在个体呼吸防护装备的实际使用场景中,常规面罩的鼻区空间不足一直是高频反馈的适配痛点,尤其是鼻梁偏高的佩戴者,长时间佩戴时面罩内壁易压迫鼻梁软骨,不仅会造成局部压红、压痛,还会因为鼻周贴合缝隙过大,导致过滤后的洁净气流出现旁通泄漏,直接降低防护有效率。这款改良款防护面罩的设计核心,就是针对鼻区空间做定向扩容,在面罩主体对应鼻梁的位置做向外隆起的异形曲面结构,相比常规蒙大纳面罩的鼻区轮廓,隆起区域的纵向空间提升幅度覆盖100%、93%、85%三个梯度,适配不同鼻梁高度的佩戴需求,避免面罩硬接触鼻梁皮肤。
从结构设计逻辑来看,整个面罩系统采用分体式组合结构,分为面罩主体、过滤框架、过滤棉承托件三个核心部分,三个尺寸梯度的面罩主体完全适配同一规格的过滤框架,不需要针对不同尺寸的面罩单独开模制作配套过滤框,大幅降低了配件的生产、储备成本,用户更换不同尺寸面罩时也无需额外采购适配的过滤组件。过滤框架采用栅格镂空结构,四宫格的筋位布局在保证结构强度的前提下,尽可能降低了呼吸气阻,气流通过过滤棉后可以均匀通过栅格进入面罩内部,不会出现局部气流流速过快导致的面部吹风感。
面罩主体与过滤框架的连接采用卡槽嵌入式固定结构,在面罩的过滤安装位内侧设计了一圈连续的限位卡槽,过滤框架装入时可以直接卡入卡槽形成过盈配合,不需要额外的绑带或者卡扣辅助固定,拆卸更换过滤棉时只需要从外侧抠出过滤框架即可,操作门槛极低。过滤棉承托件为薄型柔性结构,边缘做了翻边处理,可以将片状过滤棉完全压合在面罩与过滤框架之间,避免过滤棉边缘出现缝隙导致未过滤空气直接进入面罩内部。
从安装边界与适配性来看,面罩主体的边缘轮廓贴合人体面部的颧骨、下颌、鼻梁两侧的生理曲线,佩戴时边缘可以和面部皮肤形成连续的密封面,搭配常规的面罩绑带即可完成固定,不需要额外调整密封结构。三个尺寸梯度的面罩主体,整体外轮廓尺寸保持一致,仅鼻区隆起的高度存在差异,因此可以完全适配市面上常规的蒙大纳面罩配套绑带、滤棉等通用配件,不需要单独采购专属配件。在实际使用场景中,这款面罩既可以用于日常粉尘环境下的呼吸防护,也可以在公共卫生防护场景中使用,鼻区扩容的设计还可以兼容佩戴框架眼镜的用户,减少面罩佩戴时眼镜起雾的问题——因为鼻区空间充足,呼出的热气流不会直接冲击眼镜镜片,同时密封结构的优化也减少了气流从鼻侧上方溢出的概率。
从结构建模的工程细节来看,面罩主体的曲面过渡全部采用G1连续以上的曲面顺滑处理,没有尖锐的棱角,避免佩戴时硌伤皮肤,同时3D打印制作时也不需要额外添加大量支撑结构,降低打印制作的难度与材料损耗。过滤框架的栅格筋位厚度均匀,壁厚控制在1.5mm,既保证了足够的支撑强度不会被呼吸负压压变形,也不会因为壁厚过大导致打印时出现缩痕、翘曲等问题。过滤棉承托件的边缘做了0.5mm的圆角处理,装入时不会刮损过滤棉材质,保证过滤棉的完整性。整个结构的装配公差控制在0.2mm以内,过滤框架卡入卡槽后不会出现松动、异响,同时拆卸力度控制在15N左右,普通用户不需要借助工具就可以轻松完成拆装更换滤棉的操作。
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