用于分层滤筒的使用寿命终点指示系统技术方案

本发明专利技术公开了具有使用寿命终点指示系统的分层滤筒系统，所述分层滤筒系统包括滤筒，所述滤筒包括过滤介质。所述过滤介质包含多层构造，所述多层构造具有第一吸附剂层、第二吸附剂层、和感测元件，所述感测元件邻近所述第一吸附剂层和所述第二吸附剂层，使得所述感测元件位于所述第一吸附剂层和所述第二吸附剂层之间的界面处。所述第二吸附剂层具有比所述第一吸附剂层高的吸附容量和/或吸附速率。所述感测元件指示吸附波前穿过所述滤筒的通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及利用滤筒来从气体中滤除污染物的方法以及用于确定滤筒的使用寿命终点的使用寿命终点指示器。
技术介绍
已经开发出多种空气净化系统来保护人免受危害性空气污染物的侵害。这些空气净化系统包括许多各种不同的空气净化呼吸器，所述空气净化呼吸器被设计用于滤除或吸附存在于空气中的污染物。通常，这些空气净化呼吸器包含过滤介质、过滤主体、或者过滤介质和过滤主体的某种组合。在使用呼吸器时，污染物被过滤介质吸附或者被过滤主体粘附或捕集。最后，过滤介质或过滤主体变得饱和并且呼吸器移除危害性空气污染物的能力开始减弱。在长期暴露于包含危害性空气污染物的环境期间，例如对于暴露于这种环境的连续性或重复性工作者，确定呼吸器的有效使用寿命的技术为必需的。已经开发出的一种技术基于呼吸器的使用时间。在此技术中，基于(例如)Wood等人在Journal of the American Industrial Hygiene Association《美国工业卫生协会杂志》，第55卷第1期，第11-15页(1994年)中公开的数学模型，在使用一段时间后更换呼吸器或空气净化过滤器。然而，此技术未考虑通过呼吸器的污染物含量或流速的变化，因此可导致呼吸器或过滤器元件被过早地(这为浪费的)或过晚地(这会给使用者造成危险)更换。包含不同吸附剂材料的层或混合物的滤筒的例子包括美国专利No.5,660,173(Newton)，该专利描述了结合防毒面具使用的圆柱形罐，所述圆柱形罐包括截头形碳床和位于碳床中的不同粒度碳颗粒的分层阵列。美国专利No.5,714,126(Frund)描述了用于滤除毒剂的呼吸器过滤系统，所述呼吸器过滤系统包括滤筒和HEPA过滤器，所述滤筒包括未浸渍的活性碳层和利用硫酸盐(钼和铜或锌)浸渍的活性碳层。美国专利No.6,344,071(Smith等人)描述了过滤介质，所述过滤介质包括至少两种过滤介质，第一多种过滤介质颗粒包含过渡金属浸渍剂，第二多种过滤介质颗粒包含叔胺浸渍剂。已经开发出与呼吸器的滤筒一起使用的多种使用寿命终点指示器(ESLI)。一般来讲，ESLI被描述为无源型或有源型。无源型ESLI为其中指示器中的变化(通常颜色变化)是在用于分析物的吸附剂接近耗尽时因暴露于分析物而形成的ESLI。有源型ESLI为如下ESLI，所述ESLI包括电子传感器，以监测用于分析物的气流并且在因吸附剂耗尽而检测到分析物时产生警报信号。
技术实现思路
本专利技术公开了用于分层滤筒系统的使用寿命终点指示器。本专利技术包括能够从气体介质移除污染物的滤筒，所述滤筒包括密封式滤筒外壳，所述密封式滤筒外壳包括气体入口、过滤介质、和气体出口。过滤介质包含多层构造，多层构造包括第一吸附剂层、第二吸附剂层、和感测元件，所述第二吸附剂层比所述第一吸附剂层更靠近气体出口，所述感测元件邻近所述第一吸附剂层和第二吸附剂层，使得感测元件的指示元件位于所述第一吸附剂层和第二吸附剂层之间的界面处。在一些实施例中，感测元件为电子感测元件，在其他实施例中，感测元件为色度感测元件。在一些实施例中，第二吸附剂层具有比第一吸附剂层高的吸附容量和/或吸附速率。本专利技术还包括从气体中滤除污染物的方法。这些方法包括提供滤筒、使气体流过滤筒、检测感测元件中的感测响应、以及更换滤筒。滤筒具有密封式滤筒外壳，密封式滤筒外壳包括气体入口、过滤介质、和气体出口。过滤介质包含多层构造，多层构造包括第一吸附剂层、第二吸附剂层、和感测元件，所述第二吸附剂层比所述第一吸附剂层更靠近气体出口，感测元件邻近第一吸附剂层和第二吸附剂层，使得感测元件的指示元件位于第一吸附剂层和第二吸附剂层之间的界面处。在一些实施例中，感测元件为电子感测元件，在其他实施例中，感测元件为色度感测元件。在一些实施例中，第二吸附剂层具有比第一吸附剂层的吸附容量和/或吸附速率。附图说明参照以下结合附图对本专利技术各种实施例的详细说明，可以更全面地理解本专利申请。图1示出了本专利技术的滤筒的实施例的剖视图。图2示出了本专利技术的滤筒的实施例的剖视图。图3示出了本专利技术的滤筒的实施例的剖视图。在以下对图示实施例的描述中，参照了附图，并通过举例说明的方式在这些附图中示出在其中可以实施本专利技术的多种实施例。应当理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用实施例并且可以进行结构上的改变。附图未必按比例绘制。附图中使用的类似标号是指类似组件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的组件并非意图限制在另一附图中以相同标号标记的组件。具体实施方式已经开发出多种空气净化系统来保护人免受危害性空气污染物的侵害。这些空气净化系统包括宽泛范围的空气净化呼吸器，所述空气净化呼吸器被设计用于滤除或吸附存在于空气中的污染物。此吸附作用可为物理吸附作用或化学吸附作用。这些空气净化系统可为无源的，这意味着使用者的呼吸吸取空气穿过呼吸器，或者可为电动的，这意味着诸如风扇之类的机械装置吸取空气穿过呼吸器。通常，这些空气净化呼吸器利用滤筒。一般来讲，这些滤筒包括过滤介质、过滤主体、或者过滤介质和过滤主体的某种组合。在使用呼吸器时，污染物被过滤介质吸附或者被过滤主体粘附或捕集。最后，过滤介质或过滤主体变得饱和并且呼吸器移除危害性空气污染物的能力开始减弱。在长期暴露于包含危害性空气污染物的环境期间，例如对于暴露于这种环境的连续性或重复性工作者，确定呼吸器的有效使用寿命的技术为必需的。已经开发出的一种技术基于呼吸器的使用时间，此技术采用Wood等人在Journal of the American Industrial Hygiene Association《美国工业卫生协会杂志》，第55卷第1期，第11-15页(1994年)中描述的数学模型。在这种技术中，在一段使用时间后就更换呼吸器或空气净化过滤器。然而，此技术未考虑通过呼吸器的污染物含量或流速的变化，因此可导致呼吸器或过滤器元件被过早地(这为浪费的)或过晚地(这会给使用者造成危险)更换。已经开发出与呼吸器的滤筒一起使用的多种使用寿命终点指示器(ESLI)。一般来讲，ESLI被描述为无源型或有源型。无源型ESLI为其中指示器中的变化(通常颜色变化)是在用于分析物的吸附剂接近耗尽时因暴露于分析物而形成的ESLI。有源型ESLI为如下ESLI，所述ESLI包括电子传感器，以监测用于分析物的气流并且在因吸附剂耗尽而检测到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够从气体介质移除污染物的滤筒，包括：密封式滤筒外壳，所述密封式滤筒外壳包括：气体入口；过滤介质；和气体出口，其中所述过滤介质包含多层构造，所述多层构造包括：第一吸附剂层；第二吸附剂层，所述第二吸附剂层比所述第一吸附剂层更靠近所述气体出口；和感测元件，所述感测元件邻近所述第一吸附剂层和所述第二吸附剂层，使得所述感测元件的指示元件位于所述第一吸附剂层和所述第二吸附剂层之间的界面处。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.12 US 61/569,3421.一种能够从气体介质移除污染物的滤筒，包括：
密封式滤筒外壳，所述密封式滤筒外壳包括：
气体入口；
过滤介质；和
气体出口，
其中所述过滤介质包含多层构造，所述多层构造包括：
第一吸附剂层；
第二吸附剂层，所述第二吸附剂层比所述第一吸附剂
层更靠近所述气体出口；和
感测元件，所述感测元件邻近所述第一吸附剂层和所
述第二吸附剂层，使得所述感测元件的指示元件位于
所述第一吸附剂层和所述第二吸附剂层之间的界面
处。
2.根据权利要求1所述的滤筒，其中所述第二吸附剂层具有比所述第
一吸附剂层高的吸附容量和/或吸附速率。
3.根据权利要求2所述的滤筒，其中所述第二吸附剂层的吸附因子A2与所述第一吸附剂层的吸附因子A1的比率为A2/A1>1，其中所述吸
附剂层的吸附因子由下式确定：
A＝kv×SL，
其中A＝吸附因子；
kv＝有效吸附速率系数(分钟-1)；并且
SL＝使用寿命(分钟)，即给定测试用蒸气在标准温度和压力下达
到1％穿透所需的时间。
4.根据权利要求1所述的滤筒，其中所述第一吸附剂层和所述第二吸
附剂层为基本上不连续的层。
5.根据权利要求1所述的滤筒，其中所述感测元件指示所述吸附波前
穿过所述滤筒的通道。
6.根据权利要求5所述的滤筒，其中所述感测元件包括色度感测元件
或电子感测元件。
7.根据权利要求1所述的滤筒，其中所述感测元件位于所述滤筒内的
某一位置处，使得所述感测元件指示包含污染物的吸附波前何时到
达所述第一吸附剂层和所述第二吸附剂层之间的界面处。
8.根据权利要求1所述的滤筒，还包括附加的吸附剂层。
9.根据权利要求1所述的滤筒，其中所述第一吸附剂层和所述第二吸
附剂层包括活性碳、二氧化硅、氧化铝、或它们的组合的层。
10.根据权利要求9所述的滤筒，其中所述第一吸附剂层包含活性碳，
并且所述第二吸附剂层包含不同的活性碳。
11.根据权利要求1所述的滤筒，其中所述感测元件位于所述滤筒外壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·A·弗兰克尔，马里亚·L·泽林斯基，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US