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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Gasmasken und Filterbüchsen für diese. In einem Aspekt betrifft
die Erfindung eine Filterbüchse
mit einem Profil, das an die Krümmung
des Gesichts des Trägers
angepasst ist. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Gasmaske
mit einem Maskengehäuse
und eine Filterpatrone, die an das Gesicht des Trägers angepasst
ist. In einem anderen der Aspekte betrifft die Erfindung eine Flachbaubüchse, die
eine relativ hohe Strömungsrate
und einen relativ niedrigen Strömungswiderstand
aufweist. In einem weiteren der Aspekte betrifft die Erfindung eine
axial durchströmte Filterbüchse, die
einen relativ geringen Strömungswiderstand
aufweist.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Die
internationale PCT-Schrift Nr. WO 01/78839, veröffentlicht am 25. Oktober 2001,
offenbart einen Bajonettverbinder zum Verbinden eines abnehmbaren
Filters mit einer Gasmaske. Eine Filterbüchse, die einen hohlen Behälter mit
ovaler Form umfasst, ist ebenfalls geoffenbart, und weist parallele,
planare obere Flächen
und Befestigungsflächen auf,
die durch eine Umfangswand getrennt sind. Die Büchse ist durch einen Steck-
und Drehmechanismus an der Maske angebracht, um verbrauchte Büchsen rasch
austauschen zu können.
Ein Sekundärfilter
zur Reinigung von toxischen Industriematerialien, um dieses je nach
Bedarf mithilfe eines Steck- und Drehmechanismus zur Primärbüchse hinzuzufügen, ist
ebenfalls geoffenbart.
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Das
am 28. März
1991 für
Koslow erteilte US-Patent Nr. 5.019.311 offenbart ein Verfahren
zur Herstellung eines Verbundmaterials, das mit Bindemittelteilchen
kombinierte Kohlenstoffteilchen aufweist, die durch Wärme und
Druck ein im Wesentlichen gleichmäßiges, stabilisiertes Gemisch
bilden können,
das eine ausgewählte
Form beibehalten kann.
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Herkömmliche,
austauschbare, rund oder elliptische Gasmaskenfilter mit planarer
oberer und Befestigungsfläche
können
an einer oder an beiden Seiten der Maske angebracht sein und sich
von der Maske seitlich nach außen
erstrecken. Solche Filter umfassen typischerweise ein Teilchenfilter
aus gefaltetem Papier oder Stoff sowie ein körniges Adsorptionsfilter. Um
die Dichte der Kohlenstoffkörnchen
zu maximieren und zu verhindern, dass durch das Adsorptionsfilter
Strömungskanäle ausgebildet
werden, wird der körnige
Kohlenstoff typischerweise durch ein Verfahren des "Schneesturm-Befüllens" so in der Filterbüchse platziert,
dass die Dichte der Körner
maximiert wird. Diese Verfahren setzt voraus, dass die obere und
die Befestigungsfläche
flach sind.
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Seitlich
befestigte Filter mit flacher oberer und Befestigungsfläche erstrecken
sich vom Gesicht des Trägers
nach außen
und können
die Sicht des Trägers
stören
und Aktivitäten
behindern (z. B. das Anvisieren mit einer Feuerwaffe) oder Gegenstände in der
Nähe des
Trägers
berühren,
was zu einer Beschädigung
des Filters und dessen Funktionsverlust sowie zu Verletzungen des
Trägers
führen
kann. Da sich das Hilfsfilter noch weiter vom der Maske nach außen erstreckt,
kann die Verwendung eines Hilfsfilters die Probleme, die sich durch
das nach außen vorstehende
Primärfilter
ergeben, noch verschärfen.
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Filter
mit gekrümmtem
Querschnitt zur engen Formpassung mit der Krümmung des Gesichts des Trägers kann
viele der mit herkömmlichen
Filter in Zusammenhang stehenden Probleme, die eine flache obere
und Befestigungsfläche
aufweisen, mindern. Die Krümmung
des Filters stört
aber das gewöhnlich
verwendete "Schneesturm-Füllverfahren" zum Platzieren der
Kohlenstoff-Filterkörner
in der Filterbüchse
und kann verhindern, dass die Körner
ausreichend dicht gepackt werden. Zudem kann die Krümmung der
Filterbüchse
zu untragbaren Schwankungen der Dicke der Kohlenstoffschicht führen, was einen
nicht ausreichenden Schutz des Trägers mit sich bringt.
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Eine
Maske mit Doppelfiltereinheiten, die eine Form aufweisen, die an
das Gesicht des Trägers angepasst
ist, ist in den US-Patenten Nr. 5.078.132 und Nr. 6.176.239 offenbart.
Die Filtereinheiten weisen eine nicht-runde Form auf und scheinen
aus einem teilchenförmigen
Filtermaterial mit einem Bindemittel geformt zu sein.
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Die
deutsche Patentschrift
DE
891052 C2 offenbart eine Filterbüchse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
ist eine Filterbüchse für eine Gasmaske
bereitgestellt, die ein Gehäuse mit
einer oberen Wand, einer unteren Wand und einer Seitenwand sowie
eine Einlassöffnung
in der oberen Wand und eine Auslassöffnung in der unteren Wand
aufweist, wobei die untere Wand weiters ein die Auslassöffnung definierendes
erstes Verbindungsstück,
um die Büchse
an der Gasmaske abnehmbar anzubringen, und ein Paar aus separaten Filterelementen
aus einem unterschiedlichen Filtrationsmedium innerhalb des Gehäuses umfasst,
die einen axialen Luftströmungsweg
zwischen der Einlass- und der Auslassöffnung ausbilden, worin die
obere Wand konvex und die untere Wand konkav ist, um die Filterbüchse an
die Gesichtsform des Benutzers anzupassen.
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Eines
der Filterelemente umfasst gegebenenfalls ein Adsorptionsbett und
kann typischerweise zumindest eines aus Kohlekörnern, einem Verbundmaterial,
in dem Kohleteilchen mit Bindemittelteilchen kombiniert sind, oder
einem immobilisierten Bett aus Kohlekörnern und beschichteten Fasern umfassen.
Weiters kann das Adsorptionsbett Aktivkohle umfassen, die mit zumindest
einem aus Kupfer, Zink, Silber, Molybdän und Triethylendiamin imprägniert ist.
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Das
andere der Filterelemente kann ein Partikelfilter sein, um Feststoffe,
zerstäubte
Flüssigkeiten,
Tröpfchen
und Teilchenmaterialien, wie etwa Staub, Rauch, Bakterien und Viren,
zu entfernen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann die Seitenwand elliptisch geformt sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist die obere Wand der Filterbüchse ein zweites Verbindungsstück auf,
um eine Hilfsfilterbüchse anzubringen.
Eine Hilfsfilterbüchse
mit einer Einlasswand, einer Auslasswand und einer Seitenwand weist eine
Einlassöffnung
in der Einlasswand und eine Auslassöffnung in der Auslasswand auf.
Ein Hilfsfiltermedium, das geeignet ist, um TIM-Schmutzstoffe aus
der Luft zu entfernen, ist innerhalb der Hilfsfilterbüchse befestigt.
Die Büchse
definiert zudem einen Luftströmungsweg
durch das Hilfsfiltermedium zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung in
der Hilfsfilterbüchse.
Ein drittes Verbindungsstück,
das an der Auslasswand der Hilfsfilterbüchse angebracht und dazu geeignet
ist, mit dem ersten Verbindungsstück verbunden zu werden, um die
Filterbüchse
mit der Hilfsfilterbüchse
zu verbinden, sodass Gase seriell durch diese hindurch strömen. Vorzugsweise
sind das zweite und das dritte Verbindungsstück Steck-und-Drehverbindungsstücke. Die
Seitenwand der Hilfsbüchse
kann elliptisch geformt sein. Das Hilfsfiltermedium umfasst gegebenenfalls
mit Kupfersulfat imprägnierte
Aktivkohle, um die TIM-Gase zu entfernen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen ist:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht einer Gasmasken- und Filteranordnung,
die ein Primärfilter
und ein Hilfsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Primärfilters
aus 1;
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3 eine
Schnittansicht des Primärfilters entlang
der Linie 3-3 aus 2; und
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4 eine
Ansicht eines Abschnitts des Filters aus 3, das die
Luftströmung
durch das Filter veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
Gasmaskenanordnung 10 gemäß der Erfindung ist in den 1 bis 4 veranschaulicht. Wie
in 1 dargestellt ist, umfasst die Anordnung 10 ein
Maskengehäu se 12 und
eine Filteranordnung 14. Das Maskengehäuse 12 umfasst an
unteren, seitlichen Abschnitten des Maskengehäuses 12 eine Filterbefestigung 16,
die einen Selbstdichtungsmechanismus (nicht dargestellt), wie in
der internationalen PCT-Schrift
Nr. WO 01/78839, veröffentlicht
am 25. Oktober 2001, offenbart ist, und eine Eingangsöffnung 20 umfasst.
Die Eingangsöffnung 20 ist
vorzugsweise mit einer Steck- und Dreh- oder Bajonettfilterbefestigung
versehen, wie in der internationalen PCT-Schrift Nr. WO 01/78839
offenbart ist. Ein gewöhnlicher
Verbinder mit Innengewinde kann ebenfalls verwendet werden. Das
Maskengehäuse 12 kann
zudem ein Sprachmodul-22 umfassen, das die Funktionen des Schutzes
beim Sprechen und des Trinkens kombiniert. Ein solches Sprachmodul
ist in der PCT-Anmeldung Nr. US 02/2259 (WO 03/008043), veröffentlicht
am 30. Jänner
2003, offenbart.
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Bei
der bevorzugten Steck- und Drehkonfiguration, die in der internationalen
PCT-Schrift Nr. WO/78839
dargestellt ist, ist die Basis des Filters mit drei Nasen und einer
Ausrichtungsnut versehen, sodass es nur in eine Richtung in die
entsprechende Filterbefestigung am Maskengehäuse 12 oder dem Gesichtsteil
passt. Der Vorgang des Drehens des Filters betätigt zwei Sperrvorrichtungen
am Filter, sodass das Filter nicht unbeabsichtigt gelöst werden
kann. Zwei Klemmverschlüsse
am Filter sind vom Typ Filmscharnier, sodass diese beide gleichzeitig
gedrückt werden
müssen,
um das Filter zu lösen,
um dieses aus der gesperrten Stellung an der Filterbefestigung drehen
zu können.
Eine Gummidichtung ist am Filter angepasst, die auch unter Kompression
an der Basis des Filters wirkt. Die Dichtung streift bei der Anbringung
auch die Seite des Filters. Der Vorgang des Anordnens des Filters
und ein zusätzliches
Merkmal des Filters betätigen
ein Selbstdichtungsventil, das sich öffnet, wenn das Filter angebracht
wird, und sich schließt,
wenn das Filter abgenommen wird. Dies ermöglicht dem Benutzer, falls
erforderlich, das Wechseln des Filters in einer verseuchten Umgebung.
Ein geeignetes Selbstdichtungsventil ist in der internationalen
PCT-Schrift Nr. WO 01/78839 offenbart.
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Wie
in 1 dargestellt ist, umfasst die Filteranordnung 14 ein
Primärfilter 24 und
ein Hilfsfilter 26. Das Primärfilter 24 ist mit
einem Verbindungsstück 46 ausgestattet,
das in 2 gezeigt ist und ein Außengewindeverbindungsstück umfasst,
das mit Innen gewinden der Eingangsöffnung 20 des Maskengehäuse 12 verbunden
wird, um das Primärfilter 24 am
Maskengehäuse 12 anzubringen.
Wie oben erörtert
wurde, können
das Primärfilter 24 und
die Eingangsöffnung
vorzugsweise mit einem Steck- und Drehverbindungsstück ausgestattet
sein, wie in der internationalen PCT-Schrift Nr. WO 01/78839 offenbart
ist. Das Hilfsfilter 26 wird vorzugsweise mit der gleichen
Steck- und Dreh- oder Gewindeverbindung am Primärfilter angebracht, wie in
der internationalen PCT-Schrift Nr. WO 01/78839 offenbart ist. Die 1 und 2 zeigen
die Verwendung eines Steck- und Drehverbindungsstücks 28,
um das Hilfsfilter 26 mit dem Primärfilter 24 zu verbinden.
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Bezug
nehmend auf die 2 und 3 umfasst
das Primärfilter 24 eine
elliptisch geformte Filterbüchse 40 mit
einer Büchsenbasis 42 und
einem Büchsendeckel 44.
Die Büchsenbasis 42 umfasst
einen Büchsenboden 48,
von dem aus sich ein Verbindungsstück 46 axial nach außen erstreckt,
und eine Büchsenumfangswand 50,
die sich im Wesentlichen orthogonal vom Büchsenboden 48 erstreckt. Der
Büchsendeckel 44 umfasst
eine obere Wand 52 und eine Deckelumfangswand, 54 die
sich im Allgemeinen orthogonal von dieser erstreckt. Die Umfangswand 54 endet
in einer nach unten wegstehenden Umfangsaußenrandlippe 56. Die
obere Wand 52 endet in einer nach unten wegstehenden Innenrandlippe 58.
Der Büchsendeckel 44 ist
mit der Büchsenbasis 42 verbunden,
indem die Umfangsaußenrandlippe 56 sich über ein
oberes Ende der Umfangswand 50 erstreckt, um eine runde
oder elliptische, im Allgemeinen schwimmreifenförmige Büchse 40 zu bilden, die
das Verbindungsstück 46 aufweist
und eine Innenkammer 60 definiert.
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Das
Verbindungsstück 46 umfasst
eine Auslassapertur 62, die eine Filterauslassöffnung 64 für die Fluidkommunikation
mit der Eingangsöffnung 20 definiert,
wenn das Primärfilter 12 am
Maskengehäuse 12 angebracht
ist.
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Die
Kammer 60 trägt
ein elliptisches, im Wesentlichen schwimmreifenförmiges Primärfilterelement 70.
Das Filterelement 70 umfasst einen oberen Abschnitt 71 und
einen unteren Abschnitt 73. Der untere Abschnitt 71 umfasst
eine elliptische, ringförmige
obere Wand 72, eine damit verbundene, nach unten wegstehende,
elliptische äußere Seitenwand 74 und
eine nach unten wegstehende, runde innere Seitenwand 78,
die mit der oberen Wand 72 verbunden und innen liegend
zur äußeren Seitenwand 74 gleichmäßig von
dieser beabstandet ist. Die innere Seitenwand 78 ist an
einem unteren Abschnitt mit radial beabstandeten Filteraperturen 90 versehen.
Der untere Abschnitt 73 umfasst eine elliptische untere
Wand 76, eine damit verbundene, sich nach oben erstreckende,
elliptische äußere Seitenwand 75,
eine sich nach oben erstreckende, runde innere Seitenwand 77,
die mit der unteren Wand 72 verbunden und innen liegend
zur äußeren Seitenwand 75 gleichmäßig von
dieser beabstandet ist, und einen mittig angeordneten, runden Einlassboden 88,
der orthogonal zur inneren Seitenwand 77 mit dieser verbunden
ist. Die innere Seitenwand 78 bildet eine Mitteleinlassapertur 84,
um eine zylindrische Filtereinlassöffnung 86 auszubilden,
die am Einlassboden 88 endet. Die Filtereinlassöffnung 86 kann
optional mit einem integrierten Gitterteil (nicht dargestellt) bedeckt
sein, um große
Teilchen, etwa Sand oder anderen Schutt, am Eindringen in das Filter 24 zu
hindern.
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Der
obere Abschnitt 71 und der untere Abschnitt 73 stehen
ineinandergreifend in Verbindung, um das Primärfilterelement 70 zu
bilden, indem die äußere Seitenwand 74 mit
der äußeren Seitenwand 75 an
einer geeigneten Außenwandverbindung 80 miteinander
verbunden und die innere Seitenwand 78 mit der inneren
Seitenwand 77 an einer geeigneten Innenwandverbindung 82 miteinander
verbunden werden. Die Verbindungen 80, 82 umfassen
starre, luftdichte Verbindungen. Die obere Wand 72 und
die untere Wand 76 sind mit einer Vielzahl an Aperturen (nicht
dargestellt) versehen, die sich für die Fluidkommunikation zwischen
dem Inneren des Filterelements 70 und der Kammer 60 durch
diese hindurch erstrecken.
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Das
Primärfilterelement 70 umfasst
ein Paar aus beabstandeten, ringförmigen Partikelfilterelementen 92 von
gleichmäßiger Dicke
und ein Paar aus dain eingeschlossenen, beabstandeten, ringförmigen Adsorptionsfilterelementen 94 von
gleichmäßiger Dicke,
die durch eine ringförmige,
perforierte Haltevorrichtung 95 getrennt und in einer gestapelten
Beziehung angeordnet sind. Die Partikelfilterelemente 92 erstrecken
sich von den inneren Seitenwänden 77, 78 zu
den äußeren Seitenwänden 74, 75.
In
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3 sind
die Partikelfilterelemente 92 dargestellt, wie sie durch
einen Einlasskanal 96, der in Fluidkommunikation mit den
Filteraperturen 90 steht, getrennt sind.
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Die
Adsorptionsfilterelemente 94 erstrecken sich von den inneren
Seitenwänden 77, 78 zu
den äußeren Seitenwänden 74, 75.
Die Adsorptionsfilterelemente 94 sind durch eine dazwischen
liegende Haltevorrichtung 95 von den Partikelfilterelementen 92 getrennt
dargestellt. Die Adsorptionsfilterelemente 94 können jedoch
auch durch eine durchlässige Membran
von den Partikelfilterelementen 92 getrennt sein oder in
Kontakt zueinander gestapelt sein. Die Haltevorrichtung 95 erstreckt
sich von den inneren Seitenwänden 77, 78 zu
den äußeren Seitenwänden 74, 75 und
ist an diesen vorzugsweise durch Ultraschallschweißen fix
angebracht.
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Das
Primärfilterelement 70 ist
mit einer Vielzahl an radial verlaufenden oberen Rippen 98,
die sich von der oberen Wand 72 aus nach oben erstrecken,
und mit einer Vielzahl an radial verlaufenden unteren Rippen 100,
die sich von der unteren Wand 72 aus nach unten erstrecken,
ausgestattet. Die oberen Rippen 98 liegen an der Unterseite
der oberen Wand 52 an, und die unteren Rippen 100 liegen
an der Unterseite des Büchsenbodens 48 an,
um das Filterelement 70 in einer in Bezug auf die Primärfilterbüchse unveränderlichen
Position zu halten und um obere, radiale Luftströmungskanäle 102 und untere, radiale
Luftströmungskanäle 104 entlang
der Ober- bzw. der
Unterseite des Filterelements 70 auszubilden. Zudem sind
die äußeren Wände 74, 75 des
Filterelements 70 ein wenig kürzer als die äußeren Wände 50, 54 der
Primärfilterbüchse 40,
um einen vertikalen, ringförmigen
Luftströmungskanal 106 zwischen
dem oberen Strömungskanal 102 und
dem unteren Strömungskanal 104 auszubilden.
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Mit
Bezug auf 4 ist die Luftdurchströmung des
Filters 24 durch die mit "A" gekennzeichneten
Pfeile dargestellt. Luft wird durch die Filtereinlassöffnung 86 in
das Primärfilter 24 und
durch die Aperturen 90 in das Primärfilterelement 70 eingeführt. Die Luft
tritt durch den Einlasskanal 96 hindurch und strömt dann
nach oben und nach unten durch die Partikelfilterelemente 92.
Nach dem Austritt aus den Partikelfilterelementen 92 strömt die Luft
durch die Haltevorrichtung 95 und danach nach oben und
nach unten durch die Adsorptionsfilterelemente 94, um durch
Aperturen in der oberen Wand 72 und in der unteren Wand 76 aus
dem Filterelement 70 auszutreten. Die Luft, die durch die
untere Wand 76 austritt, strömt nach unten in den unteren
Strömungskanal 104.
Die Luft, die durch die obere Wand 72 austritt, strömt nach
unten in den oberen Strömungskanal 102,
dann radial zum vertikalen Strömungskanal 106 und
schließlich
nach unten in den unteren Strömungskanal 104.
Luft strömt
radial aus dem unteren Strömungskanal 104,
um durch die Auslassöffnung 64 aus
der Primärfilterbüchse 40 aus-
und in das Maskengehäuse 12 einzuströmen.
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Die
Partikelfilterelemente 92 entfernen Aerosole, Teilchenmaterialien
und Tröpfchen
aus verseuchter Luft und können
ein beliebiges Filtrationsmedium umfassen, das zur Beseitigung von
Aerosolen, Teilchenmaterialien und Tröpfchen geeignet ist, einschließlich Faltlagen,
elektrostatisch geladene Fasern oder Fiberglaspapier in für die hierin
beschriebene axiale Durchströmung
geeigneter Konfiguration. Vorzugsweise umfasst das Partikelfilterelement 92 ein
elektrostatisch geladenes Vliesgewebe, das von 3M Company hergestellt
und unter dem Produktnamen AEM5 vertrieben wird.
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Das
Adsorptionsfilterelement 94 umfasst vorzugsweise körnchenförmige Aktivkohle,
die zum Schutz vor Kampfgasen mit Schwermetallsalzen, etwa Kupfer-,
Silber-, Zink- und
Molybdänsalzen
und von Amin-Triethylendiamin, imprägniert ist. Die Imprägnierung
reagiert chemisch mit niederschmelzenden Verbindungen, um diese
in der Aktivkohle zu halten. Andere herkömmliche, imprägnierte
Kohlearten oder Aluminiumoxide, die für militärische Anwendungen geeignet
sind, können
ebenfalls verwendet werden, genauso wie auch nichtimprägnierte
Kohlearten für
Filter für
industrielle, nichtmilitärische
Zwecke verwendet werden können.
Beispielsweise kann eine mit Kupfersulfat behandelte Kohle in einer
ammoniakhältigen
Umgebung eingesetzt werden.
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Die
körnige
Aktivkohle, die das Paar aus adsorbierenden Filterelementen 94 umfasst,
wird zwischen der oberen Wand 72 oder dem Büchsenboden 48,
den Seitenwänden 74, 75, 77, 78 und
den Haltevorrichtungen 95 gehalten und durch ein geeignetes Verfahren,
vorzugsweise durch Vibrationsfüllen,
im Filterelement 70 platziert, um eine festgelegte Dichte zu
erhalten. Vliesfilter für
Feinstoffe (nicht dargestellt), die die Adsorptionsfilterelemente 94 von
der oberen Wand 72, dem Büchsenboden 48 und
der Haltevorrichtung 95 trennen, werden verwendet, um einen
Durchtritt von kleinen Kohlekörnern
durch die obere Wand 72, den Büchsenboden 48 und
die Haltevorrichtung 95 zu verhindern.
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Ein
Beispiel für
ein Verfahren zum Platzieren von Kohlekörnern in ein Filter ist in
der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/3119.206, eingereicht
am 25. April 2002, beschrieben. Diese Verfahren geht im Allgemeinen
wie folgt vonstatten. Die Feinstofffilter werden zunächst durch
Ultraschallschweißen
an der oberen Wand 72, der unteren Wand 76 und
der Haltevorrichtung 95 angebracht. Die Haltevorrichtungen 95 werden
durch Ultraschallschweißen
an den passenden Stellen des Primärfilterelements 70 angebracht.
Eine 10-mm-Öffnung (nicht
dargestellt) ist im Filterelement 70 bereitgestellt, durch
welche die Kohlkörner
eingeführt
werden, während
das Filterelement bedienbar auf einer Vibrationsplattform (nicht
dargestellt) gelagert ist. Die Größe der horizontalen und der
vertikalen Kräfte
wird genau gesteuert, um ausreichend Energie an die Kohlekörner einwirken
zu lassen, damit diese eine optimal Packdichte von in etwa 0,62
Gramm pro Kubikzentimeter aufweisen. Nach dem Füllen wird ein Stöpsel in
die 10-mm-Öffnung
eingeführt
und vorzugsweise durch Ultraschallschweißen mit dem Filterelement 70 abgedichtet,
um die Unterbringung des Körnerbetts
abzuschließen.
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Zwei
Schnittballen, die jeweils drei Lagen AEM5 von 3M enthalten, werden
dann auf die passende Filtergröße zugeschnitten
und benachbart zu den Haltevorrichtungen 95 im Filterelement 70 platziert,
um die Partikelfilterelemente 92 zu bilden. Teilchenlagen,
die einen hohen Polypropylenanteil enthalten, können an das Filterelement 70 ultraschallgeschweißt werden.
Die äußeren Seitenwände 74, 75 und
die inneren Seitenwände 77, 78 werden
dann durch Ultraschallschweißen
aneinandergefügt,
das Filterelement 70 in die Filterbüchse 40 eingebracht und
der Büchsendeckel 44 an
der Büchsenbasis 42 angeschweißt.
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Alternativ
dazu kann das Adsorptionsfilterelement 94 das Material
PLEKX enthalte, das von der KX Corporation hergestellt wird und
im US-Patent Nr. 5.019.311, erteilt für Koslow am 28. Mai 1991, geoffenbart
ist. Das Material PLEKX umfasst ein Verbundmaterial mit Kohlenstoffteilchen
in Kombination mit Bindemittelteilchen, die durch Wärme und
Druck ein im Wesentlichen gleichmäßiges, stabilisiertes Gemisch
bilden können,
das eine ausgewählte
Form beibehalten kann. So wie es hierin verwendet wird, wird das
Material PLEKX zu einem 8-lagigen Stapel geformt, der zur Ausbildung
einer Filterpackung durch Spritzgussformen einer umgebenden Hülle aus
einem Polymer, etwa aus Polypropylen oder einem anderen Elastomer,
zusammengefügt
und dann in ein Primärfilterelement 70 pressgepasst
wird.
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Alternativ
dazu kann das Adsorptionsfilterelement 94 ein immobilisiertes
Bett aus körniger
Aktivkohle umfassen, das aus einem Gemisch aus Kohlekörnern und
EVA-beschichteten
Fasern, etwa beschichtete Nylon- oder Glasfaser-Fasern, hergestellt ist.
Die Fasern werden auf eine Länge
von etwa 3 mm zugeschnitten und in einem Verhältnis von etwa 20 Gew.-% Fasern
zu Körnern
mit den Kohlekörnern kombiniert.
Das Gemisch wird auf die Schmelzflusstemperatur der EVA-Beschichtung
der Fasern erhitzt und zu einer vorbestimmten Form geformt, die
an die Form des Inneren des Primärfilterelements 70 angepasst
ist.
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Wie
zuvor erwähnt
weist die dargestellte Filterbüchse 40 eine
Gewindeverbindung für
die Verbindung der Filterbüchse 40 mit
dem Maskengehäuse 12 auf.
Eine "Steck- und Drehverbindung" oder Bajonettverbindung,
wie in der internationalen PCT-Schrift Nr. WO/78839 geoffenbart
ist, wird vorzugsweise verwendet, um die Filterbüchse 40 mit dem Maskengehäuse 12 zu
verbinden. Ein Hilfsfilter 26 mit einer der Form angepassten,
elliptischen Form oder einer herkömmlichen Form zum Herausfiltern von
toxischen Industriematerialen oder nicht typisch militärischen
Schmutzstoffen kann am Primärfilter 24 angebracht
werden, vorzugsweise unter Verwendung einer Bajonettverbindung 28,
wie in der internationalen PCT-Schrift Nr. WO 01/78839 beschrieben ist.
Die Verwendung eines Sekundärfilters
speziell für toxische
Industriechemikalien (TIC) oder toxischen Industriematerialen (TIM)
kann die Lebensdauer des Primärfilter
deutlich erhöhen.
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Es
wird der Bedarf geäußert, die
Leistungspalette von militärischen
Filtern zu vergrößern, damit diese
auch ein Vielzahl an toxischen Industriechemikalien umfasst, die
entweder als Dämpfe
oder Flüssigkeitströpfchen,
als zerstäubte
Feststoffe oder Flüssigkeiten
oder als Teilchenmaterialen auftreten. Herkömmliche, für das Militär verwendete Kohlearten, die
bis zu einem gewissen Grad unspezifische Adsorbentien sind, weisen
die Eigenschaft auf, zahlreiche dieser Chemikalien aus dem Luftstrom
zu entfernen. Es gibt jedoch Chemikalien, die in industriellen Verfahren
häufig
verwendet werden, in großen Mengen
zur Verfügung
stehen und ausreichend toxisch sind, um dem Militär Anlass
zur Sorge zu geben. Ammoniak, Formaldehyd und Ethylenoxid sind drei
solcher Chemikalien, die solche Besorgnisse erregen; gegen diese
ist herkömmliche
militärische
Aktivkohle nicht ausreichend wirksam. Es ist möglich, das Gewicht des Aktivkohleadsorbens
im Filter anzuheben, um den Schutz vor solchen Chemikalien zu verbessern,
dieses Zusatzgewicht würde
aber eine deutlich vergrößerte Belastung
für das
militärische Personal
darstellen, den Atemwiderstand und die Lebenszykluskosten der Ausrüstung anheben.
ein effektiver Weg zur Beseitigung dieses Problems ist die Verwendung
des Hilfsfilters 26, der am Primärfilter angebracht werden kann,
sobald Bedarf besteht.
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Ein
Beispiel für
die Funktionsweise der Kombination des Primär- und des Hilfsfilters wird
nun anhand der Filtration von Ammoniak beschrieben. Eine Primärfilterbüchse, die
aus Aktivkohle besteht, die mit Kupfer, Zink, Silber, Molybdän und Triethylendiamin
imprägniert
ist, wurde einer Konzentration von je 1000 Milligramm/m3 Cyanchlorid
und Ammoniak ausgesetzt. Während
das Cyanchlorid 45 Minuten benötigte, um durchzudringen, waren
es bei Ammoniak nur 5 Minuten. Eine Hilfsfilterbüchse, die aus mit Kupfersulfat
imprägnierter
Aktivkohle bestand, wurde an der Primärfilterbüchse angebracht und in dieser
neuen Konfiguration einer Konzentration von je 1000 Milligramm/m3 Cyanchlorid und Ammoniak ausgesetzt. Die
Zeit zur Durchdringung belief sich für Cyanchlorid und Ammoniak
auf über
45 Minuten.
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Das
Hilfsfilter 26 kann eine herkömmliche TIC-Filterelementanordnung
oder die einzigartige, hierin geoffenbarte Filterelementanordnung
umfassen. Ebenso können
das Primärfilter 24 und
das Hilfsfilter 26 so angepasst werden, dass sie einen Schlauchanschluss
zur Verwendung in Militärfahrzeugen
aufnehmen können.
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Die
einzigartige, hierin geoffenbarte Filterelementanordnung 14 verbessert
die Funktionalität
einer herkömmlichen
Gasmaske durch die Anpassung der Form des Primärfilters 24 und des
Hilfsfilters 26 an die Krümmung des Gesichts des Trägers. wodurch
das Profil der Maske und des Filters stromlinienförmiger werden.
Das stromlinienförmigere
Profil verringert die Wahrscheinlichkeit, dass Filter die Sicht
und Aktivitäten
des Trägers
(etwa das Zielen mit einer Feuerwaffe) beeinträchtigt oder Gegenstände in der
unmittelbaren Nähe
des Trägers
berührt, was
gegebenenfalls zu einer Beschädigung
des Filters und somit zu dessen Funktionsuntüchtigkeit sowie zu Verletzungen
des Trägers
führen
kann. Das verbesserte Adsorptionsfilterelement sorgt für das gewünschte Filtrationsvermögen eines
Aktivkohlekörnerfilters
in einem elliptischen, formangepassten Filter.
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Außerdem reduziert
die durch die gegabelte Strömungskonstruktion
mit dem Doppelfilter aus Partikel- und Adsorptionsfilter aufgrund
der Vergrößerung der
Filtrationsoberfläche
und der entsprechenden Reduzierung der Flächengeschwindigkeit den Luftströmungswiderstand
durch das Filter im Vergleich zu einem vergleichbaren Axialströmungsfilter. Gleichzeitig
minimieren das relativ flache Profil und die formangepasste Form
die Beeinträchtigung
normaler Tätigkeiten.
Die Filtrationsoberfläche
ist zudem durch die elliptische Form des Filters vergrößert.
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Die
Erfindung wurde in bezug auf eine spezifische Ausführungsform
beschrieben, die die beste Art der Umsetzung der Erfindung darstellt,
sollte jedoch nicht als Einschränkung
der Erfindung auf eine bestimmte Ausführungsform erachtet werden.
Die Filterbüchse
kann eine runde Form oder eine beliebige komplexe Form aufweisen
oder auch elliptisch sein. Zudem kann die Filterbüchse flach
sein anstatt formangepasst an die Verwendung des gegabelten Strömungsmusters,
die oben geoffenbart wurde. Außerdem
kann es sich beim Verfahren des Anbringens der Filterbüchse an
das Maskengehäuse
um ein bevorzugtes Steck- und Drehverbindungsstück handeln, aber auch um ein
Gewinde oder eine andere bekannte Methode zum abnehmbaren Anbringen
einer Filterbüchse
an ein Maskengehäuse
handeln.
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Obwohl
die Erfindung spezifisch in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen
selbiger beschrieben wurde, versteht es sich, dass diese nur der
Veranschaulichung und nicht der Einschränkung dienen. Vernünftige Variationen
und Modifikationen sind innerhalb des Schutzumfangs der vorangegangenen Beschreibung
und der Zeichnungen möglich,
ohne von der Erfindung abzuweichen.