将之调节到适宜位置，以满足适宜的气流流量要求；
g.开启电动呼吸机(1)的启动按钮，待眼窗区测温探头(27)的温度显示达到-20℃时，即可把电动呼吸机(1)暂停，再将进气口(14)与低温箱(13)相连，再打开电动呼吸机(1)，即开始试验计时；
h.在开始试验的15～30分钟内，可打开防护面具(25)的左、右镜片照明灯按钮，通过观测孔(20)观察防护面具(25)镜片起雾情况，30分钟后可定时相隔15～30分钟观测一次，并作笔录，每观察一次后，应随即把照明灯关闭，减少光热对低温箱(13)温度的影响；
i.一般观测一次，即可停止试验，如特殊需要，可延长至二小时；
j.试验停止时，依次关闭所有按钮，放出恒温潮化器(6、7、12)中的潮化水，取出标准人头(15)，一切恢复原位。
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