防护面罩的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月20日提交的题为“防护面罩”的美国临时申请序列号62/082,509的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

本设备大体上涉及保护人们免受电弧放电引起的伤害的安全装置领域，更具体地涉及防护头盔和面罩。

背景技术：

电弧闪光危害是工作场所中已知的威胁，必须予以处理，以保护可能暴露于这种危险威胁的人。电弧或闪光可以由因电接地不良、绝缘失效或工作者不小心用诸如工具的物体接触暴露的电路元件产生的短路而造成。电弧具有极高的温度，而且电弧辐射的能量可以造成严重或致命的伤害。为了保护工作者不暴露于这些电弧，已开发了许多防护安全装置。特别地，可获得采用透明窗的面罩，透明窗由保持护罩的用户清楚地看见工作场所的能力并且具有基本阻挡有害辐射的能力的成分组成。这些装置设计成提供对电弧闪光事件产生的热、光和机械危害的防护。

在正常使用电弧护罩的过程中，透明窗通常会刮擦或破裂或以其他方式退化。此外，美国职业安全与健康管理局(osha)已作为建议规定，使用两年后要更换电弧护罩窗。这种防护罩的防护窗在工厂使用适当设计和采用的固定装置和工具安装，以确保其稳固地附接到护罩的保持结构并与该结构正确对齐，使得为用户提供最大的防护。特别地，该安装设计成防止窗周缘辐射泄漏。

然而，在实践中，电弧护罩的用户将该单元返回服务设施进行窗更换通常不可行。此外，电弧护罩的用户能够简单地订购替换的窗并自己将替换的窗以如下方式安装到护罩中还不现实：该方式确保用户在现场可以可靠地进行这种更换过程，以保证替换的窗的正确安装，即，提供与工厂安装的窗同等水平的防护并达到既定安全标准的安装。

图1至图3示出了大体相关的现有技术装置。提供这些是为了参考目的，以示出防护面罩的示例。

技术实现要素：

因此，本理念的目的在于提供一种用于更换各种电弧护罩组件中的电弧防护窗的设备和方法，确保正确安装新的窗，使得实现预期的电弧防护水平。

该理念提供一种装置，通过该装置，电弧护罩组件的用户自己可以在工作地点容易地更换电弧防护窗，而无需致电客服人员，且也不会大量损失工作时间。一般来说，该设备可以配置并适于许多电弧护罩结构和其他面罩。

示出和描述各种实施方案后，本发明的其他方面对于本领域技术人员将显而易见。这些方面不得视为限制本理念，而仅是说明通过实施方案的方法和设备可以实现的其中一些益处。

图1至图3示出了目前制造的附接至安全帽头盔的面罩，这些面罩中的至少一个通过安装至这些头盔的辅助槽来附接。例如，图3包括透明窗，该透明窗由吸收电弧产生的有害辐射的特定部分的成分组成，同时提供宽视角。

本文公开的实施方案针对的是能够快速可靠地更换类似于上述那些的电弧护罩以及合适设计的其他面部和颏部防护罩中的防护窗的新型新颖的装置。本发明的每个实施方案中的方法是利用相对刚性的窗材料的可成形性质，以提供相当于弹簧加载式窗安装的安装。通过采用包括安装柱和快拆捕捉机构的机械结构，可以使磨损或损坏的窗变形，以从其安装位置释放，并且可以容易地使替换的窗充分变形，以便以安全快速的过程装入电弧护罩结构中，该过程将替换的窗锁定入适当位置。这整个更换过程可以在几分钟内完成，不仅可以在店铺完成，也可以在工作场所完成，因此将进行这种更换造成的工作时间损失减少至最少。

附图说明

根据下文的详细描述，结合附图阅读，将更容易地理解所公开的装置的目的、特征和优点，附图中：

图1至图3示出了目前可获得的电弧护罩；

图4是本发明的实施方案的分解立体图；

图5a至图5h提供了图4的面罩的帽支架的多个视图；

图6是与图4的面罩一起使用的窗保持件的多视角图；

图7是图4的面罩的窗保持件铆钉的图；

图8是图4的面罩的窗的平面前视图；

图9是图4的面罩的窗捕捉机构的多视角图；

图10是类似于图4所示的、添加颏部护罩的本发明的实施方案的分解立体图；

图11示出了图8的窗中的锁孔槽、图6的窗保持件以及在释放和锁定位置时窗保持件和锁孔槽之间的配合；

图12示出了图9的窗捕捉机构接合图5的帽支架中的窗；以及

图13是图10的防护罩与头盔结合的立体图。

具体实施方式

如上面注意到的，该发明的主题的实施方案部分地针对能够快速并可靠地更换上述示例电弧护罩以及合适设计的其他面罩中的防护面罩窗的新型且新颖的装置。替代的实施方案还包括替换的颏部护罩。

图4中的分解图示出了本发明的最简单形式的优选实施方案。可以以类似于图1至图3中所示的用于将目前的电弧护罩附接至头盔的方法将帽支架100附接至头盔。然而，在防护面罩的本优选实施方案中，使用波普空心铆钉230将两个窗保持件210安装在帽支架颞颥区域的相对侧上，例如，在图5所示的位置212。图6中示出了可以与图4的窗一起使用的窗保持件的示例实施方案。

图8中以平面或类墨卡托投影示出的窗200在所示的两个位置处设置有两个锁孔状槽214，以匹配帽支架上的窗保持件的位置。每个锁孔槽214的精确位置和方向选择为使得当通过突出穿过对应锁孔槽214的较小部分的窗保持件将窗附接至帽支架时，窗的顶部部分的形状与帽支架的下缘的形状对齐，如图4中所示。图11表示将锁孔槽214与窗保持件210接合的优选方法。在该方法中，窗保持件210(参见图6)形成为使得每个保持件的帽部211相对于该保持件的圆柱部212偏心。圆柱部与保持件的间隔部213以及与轴向通道215同心，轴向通道的大小和形状设置成容纳波普空心铆钉230并使用波普空心铆钉将保持件紧固至帽支架。

如图11中所示，每个锁孔槽214均设置有大直径部223和较小宽度或直径部224。大直径部的大小设置成允许窗保持件的帽部211完全通过。小直径部的大小设置成允许窗保持件的圆柱部通过但不允许帽部通过。为了接合窗的每侧以及将窗的每侧从帽支架上释放，使适当的锁孔槽214被其对应保持件的帽部穿过，然后移动，使得锁孔槽的小部分接合保持件的圆柱部。

窗的大小和尺寸选择成使得当窗上的两个锁孔槽完全与安装在帽支架上的两个窗保持件的圆柱部接合时，如图4中所示，窗与帽支架形状对齐并且窗材料处于弓形状态。为了将窗从帽支架上释放，将顶中心部旋转与帽支架脱离接合，然后槽214容易地在保持件210上滑动，以使窗从帽支架脱离。由于每个锁孔槽穿过对应保持件的帽部，窗随后从帽支架上移开。为了用替换的窗更换窗，则颠倒上述过程，然后旋转窗，使得顶边缘与帽支架接合，如下所述。

可以制造窗的适合的材料是聚碳酸酯。该材料可以用适合的染料浸渍，使得其吸收电弧期间可能产生的大部分有害辐射。此外，该材料具有适合的性质，该性质实现脱离和安装替换的窗所需的变形。窗也可以采用具有上述特征的其他材料。

上述方法和过程描述了本发明的该实施方案如何实现面罩的窗的上部两侧的安装。然而，窗上的第三点也必须牢固且精确地附接至帽支架，以提供有效且积极的三点支撑。这种第三附接点的优选位置是窗的上中心部分。为了能够快速地更换损坏的窗，在该第三附接点处附接的方法应该通过合理的努力释放。用于在该中心位置处以确保快速、精确、牢固且可释放的附接的方式将窗连接至帽支架的优选方法采用窗捕捉机构或锁定装置218，捕捉机构或锁定装置的位置在图4中示出。

捕捉机构218与图5c、图5g和图5h中详细示出的结构、以及与图12中的窗200一起作用。示出了帽支架100的底侧，其中，在条255的每一侧在部分弧中形成有挡板250，该条从帽支架的前面向内凸出。挡板面对间隔的边缘与内侧捕捉柱254形成有凹槽252。挡板250与帽保持件的前缘105之间的槽253构造成接纳窗200的顶边缘205。

根据这些详图，可以容易地看出窗槽214(图4)可以如何与保持件210接合，同时窗的顶边缘没有接合在挡板250与帽支架的内侧前表面之间的槽253中。一旦接合槽214，朝帽支架转动窗200，并且当钩227进入孔216且窗的顶边缘205碰到条255时窗就卡扣到位(图12)。

为了更换窗200，将条221略微折曲偏离窗，使钩227从窗孔216释放。然后将窗转出槽253，并将窗略微折曲，以使其脱离保持件210。

图5、图9和图12示出了窗捕捉机构的实施方案。该结构的特征在于两个翼状物或安装条224和窗接合钩227，其中，钩227通过扭转条220连接至安装条。该结构优选地由相对坚硬且具有折曲性质允许在不损坏的情况下使扭转条反复变形的适合的塑料或金属材料制造成单件。图9中示出的适合于通过模制工艺制造窗捕捉机构的一种优选材料是ultramida3wbk00464polyamide66。ultramid是basfaktiengesellschaft公司的注册商标。

在优选实施方案中，通过将安装条224滑入挡板250的面对端的相对凹槽252中，将窗捕捉机构218安装在帽支架100的内侧上。当被向下压入凹槽中时，钩222卡扣在条255上，用于正向安装在帽支架上。窗就可以如上所述可移除地与帽支架接合。

虽然前面的描述公开了特定的实施方案，但应该说明，本申请人还想到了该具体实施方案的许多变型。例如，窗保持件可以制造成无需保持件帽相对于保持件圆柱和间隔件的偏心定位。可以制造能比得上如上所示和所述的窗捕捉机构的使用粘合剂或螺纹紧固件或铆钉附接至帽支架的结构。

作为用于将窗200可旋转地耦接至帽支架100的替代方式，窗可以配备等同于窗保持件210的保持元件，并且帽支架可以形成有等同于槽214的锁孔状槽。窗可以以与上文所述相同的方式相对于帽支架旋转。

另外，槽214可以是狭长的，而不是具有锁孔形状，只要保持件具有比槽的一端大的帽或t形顶部。因此，槽更多的可以具有水滴或锥形形状。

代替在窗的中间顶边缘处的孔216，可以在该位置形成突出部。这样捕捉机构218的钩227将以与钩可释放地接合孔216相同的方式可释放地接合该突出部。

虽然本文描述的窗捕捉机构优选地由聚酰胺材料组成，但可以使用显示出类似的刚性和折曲性质的任何适合的塑料或非塑料材料。实质上，适用于具有单面罩窗的电弧护罩的本发明的所有实施方案利用由下述材料组成的任何窗的柔性性质，该性质使窗能由其静止形状变形至使窗的顶中心中的位置能够接合类似于图12中所示的窗捕捉机构结构的结构所需的程度，同时使窗的两个上角保持在类似图5中所示的固定于帽支架的位置。固定窗的上角的装置可能涉及类似于如图4和图6所示的锁孔和窗保持件的结构，或者将发挥相同作用的任何其他结构，即，可拆卸地将电弧护罩窗的上外部分固定至帽支架上的固定位置。也可以使用用于窗捕捉机构的不同设计细节，只要其像上述窗捕捉机构一样实施相同的“卡扣到位”的作用。

上述本发明的实施方案适用于具有单个窗面罩的电弧护罩。然而，电弧护罩通常另外设置有单独的颏部护罩，其中，颏部护罩附接至面罩的下边缘，如图10和图13中所示。在一些情况下，使用铆钉或其他枢接件将颏部护罩附接至面罩的两个侧下边缘，使颏部护罩能旋转离开用户的颏部。在其他情况下，可以使用螺丝或粘合剂将颏部护罩刚性地附接至面罩。不论哪种情况，上述本发明的实施方案都将继续发挥作用，使得需要维修或更换时能容易地在工作场所移除面罩。但在这种情况下，将更换附接有颏部护罩的整个面罩组件。

如果颏部保护器或护罩损坏，本发明的替代实施方案能够在无需使用工具的情况下快速移除和更换该颏部保护器或护罩。在面罩窗和窗捕捉机构中使用锁孔槽的相同原理适用于面罩的下边缘，以实现本实施方案，如图5、图10和图12所示。锁孔状槽314设置在面罩窗的每个下侧上。孔316设置在中心并靠近面罩窗的下边缘。与安装在帽支架上的窗保持件210类似的设计的窗保持件310用波普空心铆钉312安装在颏部护罩的每一侧，如图10所示。与帽支架上使用的类似或相同的窗捕捉机构318附接至颏部护罩的中心。可以通过类似于用于该目的的嵌入帽支架的凹槽252的嵌入颏部护罩的槽进行这种附接，其中，颏部保护器还形成有挡板，以产生等同于帽支架中的槽253的槽。替代地，可以使用粘合剂或使用螺丝或螺母和螺栓将捕捉机构附接至颏部护罩。

然后通过将两个窗保持件310与窗200中对应的锁孔槽314接合将颏部护罩附接至面罩窗，其中，颏部护罩定位成远离面罩窗的下边缘。一旦通过两个窗保持件将颏部护罩附接至面罩窗，则向上旋转颏部护罩，以接合捕捉机构并卡扣到位，如上文关于窗的顶边缘所述。如上所述用于将面罩窗从帽支架上释放并移除的相同方法在此处可以应用于将面罩窗从颏部护罩移除。

因此，本发明的该实施方案能够在更换或不更换面罩窗的情况下快速移除和更换颏部护罩。

虽然公开了本发明的特定的实施方案，但要理解的是，在公开的实施方案的真正精神和范围内可能有且可以想到各种不同的修改和组合。因此，并不意在限制本文的确切公开内容。