DE60306359T2

DE60306359T2 - Gasmaskenfilterkanister

Info

Publication number: DE60306359T2
Application number: DE60306359T
Authority: DE
Inventors: K. David Cockeysville FRIDAY; John Columbus SCHLAECHTER; E. Wayne Columbus BALLANTYNE; John Baltimore MAHLE; Robert J. Frederick PUHALA; David W. Salisbury PIKE
Original assignee: Avon Protection Systems Inc
Current assignee: Avon Protection Systems Inc
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2023-04-26
Also published as: US20050160911A1; DE60306359D1; US8292991B2; US7311764B2; CA2483560C; EP1499396A1; JP2005523752A; WO2003090873A1; EP1499396B1; JP4559740B2; CA2483560A1; AU2003263141A1; US20120167889A1

Description

Gebiet der Erfindung
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.
Beschreibung des Stands der Technik
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die deutsche Patentschrift DE 891052 C2 offenbart eine Filterbüchse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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.
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.
Das andere der Filterelemente kann ein Partikelfilter sein, um Feststoffe, zerstäubte Flüssigkeiten, Tröpfchen und Teilchenmaterialien, wie etwa Staub, Rauch, Bakterien und Viren, zu entfernen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Seitenwand elliptisch geformt sein.
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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist:
1 eine perspektivische Explosionsansicht einer Gasmasken- und Filteranordnung, die ein Primärfilter und ein Hilfsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
2 eine perspektivische Ansicht des Primärfilters aus 1;
3 eine Schnittansicht des Primärfilters entlang der Linie 3-3 aus 2; und
4 eine Ansicht eines Abschnitts des Filters aus 3, das die Luftströmung durch das Filter veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
3 sind die Partikelfilterelemente 92 dargestellt, wie sie durch einen Einlasskanal 96, der in Fluidkommunikation mit den Filteraperturen 90 steht, getrennt sind.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12), die ein Gehäuse (40) mit einer oberen Wand (52), einer unteren Wand (48) und einer Seitenwand (54, 50) sowie eine Einlassöffnung (86) in der oberen Wand (52) und eine Auslassöffnung (64) in der unteren Wand (48) aufweist, welche untere Wand (48) weiters ein die Auslassöffnung (64) definierendes erstes Verbindungsstück (46), um die Büchse (14) an der Gasmaske (12) abnehmbar anzubringen, und ein Paar aus separaten Filterelementen (92, 94) aus einem unterschiedlichen Filtrationsmedium innerhalb des Gehäuses (40) umfasst, die einen axialen Luftströmungsweg zwischen der Einlass- und der Auslassöffnung (86, 64) ausbilden, worin die obere Wand (52) konvex und die untere Wand (48) konkav ist, um die Filterbüchse (24) an die Gesichtsform des Benutzers anzupassen.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 1, worin eines der Filterelemente (94) ein Adsorptionsbett umfasst.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 2, worin das Adsorptionsfilterbett zumindest eine aus Kohlekörnern, einem Verbundmaterial, in dem Kohleteilchen mit Bindemittelteilchen kombiniert sind, oder einem immobilisierten Bett aus Kohlekörnern und beschichteten Fasern ist.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 2, worin das Adsorptionsfilterbett Aktivkohle umfasst, die mit zumindest einem aus Kupfer, Zink, Silber, Molybdän und Triethylendiamin imprägniert ist.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 2, worin eines der Filterelemente zudem ein Partikelfilter umfasst.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 1, worin eines der Filterelemente ein Partikelfilter umfasst.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 1, worin die Seitenwand (54, 50) elliptisch geformt ist.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 7, worin die obere Wand (52) ein zweites Verbindungsstück (28) aufweist, um eine Hilfsfilterbüchse (26) anzubringen, und weiters umfassend eine Hilfsfilterbüchse (26) mit einer Einlasswand, einer Auslasswand, einer Seitenwand, einer Einlassöffnung in der Einlasswand, einer Auslassöffnung in der Auslasswand und einem innerhalb der Hilfsfilterbüchse (26) befestigten Hilfsfiltermedium, das geeignet ist, um TIM(toxische Industriematerialien)-Schmutzstoffe aus der Luft zu entfernen; wobei die Hilfsfilterbüchse (26) weiters einen Luftströmungsweg durch das Hilfsfiltermedium zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung in der Hilfsfilterbüchse (26) definiert; sowie ein drittes Verbindungsstück (28), das an der Auslasswand der Hilfsfilterbüchse angebracht und dazu geeignet ist, mit dem ersten Verbindungsstück (28) verbunden zu werden, um die Hilfsfilterbüchse (26) an der Filterbüchse (24) für den seriellen Luftstrom durch diese hindurch anzubringen.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 8, worin die Seitenwand der Hilfsbüchse (26) elliptisch geformt ist.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 8 oder 9, worin das Hilfsfiltermedium mit Kupfersulfat imprägnierte Aktivkohle umfasst.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, worin das zweite und das dritte Verbindungsstück (28, 28) Steck-und-Dreh- Verbindungsstücke sind.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 7, worin die obere Wand (52) ein zweites Verbindungsstück (28) aufweist, um eine Hilfsfilterbüchse (26) anzubringen, und weiters umfassend eine Hilfsfilterbüchse (26) mit einer Einlasswand, einer Auslasswand, einer Seitenwand, einer Einlassöffnung in der Einlasswand, einer Auslassöffnung in der Auslasswand und einem innerhalb der Hilfsfilter büchse (26) befestigten Hilfsfiltermedium, das geeignet ist, um TIM(toxische Industriematerialien)-Schmutzstoffe aus der Luft zu entfernen; wobei die Hilfsfilterbüchse (26) weiters einen Luftströmungsweg durch das Hilfsfiltermedium zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung in der Hilfsfilterbüchse (26) definiert; sowie ein drittes Verbindungsstück (28), das an der Auslasswand der Hilfsfilterbüchse angebracht und dazu geeignet ist, mit dem ersten Verbindungsstück (28) verbunden zu werden, um die Hilfsfilterbüchse (26) an der Filterbüchse (24) für den seriellen Luftstrom durch diese hindurch anzubringen.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 12, worin das Hilfsfiltermedium mit Kupfersulfat imprägnierte Aktivkohle umfasst.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 12, worin das zweite und das dritte Verbindungsstück (28, 28) Steck-und-Dreh-Verbindungsstücke sind.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 12, worin die Seitenwand der Hilfsbüchse (26) elliptisch geformt ist.
Filterbüchse (24) für eine Gasmaske (12) nach Anspruch 1, worin zumindest zwei Paar der separaten Filterelemente (92, 94) vorliegen, der Luftströmungsweg durch das Filtrationsmedium sich gabelt und jeder der Gabelungswege durch ein Paar der separaten Filterelemente (92, 94) hindurch verläuft.