微粒過濾器以及用於微粒過濾器的製造的方法與流程

2023-11-07 09:28:52

本發明涉及用於製造用於呼吸防護的過濾器的方法、用於醫學的過濾器和儀器過濾器、尤其用於製造過濾微粒的元件。在描述的方法中由面型的過濾介質首先製造摺疊組（faltenpaket），從所述摺疊組中分出至少一個過濾元件，其中，在分出過濾元件之前、期間或之後，到摺疊組和/或過濾元件上施加用於在過濾元件的外邊緣的區域中建立邊緣密封（kantenabdichtung）的器件。所述過濾元件能夠最後放入到殼體中並且在邊緣密封的區域中至少逐點地與殼體粘合。以這種方式提供過濾器、尤其微粒過濾器，其具有殼體以及放入到殼體中的並且與殼體連接的、由摺疊的過濾紙構成的過濾元件。

背景技術：

已知的過濾器劃分為氣體過濾器、微粒過濾器以及組合的氣體微粒過濾器。本發明基本上涉及微粒過濾器或組合過濾器的微粒過濾器部件以及用於其製造的方法。在此本發明重要的是過濾微粒的元件的結構以及所述元件的相對於殼體的密封。這樣的過濾器能夠以優選的方式與氣體過濾組合併且尤其用於呼吸防護或醫學的過濾器或用作儀器過濾器。

在提供過濾元件中始終成問題的是，所述過濾元件流動技術上呈現如下阻抗，所述阻抗必須由使用者在呼吸時來克服。由此引起對於使用者的除了實際上的活動之外還出現的負擔。

這樣的帶有摺疊的過濾紙的過濾元件例如由文件de69412268t2已知。描述的過濾元件基本上具有矩形的殼體，到所述殼體中插入摺疊的過濾紙作為過濾元件。過濾紙的摺疊在此首先地進行，由此實現儘可能大的流動橫截面，從而減少過濾元件的流動阻抗。除了之前描述的過濾元件連同矩形的殼體和摺疊的過濾元件之外此外已知所謂的環過濾器，在其中過濾器的摺疊同心布置。尤其對於圓的殼體而言通常將環過濾器用作過濾微粒的元件。所述環過濾器由過濾紙構成，所述環過濾器直接地在製造過濾紙時以環摺疊的形式來產生。環過濾器能夠由於其結構形式良好地在圓的殼體中例如通過夾持來微粒不可透地密封。然而在這種環過濾器處不利的是，由於其製造而能夠製造出寬的摺疊和大的摺疊間距和因此僅僅非常小的過濾面，從而流動阻抗和由此在呼吸時的阻抗對於使用者而言是相對大的。

出於這種原因製造多次過濾微粒的過濾器，方式是從由面型紙（flächenpapier）構成的平行摺疊組中產生相應的過濾元件。在此將過濾紙（其通常被提供為軋輥物品（rollenware））鋸齒形地設立成平行的摺疊。摺疊組的穩定性由所謂的間距保持件保證，所述間距保持件與過濾元件的摺疊連接並且將所述摺疊在其形狀方面來保持。這樣的摺疊組如由文件de69412268t2已知的那樣放入到矩形的殼體中並且相對於所述殼體來密封，方式是藉助於熱熔粘結料（heißkleber）在框架和過濾組的外邊緣或所述外邊緣的邊緣密封之間產生連接。

矩形的摺疊組雖然提供能夠相對良好地製造的邊緣密封的優點，但受限於該形狀、即矩形形狀，因為邊緣密封僅僅垂直於紙的工作方向來產生。此外由熱施覆的膠料軌跡（leimspuren）和邊緣密封和熱熔粘結料構成的組合為了所述組合在微粒過濾器的殼體中的密封出於工序安全性的原因不是最佳的。在過濾元件和殼體之間的間隙和由此設置成用於密封的空間越大，則能夠使用的過濾面越小。

在使用圓的殼體的情況下（如其例如在帶有根據en148-1或iso17420-3的rd-40聯接件的過濾器中使用的那樣）從摺疊的紙中切出圓的摺疊組，以便充分利用過濾器殼體的最大可行的面。在這種情況中將在過濾組和殼體之間的間隙通常進行澆鑄（ausgegossen）或將用於邊緣密封和與殼體的密封的粘結料離心（eingeschleudert）到間隙中。

在已知的微粒過濾器方面和尤其在用於所述微粒過濾器的製造的方法方面成問題的是，在製造合適的過濾元件時密封通過施加邊緣密封直接地在製造摺疊組時進行並且由此不能夠使用所提供的過濾面的一部分。此外通常產生過濾紙的必須作為廢品來丟棄的區段的大的量。這呈現為巨大的成本消耗。此外製造技術上通常相對消耗的是，在過濾組和容納所述過濾組的過濾器殼體之間建立可靠的密封。

技術實現要素：

以之前描述的技術上的解決方案和由此引起的問題為出發點，本發明的任務在於，如下改進過濾微粒的過濾器以及其製造，使得一方面以相對簡單的器件在過濾元件和殼體之間實現可靠的密封並且另一方面使得過濾紙的廢品（所述廢品在製造合適地成形的摺疊組時出現）最小化，首要地沒有顯著提高過濾器的呼吸阻抗。待給出的技術上的解決方案應該能夠在此簡單地在標準製造工序中集成或但呈現為相對簡單的製造工序。

上面描述的任務利用根據權利要求1的用於製造過濾器的方法以及根據權利要求12的過濾器來解決。本發明的有利的實施方式為從屬權利要求的主題並且在下面的描述中部分地參考圖來進一步闡述。

本發明涉及用於製造用於呼吸防護的過濾器的方法、用於醫學的過濾器和儀器過濾器，在所述方法中提供面型的過濾介質並且將其摺疊成摺疊組並且從摺疊組中分出至少一個過濾元件。過濾元件能夠接著放入到殼體中並且至少逐點地與殼體、例如藉助於合適的夾持或通過粘結或引入泡沫（einschäumen）來連接。

備選地能夠通過成形起泡（formschäumen）將過濾元件如下周圍起泡（umschäumt），使得通過泡沫和/或放入部件產生聯接幾何結構，藉助於所述聯接幾何結構能夠將微粒過濾器微粒密封地優選地通過夾持聯接到過濾器殼體、面具或其它的呼吸聯接件處或到鼓風機過濾儀器處。聯接到過濾元件處的成形泡沫元件在此以優選的方式在過濾元件和殼體元件、面具或結構部件（空氣流引導通過所述結構部件）之間建立間接的、尤其微粒密封的連接。

根據本發明的解決方案如下出眾，即從摺疊組中分出的過濾元件放入到殼體中或由模具、尤其由成形泡沫元件包圍，其中，保證了到過濾元件的布置在周緣側的外邊緣上施加有泡沫和/或粘結劑用於至少部分地邊緣密封。只要過濾器放入到殼體中並且與所述殼體連接，則以這種方式至少局部在過濾元件和殼體之間建立微粒密封的連接。在使用模具或成形泡沫元件（所述成形泡沫元件將過濾元件在其外邊緣處包圍）時周圍起泡的微粒過濾器的外輪廓呈現為聯接幾何結構。本發明的重要的技術上的特徵因此為藉助於泡沫或粘結劑建立邊緣密封，從而一方面實現過濾介質的最佳的面使用並且另一方面比在已知的解決方案中更好地利用現有的結構空間。在此還有利的是，周緣側的邊緣密封和過濾元件與殼體的連接在一個工作步驟中進行。

本發明關於製造過濾器的重要的特徵在於，過濾元件如下從摺疊組中分出，使得過濾元件在處於垂直於過濾器的主流進方向的平面中具有至少三個角並且由此對於如下過濾器是有利的，所述過濾器至少部分地通過轉動聯接到儀器或呼吸聯接件處。這能夠不僅為圓的而且為n角的殼體。根據這種實施方式，垂直於過濾器的主流進方向布置的平面理解成如下平面，在所述平面中存在有在其裝入位置中位於殼體中的過濾元件的橫截面。

在該技術上的解決方案中重要的是，以簡單的方式能夠製造過濾元件並且使得過濾紙的積累的廢品最小化。如此實施成n角（其中，n>2）的過濾元件最後放入到帶有至少部分地彎曲的或實施成n角的外壁的殼體中並且將在過濾元件的外邊緣和殼體壁之間的間隙優選地用泡沫填充（ausgeschäumt）或澆鑄。從摺疊組中分離出來的過濾元件在此如下實施成多角的，使得在朝摺疊組的俯視圖中、也就是說在朝所述摺疊的頂部或凹處的視角中，在外邊緣處形成至少三個角。

過濾元件從摺疊組中的分出能夠不僅藉助於切割方法、尤其所謂的雷射切割，通過超聲或利用機械的刀具，而且利用合適的衝裁方法來實現。

根據本發明的一種特別的實施方式，將摺疊組和/或從摺疊組中已經分出的過濾元件與至少一個用於使摺疊形狀穩定化的間距保持件連接。為了建立所需的穩定性為此到摺疊組或已經分出的過濾元件上施覆膠料軌跡。此外可想到，設置有附加的和一起摺疊的或之後置放的網型覆層，利用所述網型覆層保證摺疊的形狀穩定性。根據另一實施方式設置成，間距保持件以梳的形式來實施，其插入到已經建立的摺疊中以用於所述摺疊的穩定化。

根據本發明的另一實施方式設置成，作為用於建立邊緣密封的器件至少部分地提供膠料並且到摺疊組上至少局部地施覆膠料軌跡，所述膠料軌跡用作間距保持件和/或用作邊緣密封。優選地在此使得膠料軌跡首先施加到摺疊組上並且從摺疊組中接下來將過濾元件如下分離出來，使得分離面處在膠料軌跡的區域中。以這種方式相對簡單地保證，從摺疊組中分出的過濾元件立即具有邊緣密封並且為了建立合適的邊緣密封不需要另外的方法步驟。

經摺疊的、並且由此製成期望的摺疊組的過濾紙優選地提供為軋輥物品。根據本發明的過濾元件（在其中過濾紙被摺疊並且從優選地已經具有間距保持件和/或合適的膠料軌跡的摺疊組中將過濾元件最後分出）的製造通常使得過濾紙的邊角料或廢品最小化。以優選的方式實現這一點，方式是各個的過濾元件具有三角的、四角的或尤其六角的外輪廓。各個的剖面在此優選地直接地處於相鄰，其中，分離優選地在膠料軌跡的區域中進行，從而一方面邊角料減少到最小並且分出的、多角的過濾元件在其外邊緣處已經具有邊緣密封。備選地邊緣密封能夠根據本發明在殼體中或在模具中通過起泡產生。

利用根據本發明的方法因此使得過濾紙的廢品材料的量最小並且同時提供用於建立用於n角的摺疊組、尤其用於六角的摺疊組的邊緣密封的方法。

根據本發明的一種特別的實施方式，用於多角的摺疊組的邊緣密封的建立通過從膠料噴嘴到過濾紙或到摺疊組的相對運動來保證。優選地所述相對運動同步於紙的摺疊進行，由此保證將膠料均勻並且可重複地施加到摺疊組的邊緣上或尤其到之後分出的過濾元件的外邊緣上。只要過濾元件應該具有六角的外輪廓，則進行鋸齒形地施加膠料。

為了以特別合適的方式實現過濾器相對於殼體的密封，在本發明的一種特別的改進方案中在過濾元件和殼體壁之間的間隙用泡沫填充和/或澆鑄。在此密封優選地藉助於泡沫、尤其利用聚氨酯泡沫進行。邊緣密封以這種方式可靠地產生，無關於存在哪個由於製造公差會不同的間隙形狀或間隙大小。備選地或補充性地可想到，使粘結劑離心到在過濾元件和殼體內壁之間的間隙中。優選地在此將熱熔粘結料用作粘結劑。

根據一種備選的技術上的解決方案摺疊組不是放入殼體中並且至少局部與所述殼體連接，而是使得摺疊組以合適的方式周圍起泡，從而能夠製成外輪廓並且摺疊組能夠微粒密封地優選地通過夾持聯接到過濾器殼體、面具或其它的呼吸聯接件處或到鼓風機過濾儀器處。就此而言原則上不重要的是，外輪廓具有哪個幾何結構的形狀。尤其不必要的是，外輪廓的橫截面具有多角的邊。反而在這種情況中同樣可想到，凝固的泡沫的外輪廓或邊至少局部彎曲，其中，摺疊組以相當特別合適的方式由成形泡沫元件包圍，所述成形泡沫元件實現相對於圓圈狀的過濾器殼體的微粒密封的密封。

根據本發明的另一特別的實施方式使得直接地聯接到過濾元件的外邊緣處的區域自由地用泡沫填充。因此沒有設置限定的外輪廓。通過使用合適的泡沫材料、尤其聚氨酯泡沫保證了，實現過濾元件的所需的邊緣密封，而不必採取特別的措施。就此而言絕對可想到，在其中實行自由的用泡沫填充的區域位於在過濾元件和殼體的壁之間的間隙之內，所述間隙具有如下寬度，即所述間隙沒有完全用泡沫填充或澆鑄，而是保證邊緣密封的泡沫或粘結料僅僅位於間隙之內。

在本發明的另一改進方案中可想到，六角的摺疊組分別滿足需要地放入到帶有不同的輪廓的殼體中。通過使用用於填充在過濾組和殼體之間的間隙的粘結料或泡沫能夠在此使用不同的殼體形狀和間隙大小。此外可想到，將成形泡沫用於產生泡沫的界定的外部的輪廓，以便將以這種方式周圍起泡的過濾元件作為預編組的結構組合件插入到微粒過濾器的或組合式過濾器的殼體中。同時通過所述泡沫、尤其通過在泡沫和殼體的配對輪廓之間的輕微的壓配合，保證在過濾元件和殼體之間的可靠的密封。

根據本發明的另一變型方案，建立到呼吸聯接件處的直接的聯接，方式是成形泡沫一併呈現為起連接作用的元件或一併集成相應的放入部件並且同時將其微粒密封地封閉。如已經標明的那樣，此外可想到，將間隙通過自由的用泡沫填充在沒有界定的外輪廓的情況下來實施以用於實現起過濾作用的元件和殼體的微粒密封的連接。同樣可想到，設置有中間元件，其又例如插入到組合過濾器中並且在該處密封。

附圖說明

在下面將本發明在沒有限制通常的本發明思想的情況下按照特別的實施方式參考圖來進一步闡述。在此：

圖1：示出帶有施加的膠料軌跡的摺疊組；

圖2：示出帶有六角的過濾元件連同由合成材料製成的附加的邊緣密封的過濾器，所述過濾元件被引入泡沫到過濾器殼體中；

圖3：示出周圍起泡的過濾元件，其通過成形泡沫獲得了界定的外部的輪廓並且插入到圓圈狀的殼體中；

圖4：示出圓圈狀的過濾元件，其被一同引入泡沫到圓圈狀的殼體中；以及

圖5：示出過濾元件，其藉助於自由的起泡固定在殼體中並且相對於殼體密封。

附圖標記列表

1過濾器

2過濾元件

3過濾器殼體

4殼體壁

5邊緣密封

6摺疊組

7過濾元件的外邊緣

8間距保持件

9間隙

10泡沫

11摺疊

12膠料軌跡

13粘結劑

14合成材料框架

15成形泡沫元件。

具體實施方式

圖1以透視的視圖示出平行摺疊板，其由首先被提供為軋輥材料的過濾紙製造而成。為了產生所需的過濾元件2，首先將平行的摺疊11引入到軋輥材料中，平行摺疊板分成單個的摺疊組6並且最後將帶有相應所需的外輪廓的過濾元件2從摺疊組6中分離出來。

為了在將所需的過濾元件2從摺疊組6中分離出來之後保證足夠的邊緣密封5，到平行摺疊板上已經在產生單個的摺疊組6之前相應施加膠料軌跡12，所述膠料軌跡同時保證產生的摺疊11的形狀穩定性。可選地可想到，邊緣膠合5在之後的時間點上尤其藉助於用於在過濾器1和殼體3之間建立連接的泡沫10或粘結劑13來實現。

從摺疊組6中最後將過濾元件2分離出來並且在殼體3中密封，方式是通過泡沫10或熱熔粘結料13在過濾元件2的外邊緣7和過濾器1的殼體3之間建立連接。原則上就此而言可想到，或者將過濾元件2放入到相應設置的殼體結構部件中並且在過濾元件2的外邊緣7處、尤其於在過濾元件2的外邊緣7和結構部件壁之間的間隙9中，施加或引入泡沫10或粘結劑13，但或者將過濾元件2的外邊緣7利用泡沫10來包圍，優選地以如下方式，使得形成帶有界定的外輪廓的元件，並且嵌入到泡沫10中的過濾元件2與殼體結構部件例如通過夾入來連接。在此原則上相應不重要的是：是過濾元件2具有帶有多個角的外輪廓，周緣面至少部分地彎曲，但還是過濾元件2的穿流的橫截面甚至實施成圓形。

根據本發明的第一方面，從摺疊組6中分離出來大量過濾元件2，所述過濾元件在橫向於過濾器1的主流進方向的平面中具有至少三個、優選地六個角。這些關於外邊緣7的輪廓多角的過濾元件2能夠現在分別插入到殼體3中。

所使用的殼體3至少局部多次地具有彎曲的殼體外壁。在此有意識地考慮，在殼體壁4和放入的過濾元件2之間保留間隙9。這種在過濾元件2和殼體壁之間的間隙9完全或部分地填充有泡沫10或粘結料並且在泡沫10或粘結劑13硬化之後產生可靠的邊緣密封5。

就此而言可想到，將間隙9完全填充或但例如通過自由起泡如下引入泡沫或粘結帶（schaum-oderkleberaupe），使得過濾元件2在殼體3之內固定並且同時向外密封到所需的程度上。

於在圖2中示出的實施例中設置有圓圈狀的殼體3，到所述殼體中插入帶有六角的外輪廓的過濾元件2。六角的過濾元件2在這種情況中具有合成材料框架14，所述合成材料框架將過濾元件2在所述過濾元件的外邊緣7處來包圍並且因此同樣具有六角的輪廓。過濾元件6與合成材料框架14微粒密封地連接，從而原則上不需要另外的密封。在示出的實施例中將過濾元件2連同合成材料框架14布置在帶有圓圈狀的外輪廓的過濾器殼體3之內，其中，過濾元件2連同合成材料框架14在形成成形泡沫元件15的情況下周圍起泡並且最後一起連同成形泡沫元件15在過濾器殼體3中通過夾入抵靠殼體壁4地來固定。然而一般可想到，在過濾元件2的外邊緣處附加地設置有邊緣密封5，所述邊緣密封藉助於膠料（所述膠料最初施加到待摺疊的過濾紙或摺疊組6上）。

此外圖3示出帶有圓形的橫截面的過濾器殼體3，到所述過濾器殼體中引入過濾元件2。過濾元件2在這種情況中如下周圍起泡，使得過濾元件2一起連同成形泡沫元件15（所述成形泡沫元件一方面保證邊緣密封並且另一方面保證相對於殼體壁4的密封）在殼體3中通過夾入來固定。以優選的方式，成形泡沫元件15的外直徑相較於殼體4的內直徑為此具有輕微的過量，從而過濾元件2連同成形泡沫元件15在殼體中可靠地夾入。

在圖4中示出帶有圓圈狀的外輪廓的過濾元件，所述過濾元件固定在帶有同樣圓圈狀的外輪廓的過濾器殼體3中。在這種特別的技術上的設計中將在過濾元件2的外邊緣7和殼體壁4之間的間隙9藉助於泡沫10填充。泡沫完全填充間隙9並且在此不僅保證過濾元件2的邊緣密封5而且保證過濾元件2在殼體3之內的所需的固定。

圖5示出過濾器殼體3，所述過濾器殼體沒有圓圈狀的橫截面而是僅僅具有至少部分地彎曲的外輪廓，如所述外輪廓通常、尤其在用於所謂的半截面具（halbmasken）的過濾器中所使用的那樣。為了製造呼吸防護過濾器1首先製造帶有多角的外輪廓的過濾元件2並且將所述過濾元件放入到殼體3中。為了固定過濾元件2將過濾元件2自由地周圍起泡並且在過濾元件2和殼體壁4之間的間隙9不完全填充，而是通過自由的起泡引入合適的材料的必要的量，所述材料還保證必要的邊緣密封5。以這種方式產生一類泡沫帶（schaumraupe），其完全包圍過濾元件2並且將所述過濾元件在殼體之內固定。備選地或補充性地能夠將邊緣的密封在此通過將膠料設置在外邊緣7處來實現。

如上面的實施方案示出了的那樣，根據本發明的解決方案尤其如下出眾，即通過使用泡沫10或液態的粘結劑13使得過濾元件2在過濾器殼體3中的固定在過濾元件的同時的邊緣密封5的情況下能夠以相對簡單的方式實現。大的優點在此還在於，過濾器殼體3和過濾元件2（它們具有不同的外輪廓）能夠簡單地、成本適宜地並且仍然工序可靠地與彼此組合。

根據本發明的一種特別的設計方案，到過濾器殼體3中（其至少部分地具有彎曲的外壁）插入有多角的過濾元件2。在此能夠考慮，在殼體壁4和過濾元件2之間保留間隙9，因為不僅過濾元件2在殼體3之內的固定而且邊緣密封5通過引入泡沫10或粘結劑13（所述泡沫10或粘結劑13能夠進行離心）來保證。如提及的那樣，間隙不必在每種情況中完全填充。

相對於已知的呼吸防護過濾器，根據本發明的技術上的解決方案如下出眾，即通過在過濾元件外邊緣的區域中在製造過濾器期間使用泡沫或液態的粘結劑能夠實現巨大的工序改善。此外通過使用多角的過濾元件使得過濾器材料的邊角料或廢品減少到最小。