Фильтрующий картридж с боковым штепсельным соединителем
Настоящее изобретение относится к респиратору. Респиратор (10), содержащий корпус (14) маски, гнездовой элемент (15) фильтрующего картриджа и фильтрующий картридж (12). Фильтрующий картридж (12) имеет боковую стенку (30), выполненную с возможностью штепсельного соединения с гнездовым элементом (15). Фильтрующий картридж (12) может вставляться в надлежащее положение в гнездовой элемент (15) при надевании корпуса (14) маски. Закрепление может осуществляться без визуального контроля пользователем фактического закрепления. Для оповещения пользователя о том, что было достигнуто должное закрепление, может быть предусмотрен слышимый щелчок или другой сигнал. При закреплении может быть обеспечено небольшое расстояние между фильтрующим картриджем (12) и корпусом (14) маски, тем самым улучшая обзор для пользователя, а также обеспечивая более комфортное ношение заявляемого респиратора (10), 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к респиратору, содержащему фильтрующий картридж с боковым штепсельным соединителем.
Уровень техники
Респираторы обычно включают корпус маски и один или более фильтрующих картриджей, которые крепятся к корпусу маски. При использовании, воздух протягивается через фильтрующий картридж отрицательным давлением, создаваемым пользователем при вдыхании. Воздух из внешней среды проходит через фильтрующую среду перед поступлением во внутреннюю часть корпуса маски, где отфильтрованный воздух затем безопасно вдыхается пользователем.
В области техники респираторов использовались многие способы крепления фильтрующих элементов к респираторам. В обычном способе фильтрующий элемент располагается в картридже с резьбой, который крепится к соответствующему резьбовому креплению на корпусе респиратора; см., например, патенты США №5,222,488, 5,063,926, 5,036,844, 5,022,901, 4,548,626 и 4,422,861. Известные фильтрующие картриджи обычно имеют винтовую или поступательную спиральную резьбу, которая сочетается с резьбовым кольцом или гнездом, которое принимает часть с резьбой фильтрующего картриджа. Вращение фильтрующего картриджа в надлежащем направлении обеспечивает крепление или снятие картриджа с респиратора.
Вместо резьбы для крепления фильтрующего картриджа к респиратору также использовалось байонетное крепление - см., например, патенты США №5,062,421, 4,934,361 и 4,850,346. Байонетное крепление, раскрытое в патенте ′421, имеет крепежные лапки и пазы для скрепления компонентов вместе. В патентах ′361 и ′346 для индикации надлежащего соединения фильтрующего картриджа с маской респиратора используется звуковое устройство. Выступ на маске снабжен стопорным бортиком или кулачком, содержащим наклонную поверхность, расположенную таким образом, чтобы постепенно отклонять или деформировать ребро на картридже. По мере поворота картриджа и маски относительно друг друга в положение крепления, кулачок сцепляется с ребром и заставляет ребро и выступ отклоняться, пока ребро резко не спадает с конца кулачка, с обеспечением слышимого щелчка.
Были разработаны защелкивающиеся сцепления, в которых фильтрующий картридж вручную вдавливался в корпус маски без вращательного движения, чтобы вызывать сцепление со звуком: см., например, патент США №RE 39,493, на имя Yuschak и др. Расцепление может быть достигнуто путем ручного вытягивания картриджа в противоположном направлении.
В дополнение к резьбовым, байонетным и соединениям с помощью защелок, с течением времени было разработано множество других соединений. Например, в патенте США №5,148,803 для крепления фильтра к респиратору используется гофрированная труба. Гофрированная труба, вместе с жестким обручем, образуют жесткий манжет, который принимает фильтр. Патенты США №5,033,465 и 5,078,132 раскрывают использование краевых уплотнений для крепления фильтрующего элемента к эластомерной маске. В патенте США №4,856,508 раскрыта оболочка маски из пеноматериала для приема фильтрующего картриджа. Оболочка маски из пеноматериала имеет кольцо, которое определяет отверстие для принятия фильтрующего картриджа. В патенте США №4,790,306 для неразъемного соединения связанного элемента поглощающего фильтра с маской респиратора применяется литье со вставкой. В патенте США №4,771,771 описана вставляемая рамка, предназначенная для крепления фильтрующего картриджа в камере респиратора. Фильтрующий картридж может крепиться к респиратору путем вставки скольжением через отверстие во вставляемой рамке. В патенте США №4,630,604 на держателе фильтра выполнены запорные язычки, для удерживания сменного фильтрующего элемента в состоянии поджима с рамкой респиратора. Фильтрующий элемент может быть заменен путем выламывания удерживающего фильтр элемента из рамки. Еще один способ раскрыт в патенте США №4,562,837, где респиратор снабжен направляющим кольцом для сцепления с корпусом фильтра. Направляющее кольцо расположено на части в виде муфты, которая определяет отверстие, через которое проходят газы. Корпус фильтра скользит по направляющему кольцу из отведенного положения готовности в вытянутое положение использования.
Хотя в вышеописанных респираторах используются различные способы для крепления фильтра и фильтрующих картриджей к респираторам, эти способы имеют некоторые недостатки. Например, фильтрующие картриджи, которые крепятся к респиратору посредством резьбы, обычно требуют множества поворотов, чтобы прикрепить картридж к корпусу маски. Цилиндрическая геометрия обычно требует использования фильтрующего картриджа, выполненного в виде внешнего устройства, которое может мешать взгляду носящего. В других конструкциях фильтрующие картриджи могут крепиться небольшим вращательным движением или без него, но эти устройства, тем не менее, могут несколько выступать относительно поверхности корпуса маски. Чем дальше фильтрующий картридж выступает относительно корпуса маски, тем больше момент, и таким образом больший гравитационный изгибающий момент может воздействовать на шею пользователя. В известных респираторах крепление обычно осуществляется на внутренней основной поверхности фильтрующего картриджа, что часто требует, чтобы две части были несколько разделены относительно друг друга для обеспечения сцепления двух частей. Последний недостаток обычных конструкций заключается в том, что им несколько не хватает отличительного внешнего вида, демонстрирующего современную привлекательность.
Глоссарий
Термины, используемые ниже, имеют значения, определяемые следующим образом:
«активные частицы» - частицы или гранулы, которые специально приспособлены для выполнения некоторого действия или функции, присущих некоторым признаку или свойству, включая химические свойства, такие как каталитические и/или ионообменные, и/или физические свойства, такие как захват, адсорбция, абсорбция или их сочетания;
«чистый воздух» - объем атмосферного окружающего воздуха, который был отфильтрован с удалением загрязнений;
«внешнее газовое пространство» - внешнее пространство атмосферного газа, в которое входит выдыхаемый газ после прохождения через и за корпус маски и/или выдыхательный клапан;
«фильтрующий картридж» - устройство, выполненное с возможностью крепления (съемным или несъемным образом) к корпусу маски респиратора с целью фильтрации воздуха до того, как он входит во внутреннее газовое пространство;
«гнездовой элемент, выполненный с возможностью приема фильтрующего картриджа» - устройство, приспособленное и имеющее соответствующий размер для приема части фильтрующего картриджа;
«фильтрующая среда» - воздухопроницаемая структура, предназначенная для удаления загрязнений из воздуха, проходящего через нее;
«боковая стенка корпуса» - воздухопроницаемая поверхность, расположенная на по меньшей мере части края структуры;
«выполненный за одно целое» - изготовленный заодно или неотделимый без повреждения одной или более нераздельных частей;
«внутреннее газовое пространство» - пространство между корпусом маски и лицом человека;
«основная поверхность» - одна или две поверхности, которые имеют самую большую площадь поверхности на устройстве, обычно поверхность (поверхности), через которые проходит воздух, для поступления в фильтрующий картридж;
«корпус маски» - конструкция, которая помещается по меньшей мере на нос и рот человека и которая помогает образовать внутреннее газовое пространство, отделенное от внешнего газового пространства;
«камера» - область или пространство, где путь более чем одного потока воздуха сходится или встречается с путем другого потока воздуха, или где путь более чем одного потока воздуха отходит от области или пространства;
«множество» - два или более;
«штепсельно соединенный» - одна часть сцепляется с другой частью путем действия, которое включает ручное скользящее задвигание одной части в другую;
«респиратор» - устройство, которое носится человеком с целью фильтрации воздуха перед поступлением в дыхательную систему человека;
«скрепленные» - соединенные вместе; и
«сторона» или «край» в отношении к фильтрующему картриджу - поверхность, или сочетание поверхностей, которые находятся полностью или частично между основными поверхностями фильтрующего картриджа; и
«боковая часть» - часть, которая включает сторону и которая может включать одну или более частей основных поверхностей рядом с этой стороной.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение представляет новый респиратор, который имеет уникальную систему крепления фильтрующего картриджа к корпусу маски. Как и известные респираторы, заявляемый респиратор содержит корпус маски и один или более фильтрующие картриджи, которые крепятся, или выполнены с возможностью крепления к корпусу маски. Изобретение отличается от известных респираторов тем, что оно также содержит гнездовой элемент, выполненный с возможностью приема фильтрующего картриджа и фильтрующий картридж, который имеет первую боковую часть, выполненную с возможностью штепсельного соединения с гнездовым элементом.
Настоящее изобретение также представляет новый способ производства респиратора, причем данный способ включает: (а) обеспечение корпуса маски, имеющего присоединенный к нему гнездовой элемент; (b) обеспечение фильтрующего картриджа, имеющего средства крепления, расположенные в боковой части на картридже; и (с) штепсельное соединение фильтрующего картриджа с приемником с обеспечением сцепления средства крепления с соответствующей частью в гнездовом элементе с обеспечением крепления фильтрующего картриджа к корпусу маски посредством гнездового элемента.
Фильтрующий картридж может скользящим образом соединяться с гнездовым элементом таким образом, что может возникать слышимый «щелчок» или другое указание, которое говорит пользователю о том, что две части были сцеплены.
Настоящее изобретение полезно тем, что картридж можно вставлять в надлежащее положение, пока корпус маски надевается пользователем. Закрепления можно достичь без необходимости пользователю визуально следить за фактическим сцеплением. Использование гнездового элемента и функция штепсельного соединения обеспечивают относительно простое для пользователя крепление картриджа к корпусу маски. Боковая часть или кончик конца картриджа просто вставляется в гнездовой элемент, и картридж толкается к задней части гнездового элемента. Картридж скользит в сцепление с гнездовым элементом. Слышимый щелчок или другое указание дает пользователю знать, что было достигнуто надлежащее сцепление. Кроме того, изобретение обеспечивает сцепление в тех случаях, когда между картриджем и корпусом маски мало места. Таким образом заявляемый респиратор может быть более удобен при ношении. Чем дальше фильтрующий картридж выступает относительно корпуса маски, тем больше результирующий момент. Обычные респираторы, в которых применяются фильтрующие картриджи, могут оказывать больший изгибающий момент на шею пользователя и таким образом вызывать большее неудобство для пользователя, если маска носится в течение продолжительного периода времени. Изобретение также может освобождать место для дополнительного доступа к корпусу маски для другого индивидуального защитного снаряжения, такого как щитки для защиты лица и защита органов слуха. Последнее преимущество настоящего изобретения состоит в том, что новый способ крепления является достаточно выдающимся в плане внешнего вида, давая пользователю чувство ношения респиратора высочайшего качества и необычного дизайна.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в перспективе респиратора 10 в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 - вид в перспективе собранных фильтрующего картриджа 12 и гнездового элемента 15 для фильтрующего картриджа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3-вид в перспективе разделенных фильтрующего картриджа 12 и гнездового элемента 15 для фильтрующего картриджа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 4 - вид в перспективе крепежного механизма для гнездового элемента 15 для фильтрующего картриджа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 5 - вид в перспективе сзади второго воплощения фильтрующего картриджа 12 и гнездового элемента 15 в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 6 - вид в перспективе спереди второго воплощения фильтрующего картриджа 12, вставленного в гнездовой элемент 15, в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 7 - вид в перспективе спереди третьего воплощения собранных фильтрующего картриджа 12 и гнездового элемента 15 для фильтрующего картриджа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 8 - вид в перспективе сзади третьего воплощения собранных фильтрующего картриджа 12 и гнездового элемента 15 для фильтрующего картриджа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 9 - вид в перспективе сзади третьего воплощения фильтрующего картриджа 12, отделенного от гнездового элемента 15 для фильтрующего картриджа, в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 10 - вид в перспективе спереди четвертого воплощения фильтрующего картриджа 12, скрепленного с гнездовым элементом 15 для фильтрующего картриджа, в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 11 - вид в перспективе сзади четвертого воплощения собранных фильтрующего картриджа 12 и гнездового элемента 15 для фильтрующего картриджа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 12 - вид в перспективе сзади четвертого воплощения фильтрующего картриджа 12, отделенного от гнездового элемента 15 для фильтрующего картриджа, в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 13 - вид в перспективе спереди пятого воплощения фильтрующего картриджа 12, скрепленного с гнездовым элементом 15 для фильтрующего картриджа, в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 14 - вид в перспективе сзади пятого воплощения собранных фильтрующего картриджа 12 и гнездового элемента 15 для фильтрующего картриджа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 15 - вид в перспективе сзади пятого воплощения фильтрующего картриджа 12, отделенного от гнездового элемента 15 для фильтрующего картриджа, в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание изобретения
В практической реализации настоящего изобретения представлен респиратор, содержащий корпус маски и один или более фильтрующие картриджи, которые прикреплены, или выполнены с возможностью крепления к корпусу маски с помощью гнездового элемента для фильтрующего картриджа. Фильтрующий картридж (картриджи) имеет первую боковую часть, выполненную с возможностью штепсельного соединения с гнездовым элементом. Наличие гнездового элемента для фильтрующего картриджа и фильтрующего картриджа, который может крепиться к корпусу маски через гнездовой элемент, обеспечивает новое крепление картриджа без вращения или различных манипуляций для обеспечения соединения с корпусом маски. Картридж может быть быстро штепсельно соединен с гнездовым элементом и быть готовым к использованию. Также, как подробно описано ниже, быстрое отсоединение может быть достигнуто пользователем путем простого толкания механизма отцепления, такого как одна или более кнопок.
Фиг. 1 представляет собой пример респиратора 10, имеющего признаки в соответствии с настоящим изобретением. Респиратор 10 может носиться человеком на голове, покрывая нос и рот. Респиратор 10 имеет один или более фильтрующих картриджей 12, расположенных на противоположных сторонах корпуса 14 маски. Фильтрующие картриджи 12 могут быть съемными, или несъемно прикрепленными к корпусу 14 маски посредством гнездового элемента 15. Картриджи 12 фильтруют воздух внешней среды перед тем, как он проходит во внутреннее газовое пространство, расположенное в корпусе 14 маски. Воздух, который появляется во внутреннем газовом пространстве, является чистым воздухом, который подходит для дыхания пользователя. Корпус 14 маски может включать жесткую вставку 16 и эластомерную контактирующую с лицом часть 18. Корпус маски имеет такую конструкцию, как например описанная в патенте США №7,650,884 на имя Flannigan и др. и патенте США №5,062,421 на имя Bums и др. Для обеспечения быстрого высвобождения выдыхаемого воздуха из внутренней части корпуса маски, на корпусе маски может быть размещен выдыхательный клапан 19. Примеры выдыхательных клапанов, подходящих для использования на корпусе маски изобретения, включают клапаны, раскрытые в патентах США №№RE 37,974,6,584,974,5,509,436,5,325,892 и 7,849,856 В2. Респиратор 10 также содержит ремень 20 для поддержки корпуса 14 маски на голове пользователя в процессе ношения респиратора. Ремень 20 может быть выполнен различных конфигураций, но как правило он включает одну или более завязок 22, которые проходят за головой пользователя. Завязки 22 могут соединяться вместе одной или более пряжками 23. Ремень 20 может представлять собой, например, выпадающий ремень, как описанный в патентах США №6,732,733 В1 и №6,457,473 на имя Brostrom и др., №5,691,837 на имя Byram и №5,237,986 на имя Seppala и др. Также необязательно может использоваться корончатый элемент, чтобы помогать поддерживать корпус 14 маски на голове пользователя - см., например, публикацию заявки на патент США №2011/0220115 А1 на имя Castiglione и др. и патент США №6,732,733 на имя Brostrom и др. Фильтрующие картриджи 12, которые крепятся к корпусу 14 маски, имеют первую и вторую основные поверхности 26 и 28 и боковую стенку 30 корпуса. Боковая стенка 30 корпуса проходит по меньшей мере от первой основной поверхности 26 до по меньшей мере второй основной поверхности 28. Боковая стенка 30 корпуса обычно соприкасается с периметром слоя (слоев) фильтрующей среды, расположенной внутри. На боковой части корпуса картриджа одна или боле основных поверхностей 26 и 28 встречаются со стороной 30. Эти поверхности 26 и 28 могут быть проницаемыми для текучей среды, чтобы позволять воздуху из внешней среды входить в фильтрующий картридж 12. Каждая из основных поверхностей 26 и 28 обычно имеет площадь поверхности, составляющую приблизительно 30-200 квадратных сантиметров (см2), чаще - приблизительно 60-90 см2. Респиратор может иметь такую форму, что между картриджами и корпусом маски присутствует небольшой промежуток или не присутствует вовсе, в частности, между второй основной поверхностью 28 и корпусом 14 маски. На самом коротком расстоянии промежуток между картриджем и корпусом маски может составлять менее 1 сантиметра (см), менее 0,5 см и даже менее 2 миллиметров (мм), или картридж может располагаться вровень с корпусом маски. Как показано, фильтрующие картриджи 12 соединяются с корпусом 14 маски через гнездовой элемент 15 фильтрующего картриджа.
Фиг. 2 представляет собой вид спереди фильтрующего картриджа 12, соединенного с гнездовым элементом 15 для фильтрующего картриджа. Гнездовой элемент 15 включает верхнюю поверхность 32, переднюю сторону 34 и первую и вторую противоположные стороны 36 и 38. Внутренний отсек, образованный внутренними частями этих сторон и поверхностей, имеет площадь поперечного сечения, которая немного больше, чем боковая часть или сопрягаемый конец 40 (фиг. 3) фильтрующего картриджа 12, что позволяет фильтрующему картриджу 12 надежно вставляться в гнездовой элемент 15. Таким образом, присоединение корпуса 14 маски к фильтрующему картриджу 12 может достигаться вставкой входящего конца 40 фильтрующего картриджа в охватывающий гнездовой элемент 15, прикрепленный к корпусу 14 маски.
Как показано, фильтрующий картридж 12 может быть изогнут от передней части к задней. Картридж также может быть выполнен изогнутым сверху вниз или в обоих направлениях. Изогнутый фильтрующий картридж может улучшать обзор для пользователя. Пример фильтрующего картриджа, который может иметь общую форму или конструкцию, подходящую для использования в связи с настоящим изобретением, приведен в заявке на патент США №12/784,182, озаглавленном {(Method of Making filter Cartridge Having Roll-based Housing Sidewal» на имя Billingsley и др. Пример камеры, которая может использоваться в фильтрующем картридже, раскрыт в заявке на патент США №2007/0144123 на имя Angadjivand и др. Фильтрующий картридж содержит фильтрующую среду, которая может включать один или более слоев гранулированной и/или газообразной фильтрующей среды. Гранулированная фильтрующая среда приспособлена удалять частицы, взвешенные в окружающем воздухе, а газообразная среда приспособлена удалять взвешенные в нем пары. Фильтрующий слой может быть представлен в множестве геометрических и физических форм и обычно имеет толщину от приблизительно 0,2 миллиметров (мм) до 1 сантиметра (см), и он может представлять собой в целом плоское полотно или он может быть гофрированным для обеспечения увеличенной площади поверхности - см., например, патенты США №5,804,295 и №5,656,368 на имя Braun и др. Фильтрующий слой также может включать множество фильтрующих слоев, соединенных вместе адгезивом или любым другим подходящим способом. Фильтрующий материал также может включать ряд параллельных каналов, как описано в патентах США №6,752,889 и №6,280,824 на имя Insley и др. По существу любой подходящий материал, который известен (или разработанный позже), предназначенный для образования фильтрующего слоя, может быть использован для фильтрующего материала. Особо пригодными являются полотна из дутых из расплава волокон, как, например, описанные в Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Engn. Chem., 1342 et seq. (1956), особенно если они находятся в постоянной электрически заряженной (электрет) форме, (см., например, патент США №4,215,682 на имя Kubik и др.). Данные дутые из расплава волокна могут представлять собой микроволокна, которые имеют эффективный диаметр волокна, составляющий менее приблизительно 20 микрометров (мкм) («дутое микроволокно» также именуется, как BMF). Эффективный диаметр волокна может быть определен в соответствии с Davies, С.N., The Separation Of Airborne Dust Particles, Institution Of Mechanical Engineers, London, Proceedings IB, 1952. Широко применяются полотна BMF, которые содержат волокна, образованные из полипропилена, поли(4-метил-1-пентена) и их сочетаний. Также могут быть подходящими электрически заряженные фибриллированные пленочные волокна, как описываемые в патенте США № Re. 31,285 на имя van Tumhout, наряду с канифольно-волокнистыми фиброполотнами и полотнами из стекловолокон или дутыми из раствора, или электростатически распыленными волокнами, особенно в форме микропленки. Электрический заряд может придаваться волокнам путем контакта с волокном воды, как описано в патентах США №6,824,718 на имя Eitzman и др., №6,783,574 на имя Angadjivand и др., №6,743,464 на имя Insley и др., №6,454,986 и №6,406,657 на имя Eitzman и др. и №6,375,886 и №5,496,507 на имя Angadjivand и др. Электрический заряд также может быть придан волокнам коронным зарядом, как описано в патенте США №4,588,537 на имя Klasse и др., или трибоэлектрическим зарядом, как описано в патенте США №4,798,850 на имя Brown. Также для улучшения производительности фильтрации полотен, производимых процессом гидрозаряда (см. патент США №5,908,598 на имя Rousseau и др.), в волокна могут добавляться добавки. Атомы фтора, в частности, могут накладываться на поверхность волокон в фильтрующем слое, чтобы улучшать производительность фильтрации в среде масляного тумана - см. патенты США №№6,398,847 В1, 6,397,458 В1 и 6,409,806 В1 на имя Jones и др. Обычные значения плотности для фильтрующих слоев из электрет BMF составляют приблизительно 10-100 грамм на квадратный метр. Уплотненные слои активных частиц могут использоваться, наряду с имеющими проницаемую форму структурами активных частиц, которые удерживаются вместе с, например, PSA микрочастицами - см. патент США №6,391,429 на имя Senkus и др. - или связанными частицами сорбента, как описано в патенте США №5,033,465 на имя Braun и др. Пример волоконной матрицы, содержащей активные частицы, представлен в патенте США №7,501,012 В2 на имя Tatarchuk и др. Активные частицы, которые могут использоваться в фильтрах согласно настоящему изобретению, включают частицы или гранулы, приспособленные для выполнения некоторого действия или функции, присущих некоторым признаку или свойству, включая свойства химического изменения, такие как реакционные, каталитические и ионообменные, и/или физические свойства, такие как высокая удельная поверхность, пористость и относительно небольшие размер и форма. Одним примером активных частиц являются частицы, которые взаимодействуют с компонентами в текучей среде, с целью очистки или изменения их состава. Компоненты в текучей среде могут сорбироваться на или в активных частицах, или они могут реагировать, чтобы сделать их состав более благоприятным. Активные частицы, соответственно, могут быть сорбционными, каталитическими или реакционноспособными. Примеры материалов активных частиц, которые могут использоваться в связи с настоящим изобретением, включают гранулы из сорбирующих микрочастиц, такие как активированный уголь, активированный уголь с химически обработанной поверхностью, глинозем, силикагель, бентонит, каолиновая диатомитовая земля, порошкообразные цеолиты (как натуральные, так и синтетические), ионообменные смолы и молекулярные сита, а также такие частицы как каталитические частицы и частицы, содержащие инкапсулированные соединения. Типичные активные частицы включают активированный уголь, химически обработанный уголь и частицы глинозема. Примеры коммерчески доступного активированного угля, который может использоваться в настоящем изобретении, включают Kuraray 12×20 type GG (поставляемый Kuraray Chemical Corporation, Осака, Япония) и Calgon 12×30 URC, поставляемый Calgon Carbon Corporation, Питтсбург, Пенсильвания. Патенты, которые описывают различные типы активных частиц, которые могут использоваться в настоящем изобретении, включают патенты США №7,309,513 на имя Brey и др., и №7,004,990 и №6,391,429 на имя Senkus и др., патенты США №5,763,078 на имя Braun и др. и №5,496,785 на имя Abler. Для защиты фильтрующих слоев также могут использоваться покровные ткани. Покровные ткани могут быть выполнены таким образом, чтобы иметь небольшое число волокон, выступающих после обработки относительно поверхности ткани, с целью демонстрации гладкой внешней поверхности. Примеры покровных тканей, которые могут использоваться в настоящем изобретении, описаны, например, в патенте США №6,041,782 на имя Angadjivand, патенте США №6,123,077 на имя Bostock и др., и документе WO 96/28216 А на имя Bostock и др. Фильтрующий картридж также может иметь датчик, расположенный сбоку картриджа, чтобы сообщать пользователю о том, когда истекает срок службы картриджа - см. заявку на патент США №2008/0063575 на имя Rakow и др.
Фиг. 3 показывает, что вставляемый конец 40 фильтрующего картриджа 12 может быть выполнен таким образом, чтобы иметь одно или более отверстий 42, расположенных на нем, которые сопрягаются с отводными зубцами 44 (фиг.4) в гнездовом элементе 15. При использовании воздух, который проходит через по меньшей мере одну из первой и второй основных поверхностей 26 и 28 фильтрующего картриджа 12, входит в камеру, которая находится в гидравлической связи с отверстием 46 в байонетном креплении 48. Таким образом, байонетное крепление 48 может содействовать как гидравлической связи, так и средству крепления. Канал 42 в боковой стенке 50 обеспечивает прохождение воздуха из камеры, расположенной во внутренней части картриджа, в гнездовой элемент 15. Расположение выхода 42 на боку 50, в противоположность основной поверхности 28, может увеличивать эффективную область фильтрации на поверхности 12 фильтрующего картриджа, что может давать в результате повышенную производительность изделия.
Фиг. 4 показывает, что гнездовой элемент 15 может включать одну или более активируемых вручную кнопок 52, которые заставляют отводные зубцы 44 отцепляться от отверстия 42 на первой стороне 40 фильтрующего картриджа 12. Когда кнопки 52 нажимаются в направлении друг друга, зубцы 44 аналогично двигаются друг к другу, чтобы отцепиться от внутренней поверхности боковой стенки 50, позволяя вручную вытянуть первый конец 40 картриджа 12 из внутренней части гнездового элемента. Механизм отцепления, используемый в настоящем изобретении, содержащий кнопки 52, может быть выполнен подпружиненным для обеспечения скрепления со звуком. Как показано на фиг. 4, гнездовой элемент 15 может иметь отверстие 46′ для выхода текучей среды, расположенное на передней стороне 34 гнездового элемента 34, а не в байонетном креплении 48 (фиг. 3), чтобы позволять воздуху проходить внутрь корпуса маски.
Фиг. 5-6 показывают альтернативное воплощение для скрепления фильтрующего картриджа 12 с корпусом 14 маски. В этом воплощении гнездовой элемент 15 выполнен за одно целое с корпусом 14 маски. Картридж 12 имеет петлю 53, которая сцепляется с разъемным зажимом крепежного механизма картриджа, расположенным внутри гнездового элемента 15. Чтобы снять фильтрующий картридж 12, может нажиматься кнопка 54 фиксатора для отцепления внутреннего зажима от петли 53 картриджа. В этом воплощении чистый воздух проходит из отверстия 42 в передней стороне 34 фильтрующего картриджа 12 через смежное отверстие 46′ в гнездовом элементе 15 и затем во внутреннее газовое пространство корпуса 14 маски. В этом воплощении отверстие 42 обращено к отверстию 46′, и при этом для скрепления гнездового элемента 15 с корпусом маски не используется байонетное крепление. Воздух также не проходит через отверстие в байонетном креплении, чтобы войти внутрь корпуса маски. Воздух проходит прямо из отверстия в гнездовой элемент к проходу, ведущему во внутреннее газовое пространство корпуса маски.
Фиг. 7-15 показывают альтернативные воплощения средств для прикрепления и открепления фильтрующих картриджей 12 к гнездовым элементам 15 и от них в соответствии с настоящим изобретением. В воплощении, представленном на фиг. 7-9, гнездовой элемент 15 имеет крепежный механизм, который включает подвижную лапку 55, которую пользователь тянет, чтобы отсоединить фильтрующий картридж 12 от гнездового элемента 15. Когда лапка 55 оттягивается от обращенной внутрь поверхности 56 (фиг. 8) гнездового элемента 15, крепежная лапка 58 отходит внутрь, чтобы отцепиться от выступа 60 (фиг. 9), расположенного на конце 40 вставки фильтрующего картриджа 12. Фиг. 10-12 показывают воплощение, которое имеет одну или более лапок 62 на противоположных сторонах гнездового элемента 15, которые могут прижиматься в направлении друг к другу, чтобы заставлять выступающие кромки 64 отцепляться от соответствующих выступов 66 (фиг. 12), расположенных на первом конце 40 фильтрующего картриджа 12. Фиг. 13-15 показывают воплощение, в котором крепежный механизм фильтрующего картриджа/гнездового элемента 12/15 включает защелку 68 на гнездовом элементе 15, причем данная защелка 68 может открываться для обеспечения отцепления крепежной поверхности 70 от выступа 72, расположенного на первом конце 40 фильтрующего картриджа 12. При вставке фильтрующего картриджа 12 в гнездовой элемент 15 выступ 72 заставляет защелку отталкиваться наружу, пока выступ 72 проходит под защелку 70. Когда картридж оказывается в его надлежащем положении, защелка 70 сцепляется с выступом 72, чтобы заставлять первый конец 40 картриджа 12 закрепляться в гнездовом элементе 15. Аналогично другим воплощениям, крепежный механизм может быть выполнен подпружиненным, чтобы обеспечить слышимый щелчок, чтобы информировать пользователя о достижении надлежащего сцепления. В дополнение к слышимому щелчку, или вместо него, средство для указания надлежащего скрепления может представлять собой, например, видимый указатель, такой как флаг или цветной маркер.
Пример
Был создан фильтрующий картридж, который имеет петлю и крепежный механизм, содержащий гнездовой элемент, зажим и кнопку фиксатора, похожий на фильтрующий картридж, представленный на фиг. 5. Петля, гнездовой элемент, зажим и кнопка были созданы с использованием стереолитографии для быстрого создания образцов. Фильтрующий картридж содержал несколько слоев фильтрующей среды, которым была придана форма, соответствующая очертаниям боковой стенки корпуса. Картридж содержал первую и вторую основные внешние поверхности, через которые проходил воздух из внешней среды, чтобы войти во внутреннее газовое пространство после прохождения через фильтрующую среду. Фильтрующая среда содержала четыре слоя среды из фильтрующих частиц и четыре слоя газообразной фильтрующей среды. Слои фильтрующей среды были герметизированы вдоль края относительно картонной стенки корпуса с помощью термоплавкого адгезива. Первая и вторая основные поверхности каждая имели открытую площадь поверхности, составляющие 69 см2. Корпус петли был заключен в фильтрующую среду картриджа, причем петля выступала из отверстия, расположенного на боку картриджа. Для создания крепежного механизма зажим и кнопка фиксатора были собраны в гнездовом элементе. Гнездовой элемент был прикреплен к корпусу маски. Собранный респиратор был затем надет, и фильтрующий картридж был вставлен в гнездовой элемент путем скольжения сцепляемой боковой части по направлению к задней части гнездового элемента. Находясь в сцеплении, вторая основная поверхность фильтрующего картриджа была отделена от корпуса маски на 0,5 мм на наименьшем расстоянии. Фильтрующий картридж был затем удален из гнездового элемента путем нажатия на кнопку фиксатора. Эта операция была выполнена различными объектами исследования и показала, что изобретение обеспечило новый, надежный и удобный способ прикрепления и открепления фильтра.
1. Респиратор, содержащий:
(a) корпус маски;
(b) гнездовой элемент, выполненный с возможностью приема фильтрующего картриджа; и
(c) фильтрующий картридж, имеющий первую боковую часть, выполненную с возможностью штепсельного соединения с гнездовым элементом,
при этом фильтрующий картридж содержит первую и вторую основные поверхности, и причем одна или обе основные поверхности выполнены проницаемыми для текучей среды для обеспечения поступления воздуха из внешней среды в фильтрующий картридж с целью фильтрации.
2. Респиратор по п. 1, отличающийся тем, что гнездовой элемент выполнен с возможностью съемного крепления к корпусу маски.
3. Респиратор по п. 1, отличающийся тем, что гнездовой элемент выполнен за одно целое с корпусом маски.
4. Респиратор по п. 1, отличающийся тем, что при штепсельном соединении фильтрующего картриджа с гнездовым элементом слышен щелчок.
5. Респиратор по п. 1, отличающийся тем, что промежуток между фильтрующим картриджем и корпусом маски составляет менее 1 сантиметра на самом близком расстоянии между картриджем и корпусом маски.
6. Респиратор по п. 5, отличающийся тем, что промежуток между картриджем и корпусом маски составляет менее 0,5 сантиметра на самом близком расстоянии.
7. Респиратор по п. 6, отличающийся тем, что промежуток между картриджем и корпусом маски составляет менее 2 миллиметров на самом близком расстоянии.
8. Респиратор по п. 1, отличающийся тем, что фильтрующий картридж имеет вторую основную поверхность, расположенную вровень с корпусом маски.
9. Респиратор по п. 1, отличающийся тем, что фильтрующий картридж выполнен с возможностью вставки скольжением без вращения или иных манипуляций для обеспечения соединения с гнездовым элементом.
10. Респиратор по п. 1, отличающийся тем, что фильтрующий картридж выполнен с возможностью отсоединения пользователем путем нажатия на механизм отсоединения.
11. Респиратор по п. 10, отличающийся тем, что механизм отсоединения содержит кнопку, лапку или защелку.
12. Респиратор по п. 10, отличающийся тем, что механизм отсоединения выполнен в виде кнопки фиксатора.
13. Респиратор по п. 1, отличающийся тем, что респиратор содержит крепежный механизм для закрепления картриджа в гнездовом элементе, при этом крепежный механизм выполнен подпружиненным.
14. Респиратор по п. 1, отличающийся тем, что каждая основная поверхность фильтрующего картриджа характеризуется площадью поверхности от 60 до 90 квадратных сантиметров.
15. Респиратор по п. 14, отличающийся тем, что фильтрующий картридж выполнен изогнутым от передней части к задней части.
16. Респиратор по п. 15, отличающийся тем, что фильтрующий картридж выполнен изогнутым от стороны к стороне.
17. Респиратор по п. 1, отличающийся тем, что фильтрующий картридж имеет отверстие, расположенное на стороне боковой части фильтрующего картриджа, причем отверстие обеспечивает возможность прохода чистого воздуха из фильтрующего картриджа во внутреннее газовое пространство респиратора.
18. Респиратор по п. 17, отличающийся тем, что отверстие расположено на передней боковой стенке корпуса фильтрующего картриджа.
19. Респиратор по п. 2, отличающийся тем, что гнездовой элемент включает средство для крепления приемника к корпусу маски.
20. Способ производства респиратора, содержащий этапы:
(a) обеспечения корпуса маски, имеющего присоединенный к нему гнездовой элемент;
(b) обеспечения фильтрующего картриджа, имеющего отверстие и средство крепления, расположенные на боковой части фильтрующего картриджа, причем отверстие обеспечивает проход чистого воздуха из фильтрующего картриджа во внутреннее газовое пространство, образованное по меньшей мере частично корпусом маски, при этом фильтрующий картридж содержит первую и вторую основные поверхности, причем одна или обе основные поверхности выполнены проницаемыми для текучей среды для обеспечения поступления воздуха из внешней среды в фильтрующий картридж с целью фильтрации; и
(с) штепсельного соединения фильтрующего картриджа с гнездовым элементом с обеспечением сцепления средства крепления с соответствующей частью в гнездовом элементе с обеспечением крепления картриджа к корпусу маски посредством гнездового элемента.
