CN209898384U

CN209898384U - 一种自呼吸式多功能头盔

Info

Publication number: CN209898384U
Application number: CN201920678955.0U
Authority: CN
Inventors: 徐维林; 宫雪; 阮明波; 宋平
Original assignee: Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2020-01-07
Anticipated expiration: 2029-05-13

Abstract

本实用新型涉及一种自呼吸式多功能头盔，包括：卡套、头盔主体、氧气发生装置和二氧化碳及水吸收装置。所述卡套置于所述头盔本体下方、与人体脸部轮廓接触的；所述氧气发生装置置于头盔本体内后壁的；所述二氧化碳及水吸收装置置于头盔本体内后壁的。本实用新型提供的自呼吸式多功能头盔，内置氧气发生装置和二氧化碳及水吸收装置，产生氧气速度和二氧化碳吸收速度均按照人体正常呼吸进行设计，维持一种舒适的呼吸环境，且氧气发生装置和二氧化碳及水吸收装置可拆卸和更换，佩戴者可进行长时间自由呼吸活动，如水下行动、消防及太空活动。

Description

一种自呼吸式多功能头盔

技术领域

本实用新型涉及一种头盔设备，具体涉及一种自呼吸式多功能头盔。

背景技术

探索水下奥秘一直是人类孜孜不倦的追求，深水作业以及水下休闲娱乐越来越受到人类的喜爱。潜水头盔或水下面罩等呼吸装置是必要装备之一，可以让人类在水下具有更好的视野，实现水下活动。目前的水下呼吸装置一般分为咬嘴式或面罩式。

咬嘴式的空气瓶一般漂浮在水面上，如专利[CN201220742Y]公布的一种咬嘴式呼吸装置，呼吸时通过咬住呼吸软管进行，此种呼吸装置虽然简单、质量也较轻，但严重限制了水下活动。面罩式呼吸器一般将大气作为气源，面罩上方的连通器接触大气时，潜水者可以进行一次呼吸，潜入到水下时面罩与大气隔绝，无法进行呼吸，如专利[CN 208412071 U]所公开的一种水下呼吸面罩，吸气时需要将吸气管浮出水面，连接大气，一次只能在水下维持憋气时间的活动，此种呼吸装置限制了水下连续活动的时间。另外一种可长时间提供水下呼吸所需氧气的呼吸装置需要将压缩气瓶背在身上，通过阀门调节，可以实现水下长时间呼吸，如专利[CN 109050832 A]公开一种水下呼吸器，需要携带压缩气罐，提供气源，使得整个装置结构复杂，成本高，不适合大众需求。

另外，消防队员在进行火灾救援时，由于浓烟、氧气稀薄会危及消防员本身的安全，目前常见的消防头盔基本只能保证消防员的头部安全，无法提供浓烟下消防员顺畅呼吸环境。同时对于宇航员在太空作业也需要一种能提供自呼吸的环境。因此发明一种可以自呼吸式的呼吸装置非常必要。

实用新型内容

本实用新型要解决现有技术中的技术问题，提供一种结构简单的自呼吸式多功能头盔，其适用于潜水、水下作业、消防及太空等领域。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案具体如下：

一种自呼吸式多功能头盔，包括：

头盔本体；

置于所述头盔本体下方、与人体脸部轮廓接触的卡套；

置于所述头盔本体内后壁的氧气发生装置和二氧化碳及水吸收装置；

所述氧气发生装置包括形状与所述头盔本体外轮廓耦合的氧气发生器上盒、氧气发生器下盒，连接管，及出气孔；

所述氧气发生器上盒底部设置有通孔，所述氧气发生器下盒上端设置有连接管，所述氧气发生器上盒可通过连接管与所述氧气发生器下盒连通；所述氧气发生器下盒底部设置有用于排出氧气的出气孔；

所述氧气发生器上盒中装有过氧化氢溶液，所述氧气发生器下盒中装有能使过氧化氢发生生成氧气反应的催化剂，所述连接管为针头大小的连接管；所述氧气发生器上盒中的过氧化氢溶液可以通过所述连接管匀速滴入到所述氧气发生器下盒中，在催化剂作用下匀速产生氧气，产生氧气的速度匹配人呼吸时耗氧速度，维持人体呼吸的舒适性；

所述二氧化碳及水吸收装置包括盒子主体和盒子盖子，所述盒子盖子与所述盒子主体螺纹连接、并且其上设置有多个孔，所述盒子主体内部装有能够与二氧化碳和水均反应的无毒碱性固体物质。

在上述技术方案中，所述头盔本体为球型。

在上述技术方案中，所述出气孔上设置有过滤网。

在上述技术方案中，所述盒子盖子上设置有多孔纤维层。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的自呼吸式多功能头盔，内置氧气发生装置和二氧化碳及水吸收装置，产生氧气速度和二氧化碳吸收速度均按照人体正常呼吸进行设计，维持一种舒适的呼吸环境，且氧气发生装置和二氧化碳及水吸收装置可拆卸和更换，佩戴者可进行长时间自由呼吸活动，如水下行动、消防及太空活动。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型提供的自呼吸式多功能头盔结构示意图。

图2为本实用新型提供的自呼吸式多功能头盔的前视图。

图3为本实用新型提供的自呼吸式多功能头盔的侧透视图。

图中的附图标记表示为：

1-卡套；2-头盔主体；3-氧气发生装置；4-二氧化碳及水吸收装置；

31-氧气发生器上盒；32-连接管；33-氧气发生器下盒；34-出气孔。

具体实施方式

本实用新型的发明思想为：呼吸装置是深水作业、水下休闲娱乐、消防及太空活动的必要装备之一。现有的水下呼吸装置均存在一定的缺陷。目前常见的消防头盔基本只能保证消防员的头部安全，无法提供浓烟下消防员顺畅呼吸环境。同时对于宇航员在太空作业也需要一种能提供自呼吸的环境。因此发明一种可以自呼吸式的水下呼吸装置非常必要。

人每次呼吸的气体量约是10mL/kg，如果一个人重50kg，则每次呼气或者吸气的量是500mL，成人呼吸的频率为10～20次/min，人体呼吸时吸入气体组成约为氮气(78％)、氧气(21％)、二氧化碳(0.03％)、水(0.07％)，其他气体 (0.9％)；呼出气体组成约为氮气(78％)、氧气(16％)、二氧化碳(4％)、水 (1.1％)、其他气体(0.9％)。经计算人体每小时平均需氧量为22.5L，呼出二氧化碳18L。因此自呼吸式水下呼吸装置需要基本维持产生氧气和消耗二氧化碳在此范围附近。氧气浓度过高或者过低都会对人体机能造成损伤，氧气浓度低于 20.9％，为缺氧状态，长时间缺氧会对人脑造成不可逆转的损害，甚至脑死亡；密闭式环境下吸入高浓度的氧气(70％)且超过24h，或在高压高氧环境下，超过5h，可能发生中毒，且氧中毒当时不易被察觉，往往在2-3天后才会发生临床症状。

因此本实用新型设计了一种自呼吸式多功能头盔，内置氧气发生装置和二氧化碳与水吸收装置，产生氧气速度和二氧化碳吸收速度均按照人体正常呼吸进行设计，维持一种舒适的呼吸环境，且氧气发生装置和二氧化碳及水吸收装置可拆卸和更换，佩戴者可进行长时间自由呼吸活动，如水下行动、消防及太空活动。

本实用新型的自呼吸式多功能头盔，包括头盔主体，置于头盔主体下方与人体脸部轮廓接触的卡套、置于头盔主体内后壁的氧气发生装置和二氧化碳及水吸收装置。

所述头盔主体是球型头盔形状的全透明本体，材质为无毒、耐压、坚固和轻便的塑料或者有机玻璃，用以保护人的头部，同时提供水下全方位视野。

所述卡套是指头盔主体下边缘部分，可采用具有优异贴合性、良好轮廓线型密封边缘的双层硅胶材质，硅胶边缘与脸部四周紧密贴合，消除压迫面部神经而引起的不适，实现头盔良好的密封性。

所述氧气发生装置可安装、拆卸在头盔主体后侧，包括形状与头盔主体外轮廓耦合的氧气发生器上盒、氧气发生器下盒，氧气发生器上盒中装有实验室浓度过氧化氢溶液，氧气发生器下盒中装有能使过氧化氢发生生成氧气反应的催化剂、如二氧化锰(MnO₂)或三氧化二铁(Fe₂O₃)等，优选为MnO₂，上下盒接触界面中间有一针头大小连接管，当氧气发生器上盒安装时，过氧化氢溶液可以匀速滴入到氧气发生器下盒中，在催化剂作用下匀速产生氧气，产生氧气的速度匹配人呼吸时耗氧速度，维持人体呼吸的舒适性。

所述二氧化碳及水吸收装置是指安装在头盔内后侧、可拆卸的小盒子，盒子中装有二氧化碳吸收剂氢氧化钙和吸收水的氧化钙，用以吸收人呼气时排放出来的二氧化碳和水，维持头盔主体中气体组分稳定。盒子前方有一层惰性多孔纤维层，允许气体流动，防止吸收剂泄露。二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳会变色，可通过颜色变化判断何时需要更换。

本实用新型的一种自呼吸式多功能头盔，可以自发生成氧气用于人体呼吸，同时吸收呼气时的二氧化碳和水，维持呼吸环境。所述头盔主体指全透明球体，所述头盔体后侧有二氧化碳及水吸收装置和氧气发生装置，所述氧气发生装置主要由氧气发生器上盒和氧气发生器下盒构成，所述氧气发生器下盒上开出气孔。所述出气孔上有滤网。

所述头盔本体为球型，材质为无毒、耐压、坚固和轻便的透明塑料或者有机玻璃。

本实用新型所述的“自发生成氧气”，是指氧气发生装置的上盒接通下盒时，上盒中过氧化氢溶液匀速滴入到下盒催化剂中，生成氧气，且氧气生成速度近似等于人体呼吸时耗氧速度。

本实用新型所用的过氧化氢溶液是指实验室级别的过氧化氢水溶液，浓度为15％～30％。

本实用新型所述的“吸收呼气时的二氧化碳和水”，是指利用二氧化碳和水吸收剂完成对呼气中二氧化碳和水的吸收。

本实用新型的“二氧化碳和水吸收剂”是指一切能跟二氧化碳和水反应的无毒碱性固体物质，如氢氧化钙和氧化钙。

本实用新型的“维持呼吸环境”，是指氧气发生器生成的氧气速度和二氧化碳及水吸收器吸收二氧化碳的速度近似等于人体正常呼吸时耗氧速度和二氧化碳生成速度。

本实用新型的“人体正常呼吸”是指健康的儿童或成人，在不做剧烈运动时的呼吸水平。

本实用新型所述的“二氧化碳及水吸收装置”是指在安装在头盔体内后侧，可拆卸小盒子，里面装有二氧化碳和水吸收剂。

“小盒子”，是指在头盔内后侧，包括：盒子主体、其与头盔一体，盒子盖子、其上多孔，且与盒子主体螺纹连接，盒子盖子上有多孔纤维层。

本实用新型的所述的“氧气发生装置”是指在头盔本体后侧，可拆卸更换的上下盒，上盒装过氧化氢溶液，下盒装催化剂，上下两盒中间有连接管。

本实用新型所述的“催化剂”是指能使过氧化氢发生生成氧气反应的催化剂。

本实用新型的“连接管”是指内部中空，长在下盒上，与上盒相连后可使得上盒中液体匀速滴入下盒中的细管子。

本实用新型的所述的“出气孔”是指在氧气发生装置的下盒开的小孔，用以生成的氧气扩散到头盔主体中。

本实用新型的所述的“滤网”是指在安装在氧气发生装置的下盒小孔上，用以防止催化剂等粉末扩散到头盔主体中。

本实用新型的所述的“卡套”是指头盔的下边缘，有优异贴合性、良好轮廓线型密封边缘的双层硅胶材质，可与脸部四周紧密贴合。

结合图1-3具体说明本实用新型的一种自呼吸式多功能头盔，包括：卡套1、头盔主体2、氧气发生装置3和二氧化碳及水吸收装置4。所述卡套1置于所述头盔本体2下方、与人体脸部轮廓接触的；所述氧气发生装置3置于头盔本体2内后壁的；所述二氧化碳及水吸收装置4置于头盔本体2内后壁的；所述头盔本体2为球型，材质为无毒、耐压、坚固和轻便的透明塑料或者有机玻璃；所述卡套1的材质为硅胶材质。

所述氧气发生装置3包括形状与所述头盔本体2外轮廓耦合的氧气发生器上盒31、氧气发生器下盒33，连接管32，及出气孔34；

所述氧气发生器上盒31底部设置有通孔，所述氧气发生器下盒33上端设置有连接管32，所述氧气发生器上盒31可通过连接管32与所述氧气发生器下盒33 连通；所述氧气发生器下盒33底部设置有用于排出氧气的出气孔34；

所述氧气发生器上盒31中装有过氧化氢溶液，所述氧气发生器下盒33中装有能使过氧化氢发生生成氧气反应的催化剂、如二氧化锰(MnO₂)或三氧化二铁(Fe₂O₃)等，所述连接管32为针头大小的连接管，所述氧气发生器下盒33底部设置有用于排出氧气的出气孔34；所述出气孔34上还可设置有过滤网。

所述氧气发生器上盒31中的过氧化氢溶液可以通过所述连接管32匀速滴入到所述氧气发生器下盒33中，在二氧化锰催化剂作用下匀速产生氧气，产生氧气的速度匹配人呼吸时耗氧速度，维持人体呼吸的舒适性；所述过氧化氢溶液浓度为15％～30％。

所述二氧化碳及水吸收装置4包括盒子主体和盒子盖子，所述盒子盖子与所述盒子主体螺纹连接、并且其上设置有多个孔，所述盒子主体内部装有能够与二氧化碳和水均反应的无毒碱性固体物质钙。所述盒子盖子上还可设置有多孔纤维层。

实施例1：

采用有机玻璃作为头盔主体2材质，头盔主体2后面切割出二氧化碳及水吸收装置4的位置，放置可拆卸小盒子，盒子里面放置片状氢氧化钙和氧化钙。在二氧化碳及水吸收装置4上方切割出氧气发生器上盒31和氧气发生器下盒33 的位置，采用塑料材质做成氧气发生器上盒31和氧气发生器下盒33，所述氧气发生器上盒31底部设置有通孔，所述氧气发生器下盒33上端设置有连接管32，所述氧气发生器上盒31可通过连接管32与所述氧气发生器下盒33连通；将该氧气发生装置3安装于头盔主体2后部位置，其中氧气发生器上盒31中装有 30％过氧化氢200mL，氧气发生器下盒33中装有粉末二氧化锰催化剂。氧气发生器下盒33开有出气孔34，出气口34端口设有过滤网，防止粉末流出，头盔主体2下方与人体脸部轮廓接触处内置卡套1，卡套1为双层硅胶垫。此多功能头盔装置可用于成人水下作业1h。

实施例2：

采用硬质透明塑料作为头盔主体2，头盔主体2后面切割二氧化碳及水吸收装置4，安装可拆卸小盒子，盒子里面放置颗粒氢氧化钙和氧化钙，在头盔主体 2的后部切割出氧气发生器上盒31和氧气发生器下盒33的位置，采用塑料材质做成氧气发生器上盒31和氧气发生器下盒33，所述氧气发生器上盒31底部设置有通孔，所述氧气发生器下盒33上端设置有连接管32，所述氧气发生器上盒 31可通过连接管32与所述氧气发生器下盒33连通；将该氧气发生装置3安装于头盔主体2后部位置，其中氧气发生器上盒31中装有30％过氧化氢400mL，氧气发生器下盒33中装有粉末二氧化锰催化剂；氧气发生器下盒33开出出气孔34，出气孔34端口设有过滤网，防止粉末流出，头盔主体2下方与人体脸部轮廓接触处内置卡套1，卡套1为双层硅胶垫。此多功能头盔装置可用于消防员中火灾救援作业2h。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种自呼吸式多功能头盔，其特征在于，包括：

头盔本体(2)；

置于所述头盔本体(2)下方、与人体脸部轮廓接触的卡套(1)；

置于所述头盔本体(2)内后壁的氧气发生装置(3)和二氧化碳及水吸收装置(4)；

所述氧气发生装置(3)包括形状与所述头盔本体(2)外轮廓耦合的氧气发生器上盒(31)、氧气发生器下盒(33)，连接管(32)，及出气孔(34)；

所述氧气发生器上盒(31)底部设置有通孔，所述氧气发生器下盒(33)上端设置有连接管(32)，所述氧气发生器上盒(31)可通过连接管(32)与所述氧气发生器下盒(33)连通；所述氧气发生器下盒(33)底部设置有用于排出氧气的出气孔(34)；

所述氧气发生器上盒(31)中装有过氧化氢溶液，所述氧气发生器下盒(33)中装有能使过氧化氢发生生成氧气反应的催化剂，所述连接管(32)为针头大小的连接管；所述氧气发生器上盒(31)中的过氧化氢溶液可以通过所述连接管(32)匀速滴入到所述氧气发生器下盒(33)中，在催化剂作用下匀速产生氧气，产生氧气的速度匹配人呼吸时耗氧速度，维持人体呼吸的舒适性；

所述二氧化碳及水吸收装置(4)包括盒子主体和盒子盖子，所述盒子盖子与所述盒子主体螺纹连接、并且其上设置有多个孔，所述盒子主体内部装有能够与二氧化碳和水均反应的无毒碱性固体物质。

2.根据权利要求1所述的自呼吸式多功能头盔，其特征在于，所述头盔本体(2)为球型。

3.根据权利要求1所述的自呼吸式多功能头盔，其特征在于，所述出气孔(34)上设置有过滤网。

4.根据权利要求1所述的自呼吸式多功能头盔，其特征在于，所述盒子盖子上设置有多孔纤维层。