一种机械储能型多级过滤智能送风全面式呼吸器的制作方法

1.本实用新型涉及呼吸器技术领域，具体涉及一种机械储能型多级过滤智能送风全面式呼吸器。


背景技术：

2.随着工业迅速发展，地下工程建设、地下空间作业等行业产尘的作业场所和岗位不断出现，接尘人数大大增加。然而，一些企业的经营者忽视劳动卫生管理，对防护资金投入极少，造成作业环境更为恶劣，使粉尘职业危害形势更为严峻。特别是，随着采掘深度、机械化程度、开采强度的增加，工作面粉尘浓度激增，现有工程防尘技术措施难以将粉尘浓度降低至国家标准以下，粉尘浓度几十、上百倍的严重超标，长此以往将对接尘工人的肺部产生极大的危害，导致严重的肺部功能障碍和病变。
3.为了降低工作面污染程度，我国应用了注水、喷雾降尘等以湿式抑尘为主的技术措施，在一定程度上改善了作业环境。但同时也导致工作面空气含水量大大增加，呈现湿度超过90％的高湿特点。然而，由于粉尘具有一定的疏水性，湿式抑尘达不到理想效果，很多地下工作面粉尘浓度仍远超国家标准。因此，佩戴防尘口罩/呼吸器成为目前防止工业粉尘危害的重要手段。
4.当今作业工人普遍使用自吸过滤式防尘口罩，其指定防护因数仅仅为10，在几十上百倍超标的高浓度粉尘环境中，难以提供高效可靠的防护。同时，地下接尘工人作业强度普遍较大，呼吸流量较高，会导致佩戴自吸过滤式防尘口罩过程中有憋气、不舒适感，甚至在强制要求必须佩戴呼吸器的作业环境中，为了降低呼吸阻力，出现工人不愿佩戴口罩、私自摘除，或者刻意拉动口罩人为的创造缝隙以降低呼吸阻力的现象。在此情况下，自吸过滤式防尘口罩的防护性能大大降低，可靠性变差。
5.为提高呼吸器舒适性和呼吸防护水平，近年来，越来越多的动力送风过滤式防尘呼吸器被应用于高浓度粉尘作业场所。动力送风过滤式防尘呼吸器是以机械或电力为动力帮助克服过滤元件阻力，通过强制性送风，降低使用者呼吸负荷、改善舒适度和提高防护可靠性，能更好地适应较高劳动强度作业的一类呼吸防护用品。而现行动力送风呼吸器的最低送风标准都是高于中等劳动强度下峰值吸气流量的定值。当使用者吸气时，面罩内压力会降低，如果送风量低于吸气量，面罩内部将形成负压降低呼吸器的防护可靠性，影响佩戴舒适性。如果供气流量过大，会在很大程度上增加了电池电力的消耗，降低呼吸器的有效工作时间。
6.因此，鉴于以上问题，有必要提出一种可根据个体呼吸需求自主调节供风量的呼吸器，以供高湿、高浓度粉尘环境作业工人使用。


技术实现要素：

7.根据本实用新型的目的提出的一种机械储能型多级过滤智能送风全面式呼吸器，包括呼吸器主体、供气系统以及电源；所述呼吸器主体包括安全头盔以及与安全头盔密封
连接的个体化硅胶复式全面罩，二者之间共同形成密封的呼吸腔。
8.所述供气系统包括设置于安全头盔内的储气囊、用于向储气囊供气的充气泵以及调风系统；所述储气囊包括进气口和出气口，所述进气口通过进气管道与充气泵连通，并设置有用于过滤空气的多级复合滤材，所述出气口与呼吸腔连通；所述调风系统包括微压传感器、出气阀、伺服控制器以及储气囊压力传感器；所述微压传感器用于监测呼吸腔内外压差；所述出气阀设置于储气囊出气口；所述伺服控制器用于接收微压传感器监测信息，调节出气阀开度；所述储气囊压力传感器用于监测储气囊内压力并通过伺服控制器控制充气泵调节进气量。
9.优选的，所述充气泵为设置于作业人员脚下的机械式脚泵，所述进气管道连接于脚泵出气孔上；所述进气管道上还设置有与伺服控制器电连接的三通阀，所述三通阀其中两个接口分别连通储气囊进气口和脚泵出气孔，另一接口连通大气；在储气囊内压力低于预设值时，调控三通阀，导通出气孔与进气口供气；在储气囊内压力等于或高于预设值时，调控三通阀，导通出气孔与大气。
10.优选的，所述安全头盔包括壳体和内衬，所述储气囊设置于壳体和内衬之间。
11.优选的，所述多级复合滤材包含吸湿层、初级过滤层、中级过滤层、高级过滤层四层复合结构。
12.优选的，所述个体化硅胶复式全面罩下方安装有多个用于连通呼吸腔与大气，以排出浊气的单向排气阀。
13.优选的，所述安全头盔的前方还安装有用于照明的头灯。
14.与现有技术相比，本实用新型公开的一种机械储能型多级过滤智能送风全面式呼吸器的优点是：
15.(1)本实用新型将安全头盔、呼吸器、头灯多功能结合在一起，为井下工人提供一体化更便捷的呼吸防护器。
16.(2)本实用新型通过微压传感器对罩具内外压差进行实时监测，可实现基于个体呼吸需求自主调节供风量的目的。同时，储气囊和充气泵结合供气，可降低呼吸阻力，在面罩内形成微正压，提高使用舒适式性及防护可靠性。
17.(3)本实用新型于储气囊进风口处设置多级复合滤材，不仅能够对高湿空气吸湿干燥，还能够实现对高浓度粉尘的过滤，有效提高呼吸器的防尘效果。
附图说明
18.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
19.图l为本实用新型结构示意图。
20.图中的数字或字母所代表的零部件名称为：
21.l
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壳体；2
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内衬；3
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个体化硅胶复式全面罩；4
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储气囊；5
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充气泵；6
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多级复合滤材；7
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进气阀；8
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微压传感器；9
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进气管道；10
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三通阀；11
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伺服控制器；12
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排气阀；13
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头灯。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。
23.图1示出了本实用新型较佳的实施例，对其结构进行了详细的剖析。
24.如图1所示的一种机械储能型多级过滤智能送风全面式呼吸器，包括呼吸器主体、供气系统以及电源。
25.其中，呼吸器主体包括安全头盔以及与安全头盔密封连接的个体化硅胶复式全面罩3，二者之间共同形成密封的呼吸腔。具体的，安全头盔包括壳体1和内衬2，供气系统中的储气囊4设置于壳体1和内衬2之间。个体化硅胶复式全面罩3利用3d打印技术制取，与壳体1通过卡扣可拆卸密封连接，其下方设置有多个用于连通呼吸腔与大气的单向排气阀12，以排出作业人员呼出的浊气。安全头盔的前方还安装有用于照明的头灯13，从而实现头盔、呼吸器、头灯多功能于一体。
26.供气系统包括储气囊4、用于向储气囊4供气的充气泵5以及调风系统。
27.储气囊4包括进气口和出气口。进气口通过进气管道9与充气泵5连通，并在其断面设置有用于过滤空气的多级复合滤材6；出气口与呼吸腔连通，以将储气囊4内净化后空气输送至呼吸腔。具体的，多级复合滤材6包含吸湿层、初级过滤层、中级过滤层、高级过滤层四层复合结构。其中，吸湿层由氯化钙等常见的固体颗粒吸湿材料制作而成，可以对高湿空气进行干燥。初级过滤层、中级过滤层以及高级过滤层均由驻极体聚丙烯纤维制成，且从初级到高级纤维厚度逐渐增加，纤维直径逐渐减小，孔隙率逐渐减小，密实性逐渐增大。
28.充气泵5为设置于作业人员脚下的机械式脚泵，脚泵上设置有进气孔和出气孔，进气孔与大气连通，出气孔与进气管道9连接。
29.调风系统包括微压传感器8、出气阀7、伺服控制器11、储气囊压力传感器以及设置于进气管道9上的三通阀，微压传感器8、出气阀7、储气囊压力传感器以及三通阀10均与伺服控制器11电连接。微压传感器8为cy
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yb
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500应变式微压传感器，用于监测呼吸腔内外压差，并基于压差
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空气流量关系曲线，将压差反算为流量进而转换为电信号。具体方式为，通过人头模型和可调节流量的抽气泵模拟呼吸实验，实时记录不同呼吸流量下，呼吸腔内的负压大小，生成压差
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空气流量关系曲线。基于该曲线以及微压传感器8所测量的呼吸腔内外压差，伺服控制器11即可计算出所需的呼吸流量，进而转换成电信号，控制出气阀7开度。出气阀7为cv
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06气动单向阀，设置于储气囊4出气口，用于调节储气囊4出气量。储气囊压力传感器为y
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100z压力表，用于监测储气囊4内空气含量。三通阀10用于控制导通脚泵与储气囊4或大气，以实现脚泵向储气囊4的供气或停止供气。伺服控制器11为sgm7a旋转型伺服控制器，用于接收微压传感器8和储气囊压力传感器的监测信息，调节出气阀7开度以及调控三通阀10。
30.三通阀10其中两个接口分别连通储气囊4进气口和脚泵出气孔，另一接口连通大气。在储气囊压力传感器监测到储气囊4内空气压力低于预设值时，反馈信息至伺服控制器11，伺服控制器11控制三通阀12，导通出气孔与进气口，实现脚泵到储气囊4的供气。在储气囊压力传感器监测到储气囊4内空气压力等于或高于预设值，反馈信息至伺服控制器11，伺
服控制器11控制三通阀12，导通出气孔与大气，停止储气囊4的供气，工作人员按压脚泵所生成的气体直接排入大气。
31.电源为微小电子，用于为微压传感器8、出气阀7、伺服控制器11、储气囊内储气量监控器以及三通阀12供电。
32.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本实用新型。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。