CN113753373A - 用于碱石灰容器的过滤器和制造碱石灰容器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于碱石灰容器(20)的过滤器(10a；10b；10c)，该过滤器具有基体(11)和至少一个固定在基体(11)的外环周面(12)处的能量导向器(13)，该能量导向器用于将过滤器(10a；10b；10c)与碱石灰容器(20)的容器壁(21)焊接，其中，至少一个能量导向器(13)具有能量导入边缘(14)，并且其中，能量导向器(13)的横截面朝向能量导入边缘(14)缩小，其中，基体(11)的过滤方向(15)正交于能量导入边缘(14)的延伸方向(16)地延伸。本发明还涉及一种使用根据本发明的过滤器(10a；10b；10c)制造碱石灰容器(20)的方法。

Description

用于碱石灰容器的过滤器和制造碱石灰容器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于碱石灰容器的过滤器，该过滤器具有基体和至少一个固定在基体的外环周面处的能量导向器，该能量导向器用于将过滤器与碱石灰容器的容器壁焊接，其中，至少一个能量导向器具有能量导入边缘，并且其中，能量导向器的横截面朝向能量导入边缘缩小。本发明还涉及一种用于制造这种碱石灰容器的方法。
背景技术
这种碱石灰容器由所谓的碱石灰(Atemkalk)填充。碱石灰通常具有由氢氧化钙和氢氧化钠构成的混合物，其中还已知其他物质成分、例如由氢氧化钾和氢氧化钡构成的混合物。碱石灰用于结合包含在呼出气体中的二氧化碳，以便例如预防在循环呼吸设备和钟摆式呼吸设备中在吸入的空气中过高的二氧化碳含量的有害作用。
已知的碱石灰容器区能够分为碱石灰一次性容器和可再次使用的碱石灰容器。尤其对于一次性容器始终具有以容易和成本低的方式制造碱石灰容器的要求，该碱石灰容器还具有足够高的存储和输送能力。此外，对于在循环呼吸设备中的应用，保养和筹备的手工可操作性应尽量简单。
已知用于制造这种一次性容器的不同的系统和方法。在其中一个方法中，碱石灰以散装物形式堆积在开放的容器中。随后将过滤器作为盖子放置在碱石灰上以覆盖容器中的碱石灰。只要过滤器处于期望的位置，就通过超声波焊接方法将过滤器与壳体或者与随后的碱石灰容器的容器壁焊接。为此，已知的过滤器在基体的外环周面处配有所谓的能量导向器。这种能量导向器设计成三角形或者屋顶形，其中，能量导向器的尖端或者屋顶边缘或者能量导向器各自平行于过滤方向或者容器的纵向或高度方向地延伸。由此，能量导向器分别以点状安置在容器的内壁处，能量导向器根据制造技术通常设计为略呈漏斗状或者具有轻微的锥度。这会导致在超声焊接过程期间在过滤器与容器之间的部分不理想的能量传递。由此，焊接过程持续比期望更长的时间，和/或达不到期望的在过滤器与壳体之间的连接强度。此外，已知的方法不能用于各种任意的过滤装置形状。此外，在过滤器与壳体之间的触点导致在能量导向器与壳体壁之间低的加工可靠性以及不均匀的焊接位置。
用于将这种过滤器与容器壁连接的最常见的方法是铁砧焊接。在此，过滤器与容器的固定止挡部连接。这种解决方案的缺点是在用碱石灰填充容器时不可变的填充高度。这导致没有活动空间来补偿与过程相关的、由于碱石灰的特性产生的振动。由此又导致待改进的输送和存储能力。
发明内容
本发明的目的是至少部分地解决上述问题。特别地，本发明的目的是提出用于成本低、简单和/或在碱石灰容器的存储能力、输送能力和/或手工可操作性方面令人满意地制造碱石灰容器的装置以及方法。
上述目的通过权利要求实现。特别地，上述目的通过根据权利要求1的过滤器以及根据权利要求7的方法来实现。此外，本发明的优点在从属权利要求、说明书和附图中给出。因此，结合过滤器描述的特征当然也适用于结合根据本发明的用于制造碱石灰容器的方法，并且反之亦然，使得关于各个发明方面的公开内容总是相互参照和/或能够相互参照。
根据本发明的第一方面提供一种用于碱石灰容器的过滤器。该过滤器具有基体和至少一个固定在基体的外环周面处的能量导向器，该能量导向器用于将过滤器与碱石灰容器的容器壁焊接。至少一个能量导向器具有能量导入边缘，并且能量导向器的横截面朝向能量导入边缘缩小。基体的过滤方向正交于能量导入边缘的延伸方向地延伸。
在现有技术中已知的用于将过滤器与碱石灰容器的容器壁焊接的系统如下地形成，即至少一个能量导向器或者能量导入边缘当前正交于过滤方向地延伸并且因此在将过滤器与容器壁焊接的焊接过程期间还正交于容器壁的高度或纵向方向地延伸。与已知的系统(在该系统中能量导入边缘平行于过滤方向地延伸并且因此在超声波焊接过程期间引入的所阐述的点接触存在于过滤器与容器壁之间)相比，当前能够实现线接触。这可以导致在焊接过程期间对于同样好的焊接结果需要更少的能量和因此更少的时间。此外，焊接连接能够利用改进的连接固定方式实现。与广泛使用的铁砧焊接相比的优点尤其在于，过滤器能够在高度上相对可变的固定焊接在容器壁处。这可以实现均匀包装的稳固的固定。
本发明特别涉及用于循环呼吸设备的一次性碱石灰容器的过滤器。也就是说，提出的过滤器适用于通过超声波焊接来焊接由碱石灰填充的容器，以用于制造有用的碱石灰容器。然而，提到的过滤器不仅能够用于一次性碱石灰容器，还可以用于制造其他散装物容器、例如用于活性碳过滤器和/或二氧化碳过滤器的容器。
过滤器以及尤其是过滤器的基体能够具有不同的几何形状。基体优选设计为高度比基体的宽度和/或直径更小的片状。此外，这种过滤器能够设计为拱形。也就是说，过滤器能够在过滤器上面或过滤器输入面和/或过滤器下面或过滤器输出面具有拱形。基体的高度在高度方向上延伸，该高度方向也能够被理解为过滤方向和/或流动方向，也就是过滤器或者基体的工作方向。片状不应被认为仅限于圆片状。因此过滤器的基体还能够根据优选的变化方案设计为例如具有倒圆角和/或边缘的方形。过滤方向能够在三维坐标系统中在y方向上延伸，而宽度方向和/或直径方向在x方向和/或z方向上延伸。在这种情况下，延伸方向朝z方向、y方向和/或在圆形轨道上朝x-z平面或者平行于x-z平面地延伸。只要能量导入边缘不平行于过滤方向地延伸，能量导入边缘的延伸方向还可能离开x-z平面。此外，过滤方向正交于能量导入边缘地延伸能够被理解为，过滤方向缘正交于沿着能量导入边缘的切线方向地延伸，该能量导入边缘具有弯曲的走向。此外，只要基体设计为例如圆柱形或基本圆柱形的旋转体，过滤方向能够平行于和/或直接在基体的旋转轴线上延伸。
特别地，碱石灰容器被理解为一种用于接合二氧化碳的、用于二氧化碳的碱石灰容器。能量导入边缘能够被理解为能量导向器的线形端部。在能量导向器为三角形和/或屋顶形的情况下，能量导入边缘能够因此被考虑作为屋顶形的脊梁，其沿纵向笔直或者弯曲地在延伸方向上延伸或者基本延伸。能量导入边缘不必强制性设计为尖端。其同样可以是具有在毫米或者更小范围内的曲线半径的倒圆边缘。特别地，外环周面构造在背离基体的基体外壁部段上。该外壁部段的法向量优选分别正交于过滤方向地延伸。法向量还能分别正交于能量导向器的能量导入边缘的延伸方向地延伸，能量导向器在外环周面上部分地处于与法向量同样的位置上。
基体优选设计用于将过滤器与容器壁的内环周面焊接。至少一个能量导向器能够设计为在基体处到基体的角和/或边缘具有预设的最小距离。如果基体例如设计为矩形或者基本上矩形，也就是例如设计为具有倒圆的角和/或边缘，则能够设计多个在基体的侧面处的能量导向器，其中能量导向器相对于基体的角具有例如几毫米或者几厘米的最小距离。因此，能够避免在基体处过多的能量输入，这会削弱基体的材料和/或基体或过滤器与容器壁之间的连接部位。由此还能避免在制造的碱石灰容器处在使用碱石灰容器时出现损伤和/或损害。在此，侧面被考虑为例如具有明显比基体的两个遮盖面更小的四个面。两个遮盖面的法向量分别沿过滤方向延伸。
根据本发明的另一个变化方案可以实现，过滤器具有多个相互间隔开的、各自具有能量导入边缘的能量导向器，其中，过滤方向相对于每个能量导入边缘垂直地延伸。能量导向器能够因此围绕基体在环周方向依次设置，其中，能量导入边缘沿着环周方向延伸。在片状的基体具有圆形外环周的情况下，能量导入边缘能够例如各自具有同样的曲率半径和/或处于同一圆形轨道上。因此，过滤器能够快速和稳定地与容器壁连接。
相应有利地可以实现，在根据本发明的过滤器中，能量导入边缘分别处于与基体的外环周面同心地延伸的圆形轨道上。因此能够以简单的方式实现尤其过滤器与容器壁的均匀的连接。
此外可以实现，在根据本发明的过滤器中，唯一的能量导向器围绕基体环形地延伸。通过这样的能量导向器能够同样实现特别均匀以及稳定的、过滤器与容器壁的连接。对此还有利地可以实现，环形的能量导向器具有圆形的能量导入边缘，该能量导入边缘设计成与基体的外环周面同心。在这种实施方式中，在过滤器与容器之间可以实现防尘的和/或气密的连接。因此，散装物能够可靠地装在碱石灰容器或者其他散装物容器中。特别地，没有灰尘能够在过滤器与壳体壁之间穿过。
此外，根据本发明的过滤器可以实现，至少一个能量导向器是基体的一体组成部分。因此能够稳固地提供包括至少一个能量导向器的过滤器。此外能够省略单独的加工步骤、例如将能量导向器注塑到基体处。因此能够提供相对成本低的过滤器。
根据本发明的另一个方面，提出一种用于制造用于呼吸保护设备的碱石灰容器的方法。该方法具有以下步骤：
-提供管状的容器壁，
-利用至少一个能量导向器的能量导入边缘将如上详细描述的过滤器固定在容器壁的内环周面处，并且
-借助于焊接、特别是超声波焊接通过至少一个能量导向器将过滤器与容器壁焊接。
因此，根据本发明的方法给出与结合根据本发明的过滤器详细说明同样的优点。管状的容器壁能够尤其被理解为具有圆形的、椭圆的或者有棱角的横截面的空心柱。此外，优选提供管状的、略微漏斗状的容器壁或者具有轻微锥度的管状容器壁。
附图说明
此外，本发明的改进设计通过下面对于不同实施例的描述得出，实施例以附图示意性地示出。来自权利要求、说明书或者附图的全部特征和/或优点连同构造细节和空间布置能够单独并且在不同组合中给出。
附图分别示意性示出：
图1示出根据本发明的第一实施方式的过滤器的横截面图，
图2示出根据本发明的第一实施方式的过滤器的俯视图，
图3示出根据本发明的第二实施方式的过滤器的横截面图，
图4示出根据本发明的第二实施方式的过滤器的侧视图，
图5示出根据本发明的第二实施方式的过滤器的俯视图，
图6示出根据本发明的第三实施方式的过滤器的横截面图，
图7示出根据本发明的第三实施方式的过滤器的俯视图，
图8示出根据一个优选实施方式的、用于阐述用于制造碱石灰容器的方法的示意图，
图9示出根据一个优选实施方式的、用于阐述方法的流程图，
图10示出通过根据本发明的方法制造的碱石灰容器，以及
图11示出用于阐述在现有技术中已知的、用于制造碱石灰容器的方法的示意图。
在附图中具有相同功能和工作方式的元件分别设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出根据第一实施方式的、用在图10所示的碱石灰容器20中的过滤器10a。示出的过滤器10a具有基体11。在基体11的外环周面12处设有多个相互间隔开的能量导向器13，该能量导向器用于将过滤器10a与碱石灰容器20的容器壁21焊接。能量导向器13各自具有能量导入边缘14，其中，能量导向器13的横截面分别朝向能量导入边缘14缩小。基体11的或者过滤器10a的过滤方向15或工作方向分别正交于能量导入边缘14的延伸方向16地延伸。换句话说，每个能量导入边缘14的延伸方向16正交于过滤方向15地延伸。此外参考示出的坐标系统能够知道：过滤方向15沿着y方向延伸，并且延伸方向16或者至少一个切线沿着延伸方向16在z方向上延伸。在图1所示的例子中，延伸方向16或者沿着延伸方向16的切线在平行于x-z-平面的平面中延伸。
过滤器10a在图2中以俯视图示出。在此尤其能够知道：能量导入边缘14分别处于与基体11的外环周面12同心地延伸的同一圆形轨道上。
在图3到图5中，过滤器10b根据第二实施方式示出。根据变化方案，唯一的能量导向器13围绕基体11环形地延伸。环形的能量导向器13具有设计成与基体11的外环周面12同心的、圆形的能量导入边缘14。此外，能量导向器13在示出的实施方式中是基体11的一体组成部分。
在图6和图7中，过滤器10c根据第三实施方式示出。过滤器10c的基体11在俯视图中设计成不是圆形的，而是具有倒圆角的方形或者基本上方形的。示出的过滤器10c具有四个能量导向器13，能量导向器设计成布置在基体11的外环周面12的四个不同的背向彼此的侧面部段上。
随后结合图8和图9阐述用于制造在图10中示出的呼吸保护设备的碱石灰容器20的方法。在第一步骤S1中，在此首先提供具有管状的容器壁21的、由碱石灰23填充的容器。在第二步骤S2中，如上所述，利用能量导入边缘14将过滤器10b固定在容器壁21的内环周面22上。在第三步骤S3中，过滤器10b借助于超声波焊接通过能量导向器13与容器壁21焊接。在此，机械振动31沿导入方向30导入能量导向器13中并且从该处传递到容器壁21上。通过这种方法制造的、由碱石灰23填充的碱石灰容器20在图10中示出。
图11示出具有基体11的过滤器10d，目前的现有技术中使用的能量导向器13设置在该过滤器处，该能量导向器的能量导入边缘14平行于过滤方向15地延伸。
除了示出的实施方式，本发明还能实现其他的设计方案。也就是说，本发明不应限于结合附图阐述的实施例。
参考标号列表
10a 过滤器
10b 过滤器
10c 过滤器
10d 过滤器
11 基体
12 外环周面
13 能量导向器
14 能量导入边缘
15 过滤方向
16 延伸方向
20 碱石灰容器
21 容器壁
22 内环周面
23 碱石灰
30 导入方向
31 机械振动。

Claims (7)

1.一种用于碱石灰容器(20)的过滤器(10a；10b；10c)，所述过滤器具有基体(11)和至少一个固定在所述基体(11)的外环周面(12)处的能量导向器(13)，所述能量导向器用于将所述过滤器(10a；10b；10c)与所述碱石灰容器(20)的容器壁(21)焊接，其中，至少一个所述能量导向器(13)具有能量导入边缘(14)，并且其中，所述能量导向器(13)的横截面朝向所述能量导入边缘(14)缩小，
其特征在于，
所述基体(11)的过滤方向(15)正交于所述能量导入边缘(14)的延伸方向(16)地延伸。
2.根据权利要求1所述的过滤器(10a；10c)，其特征在于，多个相互间隔开的能量导向器(13)各自具有能量导入边缘(14)，其中，所述过滤方向(15)相对于每个能量导入边缘(14)垂直地延伸。
3.根据权利要求2所述的过滤器(10a)，其特征在于，所述能量导入边缘(14)分别处于与所述基体(11)的所述外环周面(12)同心地延伸的圆形轨道上。
4.根据权利要求1所述的过滤器(10b)，其特征在于，唯一的能量导向器(13)围绕所述基体(11)环形地延伸。
5.根据权利要求4所述的过滤器(10b)，其特征在于，环形的所述能量导向器(13)具有圆形的能量导入边缘(14)，该能量导入边缘设计成与所述基体(11)的所述外环周面(12)同心。
6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器(10b)，其特征在于，至少一个所述能量导向器(13)是所述基体(11)的一体组成部分。
7.一种用于制造用于呼吸保护设备的碱石灰容器(20)的方法，所述方法具有以下步骤：
提供管状的容器壁(21)，
利用至少一个能量导向器(13)的能量导入边缘(14)将根据前述权利要求中任一项所述的过滤器(10a；10b；10c)固定在所述容器壁(21)的内环周面(22)处，并且
借助于焊接通过至少一个所述能量导向器(13)将所述过滤器(10a；10b；10c)与所述容器壁(21)焊接。
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