CN113426040B - 一种智能过滤式风幕头盔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能过滤式风幕头盔，包括安全帽，安全帽的前部转动连接有面罩；安全帽上设有空气净化组件，其结构包括进气舱和送气舱，进气舱内沿进气方向依次设有污染物探头、过滤器、风机以及第一静压箱体，送气舱的结构包括与第一静压箱体连通的第二静压箱体，第二静压箱体的壁面上设有散流孔；在面罩与安全帽转动连接位置处设有状态识别器；还包括控制模块，其根据状态识别器的信号控制风机电源的通断，并根据污染物探头的信号控制风机的启闭和风量。本发明面罩相对于安全帽可闭合或打开，通过状态识别器和污染物探头及控制模块，根据面罩使用状态及环境污染物浓度实现自动送风的控制与调节，使得产品更加智能化，提高了灵活性。

Description

一种智能过滤式风幕头盔

技术领域

本发明涉及头部防护用具技术领域，尤其是一种智能过滤式风幕头盔。

背景技术

在工业厂房中，各种生产活动会导致污染物散发，包括颗粒物、气体、液滴和工业余热等，这些污染物如果被吸入人体后侵入呼吸道或与眼睛接触，都可能与人体组织发生化学或物理化学作用，导致人体器官和***发生病变，对人体健康产生巨大影响。对高污染环境下工作人员的防护显得尤为重要，但工作环境的改造成本高、周期长，很多企业难以实现，在此背景下，制造一套高效、便捷且易推广的个人防护设备具有重要的社会价值。

限制通风防护式头盔实际应用的几个重要因素包括***的安全性，风机能耗以及舒适性等。安全性问题体现在两个方面，第一，头盔要满足相应安全规范如《个体防护装备选用规范》(GB-T11651-2008)，保证对人员头部的物理防护；第二，通风头盔要保证呼吸空气的安全性，输送足够的清洁空气到人的呼吸区以避免污染空气造成人员健康损害。因此通风头盔在设计时应保证送风效果的同时兼顾头盔的安全性，尤其是在一些污染严重工业场所。关于风机能耗问题，能耗越大需要的电池容量就越大，相应电池重量也越大，这会给使用人员带来负担，因此有必要采取一些措施降低头盔通风***的能耗，如采用较短的通风管道，采用智能控制***实现通风***变工况运行。关于通风头盔的舒适性问题，通风风速及面罩的封闭性是影响舒适性的关键因素。发明专利《送风换气多用途防护面罩及送风装置》(申请公布号：CN111167037A)公开了一种通风换气式防护面罩，采用了密闭式口罩作为呼吸防护设备，该向该口罩内送风能有效保证吸入空气的清洁性，其缺点是：首先，该装置并不能根据现场环境的污染物浓度及人体舒适性调节风机运行状态，从节能性能和用户体验的角度看具有明显缺陷。其次，密闭的面罩防护不利于人呼出水蒸气的排出，呼出的水蒸气很容易在面罩表面凝结成液珠，进一步液珠吸附灰尘和细菌会污染吸入的空气，对人体健康造成危害。此外密闭式面罩不利于语言交流造成使用不方便。

发明内容

根据现有技术的缺陷，本发明提供了智能过滤式风幕头盔，以解决风机能耗大及其造成的佩戴负担重体验不佳的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种智能过滤式风幕头盔，包括安全帽，所述安全帽的前部转动连接有面罩；所述安全帽上设有空气净化组件，其结构包括进气舱和送气舱，所述进气舱内沿进气方向依次设有污染物探头、过滤器、风机以及第一静压箱体，所述送气舱的结构包括与所述第一静压箱体连通的第二静压箱体，所述第二静压箱体的壁面上设有散流孔；在所述面罩与所述安全帽转动连接位置处设有状态识别器；还包括控制模块，其根据所述状态识别器的信号控制所述风机电源的通断，并根据所述污染物探头的信号控制所述风机的启闭和风量。

其进一步技术方案为：

所述安全帽上设有铰点，所述面罩绕所述铰点转动，形成贴合面部的闭合位置或者离开面部的打开位置，所述状态识别器设置在所述铰点上，用于检测所述面罩的位置。

所述第二静压箱***于所述安全帽的额部位置，所述散流孔均匀分布于所述第二静压箱体的底面。

所述面罩的结构包括采用刚性透明塑料制成的壳体，所述壳体边缘一圈采用柔性材质，用于贴合面部。

本发明的有益效果如下：

本发明面罩相对于安全帽可闭合或打开，通过状态识别器和污染物探头及控制模块，根据面罩使用状态及环境污染物浓度实现自动送风的控制与调节，使得产品更加智能化，提高了灵活性。本发明的送气舱和进气舱中的静压箱都可为气流提供均匀稳定空间，保证面罩内形成稳定风幕，风幕的作用不仅在于提供均匀稳定的新风，提高舒适性，而且可向面罩内输送清洁空气的同时阻隔环境污染物向面罩内渗透。由此对面罩的密闭性要求大大降低，和现有技术中全封闭面罩造成呼气凝结佩戴不舒适相比，本发明的面罩设计并不完全密闭，即能较好地应用于工业厂房等高污染的场所。

附图说明

图1为本发明具体实施例的安全帽为透明状态下的立体结构示意图。

图2为本发明具体实施例的进气舱的结构示意图。

图3为本发明具体实施例的送气舱的结构示意图。

图4为本发明具体实施例的面罩闭合、打开状态的结构示意图。

图5为本发明具体实施例的状态识别器和污染物探头的控制结构示意图。

图6为本发明具体实施例的控制模块的控制逻辑示意图。

图中：1、安全帽；2、面罩；3、进气舱；4、通气管；5、送气舱；6、单向阀；7、控制模块；3-1、粗过滤层；3-2、精过滤层；3-3、风机；3-4、第一静压箱体；3-5、进气口；5-1、第二静压箱体；5-2、散流孔；7-1、单片机；7-2、供电电源；7-3、污染物探头；7-4、状态识别器。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

本实施例的智能过滤式风幕头盔，可参考图1-图3，包括安全帽1，安全帽1前部转动连接有面罩2；安全帽1上设有空气净化组件，其包括进气舱3和送气舱5，进气舱3内沿进气方向依次设有污染物探头7-3、过滤器、风机3-3以及第一静压箱体3-4，送气舱5的结构包括与第一静压箱体3-4连通的第二静压箱体5-1，第二静压箱体5-1的壁面上设有散流孔5-2；在面罩2与安全帽1转动连接位置处，设有状态识别器7-4；还包括控制模块7，其根据状态识别器7-4的信号控制风机3-3电源的通断，根据污染物探头7-3的信号控制风机3-3的启闭和风量。需要说明的是，为了便于理解，图1所示为安全帽1透明状态下的结构示意图。

上述实施例，安全帽1上设有铰点，面罩2绕铰点转动，形成贴合面部的闭合位置或者离开面部的打开位置，状态识别器7-4设置在铰点上，用于检测面罩2的位置。

作为优选形式，控制模块7可采用如图5所示的单片机7-1，具体地，单片机7-1与供电电源7-2连接。

可参考图4和图6，铰点位置的结构具体可采用带动铰孔的安装槽或转动旋钮，面罩2绕安全帽1转动具有A/B两个位点，分别对应面罩2闭合和打开两个位置。具体地，状态识别器7-4可采用行程开关或则霍尔开关，具体实施时可将行程开关或则霍尔开关安装在上述安装槽或转动旋钮上，状态识别器7-4有A、B两个临界触发位置，可以识别面罩打开、闭合状态。单片机7-1与供电电源7-2接通后，可通过状态识别器7-4识别面罩2状态，当面罩2绕相应的铰接轴转动到A触发位置时，状态识别器7-4感应到面罩2闭合，即处于状态1，并将位置状态信息传输给控制模块7，单片机7-1控制给风机3-3供电；同理，当面罩2绕相应的铰接轴转动到B触发位置时，状态识别器7-4感应到面罩2打开，即处于状态2，单片机7-1控制不给风机3-3供电。当环境污染物浓度超过污染物探头7-3预设阈值时，风机3-3启动，同时可根据监测到的污染物浓度自动调节送风量。

具体地，污染物探头7-3是颗粒物探头，可采用光学粒子计数器。

具体地，风机3-3为变频风机可无极调节。使用者可根据自身需求进行风量调节。

上述实施例，第一静压箱体3-4的出口与第二静压箱体5-1的进口之间通过通气管4连接，作为优选形式，通气管4内置于安全帽1的夹层中。通气管4的端头设置连接阀，便于拆卸、更换。

进气舱3用于与外界空气连通，将外界空气过滤后通过第一静压箱体3-4，经通气管4送入第二静压箱体5-1，干净新鲜空气经散流孔5-2向闭合后的面罩2内送气。

作为优选形式，第二静压箱体5-1位于安全帽1的额部位置，散流孔5-2为一系列密集排布的小孔，均匀分布于第二静压箱体5-1的底面，面罩2转动至闭合位置，经进气舱3净化后的空气由散流孔5-2能够从上至下吹入面罩2与面部之间形成的呼吸区域中。新风从上至下送入呼吸区域形成“空气幕”，“空气幕”的存在能够阻隔环境污染物向面罩2内的渗透，从而有效地为使用者提供洁净空气和物理防护，可较好地应用于工业厂房等高污染的场所。第一静压箱体3-4可为进气气流提供静压稳流环境，使进入通气管4的气流均匀稳定。第二静压箱体5-1也起到静压缓冲稳流作用，使进入呼吸区域的气流均匀稳定。

作为优选形式，通气管4的位于第二静压箱体5-1的进口位置的连接阀采用单向阀6，保证气流能按进气舱3、通气管4、送气舱5、呼吸区域的方向流动。即只允许通气管中的空气流向面罩，而不允许面罩内空气流出。

作为优选形式，进气舱3位于安全帽1的后部或侧面，不影响佩戴者正常工作。并由此使通气管4尽量长，从而确保气流充分缓冲，进一步提高风压的稳定性。

作为优选形式，第二静压箱体5-1、第一静压箱体3-4分别位于安全帽1的前、后两侧对称设置，第一静压箱体3-4具有两个对称的出气口，第二静压箱体5-1具有两个对称设置的如图2所示的进气口3-5，通气管4分别将两侧的进出气连接起来，形成半环形对称结构。气流从进气口3-5流入第二静压箱体5-1混合后经散流孔5-2流出，可起到静压稳流缓冲作用，同时对称结构的设计进一步使进入呼吸区的气流均匀稳定。

作为优选形式，通气管为柔性塑料。

上述实施例，面罩2的结构包括采用刚性透明塑料制成的壳体，既能对人员产生物理防护，又能保证可见度。壳体边缘一圈采用柔性材质，用于贴合面部。减少外界污染物如气体、颗粒物和液滴的渗入。

过滤器包括沿气流流向依次设置的至少一粗过滤层3-1、至少一过滤精度高于粗过滤层3-1的精过滤层3-2，至少一粗过滤层3-1、至少一精过滤层3-2均可拆卸式安装于进气舱3内。

具体地，粗过滤层3-1、精过滤层3-2可采用折叠程度不同的过滤纸，包括多个褶部，设于进气舱3壳体内部，并且可以进行拆卸、更换。

本实施例的智能过滤式风幕头盔，安全帽1和面罩2连接在一起，对佩戴者面部和头部进行物理防护，为人员提供全方位的保护。在本发明装置使用时，空气先通过进气舱被净化后流入通气管，经送气舱静压稳流后再送入呼吸区供人呼吸，能够有效地为人员提供洁净空气；通气管连接阀和为单向阀，安全帽和面罩起到了基础的物理防护作用，既能防止佩戴者员受到冲击伤害，又能阻隔污染物向面部的侵入。

Claims (2)

1.一种智能过滤式风幕头盔，其特征在于，包括安全帽(1)，所述安全帽(1)的前部转动连接有面罩(2)；所述安全帽(1)上设有空气净化组件，其结构包括进气舱(3)和送气舱(5)，所述进气舱(3)内沿进气方向依次设有污染物探头(7-3)、过滤器、风机(3-3)以及第一静压箱体(3-4)，所述送气舱(5)的结构包括与所述第一静压箱体(3-4)连通的第二静压箱体(5-1)，所述第二静压箱体(5-1)的壁面上设有散流孔(5-2)；在所述面罩(2)与所述安全帽(1)转动连接位置处设有状态识别器(7-4)；还包括控制模块(7)，其根据所述状态识别器(7-4)的信号控制所述风机(3-3)电源的通断，并根据所述污染物探头(7-3)的信号控制所述风机(3-3)的启闭和风量；

所述安全帽(1)上设有铰点，所述面罩(2)绕所述铰点转动，形成贴合面部的闭合位置或者离开面部的打开位置，所述状态识别器(7-4)设置在所述铰点上，用于检测所述面罩(2)的位置；

所述第二静压箱体(5-1)位于所述安全帽(1)的额部位置，所述散流孔(5-2)均匀分布于所述第二静压箱体(5-1)的底面。

2.根据权利要求1所述的智能过滤式风幕头盔，其特征在于，所述面罩(2)的边缘一圈采用柔性材质，用于贴合面部。

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