本实用新型涉及一种呼吸器框架及呼吸器。
背景技术：
现代工业中有很多特殊的工种需要工作人员在浓烟、含大量粉尘等恶劣环境中工作，如消防、化工、焊接、打磨、矿山等现场，为了保护工作人员的远离粉尘的危害，需要给工作人员佩戴专业的自吸过滤式呼吸器，以过滤、隔离粉尘。自吸过滤式呼吸器最重要的几个性能要求分别是：密封性、过滤效果、呼吸阻力、可靠性、舒适度、易操作性。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种密封适配性、舒适性更良好、结构简洁、操作更简便有效的自吸过滤式呼吸器。
本实用新型的第一方面提供一种呼吸器框架，其包括过滤组件和密封组件。所述过滤组件包括能够拆卸地连接到一起的第一框架和第二框架，所述第一框架的轮廓形成为与使用者面部轮廓相适应的形状，所述第二框架的轮廓与所述第一框架的轮廓保持一致。所述密封组件包括与使用者面部皮肤接触的柔性密封件以及支撑并固定柔性密封件的第三框架，以所述过滤组件的第一框架、所述过滤组件的第二框架、所述密封组件的第三框架的顺序，所述密封组件的第三框架与所述过滤组件的第一框架和/或第二框架装配在一起，以形成一个收容内腔。在佩戴时，所述使用者的口鼻部被包容于所述收容腔体内，且所述柔性密封件与所述使用者面部对应区域的皮肤接触并形成密封。
优选地，所述第一框架和所述第二框架均由半刚性塑胶注塑而成。
优选地，所述第一框架包括第一外轮廓周缘和由所述第一外轮廓周缘环绕第一支撑部，其中所述第一外轮廓周缘形成所述第一框架的与所述使用者面部轮廓相适应的外部轮廓，并且所述第一支撑部为局部为镂空的结构，其形状为朝着远离使用状态下所述使用者面部的方向凸出的弧形曲面。所述第二框架包括第二外轮廓周缘和由所述第二外轮廓周缘环绕的第二支撑部，所述第二外轮廓周缘形成所述第二框架的与所述使用者面部轮廓相适应的外部轮廓，所述第二支撑部为局部为镂空的结构，其形状为朝着远离使用状态下所述使用者面部的方向凸出的弧形曲面。
优选地，所述第一框架的所述第一支撑部和所述第二框架的所述第二支撑部分别通过骨梁形成为网孔结构。
优选地，所述第一框架的所述第一支撑部的所述网孔结构的孔隙率范围为80％～95％。
优选地，所述第一框架的所述第一支撑部的所述网孔结构骨梁形成为相对于所述第一框架的中轴面对称。
优选地，所述第二框架的所述第二支撑部的所述网孔结构骨梁形成为相对于所述第二框架的中轴面对称。
优选地，所述第二支撑部的骨梁及网孔结构中网孔的位置、尺寸与所述第一支撑部的骨梁及网孔结构中网孔的位置、尺寸完全匹配。
优选地，所述第二支撑部的骨梁及网孔结构中网孔的位置、尺寸与所述第一支撑部的骨梁及网孔结构中网孔的位置、尺寸部分匹配，并且所述第二支撑部的网孔结构的孔隙率大于所述第一支撑部的网孔结构的孔隙率。
优选地，当所述第一框架与第二框架装配在一起后，所述第一支撑部和所述第二支撑部之间的装配间隙小于待配合使用的滤芯的厚度，并且在所述呼吸器框架的使用状态下，将所述滤芯置于所述第一框架和所述第二框架之间，形成三文治结构。
优选地，在所述第二支撑部的下部的对称中心处还设置有圆形开孔的呼气阀阀瓣安装部，在所述呼吸器框架的使用状态下，呼气阀阀瓣安装于所述呼气阀阀瓣安装部的安装平面上。
优选地，在所述第一支撑部的下部的对称中心处还设置有圆形开孔的呼气阀限位部，所述呼气阀限位部的位置和尺寸与所述第二支撑部的所述呼气阀阀瓣安装部相对应。
优选地，所述第一框架与第二框架的下部通过连接部连接在一起，使得所述第一框架与所述第二框架能够以所述连接部为支撑点来相互调整二者之间的距离和打开、闭合的角度。
优选地，所述第一框架与所述第二框架相对于彼此能够打开的角度范围为15°～180°。
优选地，所述第一框架的所述第一外轮廓周缘与所述第二框架的所述第二外轮廓周缘通过连接结构可分离地装配在一起。
优选地，所述柔性密封件和所述第三框架通过粘结剂永久地粘胶在一起以形成所述密封组件。
优选地，所述柔性密封件包括第一密封层、第二密封层以及包裹在所述第一密封层和所述第二密封层之间的填充物。
优选地，所述第一密封层和所述第二密封层采用热塑性聚合物薄膜，并且所述第一密封层和所述第二密封层采用相同或不同的薄膜材料。
优选地，所述第一密封层和所述第二密封层通过热压、超声波焊接、或高周波焊接而结合在一起，形成一个边缘密封部，将填充物完全包裹在所述第一密封层和所述第二密封层之间
优选地，所述边缘密封部的宽度为0.1～5mm。
优选地，所述第一密封层由织物层和TPU薄膜复合而成，佩戴时由所述织物层与所述使用者面部的皮肤直接接触。
优选地，所述填充物为缓冲材料，使得在所述填充物受力时发生弹性变形以匹配所述使用者的面部轮廓，实现动态密封的功能。
优选地，所述填充物为选自A/B双组份加成型硅凝胶、A/B双组份PU凝胶、高强度水凝胶、A/B双组份泡沫硅胶、PU海绵中的一种的组成。
优选地，所述填充物为双层复合结构，其由多孔层和凝胶层两层组成，其中所述多孔层为基材，靠近所述第三框架，所述凝胶层为表层缓冲材料，在使用时在所述第一密封层介于其间的状态下与所述使用者面部皮肤接触。
优选地，所述第三框架设置有上绑带连接孔和下绑带连接孔，分别与固定所述呼吸器框架的头绑带的上绑带和下绑带连接，以固定、调节呼吸器框架佩戴的力度。
优选地，在所述第一框架、所述第二框架或所述第三框架两侧边缘下部处对称地设置有下绑带连接部用于与头绑带的两根下绑带连接，在所述下绑带连接部的上方对称地分别设置有支架，该支架分别从所述第一框架、所述第二框架或所述第三框架的两侧边缘向后且朝外延伸，在所述支架的末端分别对称设置有上绑带连接部，用于与头绑带对应的上绑带连接。
优选地，在从所述第一框架、所述第二框架或所述第三框架的边缘朝向所述支架各自末端的方向上，所述支架自身的宽度先逐渐变窄然后再逐渐变宽。
优选地，所述支架末端的高度不高于所述第三框架的顶端的高度，使得在佩戴本实用新型的呼吸器框架时，所述支架的末端处于所述使用者耳部前方且处于太阳穴的下方。
本实用新型的第二方面提供一种呼吸器，包括：上文所述的呼吸器框架，以及滤芯，该滤芯置于所述呼吸器框架的第一框架和第二框架之间，形成三文治结构。
优选地，所述呼吸器还包括呼气阀阀瓣，该呼气阀阀瓣安装于所述第二框架的呼气阀阀瓣安装部的安装平面上。
根据上述本实用新型的呼吸器框架和呼吸器的结构，能够提供以下有益效果：模块化结构，使得安装、拆卸方便，并且滤芯的更换方便；可以在不取下呼吸器的情况下，仅拆卸下过滤组件以更换滤芯，避免重复取下、佩戴呼吸器和/或呼吸器框架的繁琐操作。
根据上述本实用新型的呼吸器框架和呼吸器的结构，能够使呼吸器框架中的第一框架和第二框架一体化，方便呼吸器框架的装配。另外，本实用新型的呼吸器框架的第一框架和第二框架可打开或合上，能够方便地定位、安装、更换滤芯。
根据上述本实用新型的呼吸器框架和呼吸器中的密封组件，由于其中填充物为低密度、低硬度、低弹性模量、高回弹的缓冲材料。当柔性密封件与使用者面部皮肤接触时，面部皮肤对柔性密封件的压应力直接作用在填充物上。由于柔性密封件具有的低硬度、高回弹的特性，填充物受力发生弹性变形以匹配使用者的面部轮廓，实现动态密封的功能。
根据在优选的呼吸器框架和呼吸器的密封组件中，填充物为双层复合结构，由多孔层和凝胶层两层组成，其中多孔层为基材，凝胶层为表层缓冲材料。在使用时在第一密封层介于其间的状态下与使用者面部皮肤接触，面部皮肤轮廓的压应力直接作用在凝胶层上。通过这样的结构，可以实现以下技术效果：(1)降低填充物的平均密度，减重，降成本；(2)多孔层材料提供额外的缓冲作用，并可以提升整体的压缩回弹特性，改善密封和舒适性；(3)与纯多孔材料相比，表层的凝胶接触皮肤更舒适。
根据在优选的呼吸器框架和呼吸器的密封组件中，第一密封层由织物层和TPU薄膜复合而成，佩戴时由织物层与使用者面部的皮肤直接接触。利用织物层亲肤、透气、吸油脂的特性，在与皮肤接触舒适度良好，尤其是能明显改善长时间佩戴呼吸器时的舒适度。
附图说明
图1a为示出组装状态下的本实用新型的呼吸器框架的视图。
图1b为示出拆开状态下的本实用新型的呼吸器框架的视图。
图1c为示出拆开状态下的本实用新型的呼吸器框架的又一视图。
图1d为以组装状态示出本实用新型的呼吸器框架的连接部的立体视图。
图2a为示出本实用新型的呼吸器框架中使用的柔性密封件的剖视图。
图2b为示出本实用新型的呼吸器框架中使用的柔性密封件的一个实施例的剖视图。
图3a为示出本实用新型的呼吸器框架的变形例的俯视图。
图3b为示出本实用新型的呼吸器框架的变形例的正视图。
图3c为示出本实用新型的呼吸器框架的变形例的立体图。
具体实施方式
如图1a和1b所示，本实用新型中所公开的呼吸器框架1包括过滤组件10、密封组件20。在使用状态下，需要安装滤芯以形成呼吸器，并且可以配合头绑带等以进行佩戴。
所述过滤组件10包括第一框架101、第二框架102。在使用状态下，将滤芯置于第一框架101和第二框架102之间，形成三文治结构。第一框架101和第二框架102均可以由半刚性塑胶注塑而成。可选的塑胶材料包括但不限于PC、尼龙、PP等，优选地采用尼龙材质制成，在满足材料刚性的同时，还具有足够的柔韧性和可靠性。第一框架101的轮廓可以为与使用者面部轮廓相适应的形状，包括但不限于近似三角形。
第一框架101包括第一外轮廓周缘1010、第一支撑部1011。第一外轮廓周缘1010形成第一框架101的与使用者面部轮廓相适应的外部轮廓。第一支撑部1011为局部镂空的结构，其形状为朝着远离第二框架102的方向凸出的弧形曲面。在第一支撑部1011的下部的对称中心处(见图2)还设置有圆形开孔的呼气阀限位部1012。所述第一支撑部1011包括若干个窄的骨梁，所述骨梁形成为相对于所述第一框架101中轴面对称的网孔结构。第一支撑部101的网孔的孔隙率(即网孔区域面积与整个第一支撑部101的弧形曲面的表面积之间的比例)范围为：80％～95％。
第二框架102的轮廓与第一框架101的轮廓保持一致，并且也包括第二外轮廓周缘1020和位于中心区域的第二支撑部1021。与第一外轮廓周缘1010相似地，第二外轮廓周缘1020形成第二框架102的与使用者面部轮廓相适应的外部轮廓。第二支撑部1021为局部镂空的结构，其形状为朝着第一框架101的方向凸出的弧形曲面，形状与第一支撑部1011的形状完全一致。第二支撑部1021包括若干个窄的骨梁，所述骨梁形成为相对于第二框架102中轴面对称的网孔结构。当第一框架101与第二框架102装配在一起后，第一支撑部1011和第二支撑部1021之间的装配间隙小于所述滤芯的厚度，并且配合使用的滤芯形状通常为与第一框架101和第二框架102一致的形状。在一种实施例中，第二支撑部1021的骨梁及网孔的位置、尺寸与第一支撑部1011的骨梁及网孔的位置、尺寸完全匹配，二者的网孔形成空气吸入的通道。在另一种实施例中，第二支撑部1021的骨梁及网孔的位置、尺寸与第一支撑部1011的骨梁及网孔的位置、尺寸部分匹配，即第二支撑部1021的网孔的孔隙率大于第一支撑部1011的网孔的孔隙率。在所述第二支撑部的下部对称中心处设置有设置有一圆形开孔的呼气阀阀瓣安装部1022。在使用状态下可以将呼气阀阀瓣将安装在呼气阀阀瓣安装部1022的安装平面上，呼气阀阀瓣安装部1022的位置和尺寸与第一支撑部1011上的呼气阀限位部1012相对应，以将呼吸阀阀瓣安装并限制在呼气阀阀瓣安装部1022和呼气阀限位部1012之间。
第一框架101与第二框架102的下部通过连接部103连接在一起，且所述第一框架101与第二框架102能够以连接部103为支撑点来相互调整二者之间的距离和打开、闭合的角度。优选地，可打开的角度范围：15°～180°。
在一个实施例中，第一框架101和第二框架102以及连接部103一体注塑成型，材质可以为PP，连接部103能经受长期反复的开合操作。在另一个实施例中，第一框架101与第二框架102分别注塑成型，连接部103设置成诸如合页门铰类的可转动结构。
第一框架101的第一外轮廓周缘1010与第二框架102的第二外轮廓周缘1020可以通过诸如卡扣结构的连接结构可分离地装配在一起。通过这样的结构，在第一框架101和第二框架102一体化且装配方便的同时，第一框架101和第二框架102可以打开或合上，以方便地定位、安装、和/或更换滤芯。
如图1b所示，密封组件20为中空的结构，其包括与使用者面部皮肤接触的柔性密封件104和支撑并固定柔性密封件104的第三框架105。柔性密封件104和第三框架105可以通过粘结剂等永久地粘胶在一起，形成密封组件20。第三框架105为中空的刚性塑胶部件。密封组件20的第三框架105与过滤组件10的第一框架101或第二框架102装配在一起，以形成一个收容内腔，佩戴时使用者的口鼻部被包容于所述收容腔体内，且柔性密封件104与使用者面部对应区域的皮肤接触并形成密封。
柔性密封件104由类弹性体材料制成，例如，由硅橡胶、TPE等弹性体材料经注塑而成。在本实用新型中，如图2a所示，柔性密封件104包括第一密封层1040、第二密封层1041以及包裹在第一密封层1040和第二密封层1041之间的填充物1042。
第一密封层1040和第二密封层1041采用高强度、高韧性、高延伸率、抗撕裂性能优异的热塑性聚合物薄膜，如TPU薄膜(薄膜厚度0.03～0.2mm，硬度(Shore A)：30～100，极限拉伸强度6000～12000PSI，极限拉伸率约300％～800％，)。当佩戴呼吸器框架1时，第一密封层1040将直接接触皮肤，因此第一密封层1040需通过细胞毒性测试，最优选的是，是能通过Bio-C测试。
第一密封层1040和第二密封层1041可以采用同样的薄膜材料，也可以采用不同的材料。第一密封层1040和第二密封层1041通过热压、超声波焊接、或高周波焊接而结合在一起，形成一个边缘密封部，将填充物1042完全包裹在第一密封层1040和第二密封层1041之间，所述边缘密封部的宽度：0.1～5mm。
在另一优选的实施例中，第一密封层1040由织物层和TPU薄膜复合而成，佩戴时由织物层与使用者面部的皮肤直接接触。优选的复合方式为热贴合；利用织物层亲肤、透气、吸油脂的特性，在与皮肤接触舒适度良好，尤其是能明显改善长时间佩戴呼吸器时的舒适度。
填充物1042为低密度、低硬度、低弹性模量、高回弹的缓冲材料。当柔性密封件104与使用者面部皮肤接触时，面部皮肤对柔性密封件104的压应力直接作用在填充物1042上。由于柔性密封件104具有的低硬度、高回弹的特性，填充物1042受力发生弹性变形以匹配使用者的面部轮廓，实现动态密封的功能。
在一种实施例中，填充物1042为A/B双组份加成型硅凝胶经加热固化模制成型而成。填充物1042的硬度由锥入度来表示，采用GB/T269-1991测试标准，采用1/4比例锥体测试，填充物1042的锥入度为40～150；其它指标：拉伸强度：0.2～1MPa，压缩回复率100％，压缩回弹速率：6mm/s～40mm/s，优选的回弹速率>20mm/s。上述硅凝胶A组分主要成分为聚硅氧烷类液体，例如，甲基或乙烯基聚硅氧烷或苯基聚硅氧烷。上述硅凝胶B组分为含氢聚硅氧烷且添加有Pt催化剂。当A组分与B组分按一定的体积比混合均匀后，在一定的温度下两种组分的材料发生部分交联反应而固化，成型成凝胶状(固液共存)的低硬度类弹性体材料。所述A组分与B组分的粘度约700～3500mPa s，A/B组分二者的体积比为0.5:1～1.5:1。
在另一实施例中，填充物1042为A/B双组份PU凝胶，采用GB/T269-1991测试标准，采用1/4比例锥体测试，填充物1042的锥入度为40～150；其它指标：拉伸强度：0.2～1MPa，压缩回复率100％，压缩回弹速率：6mm/s～40mm/s，优选的回弹速率>20mm/s。
在又一实施例中，填充物1042为高强度水凝胶，采用GB/T269-1991测试标准，采用1/4比例锥体测试，填充物1042的锥入度为40～150；其它指标：拉伸强度：0.2～5MPa，压缩回复率100％，压缩回弹速率：6mm/s～40mm/s，优选的回弹速率>20mm/s；所述水凝胶中H2O的含量约80％～90％。
在又一实施例中，填充物1042为A/B双组份泡沫硅胶，混合打胶模内发泡成型。
在又一实施例中，填充物1042为PU海绵，通过模腔发泡工艺加工而成。
在又一实施例中，如图2b所示，填充物1042为双层复合结构，由多孔层1042a和凝胶层1042b两层组成，其中多孔层1042a为基材，靠近第三框架105；凝胶层1042b为表层缓冲材料，在使用时在第一密封层1040介于其间的状态下与使用者面部皮肤接触，面部皮肤轮廓的压应力直接作用在凝胶层1042b上。多孔层1042a预先经模腔发泡而制成；凝胶层1042b则可以是上述任一种凝胶材质。凝胶层1042b的厚度小于或等于多孔层1042a的厚度，凝胶层1042b与多孔层1042a的厚度比为1:10～1:1，更优选的是，凝胶层1042b与多孔层1042a之间的厚度比为1:3～1:1。在另一实施方式中，凝胶层1042b的厚度略大于多孔层1042a的厚度，凝胶层1042b与多孔层1042a的厚度比为1:1～3:1。通过这样的结构，可以实现以下技术效果：(1)降低填充物的平均密度，减重，降成本；(2)多孔层材料提供额外的缓冲作用，并可以提升整体的压缩回弹特性，改善密封和舒适性；(3)与纯多孔材料相比，表层的凝胶接触皮肤更舒适。
第三框架105上可以设置有两个上绑带连接孔和两个下绑带连接孔，分别与固定所述呼吸器框架的头绑带的2条上绑带和2条下绑带连接，以固定、调节呼吸器框架佩戴的力度。应当注意的是，只要能实现辅助佩戴的作用，第三框架105上的绑带连接孔不限于上述数量，并且可以是任意偶数个。
呼吸器框架1的组装
按下列步骤组装本实用新型的呼吸器框架1
(1)将第一框架101和第二框架102打开至相对呈一定角度；
(2)可选地，将呼气阀阀瓣装配至第二框架102上的呼气阀安装部1022上；
(3)将滤芯插入至第一框架101和第二框架102之间；可选地，通过滤芯边缘额外设置的定位孔和第二框架上额外设置的定位柱(未示出)，将滤芯固定在指定的位置，也可通过其他常用的手段，将滤芯辅助定位于第一框架101和第二框架102之间；
(4)将第一框架101和第二框架102扣合在一起，利用第一支撑部1011和第二支撑部1021之间的小于所述滤芯的厚度的装配间隙将滤芯夹置并固定在第一框架101和第二框架102之间，由此形成过滤组件10；
(5)将密封组件20与过滤组件10通过扣合等的方式装配在一起；
(6)将头绑带与第三框架105上的对应的多个绑带连接孔相连接。
变形例
下面描述本实用新型的呼吸器框架1的变形例。
如图3a-3c所示，在第三框架105两侧边缘略靠下(佩戴时相对于使用者眼睛更靠近使用者下巴的方向为下)的位置对称地设置有两个下绑带连接部1053，用于与头绑带的两根下绑带连接。在两个下绑带连接部1053的上方对称地分别设置有支架1051(1051a与1051b)，支架1051a与1051b为分别从第三框架105的两侧边缘向后(由过滤组件指向密封组件的方向)且朝外(远离佩戴者头部的方向)延伸出的薄片状的弧形梁。支架1051的结构采用人体工程学设计，从第三框架105的边缘朝向支架1051a与1051b各自末端的方向，支架1051a与1051b的宽度先逐渐变窄然后再逐渐变宽，支架1051a宽度最窄处与对应的支架1051b宽度最窄处之间的距离约等于人面部颧骨宽度的平均值，对于成年亚洲人而言，该尺寸约为110～135mm；且支架1051a与1051b分别从第三框架105的边缘首先在逐渐远离过滤组件10的方向上向斜上方延伸，然后在最窄处逐渐转为向后(由过滤组件指向密封组件的方向或者装配状态下由第一框架指向第二框架的法线方向)延伸，在支架1501a及1051b的末端分别对称设置有一个上绑带连接部1052，用于与头绑带对应的上绑带连接。
支架1051末端的高度不高于第三框架105的顶端1054的高度。佩戴本实用新型的呼吸器框架1或呼吸器时，支架1051的末端处于使用者耳部前方且处于太阳穴高度的下方，如此可避免与使用者佩戴的防护眼镜或眼罩产生结构上的干涉，即不影响防护眼镜或眼罩的佩戴。另一方面，通过与上绑带连接的支架1051的末端，上绑带的拉力经支架1051传递至第三框架105，由此产生一个作用于人面部尤其是鼻梁部1054的力矢量和使面罩整体向上的力矢量，使保证鼻梁部密封的同时，与下绑带作用于第三框架105的作用力相平衡，提升佩戴的稳定度和舒适度。
另外，支架1051也可以设置于过滤组件10的第一框架101或第二框架102上。