通常，呼吸器及其他类型的呼吸保护装置已用于保护佩带者免 于呼吸空气污染物，诸如悬浮颗粒、毒烟、有机物蒸气、生物危害性 物质等。众所周知，已有很多类型的呼吸装置用于为佩带者提供清洁 空气。这种装置可包括全面部呼吸器、半面具呼吸器、供气头罩、动 力空气净化呼吸器(PAPR)以及自给式呼吸装置(SCBA)，包括全防 护套装。所选用的这种特殊装置可根据不同环境温度、待去除污染物 质和需去除的污染物的量而变化。
普通的个人呼吸保护装置作为一种“呼吸器”已广为所知，它 可为用户提供半面部和全面部构型。如图1所示，半面部或半面具呼 吸器适用于配合在人的口鼻部位上，而全面部呼吸器则还覆盖眼部。 不管使用哪种类型的面具，都通常采用柔软、舒适的橡胶，以紧贴佩 带者面部形成密封，从而消除呼吸器与面部之间的漏气现象。进入空 气通常穿过过滤器，该过滤器一般位于面具前部中央的单一过滤器或 位于脸颊区域两侧的双侧过滤器。过滤器(多个)可为：例如，含有 活性碳的滤筒，用以除去空气中的有机物蒸汽；具有充电纤维的非织 造过滤织物，用以除去微粒物；或二者结合使用。过滤筒通常可从面 具本体上拆取和更换。
面具本体具有用于置入过滤筒(多个)的配件。所述配件与过 滤筒有时具有可互接的配对螺纹，以使过滤筒得以拧紧或旋入到位。 但是，当这些可更换过滤筒固定于面具上时，若过滤筒旋接不当，或 拧得不够紧，则可能产生漏气。带螺纹的过滤筒一般为环状，这样安 装时便于转动加以连接。
可选择地，可采用“卡口式”系统将过滤筒与面具连接。卡口 式系统也采用旋转方式安装过滤筒，但一般不采用螺纹，也无需转动 多次以将过滤筒固定于面具本体上。例如，在卡口式系统中，可采用 快速扭转卡槽，转动45至90度，以将过滤筒连接至面具本体上。有 时，卡口式过滤筒为长方形以助于固定和扭转，但也可采用环状过滤 筒。颊部配件的外表面上有多个凸部(一般为三个)，每个凸部均与 卡口式过滤筒中形成的凹槽或凸部托槽相对应。当凸部对准凹槽时， 过滤筒可定位于适当位置并旋转卡住。凸部和相应的凸部托槽一般设 计为只允许过滤筒的一面与面具本体相配。卡口式过滤筒由于其采用 简单扭转方式，易于拆卸和更换，因此在呼吸器佩带者中很受欢迎。 采用卡口式系统固定过滤筒的商品包括明尼苏达州的圣保罗3M公司 出售的6000 SeriesTM和7000 SeriesTM呼吸器。
卡口式系统在美国专利4,850,346和4,934,361中也有所描述。 这些专利介绍了采用这种系统将过滤筒连接至呼吸罩上的吸气阀配 件上。为将过滤筒与呼吸阀配件连接，当每次过滤筒与呼吸配件适当 地固定后，采用发声定位装置加以指示。当各部件相互旋转时，肋片 和凸耳偏离，直至肋片突然脱离凸轮端部而发出声响。凸轮和肋片有 效地将过滤筒固定在位，这样除非有意施加正向转矩，否则过滤筒不 会脱开。
但是，在正向转矩意外施加于面具上的过滤筒的情况下，有时 会出现以下情况：即，当佩带者走动时，过滤筒可能撞击和摩擦邻近 物体，这样便造成过滤筒扭转并从面具上松开。在有些应用中，当采 用密封件或其他个人保护装置时，将过滤筒永久固定在位则较为理 想。当佩带者在非常危险的环境下工作时，必须避免过滤筒意外松脱。 以下描述的本发明提出能使佩带者放心的安全构件，确保卡口式连接 已正确安装，并且这种连接不会意外松脱。

简言之，本发明提供一种个人呼吸保护装置，该装置包括：
(a)面具本体，其适于至少配合在佩带者的口鼻部位上；
(b)至少一个流体连通部件，其与所述面具本体流体连通，以 便为个人呼吸保护装置的佩带者提供无污染氧气源；
(c)至少一个无污染呼吸气体供给源部件；以及
(d)至少一个卡口式联接系统，其使所述呼吸气体供给源部件 能够流体连通地固定到所述流体连通部件上，所述卡口式联接系统包 括第一部分和第二部分，其中，当所述第一部分连接至所述第二部分 时，形成不能随意分离的连接。
本发明提供用于连接采用卡口式联接系统的个人呼吸保护装置 部件的安全构件。所述安全构件可防止卡口式连接意外脱开，并且， 在一些实施例中可消除脱开现象。若未对卡口式联接系统的一部分进 行破坏性损坏，或若未使用钥匙，则连接不会脱开或解锁。因此，即 使经受意外的正向转矩，连接也不会意外脱开或松开。这种连接在此 被称为“永久的”、“锁定的”或“锁上的”连接。一旦松脱，所述 卡口式连接则不能使用或防止其后再行连接，除非提供有半永久性连 接，如此便需要单独的钥匙或工具专用于打开所述安全构件。这样， 该发明卡口式联接系统提供更可靠的个人呼吸部件连接，从而不会发 生意外正向松脱。此外，还可以避免废旧或污染部件的损毁或滥用。 本发明也可以使呼吸装置的工作场所管理得以改善。
具备安全构件的所述联接系统可用于所有范围的个人呼吸保护 装置。例如，所述联接系统可用于将呼吸器过滤筒或软管连接到呼吸 器面具上，将PAPR鼓风机连接到例如软管和过滤筒等附加装置，并 将SCBA空气源连接至空气供给部件。
术语表
以下术语在本发明中定义如下：
“卡口式联接系统”或“卡口式锁定系统”是一种配置为将两 个部分连接在一起的系统，在此两个部分还包括除主螺纹外的零件， 这样两个部分通过将一个部分至少局部插入另外一个部分内，并使一 个部分相对于另一个部分以旋转的方式相连，从而使得两个部分的连 接无需多次扭转；
“不会或不能意外脱离、脱开或脱落”是指第一和第二部分永 久连接在一起，或者只能通过使用钥匙打开第一和第二部分而分开， 而无需破坏或毁坏任一部分，或者通过一个部件对两个部分加以连 接，其连接只能通过钥匙毫无损坏地分开。
“钥匙”是指按照需要对卡口式联接系统的第一和第二部分进  行解锁的工具、装置、零件，或输入构件等。
“无污染空气或氧气”是指经过过滤或以其它方式经过处理， 以确保所提供空气或氧气对人呼吸是安全的；
“无污染呼吸气体供给源部件”是指对佩带呼吸保护装置的个 人能够提供无污染空气或氧气的设备或装置；
“永久”或“永久性地”是指在不破坏或毁坏至少一个部件的 条件下，多个部件之间的连接无法被断开；
“个人呼吸防护装置”是指用于提供清洁或纯净空气或氧气作 为使用者的呼吸空气的装置或设备；该装置包括全面部呼吸器、半面 具呼吸器、供气头罩、自动空气净化呼吸器(PAPR)以及自给式呼吸 器(SCBA)；以及
“破坏”或“毁坏”卡口式联接系统是指卡口式联接系统不能 工作，无法实现该卡口式联接系统的常规功能以连接并锁定其两个部 分，和/或该系统的一部分未保留其初始结构以完成其所需功能。
附图说明
通过参照如下附图可以更清楚地理解本发明，其中：
图1所示为半面部呼吸面具10的透视图，该呼吸面具包含连接 于面具本体11上的过滤筒18；
图2所示为图1所示过滤筒18的过滤筒壳体20内部与卡口式 过滤筒连接配件30的分解图；
图3所示为图2所示过滤筒壳体20的俯视图；
图4所示为根据本发明的锁定装置40的透视图；
图5所示为根据本发明的锁定装置40′改进实施例的透视图；
图6所示为图4的锁定装置40置于图2所示的卡口过滤筒壳体 20上的透视图；
图7所示为根据本发明的锁定装置70另一实施例的透视图；
图8所示为图7所示的锁定装置70的止动机构90的放大视图， 其中卡口式过滤筒连接配件的凸部36以虚线框显示；
图9所示为根据本发明的锁定装置70′另一实施例的透视图；
图10所示为图9所示的锁定装置70′的止动机构90′的放大 视图，其中卡口式过滤筒连接配件的凸部36以虚线框显示；
图11所示为根据本发明的锁定装置70″的又一实施例的透视 图；
图12所示为图11所示的锁定装置70″的俯视图；以及
图13所示为图7所示的锁定装置70安装于图3所示的过滤筒 壳体20上的俯视图。

在本发明实施中，本发明的卡口式联接系统的安全构件可表现 为如下形式：例如，表现为用于辅助实现个人呼吸装置的两个卡口部 分永久性连接的机械结构部件。在一个实施例中，个人呼吸保护装置 中的一个或两个部分可包括一个元件(或多个元件)，该元件提供永 久卡口式连接的安全构件。即，安全构件可与卡口部分结合，或并入 卡口部分中的一个或两个部分。在本文中，术语“整体式”或“一体” 表示制成为单一部件。术语“并入”表示安全构件可分别制成，然后 相互连接形成单一部件。在卡口式联接系统的第一部分和第二部分被 锁定之后，卡口式连接部件不可打开，除非破坏第一部分和第二部分 中的一个部分或两个部分。优选地，仅需破坏其中一个部分。安全构 件可以作为系统的一部分，该安全构件设计为可通过钥匙或工具作用 于个人呼吸装置，以使卡口式连接解锁。
在另一实施例中，个人呼吸保护装置采用第三部件(第三锁定 装置)作为安全构件，在具有卡口式连接的呼吸器的两个部分之外， 还提供永久卡口式连接。在将卡口式联接系统的第一部分和第二部分 锁定之后，与第三部分配合，以使卡口式连接不可打开，除非破坏锁 定装置的第一部分、第二部分或第三部分中至少之一。优选地，破坏 锁定装置或者第一或第二部分，或多个部件的组合。安全构件可以是 该卡口式联接系统的一部分，该安全构件设计为采用钥匙或工具对个 人呼吸装置或第三锁定装置进行操作，以解锁该卡口连接。
优选地，被破坏的部分位于过滤筒上。这使得面具可重复使用。 尽管该发明的安全构件可用于将多种呼吸部件结合或连接在一起，以 下所述的卡口式联接系统则主要应用于采用过滤筒的半面部呼吸器 中。
图1所示为包含面具本体11的呼吸面具10，所述面具本体包括 柔软、贴面的面罩12，该面罩12经模制以适合佩带者面部轮廓。吊 带包括可调整带14，当面具在人体头部安装合适后，可调整带14确 保面罩12紧贴佩带者头部，以使面具10的滑动或其它不希望的运动 降至最小。可用于呼吸器面具的吊带的示例参见Byram的美国专利 5,464,010、6,199,692和6,591,837B1，Brostrom等人的美国专利 6,457,473。面罩12还包括成形的鼻脊15，以密封贴紧佩带者鼻部。
在面具本体11的每一侧，大约在佩带者脸颊上方为颊部开口(图 中未示出)，可使得无污染空气进入面具内部。为使吸入气体中污染 物得到充分地减小，优选地得以消除，将诸如过滤筒18等无污染呼 吸气体供给源可操作地定位成与每一开口流体连通。这样，过滤筒 18将周围的外部空气空间与位于面具本体11和佩带者口鼻部之间的 内部气体空间相互隔离。过滤筒18设计为可将通过该开口的污染物 颗粒或蒸汽，或两者加以过滤。因此通过所述开口的空气，在进入佩 带者呼吸系统之前需首先通过过滤筒18。可选择地，将来自PAPR 或SCBA的软管连接于所述开口或者置成与所述开口流体连通，从而 由所述开口为佩带者提供无污染空气或氧气。
佩带者呼出的气体通过排气阀16排出面具外，该排气阀位于面 具10前面中部的刚性鼻脊或衬套19之上。排气阀16为单向阀门， 仅允许排出气体通过。排气阀可为传统的按钮式阀门，或者可为舌状 阀或挡板阀，这种阀门参见Japuntich等人的美国专利5,325,892与 5,509,436，或Bowers的美国专利RE37,974E。如上所述，进入面 具10的空气将通过开口和过滤筒18。面具本体11具有用于支承贴 面的面罩12的刚性衬套19，详见Burns和Reischel的美国专利 5,062,421所述。
过滤筒18通过卡口式联接系统与面具本体11连接。
过滤筒18，尤其是过滤筒18的壳体20，限定了卡口式联接系 统的第一部分。所述第一部分配置为可与卡口式联接系统的第二部分 进行连接。卡口式联接系统第一部分与第二部分的连接将在下文进行 详述。
图2与图3所示为带有卡口式联接系统的过滤筒壳体20的内部 详细结构。过滤筒壳体一般采用模制塑料结构，以便为过滤筒中的过 滤介质提供结构支承。过滤筒壳体20的底部21具有由开口25处放 射状延伸的多个扇片22，以提供送气通道或可传送空气的气流通道。 吸入的气体被过滤后将通过开口25。
设计用于去除空气中的有机蒸汽的一种典型或常用的过滤筒， 采用颗粒状活性碳作为过滤筒的过滤介质。活性碳颗粒，以及其它吸 附性材料用于吸附化学污染物(诸如酸性物、碱性物、NOx等)。为 制作这种过滤筒，通常的方法包括提供至少一层织物，例如针织、织 造或非织造材料，作为壳体的底层。所述壳体用活性碳颗粒或其它吸 附性材料填充，并施加压力以将这些材料密实压紧。理想的是，将这 些材料压实得越紧越好，以使各颗粒之间的间隙很小或没有间隙，从 而提高过滤筒去除污染物的效率。通常在吸附性材料被压实之后，在 活性碳外表面至少还要另加一层(或多层)织物层。接着，将外罩固 定到壳体上。然后将装配后所得到的过滤筒可以连接于面具本体之 上。
通常，通过压实吸附性介质所产生的压力足够大，以使得外罩 与壳体底部21均产生一定的膨胀。由于该压力作用，可以采用径向 肋24置于壳体的开口区域25之内，以便更进一步为底部的织物层提 供支承，从而使织物与活性碳不会穿过该开口。尽管图2与图3中具 有三条相交的径向肋24，但是也可增加或减少径向肋24的数量，或 者也可采用其它的设计方案。例如，Holmquist-Brown等人的美国专 利6,277,178B1描述了采用紧贴于过滤筒的内表面上的粘合吸附过 滤介质。利用过滤筒侧壁的褶板边缘将所述粘合吸附过滤介质保持在 位。在过滤筒中采用吸附介质的示例详见以下美国专利：Braun的美 国专利5,033,465、Abler的美国专利5,344,626与5,496,785、Smith 等人的美国专利6,344,071B1以及Senkus等人的美国专利 6,391,429B1。可以在过滤筒中采用的非织造、织造纤维过滤介质的 示例详见以下美国专利：Braun等人的美国专利5,763,078、 Angadjivand等人的美国专利6,119,691、Rousseau等人的美国专利 6,213,122B1和6,319,452B1、Jones等人的美国专利6,397,458B1 和6,409,806以及Huberty的美国专利6,627,563B1。
图1所示的过滤筒18可以通过流体连通部件与面具本体11实 现配合连接，所述流体连通部件与面具本体流体连通，从而可以为呼 吸面具的佩带者提供无污染氧气源(包括清洁空气)。位于面具本体 11的面颊区域的连接配件30(如图2所示)也可用作此用途。连接 配件30通常与面罩12成一体，即与刚性衬套19制成为同一部件。 但是，通过采用一种新方法，可以将连接配件30与刚性衬套19的主 体部分分别制成，随后相互连接(详见2003年11月21日由Flannigan 等人提交的美国专利申请10/719,959)。
图2示出了连接配件30，该连接配件30包括具有多个凸部36 的环状体32，这些凸部呈放射状延伸。在环状体32中可以采用肋34， 以增加环状体的强度和稳定性。环状体32(包括凸部36)的尺寸可 使它们装配入过滤筒壳体20的开口25中。
图3示出开口25包括向内的凹槽26，所述凹槽26由开口25 沿径向延伸至过滤筒壳体20内。每一凹槽26配置为以下形状：即， 允许通过开口25将至少一个凸部36(参见图2)插入凹槽26内。凹 槽26形成这样的空间(间隙)：即，其尺寸容许凸部36(参见图2) 置入该空间内。每一凹槽26和凸部36均具有一定尺寸，该尺寸分别 为凹槽26和凸部36的宽度和深度的函数。凹槽26和凸部36的宽度 分别通过沿过滤筒壳体20和环状体32的径向测量得到，凹槽26和 凸部36的深度则分别由过滤筒壳体20和环状体32的中心点测量得 到。典型地，如图1所示，凹槽26的尺寸大于凸部36的尺寸，以使 凸部36易于装配入所示凹槽26内。
为将过滤筒18与面具本体11连接，将过滤筒18与面具本体11 置于一起，使得连接配件30在轴向上与开口25对准，以便凸部36 可装配入凹槽26的空间内。调整过滤筒18与面具本体11，使得连 接配件30的环状体32与各凸部36置入并穿过过滤筒壳体20的凹槽 26和开口25。如图2所示，可将密封圈39置于过滤筒18与连接配 件30之间，以提供缓冲并使两部件之间密封性能更佳。当过滤筒18 装至凸部36上之后，使得凸部36装配入凹槽26内，接着，转动过 滤筒18，一般转动20至90度(根据设计需要)，以将过滤筒18放 置或锁定于连接配件30上。过滤筒的转动使得凸部36偏离凹槽26 直至如下所述的凸部接合托槽，从而使过滤筒18不能与连接配件30 脱离，除非将过滤筒18转动返回至凸部36与凹槽26对准的位置处。
如图2和图3所示，凸部36与相应的凹槽26可分别绕连接配 件30与开口25无规则地间隔布置。凸部的这种配置方式使得在连接 配件30之上仅有一个位置可安装过滤筒18。这种凹槽/凸部配置对 非圆形过滤筒是有利的，仅需在面具上为过滤筒提供一个安装位置即 可。每一凸部36和相应凹槽26可以采用不同的形状和/或尺寸，以 在连接配件30上为过滤筒18提供有限的安装位置。可选择地，如果 例如过滤筒为圆形或圆柱形，则凸部36与相应凹槽26也可采用规则 间隔排列，以允许在多个位置处进行连接。
如上所述，本发明可消除过滤筒18意外由面具10上脱落的可 能性。在一个实施例中，通过可选的锁定构件，并配合前述卡口式连 接系统的凸部/凹槽可以实现这一点。
锁定构件可以与过滤筒壳体20成一体，或并入过滤筒壳体20。 如果该系统采用含第三部件为可选部件以获得永久性连接，或者根据 需要，或者为获得较佳效果，则可采用非整体式或单独设备(即第三 部件)，插入现有或传统的卡口式系统内，以实现过滤筒18与面具 10上的连接配件30的永久性连接。破坏一个或多个部件可形成两至 三个部分，但这些部分不会处于最初的原始状态。当采用本发明的独 立锁定构件时，过滤筒壳体20机械地锁定到连接配件30上，一旦两 个部件已经相互接合，则不能从连接配件30上取下，除非用以下所 详述的钥匙打开。因此只有通过破坏过滤筒壳体20、连接配件30、 插入的锁定构件或所述部件的组合其中一项，才可将过滤筒壳体20 由连接配件30上取下。
图4所示为锁定装置(锁定机构)40，当佩带者或佩带者工作 空间需要时，用于为卡口式联接系统提供永久性连接。锁定装置40 利用过滤筒壳体20的径向肋24，将过滤筒18固定地锁定在面具本 体11上。锁定装置40为环形结构，并具有环状体42，所述环状体 42具有顶面43与底面44。顶面43上设置有肋接合结构，以及凸块 46与卡臂50。在凸块46与卡臂50之间为卡槽区域48，在该卡槽区 域48上安装有肋24。肋接合结构或肋卡紧装置(例如，成对的凸块 46与卡臂50)的数量优选地与肋24和凸部36的数量相同。但在一 些实施例中，理想的是具有不同的数量，不过卡臂50与凸部36的 数量相关，例如，两个卡臂50对应四个凸部36，或六个卡臂50对 应三个凸部36等。类似地，卡槽48的数量应与肋24的数量相配套， 或者相关。不过，还可以采用三组或更多组卡槽48/肋24和卡臂50/ 凸部36的接合结构，每一种类型的一种接合足以提供可靠锁定或永 久性连接。
卡臂50与凸块46间隔一定空间，以提供卡槽区域48。卡槽区 域48略带曲面，这如图4所示，或者为齐整直角。每一卡臂50具有 基台56，该基台可与凸块46具有相似尺寸和形状，也可不尽相同。 基台56可延伸高出顶面43大致与凸块46相同的距离，即基台56 的高度可为大约与凸块46的高度相同，但是基台56与凸块46的高 度比率也可为任一比例。卡臂50从基台56延伸至具有顶斜面54与 底斜面55的斜面部分。斜面沿远离凸块46方向延伸，朝向锁定装置 40的底面44的方向倾斜。在一些实施例中，所述卡臂50不会延伸 至底面44以下，而是底斜面55至少部分延伸至底面44之下。卡臂 50可略具柔性与弹性等性能。优选地，卡臂50从基台56处可小幅 转动，或至少弯曲(即由顶斜面54至底斜面55，反之亦然)。在一 个实施例中，在斜面末端处，顶斜面54基本与顶面43共面。在底斜 面55的末端位置为挡块52。挡块52在面对凸块46的方向具有平坦 面57，在背对凸块46的方向上具有斜面58。
锁定装置40设计为在安装后使顶面43面对过滤筒壳体20(参 见图2)或面对卡口式连接的卡座部分。具体地，一旦安装于过滤筒 18之上，过滤筒壳体20的肋24卡接在肋卡紧装置上，该肋卡紧装 置安装于凸块46与卡臂50之间的卡槽区域48内。采用该配置，锁 定装置40定位于过滤筒壳体20之上，而不会发生明显移动，即锁定 装置40不会沿顺时针或逆时针方向旋转任何可察觉的距离。
锁定装置40上也可带有手柄，以便于将锁定装置40放置并定 位在肋24上。适用的手柄的一个示例为位于如图5所示的锁定装置 40′中心处的抓握式伸臂或手柄60。手柄60与本体42相连，由底 面44延伸并伸出，并通过径向支架64加以支承。尽管图5中示出的 径向支架64在接近凸块46与卡臂50的位置连接到本体42上，但是 径向支架64也可沿本体42的任意位置处放置。
图6所示为置于过滤筒壳体20之内并锁定于连接配件30上的 锁定装置。图5所示的锁定装置40′也可置于过滤筒壳体20之内。 图6所示为从过滤筒壳体20内部朝向面具本体11方向所看到的透视 图。即，过滤筒壳体20的连接部分可接近面具本体11的刚性衬套 19(参见图1)放置。锁定装置40、40′可放置于过滤筒壳体20与 连接配件30之间，该连接配件位于面具本体11的刚性衬套19之上。
锁定装置40、40′将过滤筒18与连接配件30进行永久性连接。 如图6所示，锁定装置40定位为这样：即，使过滤筒壳体20的肋 24安装于卡臂50的凸块46与基台56之间的卡槽48之上(参见图4 与图5)。由于这种安装位置，锁定装置40、40′固定于与过滤筒 18对应的位置处，而不能沿任一方向旋转，锁定装置40、40′也不 能向内移动进入过滤筒的介质中。同样，锁定装置40、40′与面具 本体11的连接配件30固定相连。连接配件30的凸部36紧靠肋24 (或其基座)放置，并通过锁定装置40、40′的卡臂50紧靠肋24 固定。由于肋24的基座24b作用而使得凸部36无法沿逆时针方向转 动。由于凸部36紧靠平坦面57，所以挡块52(尤其是挡块52的平 坦面57)消除了凸部36顺时针转动的可能性。于是，锁定装置40、 40′将过滤筒的肋24固定并保持该肋24相对于连接配件的凸部36 的相对位置。
为利用锁定装置40、40′将过滤筒18与面具10相连，将过滤 筒18安装于连接配件30之上，除了将锁定装置40、40′置于壳体 20的肋24上以外，其安装方式与没有锁定装置时基本相同。连接配 件30与过滤筒壳体20的开口25对准放置，使得配件凸部36与开口 25的凹槽26对准。接着，将过滤筒18与面具本体11置于一起，使 得配件体32与配件凸部36可插入并穿过开口25。当将过滤筒18装 配入凸部36并容纳于连接配件30上时，对过滤筒18充分旋转，以 使卡口式连接的第一与第二部分完全接合。本发明的锁定装置可设计 为采用顺时针或逆时针旋转方式接合并锁定的卡口式结构。
在凸部36旋转过程中，凸部36与锁定装置40、40′的斜面58 相接触，并推动斜面58与卡臂50移动至凸部36之上，使得凸部36 可相对挡块52侧向移动，这参见图6所示。在凸部36到达挡块52 侧面之后，凸部36紧贴平坦面57。由于受平坦面57限制，所以凸 部36无法沿反方向移动。由于受到肋24与肋基座24b的限制，所以 凸部36也无法沿转动方向运动。
当过滤筒壳体20永久性锁定于连接配件30上时，凸部36无法 由锁定装置40、40′的挡块52与过滤筒壳体20的肋24之间的位置 移开，除非破坏肋24、挡块52或者锁定装置40、40′的其它部分。 所述过滤筒壳体与锁定机构也可以进行改装，使得可采用钥匙或工具 打开锁定，从而由面具上取下该过滤筒。
为使得挡片52与凸部36脱离，采用带有销的工具伸入壳体20 底部，以抬起卡臂50。通过抬起卡臂50使挡块52与凸部36脱离， 以释放锁定机构，从而可使过滤筒旋转脱开。需指出的重要一点是， 若采用销类型的工具脱开并抬起卡臂50，则必须在过滤筒壳体中预 置一结构以使销可以通过过滤筒壳体壁，从而仍可保持过滤筒在常规 使用情况下的密封完整性。该结构可为隔板，或过滤筒壳体上设计强 度较弱的区域(如可透过的橡胶密封)，使得销或工具可穿过该区域 同时可保持密封。根据锁定机构的配置，可采用任意数量的工具或钥 匙以释放锁定机构，同时保持过滤筒的密封完整性。
图7所示为非整体式锁定装置70的另一个实施例。与锁定装置 40、40′不同，锁定装置70未使用过滤筒壳体20的肋24以实现过 滤筒18与连接配件30之间的永久性锁定，而是利用过滤筒壳体20 中开口25的边缘28(如图2所示)。锁定装置70为环状结构并具 有本体72，所述本体具有顶面73、底面74和内壁75。具有凹部78 的扣件76位于顶面73上。扣件76具有顶部边缘80和自顶部边缘 80向外并向下倾斜的斜面部分81。扣件76还具有形成凹部78的顶 部的内缘82。
止动机构90位于内壁75上，靠近底面74。优选地，所述止动 机构90与扣件76交替相隔。止动机构90具有延伸至第一平台部分 96的斜面部分91。第一平台部分96和第二平台部分98之间具有卡 槽97。平台部分96和98可与卡槽97平行，卡槽97与平台部分96 和98不在同一平面上。卡槽97可比平台部分96和98更靠近底面 74。或者，平台部分96和98可以不共面，同时卡槽97位于平台部 分96和98二者的下方。
正如图8所示，卡槽97由壁99a和99b所限定，所述壁通常分 别沿垂直于平台部分96和98的方向延伸。卡槽97和壁99a与99b 共同形成凸部托槽，其配置为用于插入和卡住凸部36，这如图中的 虚线框所示。
图9和10所示为锁定装置70′，其与锁定装置70类似，只是 止动机构90不同，锁定装置70′具有止动机构90′，该机构包括独 立的止动构件90a和止动基座90b。锁定装置70′为环状结构并具有 本体72，所述本体具有顶面73、底面74和内壁75。具有凹部78的 扣件76位于顶面73上。扣件76具有顶部边缘80和自顶部边缘80 向外并向下倾斜的斜面部分81。扣件76还具有形成凹部78的顶部 的内缘82。
止动构件90a′和止动基座90b′与扣件76相对设置并靠近底 面74，这如图10中放大视图所示。优选地，止动构件90a′和止动 基座90b′与扣件76交替相隔。止动构件90a′具有斜面延伸部分 91，该斜面延伸部分延伸至第一平台部分96。与锁定装置70的卡槽 97类似，止动构件90a′上的第一平台部分96和止动基座90b′上 的第二平台部分98之间具有卡槽97′。平台部分96和98可与卡槽 97′平行，卡槽97′与平台部分96和98不在同一平面上。可选择 地，平台部分96和98可不共面。卡槽97′由壁99a和99b所限定 (如图10所示)，壁分别沿垂直于平台部分96和98的方向延伸。 卡槽97′和壁99a与99b形成凸部托槽，其配置为用以插入和卡住 凸部36，这如图10中的虚线框所示。
图11和12所示为另一种锁定装置70″，与锁定装置70和锁定 装置70′相似，只是锁定装置70″的弹簧挡块90a″连接至装置70″ 的内壁75，并且仅在斜面延伸部分91″的斜面端95处形成所述连接。 这样，弹簧挡块90a″便能作为弹簧使用，即可以挠曲，便于凸部36 在该处的移动。当凸部36在斜面延伸部分91″上绕“x”轴线旋转 移动时，由于弹簧挡块90a″受到凸部36所施加的作用力而大致沿 “x”轴线的方向挠曲。弹簧挡块90a″在斜面端95处连接至内壁75。 与斜面端95处的连接不同，弹簧挡块90a ″由内壁75延伸。锁定装 置70″也是环状结构并具有顶面73、底面74和内壁75。锁定装置 70″的本体72″包括轴向相间的凸缘77a和77b。凸缘77a与77b 自本体72″径向向外延伸，一般可延伸几毫米。凸缘77a和77b用 于放置密封圈或其它同种结构，这样可提高连接配件30与过滤筒18 之间的锁定装置70″的密封性(如图1和2所示)。具有凹部78的 扣件76位于顶面73上。扣件76具有顶部边缘80和自顶部边缘80 向外并向下倾斜的斜面部分81。扣件76还包括形成凹部78的顶部 的内缘82。弹簧挡块90a″和止动基座90b ″与扣件76相对设置并 靠近底面74。即使弹簧挡块90a″和止动基座90b″的侧视图与锁定 装置70′的止动构件90a′和止动基座90b′不完全相同，两者也非 常相似，这如图10中的放大视图所示。优选地，锁定装置70″的弹 簧挡块90a″和止动基座90b″与扣件76交替相隔。图11和12所示 的锁定装置70″的弹簧挡块90a″具有斜面延伸部分91″，该部分 在斜面端95处连接至内壁75，并延伸至第一平台部分96。如图11 和12实施例所示，弹簧挡块90a″中与斜面端95相对的端部不与内 壁75连接。弹簧挡块90a″上的第一平台部分96和止动基座90b″ 上的第二平台部分98之间具有卡槽97″。平台部分96和98可共面， 卡槽97″位于平台部分96和98下方。与图10所示的锁定装置70′ 类似，卡槽97″由壁99a″和99b″所限定。构成并设置卡槽97″以 在其上卡住凸部36。由于弹簧挡块90a″只在端95处连接至内壁75， 所以弹簧挡块90a″较易于变形，以使凸部36便于越过弹簧挡块 90a″从而定位于卡槽97″上。
锁定装置70、70′、70″均设计为在安装后可使70、70′、70″ 的顶面73面对过滤筒壳体20，这与锁定装置40、40′的顶面43面 对过滤筒壳体20的方式相似。向上延伸的扣件76足够柔性，以允许 朝内侧径向偏移，这样，具有斜面部分81的扣件76可沿轴向朝向过 滤筒壳体20的内侧移动，从而与开口25的凹槽26的边缘28相接合。 利用轴向插入足够深度，内缘82与边缘28扣紧并将锁定装置70、 70′、70″与过滤筒壳体20锁定。
图13所示为卡有锁定装置70(或等同的70′、70″)的过滤 筒壳体20的内部视图。扣件76在凹槽26处与开口25的边缘28(如 图2和图3所示)接合，并可选择地，肋基座24b将扣件76固定于 凹槽26内，从而防止锁定装置70发生旋转。利用这种配置将扣件 76锁定于凹槽26中，使得锁定装置70定位于过滤筒壳体20上，从 而使得锁定装置70不能在开口25内部向上、向下移动或旋转。如图 13所示，内壁75(如图7至12所示)与开口25平齐，则仅锁定装 置70的扣件76可在图13中大部分可见。
若需利用连接锁定装置70、70′或70″以将过滤筒18与面具 本体11永久连接，则过滤筒18和连接配件30必须对准，以使凸部 36与止动机构90(或非成对的止动构件90a和止动基座90b)之间 的间隙对准。将过滤筒18和面具本体11置于一起并相互接合，以使 配件体32和凸部36插入并穿过止动机构90之间的间隙。将锁定装 置70、70′、70″装于凸部36上并安装于连接配件30上后，转 动过滤筒18，使得凸部36接触锁定装置70的斜面91，并沿斜面91 向上滑动以越过平台部分96，然后安装于卡槽97内。对于具有弹簧 挡块90a′、90a″的锁定装置70′、70″，旋转凸部36以滑上斜 面91，接着推动弹簧挡块90a′、90a″以相对配件体32和锁定装置 体沿轴向运动，这样，凸部36便可移至止动构件90a的另一侧并位 于止动构件上方，然后安装于卡槽97、97′内。因为凸部一侧受壁 99a所限制，另一侧受壁99b所限制，因此凸部36安装于卡槽97、 97′内之后便不能旋转。
过滤筒18的壳体20现在已与面具10和连接配件30永久锁定。 若不破坏止动机构90或锁定装置70、70′、70″的其他部件，则无 法将连接配件30的凸部36由壁99a和99b之间的位置移开。
应当注意，锁定装置40、40′、70、70′、70″均采用同样的 方式实现其功能，即通过将凸部36在凸块或壁之间相接合从而阻止 凸部36发生旋转。通过将锁定装置40、40′放置于过滤筒壳体20 内，而将锁定装置70、70′、70″置于过滤筒壳体20和连接配件30 之间，使过滤筒18远离连接配件30方向延伸，从而实现锁定装置的 锁定功能。
锁定机构也可适用于并入上述锁定机构的各种构件，但不必采 用环状本体。例如，锁定机构可为多边形，以使卡口式联接系统的第 一半体相对于第二半体旋转。锁定机构的本体也可为环状体的一部分 或一段，例如150°的环形段。通过将凸部36与锁定机构的各部分 形成固定接合，这种环形段形成具有与全环状本体相同的功能，从而 可以消除进一步的旋转。
诸如锁定装置40、40′、70、70′、70″等的构件也可并入卡 口式联接系统的两部分之一，在过滤筒18或面具本体11上皆可，这 样则无需第三锁定装置。若使用者选择锁定装置不与过滤筒永久性连 接，则锁定装置可并入面具本体内。若选择采用永久性连接方式，则 锁定装置构件可并入过滤筒18(或单独的可选部件如锁定装置40、 40′或70)。如此，使用者可选择采用具有永久性锁定构件的过滤 筒，或是无永久性锁定构件的过滤筒，这取决于例如面具所佩带的环 境。当周围环境不是非常危险时，或者当过滤筒已到使用寿命而使用 者可能希望循环或反复使用面具本体时，采用非永久性连接则比较理 想。
参见图7和图8中的锁定装置70，过滤筒18可设计为具有止动 机构90，包括平台部分96、98，壁99a、99b(形成接受托槽)，该 止动机构90与壳体20成一体。这种整体式构造免去了用于将锁定装 置固定地安装至过滤筒18的构件，诸如顶面73上的构件等。过滤筒 壳体20可备有止动机构90，该机构具有延伸至第一平台部分96的 斜面部分91。卡槽97位于第一平台部分96与第二平台部分98之间， 并由壁99a和99b围成。该托槽配置为可接受和卡住凸部36(如图8 中的虚线框所示)，以作为第三锁定装置70。
过滤筒18还可设计为带有第三锁定装置70′(如图9和10) 的构件，其中第三锁定装置与过滤筒壳体20一体形成。例如，过滤 筒壳体20可以包括单独的止动构件90a′和止动基座90b′，用于插 入和卡住凸部36。止动构件90a′包括第一平台部分96，止动基座 90b′具有第二平台部分98。在止动构件90a′和止动基座90b′之 间为卡槽97′。卡槽97′由壁99a′和99b′(如图10所示)围成， 以形成配置为可插入和卡住凸部36的托槽(如图10中的虚线框所 示)。
另一个设计方案中，过滤筒18可以具有第三锁定装置70″(如 图11和12)构件，其中第三锁定装置与过滤筒壳体20一体形成。 即，锁定装置70″的弹簧挡块90a″可在斜面延伸部分91′的仅一 个斜面端95处与开口25的内壁75连接。
卡口式联接系统的安全构件已在上文中作为永久性连接进行了 详述，这种连接在没有破坏或损坏一个或两个卡口部分的条件下不会 脱离或解锁。在一些实施例中，根据安全构件的设计，联接系统可用 单独的钥匙或工具得以解开。优选地，所述钥匙专为接合安全构件与 解除永久性连接而设计。例如，所述钥匙专为联接和脱离而设计。在 有些设计中，可采用普通工具诸如螺丝刀或撬杆等用于连接解锁，但 在呼吸器过滤筒使用需严格控制或有类似需要的实施例中，优选使用 专门设计的钥匙，这样，利用使用者常接触的物件无法解开连接。钥 匙应由呼吸器穿戴和保养的管理人员保管。通过将钥匙插入过滤筒壳 体或面具本体中相应孔口进行操作，以使锁定机构接合。钥匙可通过 转动、扳动、或推动来解开锁定的卡口连接。钥匙可具有特殊横截面， 以与配套的槽孔相对应。钥匙可为正方形、长方形，或还可为多边形 如5边形、6边形、7边形或8边形，以用于解开锁定的卡口系统。 钥匙的横截面还可为纯粹的圆形，通过推动进行操作，或其上可有几 个凸块，通过转动或扳动进行操作。优选地，使用者无法仅通过其手 指或牙齿来解开连接。优选地，使用不正确的钥匙或工具将损坏或毁 坏连接。
除了这种与卡口式联接系统的各部分永久连接的锁定装置构件 外，卡口部分的一个部分或两个部分可以包括在所述一个或两个卡口 部分之上的机械表面构件。适用的构件实例包括钩头和环套(例如， Melbye等人的美国专利6,558,602所公开的，该专利的内容在此通 过引用的方式并入本文)、微复制表面(例如，Ferguson等人的美 国专利公开US 2003/0088946 A1以及Galkiewicz等人的美国专利 6,546,604所公开的)，或其他机械紧固件。对单纯机械元件而言， 另一可用的选择是在卡口部分之间采用侵蚀性粘合剂。当两个部分接 合时，该粘合剂可被活化。
本发明的卡口式联接系统的各种实施例不限于使用具有硬塑 (或金属)结构的过滤筒壳体20。任何锁定装置，采用与过滤筒壳 体20结合的形式，可以与缺乏这种刚性外壳的柔软非织造过滤织物 (例如，一种3M出品的商用过滤织物，品名为“2078”Filter P95 Particulate)一起使用。此外，也可以采用同样的卡口式联接系统 将这些非织造过滤织物与面具10连接。
本发明也不限于使用附图中描述的半面具呼吸器。本发明还可 适用于全面具(参见，例如Reischel等人的美国专利5,924,420和 Des.378,610)、PAPR(参见以下美国专利，例如Hogue的美国专利 6,186,140B1、Cook等人的美国专利6,575,165B1、Petherbridge的 美国专利6,615,828B1，以及Patel的美国专利6,619,286B2)、头 罩(参见Martinson等人的美国专利D480,476S)、头盔系统(参见， 如Schlaefer等人的美国专利D469,580S)，或SCBA中。
在不违背本发明精神和范围的条件下，可对其进行各种改变或 变化。因此，应当理解，本发明不限于前述实施例，但要受以下权利 要求书和等同物中所列限制项的约束。
同时也应当理解，在此处未具体公开的任何部件，也可适用于 本发明。
以上所引用的所有专利和专利申请，包括背景技术部分中的专 利和专利申请，全部通过引用的方式并入本文。