[发明专利]用于充填共形的形状的碳滤毒罐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于形成碳层的方法，该碳层用于面具的滤毒罐中，更具体地说，本发明涉及通过暴风雪式加料的方式填充共形的滤毒罐的方法，并且该方法优选地具有使用超声波能量的步骤。

背景技术

典型地，面具包括具有碳过滤器的滤毒罐，该碳过滤器包括活性碳颗粒。碳颗粒通过物理吸附或化学吸附去除某种气体和蒸气(例如有机物)。碳颗粒在滤毒罐的入口表面和出口表面之间形成碳层。在使用中，外界空气通过入口表面被吸入，随后离开出口表面，并作为过滤后的空气被面具佩戴者吸入。

滤毒罐中存在平面滤垫，该平面滤垫被充填碳颗粒，以形成平面碳层，其中，碳层的深度大体是恒定的，以获得最优的过滤性能。暴风雪式加料技术可以用于将碳颗粒散布在滤垫中。在该项技术中，碳颗粒被以可控的速率较缓慢地加入充填管，该充填管的筛网被配置成使得当碳颗粒离开充填管时能均匀地落入滤垫中，以形成平板碳滤毒罐。暴风雪式加料技术提供具有最大的填充密度和最小的体积的平板碳滤毒罐。典型地，由这种技术形成的平板碳滤毒罐的体积比不是由这种技术形成的平板碳滤毒罐的体积小约15％至20％。通过暴风雪式加料的方式将颗粒充填到滤毒罐中对充填常规滤毒罐来说是优选的充填方法，该常规滤毒罐通常具有平行的平的入口面和出口面。在暴风雪式加料中，碳颗粒通过充填管落入容器中，该充填管包含多个金属丝筛网。该充填管和将要充填的容器具有同样的表面积。筛网的开孔尺寸、竖向空间和其他关键的几何构型与被充填的吸附剂的颗粒尺寸和滤毒罐的几何构型有关。筛网使容器内颗粒随机并均匀地分布，从而得到具有最小体积的碳垫。该步骤防止碳垫内形成局部通道，该局部通道的形成会造成贯穿吸附滤毒罐的有害的不受控流动通道。已知暴风雪式加料能在滤毒罐中提供碳颗粒的最大密度，这避免了之后滤毒罐中吸附剂的沉降。然而，暴风雪式加料限制于使用平的入口面和出口面(即滤垫具有均匀的平面厚度)。由于充填过程中碳颗粒的分布不均，对共形的滤毒罐来说使用暴风雪式加料是无效的。

一些防毒面具利用具有弯曲入口表面和出口表面的共形的滤毒罐，使滤毒罐能紧密地贴合佩戴者的脸部曲线。在这种配置中，滤垫的底部表面是圆顶形状。要完全充填这种类型的滤垫，使用暴风雪式加料技术是无效的，这是该技术的使用形成具有平面顶部表面的碳层，但由于底部表面的圆顶形状，该碳层的深度或厚度不是恒定的。具体地说，碳层的厚度在对应圆顶状底部表面的中心的区域内是最小的，并在远离底部表面的区域内增加。因此暴风雪式加料不用于充填共形的滤毒罐。

其他用于充填共形的滤毒罐的方法包括把碳颗粒充填到滤毒罐中并随后使用例如20赫兹到约80赫兹的振动技术来振动滤毒罐直到达到预设的填充密度。然而，这样的方法导致碳层的充填密度低于暴风雪式加料技术所能达到的密度。这导致在滤毒罐中，对同样数量的碳材料，该滤毒罐在性能上低于具有平板滤毒罐结构的防毒面具。在制造完成后，更低的密度还使得这种滤毒罐在承受冲击力时易于退化。

发明内容

一种用于形成共形的滤垫的方法，该方法包括以下步骤：限定容器入口的内周长以形成滤垫，提供具有第一尺寸的内周长的充填管，以及通过暴风雪式加料的方式用碳颗粒至少部分地充填滤垫，其中，过滤颗粒被传送穿过第一充填管，从而在滤垫内形成第一层。在一个优选实施例中，另外的步骤包括提供至少一个具有第二尺寸的内周长的第二充填管，第二充填管的第二尺寸的内周长小于容器入口的内周长，并不同于第一充填管的第一尺寸的内周长，以及通过暴风雪式加料的方式用过滤颗粒至少部分地充填滤垫，其中，该过滤颗粒被传送穿过第二充填管，从而在滤垫内形成第二层。

本发明涉及共形的滤垫例如用于防毒面具中的滤毒罐的制造。本发明提出的共形的滤垫包括凹面和/或凸面轮廓的滤毒罐，该滤毒罐被充填粒状过滤材料。随后可选择将超声能量应用于已充填的滤芯，以在有限的体积内使碳颗粒重新分布并有效地密封任何薄弱的地方。

附图说明

图1是暴风雪式加料装置的结构图；

图2示出了用于滤毒罐的容器，该容器包括布置在容器底部表面上的下部有孔格栅；

图3示出了本发明的充填管，该充填管用于与暴风雪式加料装置配合使用；

图4示出了具有凹面接触部分的超声系统的超声波发生器；

图5示出了碳层顶表面，该碳层顶表面的凸面形状逼近下部格栅表面的凹面形状；

图6示出了布置在容器开口中和布置在碳层上表面上的上部有孔格栅。

图7示出了可替代的实施例，其中，具有凹面形状的底部表面的容器被用碳颗粒充填。