[发明专利]具有调整空气分配系统的空气过滤装置

说明书

根据与国防部签订的合同编号为W911SR-09-C-0037的合同，在政府支持下作出本发明。政府拥有本发明的某些权利。

本发明关于具有包括多个分段的外壳的过滤装置，其中每个分段适于接收过滤元件。外壳具有被构造成使得通过每个外壳分段的气流速度相同的一个或多个空气分配系统。

背景技术

工作在存在污染空气的区域中的个体时常穿着用于过滤空气以便呼吸的呼吸器。该呼吸器可在负压下操作，其中穿着者的肺部提供了抽吸空气通过过滤器的动力(参见，例如授予Brostrom等人的美国专利RE35,062)，或呼吸器可使用正压操作，其中风扇或其他装置驱动环境空气通过过滤器(参见，例如授予Croll等人的美国专利7,748,381)。使用者时常需要动力空气净化呼吸器(PAPR)，因为穿着者无需供应迫使环境空气通过空气过滤器所需的能量。因此，穿着者感到更为舒适并且可将节省下的能量用于其他任务。

PARP通常具有(i)迫使空气通过过滤器的电动马达和鼓风机单元，(ii)用于将清洁空气递送至使用者的面罩，以及(iii)供应所需的能量以为装置提供电力的电源，例如电池组。已知动力空气净化装置被组装成多种构形，但两种通用类型为束带包式动力空气净化装置和头盔式动力空气净化装置。束带包式动力空气净化装置通常具有围绕使用者的腰部穿着的过滤单元，而头盔式动力空气净化装置具有包含在头盔内的过滤单元。在这两种系统中，电动风扇驱动或抽吸空气通过滤筒、通过软管、并进入面罩内部。由于风扇负责使空气移动穿过动力空气净化装置系统，因此使用者能够舒服地轻松呼吸到清洁的空气。

头盔式动力空气净化装置通常在空气进入内部气体空间用于呼吸之前使用支撑过滤袋过滤空气。滤袋夹持器对滤袋中心有时仅具有有限的支撑或无支撑，因为仅气流足以保持过滤层分离。图1示出一些头盔安装式呼吸器中所用的过滤器支撑。滤袋夹持器110被设计成用于以弓形形式支撑平坦的滤袋，以贴合头盔的冠部空间。夹持器110由两个构件112和114构成，其中较小构件114保持受压缩以在两个构件之间的其中一个端部处提供开口116。两个构件112和114分别包括沿夹持器110的长度对准的多个开口118和120。滤袋夹持器110被设计成主要用于保持滤袋呈弓形。在授予Berg等人的美国专利4,280,491中公开了头盔安装式动力空气净化装置系统的例子。

在授予Mittelstadt等人的美国专利6,279,570中公开了保持滤袋呈弓形的另一种产品。如图2所示，该过滤器支撑200具有大体上与该装置的纵向轴线对准的肋条210和220。支撑肋条210中的一些与相邻肋条220侧向错开。图3示出滤袋310围绕头盔300中的支撑200可如何进行设置。

在授予Ausen等人的国际公开WO2011/126884中描述了另一种动力空气净化装置。在该装置中，鼓风机连同过滤介质和将环境空气递送至过滤器的充气室一起放置在头盔内。然后离开过滤介质的空气进入另一个充气室，在该充气室中，空气被拉到位于头盔中心处的鼓风机组件中。在通过鼓风机组件后，过滤后的空气然后经由过滤后的空气出口和过滤后的空气通道被递送至穿着者。

虽然这些常规的过滤装置已为过滤材料提供良好的支撑，并且已证明通过该装置的空气的良好过滤，但是该装置不允许受控气流通过过滤介质。在没有该受控或可控流的情况下，过滤介质的某些部分在其他部分之前可逐渐消耗，从而导致使用寿命较早地结束。

发明内容

本发明提供了包括外壳、入口、第一或上游空气分配系统、第二或下游空气分配系统、以及出口的新型滤筒。该外壳包括多个分段，每个分段适合或被构造成包含过滤元件。入口设置在外壳上的第一位置处。上游空气分配系统与入口以及与分段中的每个分段流体连通。下游空气分配系统定位成与每个所述分段流体连通，并且出口与下游空气分配系统流体连通。第一空气分配系统和/或第二空气分配系统被构造成使得通过每个分段的气流速度相同。

本发明是有益的，因为由于每个分段接收相同的气流速度而可延长过滤装置使用寿命。每个过滤元件可暴露至类似体积的气流和污染物，从而导致过滤元件基本上在其他元件之前达到其使用寿命终点。可增加总体产品使用寿命。因为气流可相等地通过所有的过滤介质，所以还可使总过滤器的压力阻力最小化，从而增加了所用过滤介质的量——与具有气流分配问题的过滤器(其中所有气流挤着穿过可用介质的一小部分)相比。

术语表

下文说明的术语具有以下含义：