DE202020105716U1

DE202020105716U1 - Individuelles System zur Luftfiltration

Info

Publication number: DE202020105716U1
Application number: DE202020105716.2U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2020-10-26
Anticipated expiration: 2030-10-07
Also published as: RU204164U1

Abstract

Luftfiltrationssystem (1) zur Reinigung eines Schwebeteilchen enthaltenden Luftstroms, das Folgendes aufweist:
eine Schutzmaske (2) zum Tragen im Gesicht eines Benutzers mit zumindest teilweise entlang ihren Rändern angeordnetem Dichtungselement (3),
mindestens einen ersten Strömungskanal (6), der eine erste Eintrittsöffnung (11) und eine erste Austrittsöffnung (21) und ein in dem ersten Strömungskanal (6) angeordnetes erstes Luftfilter (16) aufweist,
mindestens einen zweiten Strömungskanal (7), der eine zweite Eintrittsöffnung (12) und eine zweite Austrittsöffnung (22) und ein in dem zweiten Strömungskanal (7) angeordnetes zweites Luftfilter (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrationssystem (1) Folgendes aufweist:
ein ausschließlich in dem ersten Strömungskanal (6) angeordnetes Einblaselement (10) zur Erzeugung eines Luftstroms von der ersten Eintrittsöffnung (16) zu der ersten Austrittsöffnung (21) in dem ersten Strömungskanal (6),
eine Vorrichtung zur Steuerung (18) des Betriebs des Einblaselements (10),
eine elektrische Stromversorgungseinheit (19),
eine Vorrichtung zum Ablassen (5) des Überdrucks der Luft aus der Maske (2) während ihrer Verwendung,
wobei die zweite Austrittsöffnung (22) des zweiten Strömungskanals (7) in unmittelbarer Nähe der ersten Austrittsöffnung (10) des ersten Strömungskanals (6) angeordnet ist,
wobei der erste und der zweite Strömungskanal (6, 7), die Steuervorrichtung (10) und
die elektrische Stromversorgungseinheit (19) in einem einstückigen Gehäuse (4) angeordnet sind, das in dem oberen Teil der Schutzmaske (2) angebracht ist und bei dem es sich um das einzige Befestigungselement der Maske (2) am Kopf des Benutzers handelt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft ein Luftfiltrationssystem mit kontrollierbarer Luftzufuhr zur Reinigung eines Schwebeteilchen enthaltenden Luftstroms gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Insbesondere ist das beanspruchte System zur persönlichen Reinigung eines Luftstroms von darin enthaltenen Schwebeteilchen wie etwa Staub, Ruß, Pollen, Wassertropfen, Ölen und sonstigen festen Teilchen und Flüssigkeiten anwendbar.
STAND DER TECHNIK
Es sind persönliche Systeme bekannt, die einen Luftstrom von darin enthaltenen Schwebeteilchen reinigen. Als ein Beispiel dafür kann die Veröffentlichung WO 2020/120930 A1 dienen, deren Außenansicht an Kopfhörer erinnert, in denen jeweils ein Filter und ein Ventilator angeordnet sind, der Luft von außen ansaugt, die wiederum durch Luftfilter gereinigt wird und dem Bereich, in dem sich die Nase und der Mund des Benutzers befinden, zur Atmung zugeführt wird. Der Nachteil dieses Systems besteht durch das undichte Anliegen der Maske des Benutzers, die das Gesicht des Benutzers lediglich teilweise bedeckt, in der Möglichkeit einer Beimischung von Verunreinigungen aus der Umgebungsluft, die für die Atmung des Benutzers einströmt, zu der einzuatmenden Luft. Darüber hinaus erzeugt die Anordnung der Ventilatoren unmittelbar auf den Ohren des Benutzers eine akustische und mechanische Belästigung während des Betriebs dieser Ventilatoren. In einer weiteren Veröffentlichung KR 20180092363 A wird eine Maske bereitgestellt, die die Nase und die Mundpartie des Gesichts des Benutzers bedeckt, auf der sich der Ventilator mit dem Filter befindet. Eine solche Konstruktion macht die Maske durch das Gewicht der Ventilatoreinheit mit dem Filter schwerer und fördert ihr Abrutschen nach unten unter Einwirkung der Schwerkraft. Dies erfordert eine verstärkte Befestigung der Maske am Kopf des Benutzers, wodurch das Tragen einer solchen Maske unangenehm ist. Darüber hinaus bedeckt die in dieser Veröffentlichung bereitgestellte Maske nicht die Augen des Benutzers, wodurch in der Luft enthaltene Schwebeteilchen ungehindert in die Augen des Benutzers gelangen können, was ein unangenehmes Gefühl hervorruft oder zu Augenerkrankungen führt.
Das vorliegende Gebrauchsmuster ermöglicht eine Vermeidung der oben genannten Nachteile, indem ein Filtrationssystem bequem auf dem Kopf eines Benutzers angeordnet wird, wodurch das von dem Benutzer wahrgenommene Lärmniveau durch ein Lufteinblaselement verringert wird, und wobei das Filtrationssystem nicht nur die Nasen- und Mundpartie des Gesichts des Benutzers vor in der Umgebungsatmosphäre enthaltenen Schwebeteilchen schützt, sondern auch seine Augen, wobei es dem Benutzer ermöglicht wird, bei Bedarf eine Brille zu tragen.
OFFENBARUNG DES GEBRAUCHSMUSTERS
Das Ziel des vorliegenden Gebrauchsmusters besteht in der Schaffung eines autonomen persönlichen Luftfiltrationssystems, wobei ermöglicht wird, dieses auf bequeme Weise zum Tragen auf dem Kopf eines Benutzers ohne zusätzliche Befestigungsvorrichtungen anzuordnen und darüber hinaus das von dem Benutzer wahrgenommene Lärmniveau durch das Lufteinblaselement zu verringern, wobei das gesamte Gesicht des Benutzers geschützt wird.
Diese Aufgabe wird gemäß dem Luftfiltrationssystem nach Schutzanspruch 1 gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen des Gebrauchsmusters sind in den abhängigen Schutzansprüchen bereitgestellt.
Das beanspruchte Luftfiltrationssystem weist eine Schutzmaske zum Tragen im Gesicht des Benutzers mit zumindest teilweise an ihren Rändern angeordnetem Dichtungselement auf, wobei zwischen der inneren Oberfläche der Maske und dem Gesicht des Benutzers bzw. seiner Kopfpartie ein geschlossener Raum erzeugt wird. Das an der Randpartie der Maske angeordnete Dichtungselement übt darüber hinaus teilweise eine Haltefunktion der Maske am Kopf des Benutzers aus, wodurch einer Veränderung ihrer Position nach der Anbringung entgegengewirkt wird. Im oberen Teil der Atemschutzmaske ist ein Gehäuse angeordnet, das sich mit seinem am Kopf des Benutzers anliegenden Teil an die Scheitelpartie des Kopfs des Benutzers anschmiegt. Dies ermöglicht, dass die Maske im Allgemeinen durch das Anliegen des Gehäuses, bei dem es sich um das einzige Befestigungselement der Maske am Kopf des Benutzers handelt, an der Scheitelpartie des Kopfs des Benutzers am Kopf hält. Die zwanghafte Zufuhr von Luft in den Raum zwischen der Maske und dem Gesicht des Benutzers erfolgt mit Hilfe mindestens eines ersten Strömungskanals und mindestens eines zweiten Strömungskanals, die in dem Gehäuse angeordnet sind, wobei ausschließlich in dem ersten Strömungskanal ein Einblaselement zum Erzeugen eines Luftstroms darin angebracht ist, der durch das erste Luftfilter in eine erste Austrittsöffnung des ersten Strömungskanals zugeführt wird, woraufhin Luft in das Volumen gelangt, das durch die innere Oberfläche der Maske und das Gesicht des Benutzers begrenzt ist. Der eingeblasene Luftstrom, der durch den ersten Strömungskanal verläuft, reißt durch die Anordnung einer zweiten Austrittsöffnung eines zweiten Strömungskanals in unmittelbarer Nähe der ersten Austrittsöffnung des ersten Strömungskanals einen zusätzlichen Luftstrom durch den zweiten Strömungskanal mit, in dem ebenfalls Filter angebracht sind. Auf diese Weise zieht der hauptsächliche eingeblasene Luftstrom, der durch den ersten Kanal verläuft, Luft aus dem zweiten zusätzlichen Kanal in den unter der Maske befindlichen Raum, wodurch eine Erhöhung der Menge an in den Raum zwischen Maske und Gesicht des Benutzers eingepresster Luft ohne Erhöhung der Leistung des Ventilators ermöglicht wird. Dies führt wiederum zu einer Verringerung der Lärm- und Vibrationsbelastung, die durch das Einblaselement hervorgerufen wird, im Vergleich zum Stand der Technik, wo lediglich ein oder mehrere Kanäle vorgesehen sind, in denen jeweils ein Ventilator angeordnet ist.
Aufgrund der in den Raum zwischen Maske und Gesicht des Benutzers zugeführten Luft entsteht dort ein Überdruck, dessen Maximalwert durch eine Vorrichtung zum Ablassen des Überdrucks der Luft aus der Maske während ihrer Benutzung reguliert wird. In dem einstückigen Gehäuse sind darüber hinaus Vorrichtungen zur Steuerung des Betriebs des Ventilators und eine elektrische Stromversorgungseinheit angebracht. Bei Ausführung der Maske aus leichtem Plexiglas ist die Masse des Filtrationssystems offensichtlich hauptsächlich auf das Gehäuse konzentriert, was einen weiteren Vorteil zur Verringerung von Beschädigungen der äußeren Oberfläche der Maske mit sich bringt, und insbesondere ordnet sie sich bei der Abnahme des Filtrationssystems und dessen Anordnung auf einer ebenen Oberfläche automatisch so an, dass die Oberfläche des Gehäuses nach dem Stehaufmännchenprinzip in Kontakt mit der Oberfläche kommt, auf die die Maske gelegt wurde.
Gemäß einer wesentlichen Ausführungsform des Gebrauchsmusters ist die zweite Austrittsöffnung in einer Entfernung von der ersten Austrittsöffnung angeordnet, die es nach dem Prinzip des Ausstoßes eines Luftstrahls, der von der ersten Austrittsöffnung ausgeht, ermöglicht, Luft aus der zweiten Austrittsöffnung mitzureißen.
Vorzugsweise sind die erste und die zweite Austrittsöffnung in einer Entfernung voneinander angeordnet, die kleiner als ein Viertel der minimalen Querabmessung der ersten Austrittsöffnung ist, die eine beliebige Form aufweisen kann, zum Beispiel die Form eines Kreises, Ovals, Quadrats, Rhombus oder Dreiecks.
Gemäß einer der Ausführungsformen des beanspruchten Systems ist die zweite Austrittsöffnung an die erste Austrittsöffnung angrenzend angeordnet. In diesem Fall ist die Ejektorwirkung maximal.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Systems sind die erste und die zweite Eintrittsöffnung in einer Entfernung voneinander getrennt angeordnet, die ein Viertel der minimalen Querabmessung der ersten Eintrittsöffnung übersteigt. Dabei kann die erste Eintrittsöffnung eine beliebige, zum Beispiel eine runde, ovale, quadratische, rhombische oder dreieckige, Form aufweisen. Die zweite Eintrittsöffnung kann die Form eines Rings aufweisen, der die erste Eintrittsöffnung umgibt, wobei die Trennung der ersten von der zweiten Eintrittsöffnung durch die minimale Entfernung zwischen ihnen bestimmt wird. Von den zweiten Öffnungen kann es darüber hinaus mehrere geben, und sie können eine beliebige Form aufweisen und entweder in einer Linie mit der ersten Eintrittsöffnung oder um sie herum angeordnet sein.
Gemäß einer der Varianten des beanspruchten Systems weist der erste Strömungskanal eine Druckkammer auf, die sich in einer Richtung von der ersten Eintrittsöffnung zu der zweiten Eintrittsöffnung hin verengt. Dies ermöglicht eine Beschleunigung des Stroms, der durch die erste Austrittsöffnung austritt, bzw. eine Verstärkung der Ejektorwirkung. Die Druckkammer kann dabei in einem beliebigen Teil des ersten Strömungskanals angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des beanspruchten Systems ist die Vorrichtung zum Ablassen des Überdrucks der Luft aus der Maske während ihrer Anwendung entweder in Form eines teilweise luftdurchlässigen Dichtungselements, das zumindest teilweise entlang der Ränder der Maske angeordnet ist, oder in Form eines Ablassventils ausgeführt, das sich bei einem vorgegebenen erhöhten Druckniveau zwischen der Maske und dem Gesicht des Benutzers öffnet. Als teilweise luftdurchlässiges Dichtungselement kann beispielsweise ein teilweise luftdurchlässiger Schaumstoff verwendet werden. Als Ablassventil können entweder Textilventile, die in das Dichtungselement integriert sind, oder mechanische Ventile bekannter Konstruktion verwendet werden, die sich zum Ablassen der Luft aus der Maske bei einem vorgegebenen erhöhten Druckniveau zwischen der Maske und dem Gesicht des Benutzers öffnen und sich bei Verringerung des Drucks schließen. Diese Ventile können sowohl an der Oberfläche der Maske, an ihren Umfangsabschnitten, als auch im Gehäuse zum Ablassen von Luft nach außen angeordnet sein. Alternativ können die Ventile im zweiten Kanal bzw. in den zweiten Kanälen angeordnet sein.
Eine der Ausgestaltungen des Filtrationssystems sieht einen Drucksensor vor, der mit dem Volumen in Verbindung steht, das durch die innere Oberfläche der Maske und das Gesicht bzw. die Oberfläche des Kopfs des Benutzers begrenzt ist. Dabei ist die Steuervorrichtung in der Lage, den Rhythmus und das Volumen der durch das Einblaselement in die Maske zugeführten Luft in Abhängigkeit von dem vom Drucksensor gemessenen Druck zu regulieren, wobei durch den Abfall des Drucks in der Maske während des Einatmens des Benutzers und den Anstieg des Drucks während des Ausatmens des Benutzers eine Regulierung des Betriebs des Einblaselements ermöglicht wird.
Eine weitere Ausführungsform des Filtrationssystems sieht vor, dass die Steuervorrichtung in der Lage ist, den Druck zwischen der Maske und dem Gesicht des Benutzers zumindest während des Ausatmens 0,01-20 % über dem atmosphärischen Druck zu halten. Zusätzlich ist darüber hinaus die Möglichkeit vorgesehen, den Druck zwischen der Maske und dem Gesicht des Benutzers auch während des Einatmens auf diesem Niveau zu halten. Dies ermöglicht eine ununterbrochene Versorgung des Benutzers mit frischer gereinigter Luft, die ausschließlich oder größtenteils durch die erste und die zweite Eintrittsöffnung mit den Filtern verlaufen ist.
Gemäß einer der Ausführungsformen des Filtrationssystems ist die Schutzmaske in Form eines transparenten oder eines mit einer photochromen Schicht beschichteten Vollvisiers ausgeführt, dessen Ränder im Allgemeinen die an sie angrenzenden Konturen des Kopfs des Benutzers nachziehen. Eine besonders bevorzugte Maske ist flexibel ausgeführt, wodurch eine Anpassung der Maskenform an verschiedene Kopfformen von Benutzern erzielt wird, sodass Menschen mit einer großen Kopfform und mit einer kleinen Kopfform eine Maske in der gleichen Größe benutzen können. Eine besonders bevorzugte Maske ist in einer Form ausgeführt, die bis unter das Kinn des Benutzers geht, wobei ein weiches und massives Dichtungselement im unteren Teil der Maske deren dichtes Anliegen unter dem Kinn des Benutzers ermöglicht und einer Verschiebung des unteren Teils der Maske nach vorn oder hinten entgegenwirkt. Es kann entweder der obere Teil der Maske oder die gesamte Maske vollständig mit einer photochromen Schicht beschichtet sein, wobei der Verdunklungsgrad der Maske in Abhängigkeit von der Intensität der Beleuchtung von außen angepasst wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Filtrationssystems ist der Gesamtschwerpunkt des Gehäuses mit den in ihm enthaltenen oben genannten Elementen der Maske so ausgeführt, dass er auf dem Scheitelbereich des Kopfs des Benutzers liegt, wodurch ein zuverlässiges Halten der Maske mit dem Gehäuse auf dem Kopf des Benutzers ohne zusätzliche Halteeinrichtungen ermöglicht wird.
Eine bevorzugte Maske ist im Bereich der Augen des Benutzers hinreichend geräumig ausgeführt, wodurch es einem Benutzer mit Brille ermöglicht wird, die Maske zu tragen. Die Brillenbügel liegen dabei dicht an einer Einlage an, die sich unter anderem am seitlichen Randteil der Maske befindet, wobei keine Spalte um die Brillenbügel erzeugt werden, die sich negativ auf die Dichtheit der Maske auswirken.
Vorzugsweise sind das erste und das zweite Luftfilter derart ausgeführt, dass es möglich ist, sie nach langanhaltender Benutzung derselben auszutauschen. Vorzugsweise werden Filter des Typs HEPA oder ULPA als Luftfilter verwendet.
Das beanspruchte Filtrationssystem mit Vollmaske und in ihrem oberen Teil angeordnetem Gehäuse ermöglicht darüber hinaus die Anordnung eines Navigationssystems in dem Gehäuse und die Verwendung der inneren Oberfläche der Atemmaske als Anzeige des Navigationssystems.
Eine weitere Ausführungsform des beanspruchten Systems sieht die Verwendung einer Anwendung für eine mobile Vorrichtung als Steuerschnittstelle für den Benutzer und/oder zur Darstellung von Funktionsparametern des Filtrationssystems vor. In diesem Fall entfällt die Notwendigkeit einer Anordnung von Knopf- und sonstigen Sensorelementen zur Steuerung an der Oberfläche des Gehäuses zur Steuerung des Betriebs des Filtrationssystems.
Figurenliste
In den Figuren ist Folgendes dargestellt:

1 ist eine Außenansicht einer der Ausführungsformen des beanspruchten Filtrationssystems.
2 ist eine schematische Darstellung des Querschnitts des Gehäuses A-A, das in 1 dargestellt ist.
3 ist eine schematische Darstellung des Filtrationssystems in einer Ansicht von vorn, die die Bewegung von Luftströmen in dem Filtrationssystem und aus ihm hinaus darstellt.

AUSFÜHRUNG DES GEBRAUCHSMUSTERS
Das vorliegende Gebrauchsmuster beschreibt ein autonomes persönliches Luftfiltrationssystem zur Reinigung eines Schwebeteilchen enthaltenden Luftstroms. In 1 ist eine der Ausführungsformen des beanspruchten Filtrationssystems dargestellt. Das Filtrationssystem 1 weist eine Schutzvollmaske 2 mit einem an ihrem oberen Teil befestigten Gehäuse 4 auf. Die Schutzmaske 2 ist aus flexiblem transparentem Plexiglas ausgeführt, entlang dessen Innenrändern mit Ausnahme des Abschnitts der Maske, an dem das Gehäuse 4 befestigt wird, ein Dichtungselement 3 angeordnet ist, das aus weichem Schaumstoff ausgeführt ist und zur Abdichtung des Raums zwischen den Innenrändern der Maske 2 und dem Gesicht bzw. dem Kopf des Benutzers vorgesehen ist. Im unteren und an den seitlichen Teilen der Maske 2 ist ein Teil des Dichtungselements 3 in Form von luftdurchlässigem Schaumstoff ausgeführt, der die Rolle einer Vorrichtung zum Ablassen 5 des Überdrucks der Luft aus der Maske 2 während ihrer Verwendung übernimmt. Das Dichtungselement 3 und die Ablassvorrichtung 5 sind ohne Lücke ineinander übergehend ausgeführt. Die innere Oberfläche der Maske 2, das Dichtungselement 3, die Ablassvorrichtung 5, die innere Oberfläche des Gehäuses 4 und das Gesicht bzw. die unter der Maske und unter dem Gehäuse befindlichen Teile des Kopfs des Benutzers bilden einen geschlossenen Raum. Im vorderen oberen Teil des Gehäuses 4 im Bereich des Angrenzens des Gehäuses 4 an die Maske 2 sind eine runde erste Eintrittsöffnung 11 und konzentrisch zu ihr in einer gewissen Entfernung von ihr eine zweite Eintrittsöffnung 12 angeordnet. Die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Eintrittsöffnung 11, 12 wird unten bei der Erörterung von 2 dargelegt. Das Gehäuse 4 selbst ist in Form einer in Ansicht von oben gestreckten, annährend ovalen Form ausgeführt, wobei sein von der Maske abstehender Teil in Richtung der Maske derart nach unten gekrümmt ist, dass die untere, maskenseitig angeordnete Oberfläche des Gehäuses 4 die Form der Scheitelpartie des Kopfs eines Benutzers aufweist. Im mittleren Teil des Gehäuses 4 sind an seiner oberen Oberfläche zwei Knöpfe zur Steuerung des Betriebs des Einblaselements angeordnet (s. 2).
In 2 ist ein Teilquerschnitt des Gehäuses 4 entlang der Linien A-A dargestellt, der in 1 dargestellt ist. Im mittleren Teil von 2 ist ein erster Strömungskanal 6 dargestellt, der eine erste Eintrittsöffnung 11 an der oberen Oberfläche des Gehäuses 4 und eine erste Austrittsöffnung 21 an der unteren Oberfläche des Gehäuses 4 aufweist. Im ersten Strömungskanal 6 seines oberen Teils ist das erste Luftfilter 16 angeordnet. Im unteren Teil des ersten Strömungskanals 6 ist ein Einblaselement für Luftmedium 10 angeordnet. Als Einblaselement kann ein Ventilator, eine Luftpumpe oder eine beliebige andere aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung zum Einblasen von Luftmedium verwendet werden. Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Position des Einblaselements 10 kann es alternativ in einem beliebigen Teil des ersten Strömungskanals 6 angeordnet sein. Das Einblaselement 10 dient zur Erzeugung eines Luftstroms in dem ersten Strömungskanal 6 in einer Richtung von der ersten Eintrittsöffnung 11 zu der ersten Austrittsöffnung 21 hin. Der in den ersten Strömungskanal eintretende Luftstrom ist mit einem Pfeil 8 gekennzeichnet, und der aus der ersten Austrittsöffnung austretende Luftstrom ist mit einem Pfeil 9 gekennzeichnet. Im oberen Teil des ersten Strömungskanals 6 ist eine Druckkammer 23 vorhanden, deren Querschnitt sich in einer Richtung von der ersten Eintrittsöffnung 11 in Richtung der ersten Austrittsöffnung 21 verkleinert.
Die durch den ersten Strömungskanal 6 verlaufende Luft wird von dem ersten Filter 16 filtriert. In 2 ist rechts und links von dem ersten Strömungskanal 6 ein zweiter Strömungskanal 7 angeordnet, der konzentrisch um den ersten Strömungskanal 6 ausgeführt ist. Der zweite Strömungskanal 7 weist im Querschnitt über seine gesamte Länge die gleiche Breite auf und erstreckt sich von der oberen Oberfläche des Gehäuses 4, ausgehend von der zweiten Eintrittsöffnung 12, bis zur unteren Oberfläche des Gehäuses 4, endend mit der zweiten Austrittsöffnung 22. Im oberen Teil des zweiten Strömungskanals 7 ist ein zweites Filter 17 angeordnet. In dem bereitgestellten Ausführungsbeispiel für das Filtrationssystem ist die zweite Eintrittsöffnung 12 von der ersten Eintrittsöffnung ungefähr um eine Entfernung versetzt, die gleich der Hälfte des Durchmessers der ersten Eintrittsöffnung 11 ist, während die zweite Austrittsöffnung 22 an die erste Austrittsöffnung 21 angrenzend angeordnet ist. Alternativ zu dieser Ausführungsform können die erste und die zweite Eintrittsöffnung 11, 12 voneinander in einer Entfernung angeordnet sein, die ein Viertel der minimalen Querabmessung der ersten Eintrittsöffnung 11 übersteigt, während die erste und die zweite Austrittsöffnung 21, 22 voneinander in einer Entfernung angeordnet sein können, die kleiner als ein Viertel der minimalen Querabmessung der ersten Austrittsöffnung 21 ist. Eine solche Anordnung der Austrittsöffnungen wird ausschließlich unter der notwendigen Bedingung der Ausführung des Prinzips der Ejektion eines Luftstrahls, der von der ersten Austrittsöffnung ausgeht, d. h. der Notwendigkeit, Luft aus der zweiten Austrittsöffnung 22 mitzureißen, bestimmt. Mit anderen Worten reißt der aus dem ersten Strömungskanal 6 austretende Luftstrom 9 aus dem zweiten Strömungskanal 7 austretende Luftströme 15 mit, wobei nicht erforderlich ist, dass sich in dem zweiten Strömungskanal 7 zusätzliche Einblaselemente befinden.
Im unteren rechten Teil von 2 sind an der unteren Oberfläche des Gehäuses 4 eine Vorrichtung zur Steuerung 18 des Betriebs des Einblaselements 10, und daran angeschlossen eine elektrische Stromversorgungseinheit 19 sowie ein Drucksensor 20 angeordnet, der mit dem Volumen in Verbindung steht, das durch die innere Oberfläche der Maske 2 und das Gesicht bzw. die Oberfläche des Kopfs des Benutzers begrenzt ist. Die Steuervorrichtung 18 ist funktional mit dem Einblaselement 10 und dem Drucksensor 20 verbunden, was in 2 durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Der Drucksensor 20 misst den Druck in dem genannten Volumen, und die Steuervorrichtung 18 ist in der Lage, den Rhythmus und das Volumen der durch das Einblaselement 10 in die Maske 2 zugeführten Luft in Abhängigkeit von dem Druck, der von dem Drucksensor 20 gemessen wird, zu regulieren. Dies ermöglicht eine Regulierung des Betriebs des Einblaselements 10 in Abhängigkeit von dem vom Drucksensor 20 gemessenen Druck. So fällt während des Einatmens des Benutzers der Druck in dem vorstehend genannten Volumen ab, und infolgedessen gibt die Steuervorrichtung 18 dem Einblaselement 10 das Signal, die Intensität der Lufteinblasung in dem ersten Strömungskanal 6 zu erhöhen, wobei der Druck zwischen der Maske und dem Gesicht des Benutzers 0,01-20 % über dem äußeren atmosphärischen Druck gehalten wird. Während des Ausatmens des Benutzers steigt der Druck unter der Maske, was durch den Drucksensor 20 registriert wird, entsprechend erteilt die Steuervorrichtung 18 dem Einblaselement 10 den Befehl, das eingeblasene Luftvolumen zu verringern oder den Betrieb des Einblaselements vorübergehend zu unterbrechen. Aufgrund dessen wird während des Ausatmens des Benutzers darüber hinaus der Druck zwischen der Maske und dem Gesicht des Benutzers 0,01-20 % über dem atmosphärischen Druck gehalten. Der Überdruck aus der Maske verringert sich während des Ausatmens des Benutzers durch das Ablassen des Überdrucks der Luft unter der Maske durch die Vorrichtung 5 zum Ablassen des Überdrucks, die in 1 dargestellt ist.
In einer alternativen Ausführungsform des Filtrationssystems ist das Filtrationssystem ohne Drucksensor 20 (nicht dargestellt) ausgeführt, wobei die Intensität des Betriebs des Einblaselements 10 konstant bleibt, bzw. kann dieses konstante Betriebsniveau des Einblaselements durch die mit der Steuervorrichtung 18 verbundenen Knöpfe zur Steuerung des Betriebs des Einblaselements 13 reguliert werden, die in 1 dargestellt sind. In dieser Ausführungsform des Filtrationssystems wird das Einblaselement 10 konstant betrieben, wodurch in dem Volumen unter der Maske 2 ein Überdruck erzeugt wird, der beim Ausatmen des Benutzers durch das Ablassen der Luft aus der Maske durch die Vorrichtung zum Ablassen 5 des Überdrucks der Luft auf einem konstanten Niveau über dem atmosphärischen gehalten wird.
In 3 ist schematisch das Betriebsprinzip des Filtrationssystems in einer Ansicht von vorn dargestellt. Der von dem Einblaselement 10 beschleunigte, in den ersten Strömungskanal eintretende Luftstrom 8 tritt in Form eines aus dem ersten Strömungskanal austretenden Luftstroms 9, der durch die Ausstoßwirkung aus dem zweiten Strömungskanal austretende Luftströme 15 mitreißt, wodurch in dem zweiten Strömungskanal 7 in den zweiten Strömungskanal eintretende Luftströme 14 angesaugt werden, in den Raum unter der Maske aus. Der Überdruck unter der Maske nimmt durch die im unteren und in den seitlichen Teilen der Maske angeordneten Vorrichtungen 5 zum Ablassen des Überdrucks der Luft ab. In alternativen Ausführungsformen des Filtrationssystems können sich die Anzahl und die Anordnung der Vorrichtungen 5 zum Ablassen des Überdrucks der Luft von den in 3 dargestellten unterscheiden. Die Vorrichtungen zum Ablassen 5 des Überdrucks der Luft sind entweder in Form eines teilweise luftdurchlässigen Dichtungselements 5, das durchgehend in einer Linie mit dem Dichtungselement 3 angeordnet ist, oder in Form eines Ablassventils (nicht dargestellt) ausgeführt, das sich bei einem vorgegeben erhöhten Druckniveau zwischen der Maske 2 und dem Gesicht des Benutzers öffnet. Dabei können die Ablassventile in einer alternativen Ausführungsform sowohl an der Oberfläche der Maske 2 als auch im Gehäuse 4 oder in dem zweiten Strömungskanal 7 angeordnet sein.
In alternativen Ausführungsformen des Filtrationssystems können die Anzahl und die Anordnung zweiter Strömungskanäle 7 im Vergleich zu den in 2 dargestellten anders sein.
Besonderer Vorzug wird einer Ausführung des Gehäuses 4 gegeben, bei der ein Austausch des ersten und des zweiten Luftfilters 16, 17, bei denen es sich um Filter des Typs HEPA oder ULPA handelt, möglich ist.
Die platzsparende Anordnung sämtlicher Elemente des Filtrationssystems mit Ausnahme der Maske 2 in dem Gehäuse 4 sowie die Ausführung der Maske 2 als Vollmaske ermöglichen den Einbau eines Navigationssystems (nicht dargestellt), bei dessen Anzeige es sich um die innere Oberfläche der Schutzmaske 2 handelt, in das Gehäuse 4. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Filtrationssystems weist dieses eine Anwendung für eine Mobilvorrichtung als Steuerschnittstelle für den Benutzer und/oder zur Darstellung von Funktionsparametern des Filtrationssystems, wie etwa dem Druckhaltungsniveau unter der Maske und weiteren, auf.
Bezugszeichenliste

1: Luftfiltrationssystem
2: Schutzmaske
3: Dichtungselement
4: Gehäuse
5: Vorrichtung zum Ablassen des Überdrucks der Luft
6: Erster Strömungskanal
7: Zweiter Strömungskanal
8: In den ersten Strömungskanal eintretender Luftstrom
9: Aus dem ersten Strömungskanal austretender Luftstrom
10: Einblaselement
11: Erste Eintrittsöffnung des ersten Strömungskanals
12: Zweite Eintrittsöffnung des zweiten Strömungskanals
13: Knöpfe zur Steuerung des Betriebs des Einblaselements
14: In den zweiten Strömungskanal eintretender Luftstrom
15: Aus dem zweiten Strömungskanal austretender Luftstrom
16: Erstes Filter
17: Zweites Filter
18: Vorrichtung zur Steuerung des Betriebs des Einblaselements
19: Elektrische Stromversorgungseinheit
20: Drucksensor
21: Erste Austrittsöffnung des ersten Strömungskanals
22: Zweite Austrittsöffnung des zweiten Strömungskanals
23: Druckkammer des ersten Strömungskanals
24: Aus der Maske austretende Luftströme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2020/120930 A1 [0002]
KR 20180092363 A [0002]

Claims

Luftfiltrationssystem (1) zur Reinigung eines Schwebeteilchen enthaltenden Luftstroms, das Folgendes aufweist: eine Schutzmaske (2) zum Tragen im Gesicht eines Benutzers mit zumindest teilweise entlang ihren Rändern angeordnetem Dichtungselement (3), mindestens einen ersten Strömungskanal (6), der eine erste Eintrittsöffnung (11) und eine erste Austrittsöffnung (21) und ein in dem ersten Strömungskanal (6) angeordnetes erstes Luftfilter (16) aufweist, mindestens einen zweiten Strömungskanal (7), der eine zweite Eintrittsöffnung (12) und eine zweite Austrittsöffnung (22) und ein in dem zweiten Strömungskanal (7) angeordnetes zweites Luftfilter (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrationssystem (1) Folgendes aufweist: ein ausschließlich in dem ersten Strömungskanal (6) angeordnetes Einblaselement (10) zur Erzeugung eines Luftstroms von der ersten Eintrittsöffnung (16) zu der ersten Austrittsöffnung (21) in dem ersten Strömungskanal (6), eine Vorrichtung zur Steuerung (18) des Betriebs des Einblaselements (10), eine elektrische Stromversorgungseinheit (19), eine Vorrichtung zum Ablassen (5) des Überdrucks der Luft aus der Maske (2) während ihrer Verwendung, wobei die zweite Austrittsöffnung (22) des zweiten Strömungskanals (7) in unmittelbarer Nähe der ersten Austrittsöffnung (10) des ersten Strömungskanals (6) angeordnet ist, wobei der erste und der zweite Strömungskanal (6, 7), die Steuervorrichtung (10) und die elektrische Stromversorgungseinheit (19) in einem einstückigen Gehäuse (4) angeordnet sind, das in dem oberen Teil der Schutzmaske (2) angebracht ist und bei dem es sich um das einzige Befestigungselement der Maske (2) am Kopf des Benutzers handelt.
Filtrationssystem nach Anspruch 1, wobei die zweite Austrittsöffnung (22) in einer Entfernung von der ersten Austrittsöffnung (21) angeordnet ist, die es ermöglicht, nach dem Prinzip des Ausstoßes eines Luftstrahls, der von der ersten Austrittsöffnung (21) ausgeht, Luft aus der zweiten Austrittsöffnung (22) mitzureißen.
Filtrationssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und die zweite Austrittsöffnung (21, 22) in einer Entfernung voneinander angeordnet sind, die kleiner als ein Viertel der minimalen Querabmessung der ersten Austrittsöffnung (21) ist.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Austrittsöffnung (22) an die erste Austrittsöffnung (21) angrenzend angeordnet ist.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Eintrittsöffnung (11, 12) in einer Entfernung voneinander angeordnet sind, die ein Viertel der minimalen Querabmessung der ersten Eintrittsöffnung (11) übersteigt.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Druckkammer (23), die sich in einer Richtung von der ersten Eintrittsöffnung (11) zu der zweiten Eintrittsöffnung (21) hin verengt, Bestandteil des ersten Strömungskanals (6) ist.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zum Ablassen (5) des Überdrucks der Luft aus der Maske (2) während ihrer Benutzung entweder in Form eines teilweise luftdurchlässigen Dichtungselements (5), das zumindest teilweise entlang der Ränder der Maske (2) angeordnet ist, oder in Form eines Ablassventils ausgeführt ist, das sich bei einem vorgegebenen erhöhten Druckniveau zwischen der Maske (2) und dem Gesicht des Benutzers öffnet.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, das einen Drucksensor (20) aufweist, der mit einem Volumen in Verbindung steht, das durch die innere Oberfläche der Maske (2) und das Gesicht bzw. die Oberfläche des Kopfs des Benutzers begrenzt ist, wobei die Steuervorrichtung (18) in der Lage ist, den Rhythmus und das Volumen der durch das Einblaselement (10) in die Maske (2) zugeführten Luft in Abhängigkeit von dem Druck, der von dem Drucksensor (20) gemessen wird, zu regulieren, wodurch durch den Abfall des Drucks in der Maske (2) beim Einatmen des Benutzers und den Anstieg des Drucks beim Ausatmen des Benutzers eine Regulierung des Betriebs des Einblaselements (10) ermöglicht wird.
Filtrationssystem nach Anspruch 8, wobei die Steuervorrichtung (18) in der Lage ist, einen Druck zwischen der Maske und dem Gesicht des Benutzers sowohl während des Einatmens als auch während des Ausatmens des Benutzers 0,01-20 % über dem atmosphärischen Druck zu halten.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schutzmaske (2) in Form eines transparenten oder mit einer photochromen Schicht beschichteten Vollvisiers ausgeführt ist, dessen Ränder im Allgemeinen die an sie angrenzenden Konturen des Kopfs des Benutzers nachziehen.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, das einen ersten Strömungskanal (6) und mehrere um ihn herum angeordnete zweite Strömungskanäle (7) aufweist.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Gesamtschwerpunkt des Gehäuses (4) und der Maske (2) so ausgeführt ist, dass er auf dem Scheitelbereich des Kopfs des Benutzers liegt.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, das so ausgeführt ist, dass ein Austausch des ersten und des zweiten Luftfilters (16, 17) möglich ist.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Luftfiltern (16, 17) um Filter des Typs HEPA oder ULPA handelt.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ein in das Gehäuse (4) eingebautes Navigationssystem aufweist, bei dessen Bildschirm es sich um die innere Oberfläche der Schutzmaske (2) handelt.
Filtrationssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, das eine Anwendung für eine mobile Vorrichtung als Steuerschnittstelle für den Benutzer und/oder zur Darstellung von Funktionsparametern des Filtrationssystems (1) aufweist.