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1、(10)申请公布号 CN 102292136 A (43)申请公布日 2011.12.21 CN 102292136 A *CN102292136A* (21)申请号 200980155098.5 (22)申请日 2009.12.03 61/139,700 2008.12.22 US B01D 46/52(2006.01) B01D 46/00(2006.01) A62B 23/02(2006.01) (71)申请人 3M 创新有限公司 地址 美国明尼苏达州 (72)发明人 拉里A布雷 莉萨M克罗尔 杜安D范斯勒 西蒙J史密斯 (74)专利代理机构 北京天昊联合知识产权代理 有限公司 1111。
2、2 代理人 顾红霞 段斌 (54) 发明名称 小型多气体过滤器 (57) 摘要 本发明提供了一种过滤器组件， 所述过滤器 组件包括滤床和褶皱型过滤元件， 所述滤床包括 至少一种化学过滤介质。所述褶皱型过滤元件包 括粒状过滤介质和至少一种化学过滤介质。在一 种实施方式中， 所述褶皱型过滤元件包括聚合物 纤维的非织造纤维网和嵌在所述纤维网中的 60 重量以上的吸附剂粒子。所述褶皱型过滤元件 内的至少一种化学过滤介质和所述滤床的至少一 种化学过滤介质可以被设计成能够针对不同的化 学物质。本发明的一些过滤器组件可以设置在具 有入口和出口的流体可渗透的壳体的内部。 (30)优先权数据 (85)PCT申请。
3、进入国家阶段日 2011.07.20 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2009/066500 2009.12.03 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/074909 EN 2010.07.01 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 5 页 CN 102292153 A1/2 页 2 1. 一种过滤器组件， 包括 ： 滤床， 所述滤床包括至少一种化学过滤介质， 以及 褶皱型过滤元件， 所述褶皱型过滤元件包括粒状过滤介质和至少一种化学过滤介质， 其中所述褶皱型过滤元件的至少一种化学过滤介质和所。
4、述滤床的至少一种化学过滤 介质能够针对不同的化学物质。 2. 根据权利要求 1 所述的过滤器组件， 其中所述滤床包括粒状吸附剂材料。 3. 根据权利要求 1 所述的过滤器组件， 其中所述滤床包括多个层。 4. 根据权利要求 1 所述的过滤器组件， 其中所述滤床和所述褶皱型过滤元件中的至少 一个包括下列至少一者 ： 吸附剂、 催化剂、 化学反应介质和它们的任何组合。 5. 根据权利要求 1 所述的过滤器组件， 其中所述滤床和所述褶皱型过滤元件中的至少 一个包括下列至少一者 ： 活性炭、 氧化铝、 沸石、 二氧化硅、 催化剂、 催化剂载体和它们的任 何组合。 6. 根据权利要求 1 所述的过滤器组。
5、件， 其中所述滤床和所述褶皱型过滤元件中的至少 一个包括多气体吸附剂粒子。 7. 根据权利要求 1 所述的过滤器组件， 其中所述褶皱型过滤元件包括至少一层粒状过 滤介质和至少一层化学过滤介质。 8. 根据权利要求 7 所述的过滤器组件， 其中至少一层所述粒状过滤介质与至少一层所 述化学过滤介质分离， 并且所述层用结网保持在一起。 9. 根据权利要求 1 所述的过滤器组件， 其中所述滤床的至少一种化学过滤介质包括粒 状炭 ； 并且 其中所述褶皱型过滤元件包括至少一层带电荷纤维网和至少一层填充有用氯化锌处 理过的碳粒的非织造纤维网。 10. 一种过滤器组件， 包括 ： 基本上不可透过流体的壳体， 。
6、所述基本上不可透过流体的壳体具有内部、 入口和与所 述入口流体连通的出口， 滤床， 所述滤床包括设置在所述壳体的所述内部内的化学过滤介质， 以及 褶皱型过滤元件， 所述褶皱型过滤元件设置在所述壳体的所述内部内， 并且包括粒状 过滤介质和化学过滤介质。 11. 根据权利要求 10 所述的过滤器组件， 其中所述褶皱型过滤元件的至少一种化学过 滤介质和所述滤床的至少一种化学过滤介质能够针对不同的化学物质。 12. 根据权利要求 10 所述的过滤器组件， 其中所述滤床包括多个层。 13. 根据权利要求 10 所述的过滤器组件， 其中所述滤床和所述褶皱型过滤元件中的至 少一个包括下列至少一者 ： 吸附剂。
7、、 催化剂、 化学反应介质和它们的任何组合。 14. 根据权利要求 10 所述的过滤器组件， 其中所述滤床和所述褶皱型过滤元件中的至 少一个包括下列至少一者 ： 活性炭、 氧化铝、 沸石、 二氧化硅、 催化剂、 催化剂载体和它们的 任何组合。 15. 根据权利要求 10 所述的过滤器组件， 其中所述褶皱型过滤元件包括至少一层粒状 过滤介质和至少一层化学过滤介质。 16. 一种过滤器组件， 包括 ： 权 利 要 求 书 CN 102292136 A CN 102292153 A2/2 页 3 滤床， 所述滤床包括化学过滤介质， 以及 褶皱型过滤元件， 其中所述褶皱型过滤元件包括聚合物纤维的非织造。
8、纤维网和嵌在所述纤维网中的 60 重量以上的吸附剂粒子。 17. 根据权利要求 16 所述的过滤器组件， 其中所述滤床内的所述吸附剂粒子和嵌入所 述纤维网内的所述吸附剂粒子具有能够针对不同化学物质的过滤性质。 18. 根据权利要求 16 所述的过滤器组件， 其中所述纤维包括下列至少一种 ： 热塑性聚 氨酯弹性体、 热塑性聚丁烯弹性体、 热塑性聚酯弹性体和热塑性苯乙烯嵌段共聚物或它们 的任何组合。 19. 根据权利要求 16 所述的过滤器组件， 其中所述吸附剂粒子包括活性炭、 氧化铝、 沸 石、 二氧化硅、 催化剂、 催化剂载体或它们的任何组合中的至少一种。 20. 一种呼吸保护装置， 所述呼吸。
9、保护装置包括 ： 通常至少罩住佩戴者的鼻和嘴的面 罩， 所述面罩具有内部， 根据权利要求1、 10或16中的任一项所述的过滤器组件连接到所述 面罩 ； 以及用于为所述内部供应空气的进气通道， 其中所述通道穿过根据权利要求 1、 10 或 16 中的任一项所述的过滤器组件。 21. 根据权利要求 1、 10 或 16 中的任一项所述的过滤器组件， 其中所述过滤元件以平 面、 弯曲或圆柱形构造设置。 22.根据权利要求1、 10或16所述的过滤器组件， 其中所述褶皱型过滤元件设置在所述 滤床的上游。 23.根据权利要求1、 10或16所述的过滤器组件， 其中所述褶皱型过滤元件设置在所述 滤床的下游。
10、。 权 利 要 求 书 CN 102292136 A CN 102292153 A1/7 页 4 小型多气体过滤器 技术领域 0001 本发明涉及包括化学过滤介质和粒状过滤介质两者的过滤器组件。更具体地讲， 本发明涉及包括滤床和褶皱型过滤元件的过滤器组件。 背景技术 0002 工业、 军事和现场急救呼吸保护领域当前的趋势表明， 对针对多种粒状毒性物质 和气体毒性物质的小型过滤器的需求日益增加。在一种为满足这种需求的尝试中， 已经设 计出各种过滤器。 0003 一种已知的过滤器设计包括具有单层或多层的传统粒状床。 这种具有多个粒状床 层的过滤器通常能够除去多种类型的气体。 其他过滤器构造包括共成。
11、褶的粒状过滤介质和 化学过滤介质。 虽然这种构造在某些情况下有效， 但仍然存在对一种过滤技术的需求， 该技 术甚至更有效地处理各种粒状污染物和气体， 并且是小型的， 且具有低压降和长透过时间。 发明内容 0004 在一个方面， 本发明提供了一种过滤器组件， 该过滤器组件包括具有至少一种化 学过滤介质的滤床以及具有粒状过滤介质和至少一种化学过滤介质的褶皱型过滤元件。 在 该示例性实施例中， 褶皱型过滤元件的至少一种化学过滤介质和滤床的至少一种化学过滤 介质能够处理不同的化学物质。 0005 在另一方面， 本发明提供了一种过滤器组件， 该过滤器组件包括具有内部、 入口和 与入口流体连通的出口的基本。
12、上不可透过流体的壳体。 过滤器组件还包括滤床和褶皱型过 滤元件， 所述滤床包括设置在壳体内部的化学过滤介质。所述褶皱型过滤元件设置在壳体 内部， 并且包括粒状过滤介质和化学过滤介质。 0006 在另一方面， 过滤器组件包括滤床和褶皱型过滤元件， 所述滤床包括化学过滤介 质。所述褶皱型过滤元件包括聚合物纤维的非织造纤维网和嵌在网中的 60 重量以上的 吸附剂粒子。 0007 在又一方面， 呼吸保护装置包括通常至少罩住佩戴者的鼻和嘴的面罩， 以及连接 到面罩的根据本发明的示例性实施例的过滤器组件。 用于为面罩内部供应环境空气的进气 通道穿过过滤器组件。 附图说明 0008 结合附图对本发明的各种实。
13、施例所做的以下详细说明可以更全面地理解本发明， 其中 ： 0009 图 1 示意性地示出表示根据本发明实施例的平面过滤器组件的剖视图。 0010 图 2 示意性地示出根据本发明的示例性褶皱型元件的剖视图。 0011 图 3 示出根据本发明实施例的平面构造的示例性过滤器组件。 0012 图 4 示出根据本发明实施例的圆柱形构造的示例性过滤器组件。 说 明 书 CN 102292136 A CN 102292153 A2/7 页 5 0013 图 5 示出包括根据本发明的示例性过滤器组件的示例性呼吸保护装置。 0014 图 6 为图表， 示出了按照美国国家职业安全卫生研究所 (NIOSH)CBRN。
14、 APER(2003) 标准进行除氨测试时本发明不同实施例的透过时间。 0015 图7为图表， 示出了按照NIOSH CBRN APR(2003)标准进行除氨测试时本发明不同 实施例的压降和透过时间。 0016 附图未必按比例绘制。 在附图中使用的相同的标号表示相同的部件。 然而， 应当理 解， 在给定附图中使用标号指示部件并非意图限制另一个附图中用相同标号标记的部件。 具体实施方式 0017 本发明的一些示例性实施例包括过滤器组件， 该过滤器组件包括滤床和褶皱型过 滤元件， 所述褶皱型过滤元件包括粒状过滤介质和化学过滤介质， 其中褶皱型过滤元件和 滤床中的化学过滤介质能够处理不同物质。 这些。
15、实施例尤其可用于需要过滤的物质事先未 知的情况， 并且可以允许过滤器组件处理多种可能的物质， 以提供广泛的保护范围。 为处理 多种物质而将褶皱型化学元件和滤床组合使用提供了广泛的保护范围， 同时保持较小的体 积、 相对较低的压降和相对较长的透过时间。 本发明的合适潜在应用可包括军事、 现场急救 和工业呼吸保护系统。 0018 图 1 中示出了示例性过滤器组件 10 的剖视图。在该实施例中， 过滤系统 10 包括 滤床 11， 滤床继而包括化学过滤介质 13。化学过滤介质 13 可包括吸附剂、 催化剂或化学反 应介质中的一种或多种。在一些示例性实施例中， 吸附剂和 / 或催化剂可以至少部分地采 。
16、用粒子形式。例如， 粒子可具有小球、 小珠或颗粒状吸附剂材料的形式。 0019 吸附剂粒子的目尺寸可以为约 2040， 其中 “20” 指基本上所有粒子都会穿过的 网孔密度，“40” 指足够高的以致能保留基本上所有粒子的网孔密度。 例如， 2040的目尺寸 意指基本上所有粒子都会穿过网孔密度为20线/英寸的网孔， 而基本上所有粒子都会被密 度为 40 线 / 英寸的网孔保留。选择合适的目尺寸需要使密度和过滤能力与气流阻力平衡。 一般来讲， 较细的目尺寸提供较大的密度和较强的过滤能力， 但也会使气流阻力更高。在 平衡这些因素的情况下， 已发现适合本发明的目尺寸的具体例子包括 ( 但不限于 )12。
17、20、 1230、 1240 和 2040。 0020 滤床 11 可包括吸附剂粒子， 吸附剂粒子包括活性炭、 氧化铝、 沸石、 二氧化硅等中 的任何一种或多种。可用于本发明的粒子的具体例子包括 ： 用氯化锌 (ZnCl2) 处理过的炭， 其用于除去氨气 (NH3) 和有机蒸气 (OV) ； 以及用铜、 银、 锌、 钼和三亚乙基二胺 (TEDA) 浸渍 的示例性的活性炭。 合适的粒子还包括活性炭， 例如包括铜、 锌、 钼、 硫酸以及硫酸盐中的一 种或多种的多气体活性炭， 例如可得自Calgon Carbon公司的炭， 特别是诸如通用呼吸器炭 (Universal Respirator Carb。
18、on)(URC) 的活性炭类型， 其包括总量不超过 20的铜和锌、 最多10的钼化合物、 最多10的硫酸或硫酸盐， 并且可以除去酸性气体(例如， SO2、 H2S)、 碱性气体 ( 例如 NH3)、 氰化氢和有机蒸气 ( 例如 CCl4、 甲苯、 大多数烃 )。其他示例性粒子 包括如美国专利 No.5,344,626 中所述的用醋酸锌和碳酸钾处理过的炭材料， 其可以除去 酸性气体、 氰化氢和有机蒸气 ； 或者未处理过的炭， 例如不含额外的化学物质的基于椰子的 酸洗炭， 其可除去有机蒸气。 0021 滤床 11 可包括替代吸附剂粒子或作为其补充的催化剂和 / 或载体催化剂。当一 说 明 书 CN。
19、 102292136 A CN 102292153 A3/7 页 6 种或多种目标化学物质穿过滤床 11 时， 催化剂有利于与目标化学物质反应， 以将其转化为 无毒或完好保留的物质。例如， 滤床可包括 ： 催化剂材料， 例如， 氧化铜和二氧化锰的组合 (例如， 得自MSDS的Carulite 300型催化剂)， 该催化剂除去一氧化碳(CO)、 氰化氢(HCN)、 一些酸性气体 ( 例如 SO2) 和一些碱性气体 ( 例如 NH3)， 或含有纳米级金粒子的催化剂 ； 以 及涂覆有二氧化钛和设置在二氧化钛层上的纳米级金粒子的粒状活性炭 ( 美国专利申请 No.2004/0095189 A1)， 其。
20、除去 CO、 OV 和其他化合物。 0022 在图 1 所示特定的示例性实施例中， 滤床 11 包括两个滤床层 12。或者， 滤床 11 可 具有 3 个、 4 个或更多个滤床层， 或者其可以仅具有一层。在存在不止一个滤床层的实施例 中， 滤床层 12 可包含具有类似或不同过滤性质的材料。例如， 滤床层 12 中可以使用上文讨 论的任意数量的材料。 0023 在一个示例性实施例中， 第一滤床层可包括用三亚乙基二胺 (TEDA)、 优选地用 2-5 TEDA 处理过的颗粒状活性炭 ( 例如， 得自 Pica USA， Inc. 的 Pica Nacar B 型活性 炭)， 第二滤床层可包括含有铜。
21、、 锌、 钼、 硫酸及硫酸盐中的一种或多种的活性炭(例如URC， 其含有总量不超过20的铜和锌、 最多10的钼化合物、 最多10的硫酸或硫酸盐)。 确定 滤床层 12a、 12b 的布置方式需考虑的问题包括 ( 例如 ) 是否必须保护滤床层 12b 免受进气 的影响， 在这种情况下， 可以将其设置在相对另一滤床层 12a 的下游， 并且 / 或者通常将针 对尤其难以除去的气体的滤床层 12b 设置在下游。滤床可包括堆积的吸附剂粒子， 并且可 以采用本领域技术人员已知的方法进行制备。例如， 滤床可以用如美国专利 No.6,344,071 或英国专利 No.606,867 中所述的暴风雪式填充 (。
22、snowstorm filling) 法进行制备。滤床 11 也可以是利用压缩和竖桩焊接塑性保持器的标准方法保持位置的颗粒状碳床。滤床 11 也可包括如美国专利申请 No.2006/0096911 中所述的负载吸附剂粒子的一个或多个层和 / 或如美国专利 No.5078132 中所述的一个或多个粘合的吸附剂粒子。滤床 11 还可包括任何 其他适当的结构部件， 包括 ( 但不限于 ) 容纳体、 保持板、 衬垫、 压缩垫、 稀松布等。 0024 再次参见图 1， 过滤器组件 10 还包括褶皱型过滤元件 14。示例性褶皱型过滤元件 14 包括粒状过滤介质 15 和化学过滤介质 16 两者。粒状过滤介。
23、质 15 可以由优选地通过熔 喷法或针刺制毡法制成的纺织材料(例如非织造纤维网)构成， 或者作为另外一种选择， 可 以涂敷膜。 0025 在一个优选的实施例中， 该过滤介质提供了亚微米级的高效颗粒捕集， 足以符合 法规标准中限定的分级。一个例子为适用于预期在北美地区销售的呼吸装置的 42 CFR 84 标准的 P100 级。按照欧洲标准， 将类似的性能水平规定为 P3。为了在足够低的压降下达 到所需的捕集性能水平， 可以采用表面改性驻极体组中的熔喷非织造材料。这些材料是已 经过某种方式处理以根据过滤应用定制其性能的熔喷材料。 通过挤出后进行处理连同进行 用于向纤维表面应用氟化学的表面改性， 使。
24、电荷水平升高。 如果采用针刺制毡法， 则其也应 为合并氟化学处理的驻极体改性形式。 如果涂敷高效膜， 则不必进行这些处理， 但需要膜在 足够低的气流阻力下提供所需的捕集效率。合适的膜的一个例子是聚四氟乙烯 (PTFE) 膜。 通常， 非织造介质应当在 5.2 厘米 / 秒的气流速率下提供小于约 180Pa 的阻力的同时， 满足 捕集效率要求。 0026 在图示的示例性实施例中， 粒状过滤介质15和化学过滤介质16以分层形式布置， 使得粒状过滤介质 15 位于化学过滤介质 16 的上游。或者， 化学过滤介质 16 可以位于粒状 说 明 书 CN 102292136 A CN 102292153 。
25、A4/7 页 7 过滤介质 15 的上游。另外， 可以存在不止一层粒状过滤介质 15 和 / 或化学过滤介质 16。 在其他示例性实施例中， 可以将粒状过滤介质15和化学过滤介质16结合， 使得它们不会形 成轮廓分明的层或任何层。例如， 化学过滤介质 16 可以采用散布在整个粒状过滤介质中的 活性粒子的形式。 0027 在本发明的典型实施例中， 化学过滤介质 16 具有不同于至少一个滤床层 12 的过 滤性质。化学过滤介质 16 具有以不同于至少一个滤床层 12 的处理对象的化学物质或化学 物质组为处理对象的性能。 这使得化学过滤介质16和滤床层12可以协调工作。 例如， 一些 过滤器可以依赖。
26、包括浸渍活性炭 ( 例如用铜、 银、 锌、 钼和 TEDA 中的一种或多种浸渍的炭 ) 的炭床。这种浸渍活性炭的一个例子是得自 Calgon Carbon 公司的 ASZM-TEDA 型炭 ( 合适 的活性炭在美国专利 No.5,063,196 中也有所描述 )。虽然示例性的 ASZM-TEDA 炭可以除 去多种类型的化合物 ( 例如酸性气体、 氰基气体和有机蒸气 )， 但其不能充分除去碱性气体 ( 例如氨气 )。为了克服这种潜在的局限性， 可以在该过滤器组件的入口侧添加含有氨气专 用吸附剂 ( 如 ZnCl2) 的褶皱型化学过滤材料。这样可以显著提高过滤器的除氨能力， 而不 显著增大过滤器组。
27、件的尺寸和重量。 0028 在根据本发明的另一个实施例中， 化学过滤介质 16 具有与至少一个滤床层 12 的 过滤性质类似的过滤性质。在构造将会符合 NIOSH CBRN 关于操作式过滤器和逃生型过滤 器的现行标准的过滤器时， 这可能是期望的。 NIOSH CBRN标准要求， 合格的过滤器能够除去 生物颗粒和其他颗粒， 以及被选中代表毒性化合物家族的一系列 10 种气体。这 10 种气体 是二氧化硫 (SO2)、 硫化氢 (H2S)、 甲醛 (H2CO)、 氨气 (NH3)、 氰化氢 (HCN)、 氯化氰 (ClCN)、 光 气 (COCl2)、 环己烷 (C6H12)、 二氧化氮 (NO2。
28、) 和膦 (PH3)。通常， 符合这类标准的过滤器使用 能够除去所有这些气体的炭进行构造或者使用总体除去所列出的所有类型化合物的炭层 进行构造。在这两种情况下， 上述 10 种气体集合中的一种促进了对数量增加的粒状吸附剂 材料的需求。就目前的炭技术而言， 这种气体通常是氨气。在这种情况下， 根据本发明， 可 以将一种含有氨气专用吸附剂 ( 例如 ZnCl2) 的褶皱型化学过滤材料添加到过滤器入口侧， 这样可将氨气透过时间从 7 分钟增加至 30 分钟， 同时保持紧凑的尺寸。 0029 在本发明的另一个实施例中， 化学过滤介质 16 具有与填充床中的一种或多种炭 的去除能力类似的化学物质去除能力。
29、。例如， 通过添加容纳有多气体活性炭 ( 如 URC) 的褶 皱型化学过滤材料， 可以将氨气的透过时间从 1 分钟增加至 14 分钟， 并将二氧化硫的透过 时间从 6 分钟增加至 21 分钟。 0030 在一些实施例中， 粒状过滤介质15和化学过滤介质16可以作为单独的片材提供， 然后通过结网 ( 例如热塑性结网 ) 一起固定在过滤器组件 10 内。在一个优选的实施例中， 结网为双平面聚丙烯挤出结网。合适的双平面聚丙烯挤出结网的例子为市售产品， 例如以 商品名 Vexar 级 L190 或 L185 产品由 MasterNet 公司提供的产品、 或其他合适的产品。或 者， 可以将粒状过滤介质1。
30、5和化学过滤介质16以及加强层层合并褶皱成单个单元， 以形成 褶皱型过滤元件 14。可以采用旋涡胶式层合法 (swirl type glue lamination process) 或施加层合纤维网， 以连接这三层。 0031 图 2 示意性地示出了适合在本发明的褶皱型元件中使用的一种示例性化学过滤 介质。在该示例性实施例中， 化学过滤介质包括聚合物纤维 21 的非织造纤维网 20。该非织 造纤维网可以为通过纤维的缠结或点式粘合表征的纤维网。例如， 通过将成纤材料穿过多 说 明 书 CN 102292136 A CN 102292153 A5/7 页 8 个孔口挤出以形成原丝， 同时使原丝与空。
31、气或其他细化用流体接触以将原丝细化成纤维， 并在此后收集细化纤维层 21， 可以形成纤维网。纤维网 20 为多孔的， 从而可渗透流体和气 体。在一个实施例中， 例如通过使用美国已公布的专利申请 No.2006/0096911 A1( 该专利 申请以引用方式并入本文 ) 中所述的熔喷法， 将 60 重量以上的吸附剂粒子 22 嵌入非织 造纤维网 20。在其他示例性实施例中， 可以将 80 重量或更多的吸附剂粒子 22 嵌入非织 造纤维网20。 嵌入的粒子22可以充分地粘合到纤维网或捕集在纤维网内， 以便当纤维网经 受温和的处理时保持在纤维网之内或纤维网之上。 0032 纤维 21 可包含热塑性弹。
32、性体聚烯烃、 热塑性聚氨酯弹性体、 热塑性聚丁烯弹性 体、 热塑性聚酯弹性体或热塑性苯乙烯嵌段共聚物。 嵌入纤维网20内的吸附剂粒子22可包 括活性炭、 活性氧化铝、 沸石、 二氧化硅、 催化剂载体等。在滤床层 12 内使用的任何类型的 粒子也可用于非织造纤维网 20 内。吸附剂粒子 22 的目尺寸可以为约 40140。在一些情 况下， 吸附剂粒子 22 的目尺寸可能影响成褶过程和纤维网 20 内的粒子 22 的重量。例如， 包括较小粒子 22 的成褶材料可具有更为均匀的粒子分布。考虑到这些因素， 例如， 纤维网 20 可包括具有约 2040 至约 100140 的目尺寸的吸附剂粒子 22。 。
33、0033 纤维网 20 可以与粒状过滤介质 16 共成褶。在成褶的纤维网 20 内的褶皱可具有 通常为 U 形的外观。越高的褶皱提供越大的表面积， 并且还会导致越低的压降。例如， 褶皱 可以为约 15mm 高， 或者更高或更低。褶皱峰之间的距离可以在约 3mm 至约 8mm 或更大或更 小的范围内。褶皱峰之间的距离常常取决于纤维网 20 的厚度。褶皱可以使用任何合适的 系统(例如本领域已知的系统， 包括刀片式打褶器和推杆式打褶器)产生， 从而形成通常可 描述为 U 形褶皱轮廓的褶皱。如本文所用， 共成褶可以涉及将待成褶的多个层单独引入打 褶机。从安装在合适的退绕架上的多个辊供给这些层。 003。
34、4 图 3 示出了包括设置在壳体 330 内的过滤系统 310 的示例性过滤器组件 300 的截 面图。过滤系统 310 设置在壳体 330 的内部 331 内。壳体 330 具有与流体出口 333 流体连 通的流体入口332。 流体(例如气体)可以被强制或可以自然流入流体入口332。 流体通常 从设置在最靠近流体入口 332 处的过滤元件开始， 从流体入口依次穿过每个过滤元件。过 滤后的流体接着最后穿过流体出口333。 在一个实施例中， 流体流在穿过滤床311之前穿过 褶皱型过滤元件314。 在一个替代实施例中， 流体在穿过褶皱型过滤元件314之前穿过滤床 311。因此， 可以将褶皱型过滤元。
35、件 314 设置在滤床 311 的上游或下游。过滤器组件 300 被 示出为具有大致平面的构造， 壳体 300 可被构造成具有大致平面的构造。然而， 根据本发明 其他实施例的过滤器组件可具有任何其他合适的构造， 例如非平面构造。 0035 图4示出了具有非平面构造的过滤器组件400的示例性实施例。 此处， 过滤器组件 400的构造为大致圆柱形的。 过滤系统410设置在壳体440内， 壳体可具有大致圆柱形的形 状。在该图示实施例中， 过滤器入口 432 设置在大致圆柱形的同心过滤元件的内环内， 过滤 器出口 433 设置在大致圆柱形的构造 400 的周边处。在替代实施例中， 过滤器出口 433 。
36、设 置在同心过滤元件的内环内， 过滤器入口 432 设置在圆柱形的同心过滤元件的周边处。流 体经过滤器入口 432 被泵入、 吹入或自然流入过滤器组件 400 内。然后从位于最靠近入口 432 处的过滤元件开始， 其连续穿过每个过滤元件， 并最终穿过位于最靠近出口 432 处的过 滤器段， 然后从出口 432 流出。 0036 图 5 示出了示例性的呼吸保护装置 500， 其中可复合有根据本发明的示例性过滤 说 明 书 CN 102292136 A CN 102292153 A6/7 页 9 器组件。呼吸保护装置具有至少罩住使用者 553 的鼻和嘴的面罩 551。面罩 551 具有内部 554。
37、。呼吸保护装置 550 具有穿过入口 532 和过滤器组件 510 的流体 ( 如空气 ) 吸入通道， 以用于为面罩 551 的内部 554 供应空气。从而可以为使用者 553 提供过滤后的空气。呼出 的空气可以经出口 533 被强制排出面罩 551 的内部 554。入口 532 和出口 533 通常彼此流 体连通。呼吸保护装置 500 可以是全面罩式或有罩盖的逃生型呼吸器， 或者是覆盖使用者 面部的大约一半的面罩。或者， 也可以将根据本发明的过滤系统用于包括为各使用者提供 空气流的鼓风机的电动空气净化呼吸器上， 或用于例如在建筑物、 坦克、 帐篷和舰船内的集 体防护系统中。 0037 实例 。
38、0038 将两种类型的样品过滤器组装在直径 4.15 英寸的圆柱形筒体内。将筒体充满粒 状吸附剂材料。在一个实例中， 利用暴风雪式填充法涂敷单层粒状活性炭材料 ( 用 TEDA 处 理过的 URC)， 从而得到最佳填充密度。在填充过程之后， 在分层的吸附剂结构上施加大约 30 至 35 磅 / 平方英寸的压缩载荷， 并经设置在吸附剂结构顶部上的板进行传递。板具有 允许空气通过的洞。然后将该板在 8 个位置处以超声波方式打桩到过滤体上， 以保持最终 组件内的压缩载荷。在第二个实例中， 使用如以上实例 1 所述相同的程序将粒状活性炭材 料 ( 用 TEDA 处理过的 URC) 和含有纳米级金粒子的。
39、催化剂的两层相继组装在直径 4.15 英 寸的圆柱形筒体内。 0039 使用由 Rabofsky GmbH 制造的刀片打褶器将含有用 ZnCl2处理过的炭的化学过滤 介质与粒状过滤介质共成褶。粒状介质为用含氟化合物处理的带电荷纤维网。在第一样品 过滤器中， 化学过滤介质包括聚合物纤维的非织造纤维网， 该纤维网具有嵌入纤维网内的 大约 600 克 / 平方米的用氯化锌 (ZnCl2) 处理过的碳粒。纤维网通过如美国已公布的专利 申请 No.2006/0096911 中所述的熔喷法形成。在第二样品过滤器中， 化学过滤介质包括如 上所述聚合物纤维的非织造纤维网， 并且包含活性炭 URC。然后将打褶后。
40、的元件添加到碳 床， 并用通过离心旋涂法涂敷的聚氨酯粘合剂密封到位。 0040 从压缩气瓶引入已知浓度的毒性气体 (NH3或 SO2)， 并与已调理到适宜相对湿度 (RH) 的补给空气混合。在测试期内， 测量并记录将该混合测试流的浓度、 RH 和流速， 并将这 些特性控制到恒定值。一旦确认上述特性， 即可将测试流施加到测试室内的样品。用适当 的检测器监测测试样品下游的毒性气体浓度。当测试样品下游达到指定的透过浓度时， 记 录时间并关闭毒性气体流。然后在已知的时间内， 用清洁空气冲洗样品箱。在冲洗测试箱 之后， 将用过的测试样品从测试箱中取出并作为有毒废弃物丢弃。 0041 用于测试的准确条件取。
41、决于过滤器成品的所需保护水平和将要通过的标准 ( 如 果希望通过该标准 )。NIOSH 规范对于操作式过滤器和逃生型过滤器的测试条件的实例示 于下表 1 中。 0042 说 明 书 CN 102292136 A CN 102292153 A7/7 页 10 0043 对这两类过滤器过滤氨气 (NH3) 的能力进行测试， 因为相比为满足 NIOSH 的化学、 生物、 放射和核(CBRN)防护呼吸器标准而需要呼吸过滤器移除的其他九种气体， NH3常常推 动对增加呼吸器内碳体积的需求。根据适用于旨在用于逃生和疏散应用的过滤器的 APER 测试条件对过滤器进行测试。图 6 示出了 85LPM 下对这两。
42、种过滤器中的每一种测得的透过 时间和压降。 0044 根据为在危险的工作环境和进入环境中使用的过滤器设计的更严苛的 APR 测试 条件对这两种过滤器进行第二次测试。在 85LPM 下对这两种过滤器中的每一种测得的透过 时间和压降在图 7 中示出。这两种过滤器在所述测试条件下表现出极佳的性能。特别地， 含有用 TEDA 处理的 URC 的滤床与含有用 ZnCl2处理过的炭的褶皱型过滤元件的组合产生 30 分钟的透过时间， 而单独的过滤元件仅分别具有 7 分钟和 13 分钟的透过时间， 如图 6 中 所示。 0045 尽管已经结合优选的实施例描述了本公开， 但是本领域的技术人员将知道， 可以 在不。
43、脱离本公开的精神和范围的条件下进行形式和细节上的修改。 说 明 书 CN 102292136 A CN 102292153 A1/5 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102292136 A CN 102292153 A2/5 页 12 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102292136 A CN 102292153 A3/5 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 102292136 A CN 102292153 A4/5 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 102292136 A CN 102292153 A5/5 页 15 图 7 说 明 书 附 图 CN 102292136 A 。