DE102011051902A1

DE102011051902A1 - Filter, insbesondere Atemluftfilter

Info

Publication number: DE102011051902A1
Application number: DE102011051902A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2013-01-24
Also published as: DE112012000297B4; CN102890973B; WO2013010535A3; CN102890973A; WO2013010535A2; DE112012000297A5; CN202384017U

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filter, insbesondere einen Atemluftfilter. Der Filter nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch Einrichtungen (6) zur Abschirmung vom Filterrückstand ausgehender Strahlung. Die Erfindung betrifft ferner ein luftdurchlässiges Abdeckmaterial, das ein Filtermaterial (3) aisierter Strahlung kombiniert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter, insbesondere einen Atemluftfilter, sowie ein als Filtermaterial verwendbares Abdeckmaterial. Vorrangig kommen neben Filtern für Atemschutzmasken auch Lüftungsfilter, vor allem für die Innenraumbelüftung von Fahr- und Flugzeugen, in Betracht.
Vor radioaktiver Strahlung schützende Abdeckmaterialien sind beispielsweise aus der US 4,923,774 , der US 2006/230495 , der GB 2 118 410 A und der WO 2011/018459 A1 bekannt.
Bekanntermaßen weisen Filter von Atemschutzmasken Filterelemente auf, welche in der Atemluft vorhandene Staub- oder/und Aerosolpartikel zurückhalten.
Wenn die zurückgehaltenen Staub- oder/und Aerosolpartikel durch radioaktive Substanzen belastet sind, z. B. im Falle einer Havarie in einem Kernkraftwerk, wird durch den Filter der Atemschutzmaske zwar die Aufnahme dieser Substanzen in den menschlichen Körper verhindert, durch die im Filterelement anwachsende Rückstandsmenge an radioaktivem Material wird das Filterelement jedoch zunehmend selbst zur Strahlungsquelle, deren Alpha-, Beta-, Gamma- oder/und Neutronenstrahlung den Benutzer der Atemschutzmaske gefährdet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen, zur Abscheidung radioaktiver Filterrückstände geeigneten Filter zu schaffen.
Der diese Aufgabe lösende Filter nach der Erfindung ist durch Einrichtungen zur Abschirmung vom Filterrückstand ausgehender Strahlung gekennzeichnet.
Vorteilhaft schützen die erfindungsgemäßen Abschirmeinrichtungen vor Strahlenbelastungen durch sich im Filter ansammelnde radioaktive Substanzen.
Die Abschirmeinrichtungen können ein mit Filtermaterial kombiniertes Abschirmmaterial umfassen, das z. B. in das Filtermaterial eingebettet ist. Filtermaterialien können Pulverpartikel, Fasern oder/und poröse Festkörper, z. B. Sinterkörper oder Aktivkohle, aufweisen, die eine Vielzahl enger, zum Zurückhalten von Partikeln geeigneter Durchgänge bilden.
Als Abschirmmaterial kommen insbesondere Materialien mit hoher Dichte und Atomen großer Ordnungszahl in Betracht, so dass eine hohe Wahrscheinlichkeit für eine Wechselwirkung der elektromagnetischer Strahlung mit der Elektronenhülle der Atome besteht. Bei solchen Materialien handelt es sich z. B. um Blei, Gold, Silber, Zinn oder Kupfer.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Abschirmmaterial in das Filtermaterial eingebettet, insbesondere kann das Abschirmmaterial in Form von Teilchen oder Fasern in dem Filtermaterial dispergiert sein.
Alternativ können die Fasern ein Gewebe oder/und ein Vlies bilden.
In einer alternativen Ausführungsform umfassen die Abschirmeinrichtungen eine zwischen einem Filterelement und einem abzuschirmenden Raumbereich angeordnete Abschirmwand, die die von dem Filterelement ausgehende Strahlung schwächt.
In einer Ausführungsform ist die Abschirmwand in Durchströmungsrichtung des Filterelements hinter dem Filterelement angeordnet.
Insbesondere kann die Abschirmwand im Abstand zu dem Filterelement angeordnet und wenigstens ein Durchgang zur seitlichen Umströmung der ggf. undurchlässigen Abschirmwand durch das Filtrat vorgesehen sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Abschirmwand mehrere Lagen mit senkrecht zur Durchströmungsrichtung versetzt angeordneten Durchlassöffnungen aufweisen.
Zweckmäßig ist die senkrechte Projektion der Filterelemente auf die Abschirmwand kleiner als die Fläche der Abschirmwand, d. h. die Abschirmwand steht über diese Projektionsfläche seitlich über. Vorteilhaft werden damit insbesondere vom Rand des Filterelements ausgehende Strahlungsanteile, vor allem Streustrahlung, wirksam abgeschirmt.
Die Abschirmwand kann neben Abschirmmaterial mit Atomen hoher Ordnungszahl auf ihrer dem Filterelement zugewandten Seite eine Beschichtung aus einem Material mit Atomen niedriger Ordnungszahl, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, aufweisen. Vorteilhaft wird durch ein solches Material die Entstehung von Bremsstrahlung bei der Absorption von Alpha- und Betateilchen minimiert. Ferner kann eine solche Schicht der Schwächung von Neutronenstrahlung dienen.
Es versteht sich, dass das beschriebene luftdurchlässige Filtermaterial unabhängig von einem Filter lediglich als Abdeckmaterial einsetzbar ist, das neben Verunreinigungen der Luft vom abgedeckten Objekt auch ionisierende Strahlung fernhält.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Filters einer Atemschutzmaske, und
6 einen Filter einer Atemschutzmaske nach dem Stand der Technik.
Ein in 6 gezeigter Filter nach dem Stand der Technik, der in eine nur in Teilansicht dargestellte Atemschutzmaske 1 eingebaut ist, weist ein luftdurchlässiges, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa rundzylindrisches Filterelement 2 auf. Das Filterelement 2 besteht aus einem Filtermaterial 3, das ein Pulver, Fasern oder/und einen porösen Festkörper aufweisen kann und eine Vielzahl enger Luftdurchgänge bildet.
Angesaugte Atemluft 4 tritt durch das Filterelement 2 hindurch, wo Stäube und Aerosole zurückgehalten werden, so dass der Benutzer der Atemschutzmaske gereinigte Filtratluft 5 einatmet.
Enthalten die Stäube und/oder Aerosole radioaktive Substanzen, so erhöht sich mit zunehmender, im Filterelement 2 zurückgehaltener Abscheidungsmenge die Intensität der vom Filterelement 2 ausgehenden radioaktiven Strahlung. Während Alpha- und Betastrahlen im Filterelement 2 selbst weitgehend absorbiert werden, wirkt Gammastrahlung direkt auf den Benutzer der Atemschutzmaske ein. Alpha- und Betastrahlung belasten den Benutzer indirekt über im Filterelement 2 bei der Absorption der Alpha- und Betateilchen erzeugte elektromagnetische Strahlung (Bremsstrahlung).
Im Filterelement 2 der in 1 gezeigten Atemschutzmaske 1 sind Teilchen 6 dispergiert, die aus einem elektromagnetische Strahlung (Gammastrahlung, Bremsstrahlung) stark schwächenden Material bestehen. Hierfür kommen Materialien mit hoher Dichte und hoher Ordnungszahl der darin enthaltenen Atome in Betracht, wie z. B. Blei, Zinn, Gold usw..
Bei Dispersion der Teilchen 6 im Filtermaterial 3 bleibt die Luftdurchlässigkeit des Filtermaterials erhalten. Durch Filterrückstände innerhalb des Filterelements 2 emittierte Gammastrahlung oder indirekt bei der Absorption emittierter Alpha- und Betateilchen erzeugte Bremsstrahlung wird durch die Teilchen 6 im Filterelement 2 geschwächt und der Benutzer der Maske vor dieser Strahlung geschützt.
Bei einem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel beschränkt sich die Verteilung der Teilchen 6 auf einen der Maskeninnenseite zugewandten Teilbereichs 7 des Filterelements 2. Während einer äußerer Teilbereich 8 aufgrund des Fehlens der Teilchen 6 eine höhere Aufnahmekapazität für Filterrückstände aufweist, ist die Dichte der Teilchen 6 gegenüber dem Ausführungsbeispiel von 1 in dem Teilbereich 7 erhöht. Entsprechend weist dieser Teilbereich ein erhöhtes Schwächungsvermögen auf.
Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen könnte eine Dispersion der Teilchen 6 innerhalb des Filterelements 2 auch so erfolgen, dass die Dichte der Teilchen 6 in Hauptströmungsrichtung der Luft stetig zunimmt.
Bei einem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Filterelement 2 auf seiner Innenseite mehrere Lagen aus einem elektromagnetische Strahlung schwächenden, luftdurchlässigen Gewebe 8 auf, das aus Schwermetallfasern, z. B. Bleifasern, besteht. Anstelle eines Gewebes könnten die Fasern auch ein Vlies bilden. Während der äußere Bereich des Filterelements im Wesentlichen den Filterrückstand aufnimmt, wird von diesem Filterrückstand ausgehende Strahlung durch die Gewebeschichten 8 geschwächt und der Benutzer der Maske vor der Strahlung geschützt.
Das Filterelement 2 des Filters einer in 4 gezeigten Atemschutzmaske 1 weist selbst keine Materialien auf, die elektromagnetische Strahlung in besonderem Maße schwächen. Dem Filterelement 2 ist jedoch auf der Maskeninnenseite im Abstand zu diesem eine Abschirmwand 10 nachgeordnet, die aus einem solchen Material, z. B. Zinn, besteht. Über seitliche Durchlasskanäle 11 kann gereinigte Filtratluft 5 in den Maskeninnenraum gelangen. Die Abschirmwand 10 überragt seitlich die in Strömungsrichtung der Atemluft erzeugte Projektionsfläche des Filterelements 2 auf der Abschirmwand 10, so dass von den Seitenrändern des Filterelements 2 ausgehende Strahlung, insbesondere Streustrahlung, wirksam abgeschirmt wird und der abgeschirmte Raumwinkel 15 vergrößert ist.
Auf ihrer dem Filterelement 2 zugewandten Seite weist die Abschirmwand 10 eine Beschichtung 12 aus einem Material mit Atomen niedriger Ordnungszahl auf, z. B. eine Kunststoffbeschichtung, die dafür sorgt, dass Beta- und Alphateilchen unter Erzeugung von möglichst wenig Bremsstrahlung in dieser Schicht absorbiert werden. Eine solche Schicht kann auch Neutronenstrahlung schwächen.
Gemäß 5 kann die Abschirmwand 10 durch mehrere zueinander im Abstand angeordnete Lagen 13 gebildet sein, die senkrecht zur Strömungsrichtung der Atemluft zueinander versetzte Durchlassöffnungen 14 aufweisen und dadurch für Filtratluft 5 durchlässig ist. Der Versatz der Öffnungen verhindert weitgehend einen direkten Durchgang von Strahlung durch die Abschirmwand. Es wäre auch möglich, in einer massiven Abschirmwand schräg verlaufende Durchgänge zu bilden.
Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar sind.
Es versteht sich ferner, dass durch das mit Einrichtungen zur Abschirmung von Strahlung kombinierte Filtermaterial 3 auch primär von außen in das Filtermaterial eintretende Strahlung geschwächt wird. Das Filtermaterial lässt sich daher allgemein als zur Schwächung einwirkender Strahlung geeignetes Abdeckmaterial überall dort einsetzen, wo Luftdurchlässigkeit des Abdeckmaterials gefordert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4923774 [0002]
US 2006/230495 [0002]
GB 2118410 A [0002]
WO 2011/018459 A1 [0002]

Claims

Filter, insbesondere Atemluftfilter, gekennzeichnet durch Einrichtungen (6; 9; 10) zur Abschirmung vom Filterrückstand ausgehender Strahlung.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtungen (6; 9; 10) ein mit Filtermaterial (3) kombiniertes Abschirmmaterial umfassen.
Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmaterial in das Filtermaterial (3) eingebettet ist.
Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmaterial in Form von Teilchen (6) in dem Filtermaterial (3) dispergiert ist.
Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmaterial Fasern umfasst, die insbesondere ein Gewebe (9) oder/und ein Vlies bilden.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtungen (6; 9; 10) eine zwischen einem Filterelement (2) und einem abzuschirmenden Raumbereich (15) angeordnete Abschirmwand (10) umfassen.
Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmwand (10) in Durchströmungsrichtung des Filterelements (2) hinter dem Filterelement 82) angeordnet ist.
Filter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmwand (10) im Abstand zu dem Filterelement angeordnet und wenigstens ein Durchgang (11) zur seitlichen Umströmung der Abschirmwand (10) vorgesehen ist.
Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmwand (10) mehrere Lagen (13) mit senkrecht zur Durchströmungsrichtung mit Filtrat (5) versetzt angeordneten Durchlassöffnungen (14) aufweist.
Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmwand (10) die senkrechte Projektion des Filterelements (2) auf die Abschirmwand (10) seitlich überragt.
Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmwand (10) neben einer Lage aus Abschirmmaterial mit Atomen hoher Ordnungszahl auf ihrer dem Filterelement (2) zugewandten Seite eine Beschichtung (12) aus einem Material mit Atomen niedriger Ordnungszahl, insbesondere einem Kunststoffmaterial, aufweist.
Luftdurchlässiges Abdeckmaterial, gekennzeichnet durch ein Filtermaterial, das mit einem Material zur Schwächung von ionisierter Strahlung kombiniert ist.