一种卸压式矿用吸能防护头盔

1.本发明属于头盔技术领域，特别涉及一种卸压式矿用吸能防护头盔。


背景技术：

2.头盔是一种用来保护人体头部安全的器具，在矿井下，工人在工作时佩戴头盔必不可少，一种有效地防护头盔可以更好的保证井下工人的安全工作，进一步推进矿山的安全生产。
3.目前，井下生产时打眼、放炮等工序具有一定的危险性，并且生产性粉尘具有有害性。现有的头盔针对于矿井工人使用的较少，防护性能欠佳，缓冲效果及佩戴舒适度较差，不便于实际使用。同时井下灯光不足，能见度低，各种采掘机械操控过程中难以看清工作的工人。
4.专利cn216701794u公开了一种带缓冲结构的安全帽，该方案中是通过在帽体中设置缓冲单元和减震组件来对冲击进行削减，缓冲单元：包含外筋、内筋、连接曲杆、减震组件和安装底板，安全帽主体的内表面周向固定连接八个内筋，八个内筋分别与八个连接曲杆的一端分别固定连接，连接曲杆的另一端固定连接减震组件，安全帽主体的底端周向固定连接八个外筋，八个外筋的顶部固定连接减震组件，减震组件的底面固定连接安装底板；专利cn216493714u公开了一种具有通风功能的消防头盔，该方案中通过在外壳与内胆之间设置多个减震组件，减震组件包括伸缩杆和弹簧，多个弹簧分别套装在多个伸缩杆的外周壁上，伸缩杆一端固定安装在外壳内周壁上，一端固定安装在内胆的外周壁上；专利cn216019386u公开了一种具有防护装置的工地安全帽，该方案中公开了在帽体内支撑板与保护隔板之间设置弹簧缓冲。上述安全帽或者防护头盔在一定程度上能够实现对冲击力的缓冲，但仍存在缓冲力度小或者是结构复杂的问题。
5.因此，设计一款适合于井下工人的安全性系数高、佩戴方便的防护头盔是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种卸压式矿用吸能防护头盔，具备卸压、吸能、预警、过滤有害气体、无线通讯的多功能一体防护头盔，旨在解决井下粉尘过滤效果差、危岩砸伤工人及嘈杂环境通讯困难等常见问题。
7.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
8.一种卸压式矿用吸能防护头盔，其特征在于，包括头盔主体、无线通讯模块、矿井专用防护面罩、卸压模块、吸能模块，所述卸压模块设置于头盔主体外侧顶部上方，包括主锥形螺旋弹簧、与主锥形螺旋弹簧顶部焊接的承压结构及安设于承压结构下方的副锥形螺旋弹簧；所述头盔主体由外壳、中间层、内衬组成，所述吸能模块由第一吸能模块和第二吸能模块构成，外壳与中间层间设置第一吸能模块，中间层与内衬之间设置第二吸能模块，所述第一吸能模块由微型锥形螺旋弹簧构成，所述第二吸能模块由微型气压活塞装置构成。
9.进一步地，所述主锥形螺旋弹簧底部使用热熔技术直接一体化于头盔主体上，承压结构下设有五组副锥形螺旋弹簧，所述承压结构为0.5cm厚钢板，承压结构下侧在副锥形螺旋弹簧对应位置处设置0.2cm深的卡槽，所述副锥形螺旋弹簧嵌入卡槽内并焊接于承压结构上。
10.进一步地，所述主锥形螺旋弹簧与副锥形螺旋弹簧均采用高强度金属，具有较高弹性势能，主锥形螺旋弹簧倾斜角度与头盔主体上侧弧度一致，同时具有一定距离，保证可压缩性。
11.进一步地，所述头盔主体的外壳由硬质塑料构成，中间层为轻型金属结构，内衬由轻型金属包裹降温凝胶垫组成，外壳内部设置有与微型锥形螺旋弹簧顶部大小相对应的卡槽，第一吸能模块上部嵌入卡槽内与外壳连接，第一吸能模块底部焊接于中间层上，中间层与第二吸能模块顶部采用一体化设计，第二吸能模块底部焊接于内衬上，所述内衬内侧采用棉质网状结构与使用者头皮接触。
12.进一步地，所述第二吸能模块的微型气压活塞装置包括密封的筒体和置于筒体内可压缩的活塞杆，所述活塞杆为塑料结构并且上部附有金属封口，以便焊接于中间层上，所述筒体由轻质金属构成，焊接于内衬上，第一吸能模块的微型锥形螺旋弹簧底部直径与第二吸能模块的密封筒体直径一致，且二者一一对应排列。
13.进一步地，所述无线通讯模块包括天线、耳机、收音装置和扩音装置；所述天线通过卡扣连接于头盔主体一侧上方；所述耳机分布于头盔主体两侧下方，通过滑轨连接于头盔主体，根据个人双耳位置可以上下升降，所述收音装置和扩音装置安设于矿井防护面罩上，其中，所述收音装置、扩音装置和耳机线路内置于头盔主体的壳体内，并连接至天线。
14.进一步地，天线中设置有电源和两个led灯，前侧照明灯为自然光led灯，后侧警示灯为红色频闪led灯。
15.进一步地，所述矿井专用防护面罩通过硬性转轴连接于头盔主体两侧，包含与硬性转轴连接的固定臂、与固定臂连接的拉紧装置和与拉紧装置连接的主罩体，所述主罩体底部延伸出可包裹下巴的副罩体。
16.进一步地，所述矿井专用防护面罩包含三层，最内层为可塑性强的舒适带孔乳胶材质，便于贴合面部；中间层为透气层，具有一定的过滤功能；最外层为高密度过滤层，具有一定防护作用，可高强度过滤粉尘及爆破产生的有害物质。
17.进一步地，所述拉紧装置为具有一定弹性的松紧带。
18.有益效果
19.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.1.本发明通过设有头盔主体、无线通讯模块、矿井专用防护面罩，可以解决井下风机等嘈杂环境下交流困难的问题，通过设置在矿井专用防护面罩上的收音装置获取语言信息，通过天线设备传输至周边人的耳机，同时也配备了小型的扩音装置，实现双冗余系统，保证在无线设备出现问题时仍能够有效沟通，无线通讯模块能够避免很多因交流障碍而发生的安全事故。
21.2.本发明通过设有无线通讯模块，其天线含有电源与两个led灯，前侧发出自然光，可以实现照明，取代现有的挂灯，佩戴更方便，使用更便捷。后侧为led红色频闪灯，可以实现在照明条件不佳的井下环境中，对无轨设备及操作人员起到警示作用，保障工人的人
身安全，赋予了头盔另一种预警防护功能。
22.3.本发明设有矿井专用防护面罩，所述防护面罩有硬性转轴，可以固定任意角度，同时副罩体包裹下颌，起到固定头盔的作用。并且防护面罩分为三层，最内层为可塑层，为舒适乳胶带孔材料可保证贴合面部，做到最佳防护作用，最外层设置有高密度过滤层，防止井下有害气体及粉尘危害工人健康。
23.4.本发明设有卸压模块和吸能模块，通过主锥形螺旋弹簧、副锥形螺旋弹簧及承压机构，在顶板危岩砸落在头盔时起到缓冲作用，减少对头盔主体的冲击。通过第一吸能模块和第二吸能模块对冲击力进行第二次减小，有效的起到了缓解危岩砸在头盔上的力度，起到了对工作人员的保护作用。本发明中采用锥形螺旋弹簧设计，相比于垂直弹簧具有更强的压缩性，适用于头盔主体夹层之间的狭窄空间，使之具有更高的弹性势能，因此该设计会使头盔的保护效果更佳。
附图说明
24.图1为本发明提供的头盔整体结构示意图；
25.图2为本发明提供的拆除承压板后的头盔结构示意图；
26.图3为本发明提供的卸压模块的放大示意图；
27.图4为本发明提供的头盔内部结构示意图；
28.其中：1头盔主体、201卡扣、202天线、203滑轨、204耳机、205收音装置、206扩音装置、301硬性转轴、302拉紧装置、303副罩体、304可塑层、305透气层、306高密度防护层、307主罩体、401副螺旋弹簧、402主螺旋弹簧、403承压结构、404卡槽、501外壳、502第一吸能模块、503中间层、504第二吸能模块、505内衬。
具体实施方式
29.以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
30.实施例
31.参见图1-4，一种卸压式矿用吸能防护头盔，包括头盔主体1、无线通讯模块、矿井专用防护面罩、卸压模块、吸能模块，所述卸压模块设置于头盔主体1外侧顶部上方，包括主锥形螺旋弹簧402、与主锥形螺旋弹簧顶部焊接的承压结构403及安设于承压结构403下方的副锥形螺旋弹簧401；所述头盔主体由外壳501、中间层503、内衬505组成，所述吸能模块由第一吸能模块502和第二吸能模块504构成，外壳501与中间层503间设置第一吸能模块，中间层503与内衬505之间设置第二吸能模块，所述第一吸能模块502由微型锥形螺旋弹簧构成，所述第二吸能模块504由微型气压活塞装置构成。
32.进一步地，所述主锥形螺旋弹簧402底部使用热熔技术直接一体化于头盔主体1，承压结构403下设有五组副锥形螺旋弹簧401，所述承压结构403为0.5cm厚钢板，承压结构403下侧在副锥形螺旋弹簧401对应位置处设置0.2cm深的卡槽404，所述副锥形螺旋弹簧401嵌入卡槽内并焊接于承压结构403上。
33.进一步地，所述主锥形螺旋弹簧402与副锥形螺旋弹簧401均采用高强度金属，具有较高弹性势能，主锥形螺旋弹簧402倾斜角度与头盔主体1上侧弧度一致，同时具有一定距离，保证可压缩性。
34.所述承压结构403可以在头盔主体1上部产生一个平面，增大与危岩接触面积，使主锥形螺旋弹簧402能发挥全部作用，副锥形螺旋弹簧401起到辅助作用，使承压结构403保持水平。
35.进一步地，所述头盔主体1的外壳501由硬质塑料构成，中间层503为轻型金属结构，内衬505由轻型金属包裹降温凝胶垫组成，三层结构使得头盔主体更加的稳固，具有更好的防护性能。内衬里的金属用于焊接固定，降温凝胶垫起到降温的作用，缓解井下高温环境对工人脑部的伤害，另一方面凝胶垫的可压缩性可以辅助卸压模块和吸能模块起到缓冲作用。
36.外壳501内部设置有与微型锥形螺旋弹簧顶部大小相对应的卡槽，第一吸能模块502上部嵌入卡槽内与外壳连接，第一吸能模块502底部焊接于中间层503上，中间层503与第二吸能模块504顶部采用一体化设计，第二吸能模块504底部焊接于内衬505上，内衬内侧采用棉质网状结构与使用者头皮接触。
37.进一步地，所述第二吸能模块504的微型气压活塞装置包括密封的筒体和置于筒体内可压缩的活塞杆，所述活塞杆为塑料结构并且上部附有金属封口，以便焊接于中间层503上，所述筒体由轻质金属构成，焊接于内衬505上，第一吸能模块502的微型锥形螺旋弹簧底部直径与第二吸能模块504的密封筒体直径一致，且二者一一对应排列。当有外部冲击力作用于头盔上时，首先通过头盔外部的卸压模块进行第一次缓冲，紧接着通过第一吸能模块和第二吸能模块进行二次缓冲，所述微型气压活塞装置受到冲击力作用时，带动活塞杆向筒体内部压缩，当冲击力消失后，压缩杆可慢慢回弹至原位。
38.当然，所述微型气压活塞装置也可以通过卡接的形式固定在中间层和内衬上，此时，在中间层和内衬上开设卡槽，将微型气压活塞装置两端分别嵌入卡槽内焊接固定，当然活塞杆和筒体也可以都采用塑料材料，此时，将微型气压活塞装置两端分别嵌入卡槽内通过热熔固定。
39.进一步地，所述无线通讯模块包括天线202、耳机204、收音装置205和扩音装置206；所述天线202通过卡扣201连接于头盔主体1一侧上方；所述耳机204分布于头盔主体两侧下方，通过滑轨203连接于头盔主体1，根据个人双耳位置可以上下升降，所述收音装置和扩音装置安设于矿井防护面罩上，其中，所述收音装置205、扩音装置206和耳机204线路内置于头盔主体的壳体内，并连接至天线。
40.所述天线202使用卡扣相连可以便于拆卸和更换天线，天线的供电采用内置蓄电池，可使用4～5小时，井下设置天线更换盒，便于工人更换。
41.所述收音装置205将语音信息转换为电信号，同时传输至扩音装置206和天线202，所述扩音装置206中的线(音)圈在收音装置转换出的电信号通过后会产生相应磁场，此磁场与扩音装置自带的永磁体产生相互作用，使扩音装置的振膜和线(音)圈振动起来，同时带动周围大面积空气发生震动，将机械能转化为声能，用于扩大使用者发出的指令声音；
42.所述天线202将电信号转换为电磁波经空气介质传输至周边人，周边人的天线接收电磁波后，再转回电信号传输至耳机，从而可以实现井下即时通讯，避免了井下风机等矿
山机械运行时无法有效沟通的问题，同时对耳朵也起到防护作用，减少噪音对工人耳膜的损害。
43.进一步地，天线202中设置有电源和两个led灯，前侧照明灯为自然光led灯，后侧警示灯为红色频闪led灯。主要功能为传递信号，同时可以实现照明功能和对车辆等机械的警示功能，保障工人的安全，减少意外的发生。
44.进一步地，所述矿井专用防护面罩通过硬性转轴301连接于头盔主体1两侧，可以根据使用者面部轮廓调整并固定转轴角度，包含与硬性转轴连接的固定臂、与固定臂连接的拉紧装置302和与拉紧装置连接的主罩体307，所述主罩体底部延伸出可包裹下巴的副罩体303。通过拉紧装置302和副罩体303共同将头盔与使用者的头部固定，不必使用传统的绑带固定，方便使用者佩戴。采用防护面罩与头盔主体1一体式设计可以避免使用中先戴上头盔而无法正常佩戴防护面罩等常见问题。
45.进一步地，所述矿井专用防护面罩包含三层，最内层为可塑性强的具有空洞的舒适乳胶材质304，便于贴合面部；中间层为透气层305，具有一定的过滤功能；最外层为高密度过滤层306，具有一定防护作用，用于过滤粉尘及有害物质。
46.进一步地，所述拉紧装置302为具有一定弹性的松紧带。
47.综上所述，该卸压式矿用吸能防护头盔，通过头盔主体1、无线通讯模块、矿井专用防护面罩、卸压模块、吸能模块，具备了卸压、吸能、预警、过滤有害气体、无线通讯的多功能一体防护头盔，解决了井下粉尘过滤效果差、危岩砸伤工人及嘈杂环境通讯等常见问题。
48.上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而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。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。