DE1040379B - Staubschutzmaske mit elektrostatisch geladenen Filterblechen - Google Patents

Description

Die bisher gebräuchlichen Staubschutzmasken sind meist in der Art ausgebildet, daß sie aus einem Maskenkörper bestehen, an dem das Staubfilter als gesonderter Teil angebracht ist. Bei solchen Maskenkörpern ist ein luftdichter Gesichtsabschluß vorhanden, der leicht Wärmestauungen unter der Maske verursachen kann. Der Druck der Dichtränder auf die Gesichtshaut ist hierbei lästig und kann zu Hautentzündungen führen. Vielfach ist bei den bekannten Masken auch der Atemwiderstand zu groß, was besonders bei schwerer Arbeit zu Atembeschwerden führen kann. Die gebräuchlichen Filter halten die allerfeinsten, d. h. die gefährlichsten Staubteilchen nicht von den Atemorganen zurück.

Es ist zwar bekannt, die in der Atemluft enthaltenen Staube feinster Verteilung durch elektrostatisch geladene Filter auszuscheiden. Bei einem bekannten Atemschutzgerät bedient man sich hierbei einer üblichen Gesichtsmaske, an der die Filtervorrichtung vorgebaut ist. Die Maske verursacht beim Gebrauch ebenfalls die vorstehend genannten Unannehmlichkeiten und Schwierigkeiten.

Die Erfindung hat eine Staubschutzmaske mit elektrostatisch geladenen Filterblechen zum Gegenstand, bei der die genannten Nachteile dadurch beseitigt sind, daß ein oder mehrere elektrostatisch geladene Filterbleche unmittelbar den eigentlichen Maskenkörper bilden, der frei vor dem Gesicht des Trägers liegt. Die Eigenart der Filterwirkung der elektrostatisch geladenen Filterbleche wird hier also ausgenutzt, um den eigentlichen Maskenkörper entbehrlich zu machen. Das elektrische Feld kann so stark gemacht und gerichtet werden, daß die zu den Atemorganen strömende Luft auf jeden Fall gefiltert wird. Der Träger spürt kaum, daß er eine Maske vor dem Gesicht hat. Wärmestauungen und Feuchtigkeitsbildungen auf der unter der Maske befindlichen Haut werden vermieden.

Vorzugsweise werden die als Maskenkörper dienenden elektrostatisch geladenen Filterbleche der Form der menschlichen Nasen- und Mundpartie angepaßt. Auf diese Weise erreicht man nicht nur eine vollkommene Wirkung der Staubschutzmaske, bei der gerade die feinsten, gefährlichsten Staubteilchen bis herunter zur Größenordnung der Großionen zurückgehalten werden können, sondern es wird die Staubschutzmaske auch beim Tragen und in der Handhabung wesentlich leichter und einfacher.

Bei dem freien Einströmen der Luft zwischen den elektrostatisch geladenen Filterblechen und dem Gesicht kann die Filterwirkung dadurch verstärkt werden, daß die Randzone der den Maskenkörper bildenden Filterbleche so ausgebildet ist, daß ein verstärktes elektrisches Randfeld erzeugt wird. Man erreicht

Staubschutzmaske mit elektrostatisch
geladenen Filterblechen

Anmelder:

Dr.-Ing. Ludger Funder,
Bonn, Konviktstr. 11

Dr.-Ing. Ludger Funder, Bonn,
ist als Erfinder genannt worden

dadurch, daß auch die am Rand eintretende Atemluft ao durch die elektrische Feldwirkung sicher gereinigt wird. Hierzu werden die Filterbleche mäander-, dreieck- oder halbwellenförmig ausgebildet.

Bei Verwendung nur eines Filterbleches mit nur einer Zugleitung bildet der menschliche Körper selbst die zweite (geerdete) Elektrode, wenn man ihn mit dem anderen Pol der Spannungsquelle in leitende Verbindung bringt. Anderenfalls kann dieser Pol selbst die zweite Elektrode sein.

Weitere Ausbildungsmöglichkeiten des Erfmdungsgegenstandes werden an Hand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

Die Fig. 1 a und 1 b zeigen im Schema die Ausbildung und Anordnung der Staubschutzmaske gemäß der Erfindung.

Fig. 2 veranschaulicht eine weitere Befestigungsart an einer Kopfbedeckung; in den

Fig. 3 und 4 sind in Vorderansicht und in Seitenansicht Schutzhauben mit einer Staubschutzmaske nach der Erfindung dargestellt;

Fig. 5 und 6 zeigen Einzelheiten der Ausbildung der elektrostatisch geladenen Filterbleche, ebenso die Fig. 8 und 9;

Fig. 7 und 10 veranschaulichen weitere Ausbildungsformen von Staubschutzmasken gemäß der Erfindung in räumlicher Darstellung;

Fig. 11 und 12 stellen die Anordnung mehrerer Filterbleche für die Staubschutzmaske gemäß der Erfindung in zwei Ausführungsarten dar.
Ein geeignet geformter, mit Atemschlitzen oder Sieblochung versehener Maskenkörper 1 aus beliebigem Metall (am besten Aluminium oder einem anderen Leichtmetall) wird in geringem Abstand vor den Atemorganen 2 (Mund- und Nasenlöcher) ange-

a» 64W46

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ordnet (Fig. la und Ib). Er wird in dieser Lage krümmt wird (Fig. 5). Eine weitere Verstärkung der durch eine Halterungsvorrichtung nach Art der bei Randfeldwirkung erreicht man durch etwa parallel zuKopfhörern verwendeten Vorrichtung gehalten, die mit einander zum Gesicht hin abgebogene Ränder der FiI-einer Kopfbedeckung, z. B. einer Kappe, einem Helm terbleche 14, 15, damit die zwischen ihnen verlaufen- oder einer Haube, verbunden sein kann. Die Halte- 5 den Kraftlinien des elektrischen Feldes den Raum rungsvorrichtung 4 ist längenverstellbar, wodurch sie zwischen Filterrand und Gesicht möglichst dicht der Kopfgröße angepaßt werden kann. Ferner kann ausfüllen (Fig. 6).

dadurch die Lage des Maskenkörpers 1 vor den Atom- Sollte bei niedrigerer angelegter Spannung das

organen 2 sowie der Abstand des Filterblechrandes Randfeld nicht stark genug sein, um alle gefährlichen vom Gesicht geregelt werden. Durch wenige schmale io Feinstaube fernzuhalten, so kann der Spalt zwischen und niedrige Abstandhalter aus Isolierstoff in Form dem isolierten Filterrand und der Gesichtshaut mit von Wulsten, Nocken, Plättchen, Stäbchen od. dgl., einem Filz- oder Wattestreifen verschlossen werden, die die Haut ohne jeden Druck auf sehr geringer der weich am Gesicht anliegt und, ohne luftdicht zu Fläche berühren, kann ein Mindestabstand zwischen sein, der Luft doch einen im Verhältnis zu den Filter-Gesicht und Filterblechrand gewährleistet werden. 15 öffnungen so hohen Widerstand entgegensetzt, daß die Auch die Halterungsvorrichtung 4 berührt die Ge- hier einströmende Atemluftmenge verschwindend gesichtshaut nur auf einer möglichst kleinen Fläche, ring ist. In den Filz- oder Wattestreifen wird eine z.B. nur mit einem Stirn- oder Kopfband 3, oder hochohmige, feuchtigkeitsunempfindliche Isolierschicht überhaupt nicht, wenn sie an der Kopfbedeckung 5 eingelegt, z. B. Silikone. Der an den Maskenrand gebefestigt wird (Fig. 2). Ihre Verbindung mit dem 20 klebte oder angeklammerte Streifen kann bei DurchMaskenkörper 1 erfolgt über einen guten Isolierstoff. feuchtung mit Schweiß leicht ersetzt werden.

Benutzt man eine Haube 6, die den ganzen Kopf Die Filterbleche werden mit Schlitzen oder so vie-

umschließt und mit einer Stoff- oder Lederabdich- Jen möglichst kleinen, runden oder eckigen Siebtung 7 auf der Schulter aufliegt, so bildet der Mas- löchern versehen, daß kein fühlbarer Atemwiderstand kenkörper 1 einen Teil der Haube (Fig. 3). Das Ge- 35 entsteht.

sieht ist vollkommen frei; eine ausreichende Bemes- Die elektrische Feldwirkung wird durch Verwen-

sung der Filteröffnungen verhindert Wärmestauungen. dung von wechselweise verschieden geladenen Doppel-

Das Oberteil 8 der Haube hat die gleiche Festig- oder Mehrfachblechen in kurzen Abständen voneinkeit wie die bergbehördlich zugelassenen Kopfschutz- ander wesentlich stärker als bei Anwendung nur eines kappen. 30 Bleches.

Aus einer beliebigen, tragbaren Gleichspannungs- Folgende Bauarten mit einem oder mehreren Filter-

cjuelle9 erhält das Filterblech eine Gleichspannung. Je blechen sind vorteilhaft geeignet:
höher man die Spannung bringen kann, ohne zu un- 1. Zwei oder mehr Bleche in kurzen Abständen mit

geeigneten Gerätgrößen zu kommen oder Sprühent- wechselnder positiver und negativer Aufladung,
ladungen zu veranlassen, desto wirkungsvoller wird 35 1.(1) Bei zwei Filterblechen 14,15 wird die seitliche der Staub niedergeschlagen. Das gleiche gilt, je lang- öffnung zwischen den Blechrändern durch Isoliersamer die Einatemluft das Filter durchströmt, je masse 16 verschlossen. Der Verschluß schützt zugrößer also der Gesamtquerschnitt der Atemöffnun- gleich die Gesichtshaut vor Verletzungen bei zufälligen ist, je kleiner ferner die Einzelöffnung, je geringer gen Berührungen mit den Rändern, Kanten oder Spitdie Entfernung der Elektroden voneinander und je 40 zen der Filterbleche. Die Einatemluft tritt durch feine länger der Luftweg im Filter ist. Bei entsprechender haarsiebartige Luftlöcher 17 in das Gerät ein und Bemessung dieser Größen kann man auch die elek- durch gleiche öffnungen aus, in denen ein großer Teil irische Spannung auf einer tragbaren Höhe halten. des Schwebstaubes durch elektrische Anziehung fest-

Die Spannungsquelle 9, die nach Art der Kopf- gehalten wird. Die Kreuzung der Kraftlinien und die lampenbatterien am Gürtel, aber auch in der Rock- 45 damit verbundene Ausscheidung erfolgen nur durch tasche, auf dem Rücken, auf der Schulter oder an der Turbulenz der Luftströmung (Fig. 7).
Kopfbedeckung (Haube, Fig. 4) getragen werden 1.(2) Hinter den schlitz-oder haarsiebartigen Luftkann, ist durch ein dünnes, isoliertes Kabel 10 mit löchern 17 des äußeren Filterbleches 14 werden Abden Filterblechen verbunden. Die Befestigung an der lenkvorrichtungen 18 angebracht, durch die der Luft-Haube 6 hat den Vorteil der kürzesten Leitungsver- 50 strom gezwungen wird, die Kraftlinien des elektribindung zwischen Spannungsquelle und Atemfilter. sehen Feldes unter einem bestimmten Winkel zu Das Kabel enthält je nach Art des Filters eine oder schneiden (Fig. 8).
zwei gut isolierte elektrische Zuleitungen zu diesem. 1· (3) Die sieb-oder schlitzartigen Luftlöcher 17 des

Der Maskenkörper 1 liegt frei vor den Atem- Außen- und Innenbleches 14, 15 sind gruppenweise organen, ohne die Gesichtshaut zu berühren. Werden 55 gegeneinander versetzt, liegen außen oben und innen auf der dem Gesicht zugewendeten Fläche der Maske unten, oder umgekehrt, so daß der Atemluftstrom zwi-Abstandhalter aus Isolierstoff, z. B. in Form von sehen ihnen das elektrische Kraftfeld durchqueren Wulsten, Nocken, Plättchen od. dgl., angeordnet, so muß (Fig. 9). Rauhe, unebene Innenflächen der Bleche erfolgt eine druckfreie Berührung auf sehr kleiner verstärken die Turbulenz der Strömung und damit Fläche. Die in das Atemfilter eintretenden Staubteil- 60 die Filterwirkung.

chen werden an den geladenen Blechen festgehalten. 1. (4) Zwischen je zwei Bleche werden elektrisch

Die Filterung im Zwischenraum zwischen Filterrand geladene Metallspäne 19^ Isolierstoffspäne, Isolier- und Gesicht erfolgt durch das elektrische Randfeld stoffflitter od. dgl. eingebracht (Fig. 10). Dadurch des Filterkörpers, das zugleich der Ablagerung von erfolgt eine starke Verwirbelung und häufige Ab-Staub auf der Isolierung entgegenwirkt. Das elek- 65 lenkung der Atemluft, und der Weg, auf dem die irische Randfeld ist stärker als das homogene Feld Stäubchen der elektrischen Feldwirkung ausgesetzt zwischen den Blechen. Durch geeignete Formgebung sind, wird erheblich verlängert. Die Packung kann so wird es noch verstärkt, z. B. durch eine Mäander- weit verdichtet und verfilzt werden, daß sie noch form 11 oder andere Kuryenformen 12, 13, durch die keinen fühlbaren Atemwiderstand hervorruft. Die die Randlinie verlängert und häufig und scharf ge- 70 vielfache Richtungsumkehrung und der häufige An-

prall an die Stoffwandungen bringen auf einfachste Weise neben der elektrischen Filterwirkung auch mechanisch eine erhöhte Wirkung. Da die Bindung der Teilchen jedoch dem Grundgedanken der Konstruktion entsprechend elektrisch erfolgt und die mechanisch-adsorptive Aussonderung nur eine erwünschte Nebenwirkung darstellt, können die Strömungsquerschnitte weit größer sein als bei den Kolloid- oder Schwebstoffiltern, so daß die Atmung nicht erschwert wird. Während die Staubteilchen an den geladenen Metallflittern großenteils elektrisch haften, versieht man die im ganzen sehr große Isolierstoffoberfläche zweckmäßig noch mit einer Haftschicht aus Silikonharz, Vaseline od. dgl., wodurch die mechanische. Bindung der Staubteilchen entsprechend verstärkt wird.

1. (5) Um den Luftweg quer zum elektrischen Kraftfeld zu verlängern, baut man zwischen den gelochten Filterblechen Leitbleche 20, 21 aus Isolierstoff oder aus Metall ein, die so bemessen sind, daß sie nur jeweils oben oder unten einen Schlitz 22, 23 für den Luftstrom frei lassen. Verbindet man z. B. zwei Metallplatten wechselweise mit den Filterblechen 14, 15 (Fig. 11), so werden Strömungsweg und Strömungsdauer quer zu den Kraftlinien eines entsprechend starken elektrischen Feldes und damit die Filterwirkung etwa verdreifacht.

Auch hier kann die mechanische Bindung weiter gesteigert werden durch rauhe Innenflächen oder durch ein Labyrinth aus Isolierstoffspänen, gegebenenfalls mit Haftschicht, die in den Luftweg eingepackt sind.

1. (6) Man verbindet viele voneinander isolierte, wechselweise geladene, sehr dünne Leitbleche 24 aus Metall oder aus Isolierstoff zu einem Lamellenpaket (Fig. 12), damit die Staubausfällung so groß wie möglich wird.

Wird der relative Luftwiderstand wegen der Länge der Strömungswege so groß, daß der am Rand einfließende Anteil der Atemluft zu groß wird und hier eine genügende Staubausfällung nicht zu erreichen ist, so muß bei den letztgenannten Filterbauarten der Filz- oder Watterand angebracht werden.

2. Bei Verwendung von nur einem Filterblech.

2. (1) Das Filterblech wird unipolar aufgeladen. Der andere Pol der Spannungsquelle wird mit dem menschlichen Körper in Kontakt gebracht (Metallscheibchen mit durch Tränkung leitender Stoffschicht) .

2. (2) Der andere Pol wird unmittelbar an der Spannungsquelle isoliert.

Die Bleche nach Ziffer 1. (1) werden durch den erwähnten Randverschluß und — wenn nötig — noch durch Stäbchen aus hochohmigem Isolierstoff (PoIistyrol, Hartmipolam, Silikone od. dgl.) gegeneinander isoliert und aneinander befestigt.

Eine oder zwei Seiten der Filterbleche erhalten einen Überzug aus hochohmiger Isoliermasse (Tauchverfahren), um Entladungen durch Berührungen zu vermeiden und das Abströmen von Ladungselektrizitat in den Raum zu verringern. Silikonharzbelag verhindert die Bildung zusammenhängender Feuchtigkeitsfilme durch feuchte Ein- oder Ausatemluft und die damit verbundene Gefahr von Kriechströmen.

Die Spannungsquelle ist beliebig, in Frage kommen ein oder mehrere Kondensatoren, eine Batterie, ein Kleinstgenerator mit hoher Spannung und möglichst kleinen Abmessungen.

Je höher die Spannung, um so größer kann der Randabstand des Atemfilters vom Gesicht sein.

Das Gerät muß, soweit es in Schlagwettergruben Anwendung findet, gegen Schlagwetter geschützt sein. Hierzu ist es notwendig, Kurzschlüsse und Sprühentladungen mit Funkenbildung zu vermeiden. Bei auftretenden Kurzschlüssen ist eine Zündung nur möglich, wenn ein entsprechend hoher Kurzschlußstrom fließen oder ein genügend heißer Kurzschluß funke überspringen kann. Dieses wird durch schlagwettersichere Kapselung der Spannungsquelle, gute Isolierung aller blanken spannungsführenden Teile, sehr hohe Widerstände in der Leitung und genügend kleine Kapazität der Filterkondensatoren verhindert. Die Schlagwettersicherheit wird erhöht, wenn man sich mit unipolarer Aufladung und damit einer Zuleitung begnügt.

Die Feldstärken müssen, insbesondere für die kleinen Krümmungsradien der Filter-, Schlitz- und Sieblochränder, so berechnet werden, daß Spitzenentladungen und Sprühwirkungen nicht zu stark werden.

Eine Entladung durch Berührung mit der Gesichtshaut wird ebenfalls durch einen am Rande angeordneten Isolierbelag vermieden, soweit dies nicht bereits durch einen Isolierfilm auf der gesamten Filterfläche geschieht.

Claims (14)

Patentansprüche·.

1. Staubschutzmaske mit elektrostatisch geladenen Filterblechen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere elektrostatisch geladene Filterbleche den eigentlichen Maskenkörper (1) bilden, der frei vor dem Gesicht des Trägers liegt.

2. Staubschutzmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maskenkörper (1) der Form der menschlichen Nasen- und Mundpartie angepaßt ist.

3. Staubschutzmaske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung des elektrischen Feldes der Randzone die Filterbleche (14,15) mäander-, dreieck- oder halbwellenförmig ausgebildet sind (Fig. 5).

4. Staubschutzmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Verstärkung des elektrischen Randfeldes die Ränder der Filterbleche (14,15) etwa parallel zueinander zum Gesicht hin abgebogen sind (Fig. 6).

5. Staubschutzmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand der Filterbleche (14,15) zur Drosselung des hier eintretenden Atemluftstroms ein Streifen aus Filz, Watte od. dgl. angebracht ist.

6. Staubschutzmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterbleche (14, 15) mit schlitz- oder haarsiebartigen Luftlöchern (17) versehen sind (Fig. 8).

7. Staubschutzmaske nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Luftlöchern (17) des äußeren Filterbleches (14) Ablenkvorrichtungen (18) angebracht sind, die die Einatemluft unter einem bestimmten Winkel zur Richtung des elektrischen Feldes umlenken (Fig. 8).

8. Staubschutzmaske nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlöcher (17) der Filterbleche gruppenweise gegeneinander versetzt sind (Fig. 9).

9. Staubschutzmaske nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den gelochten Filterblechen (14,15) und parallel zu diesen Leitbleche (20, 21, 24) angeordnet sind, die wechselweise geladen sein können, und daß die an ihren Enden

angeordneten Luftdurchlaßschlitze (22, 23) gegeneinander versetzt sind, so daß der Atemluftstrom zwischen den Leitblechen hin- und hergeführt wird (Fig. 11 und 12).

10. Stauhschutzmaske nach einem der An- ?.prüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Zwischenräume zwischen den elektrisch geladenen Filterblechen (14,15) bzw. den Leitbk'chen (20, 21,24) mit elektrisch geladenen Metsllspänen (19) gefüllt sind (Fig. 10).

11. Staubschutzmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Zwischenräume zwischen den elektrisch geladenen Filterblechen (14,15) bzw. den Leitblechen (20,21,24) mit Isolierstoffspänen oder Isolierstoffflitter gefüllt sind, die mit einer Haftschicht überzogen sein können.

12. Staubschutzmaske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maskenkörper (1)

nur aus einem Filterblech besteht, dessen Gegenpol der menschliche Körper bildet, so daß die elektrischen Feldlinien zwischen beiden verlaufen.

13. Staubschutzmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch Abstandhalter aus Isolierstoff in Form von Wülsten, Nocken, Plättchen, Stäbchen od. dgl. auf der dem Gesicht zugewandten Fläche der Maske.

14. Staubschutzmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen hcchohmigen Isolierbelag aus Silikonharz.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 666 690, 879 057, 15 891 500;

schweizerische Patentschrift Nr. 193 779;
britische Patentschrift Nr. 493 057;
USA.-Patentschrift Nr. 1 325 124;
französische Patentschrift Nr. 331 856.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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