[发明专利]一种正压式呼吸面罩及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及正压式呼吸面罩。 

背景技术

个体防护式呼吸面罩，主要使用在工作环境比较恶劣的场所，如有烟雾的 

工厂、车间，以及有较大粉尘的坑道等，用于个体呼吸系统的保护。经过调查， 

我国许多呼吸防护面具生产厂家仍沿用传统的顺序设计生产工艺。这种生产工 

艺不但使产品生产周期长，资金投入大，并且生产过程中很难对产品进行检测。 

武汉理工大学的张静基于流体力学对自吸式面罩进行参数优化设计。但这种自 

吸式面罩，使用者在呼吸时会感到费力、憋闷，如果呼吸频率较高时甚至会产 

生窒息感。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种保证面罩内部的微正压，佩戴舒适且使人呼吸顺畅的呼吸面罩。 

本发明提供一种正压式呼吸面罩，主要包括罩体和单向阀，罩体上有进气口、出气口，罩体出气口处装有单向阀，其特征在于：进气 口位于罩体左右两侧，出气口位于口腔的正前方。 

本发明提供的正压式呼吸面罩，其进气口的中心线方向与罩体对称面成向前倾斜75～85°、与水平面成向上5～15°，以获得气流偏转角的最佳值。 

本发明提供的正压式呼吸面罩，其罩体出气口上装有阀罩和/或罩体上备有固定组件，以保护单向阀和便于佩戴。 

本发明提供的正压式呼吸面罩，其罩体有一个与面部贴合的曲面，以达到既密封又舒适的条件。 

本发明提供的正压式呼吸面罩，其单向阀周围有高2～5mm的凸台，以防止阀片被外部气体吹开。 

本发明提供的正压式呼吸面罩，其单向阀中间有厚1～3mm的十字横梁，横梁中心有阀片安装孔。 

本发明还提供正压式呼吸面罩的设计方法，其特征在于设计步骤如下： 

1)在计算机上激活SolidWorks软件中的Scan To 3D插件，利用其网格处理向导功能，对标准化的人体头部点云模型曲面化； 

2)根据人面部曲线变化规律，绘制三维的封闭式呼吸面罩内部结构图； 

3)利用Gambit软件进行网格的划分以及边界条件的设置； 

4)利用计算流体力学软件Fluent，将边界条件具体化，在计算机上对封闭式呼吸面罩进行流场特性分析； 

5)得出参数化设计结果。 

本发明提供的正压式呼吸面罩，其优点在于：该面罩可以针对不同的人群进行个性化的设计，基于人体工程学理论，佩戴舒适，解决传统的个体防护式面罩造成面部损伤的事件。 

附图说明

图1为正压式呼吸面罩的结构示意图； 

图2点云模型曲面化图； 

图3网格的划分以及边界条件的设置图； 

图4为正压式呼吸面罩内部的流场特性分析图； 

图5为正压式呼吸面罩模型内部建立的动压云图； 

图6为正压式呼吸面罩的速度云图； 

图7为正压式呼吸面罩的速度矢量图； 

图8为正压式呼吸面罩的湍流动能云图。 

具体实施方式

实施例1 

正压式呼吸面罩，其结构如图1所示，包括罩体5和单向阀3，罩体上有进气口1、出气口2，罩体出气口处安装单向阀，进气口位于罩体左右两侧，出气口位于口腔的正前方，进气口的中心线方向与罩体对称面成向前倾斜75～85°、与水平面成向上5～15°，罩体出气口上装有阀罩4和罩体上备有固定组件7，罩体有一个与面部贴合的曲面6，单向阀周围有高2～5mm的凸台，单向阀中间有厚1～3mm的十字横梁，横梁中心有阀片安装孔，阀罩上侧封闭，下侧有六个排气孔；固定组件是四个凸台，用来安装松紧带，将面罩固定在头部。其设计步骤为： 

1、在计算机上利用SolidWorks软件中的网格处理向导功能，对点云模型曲面化： 

(1)将SolidWorks插件中的Scan To 3D激活，以导入网格文件； 

(2)利用网格处理向导功能，删除除面部以外的模型； 

(3)对模型进行整体平滑以及网格补洞操作，弥补点云模型生成过程中产生的孔洞问题； 

(4)得到亚洲人面部曲面模型。 

2、根据亚洲人面部曲线变化规律，绘制三维的封闭式呼吸面罩内部结构图： 

(1)根据得到的亚洲人面部曲面模型，按照人体面部曲线的变化规律，绘制三维的封闭式呼吸面罩内部结构图，并且对其进行适当的简化和假设；