DE7908113U1

DE7908113U1 - Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE7908113U1
Application number: DE19797908113
Authority: DE
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier System GmbH
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1979-11-08
Also published as: FR2451769B3; FR2451769A3; GB2045107B; GB2045107A

Description

DORMER SYSTEM GMBH 7990 Friedrichshafen

Reg. S 332 Gm

filtereinrichtung

Die Neuerung betrifft eine Filtereinrichtung zur Entgiftung und Reinigung einer Raumatmosphäre, z.B. in Raumfahrzeugen, U-Booten, Schutzräumen u.a., bestehend aus einem in ein Ventilationsnetz einsetzbaren und mit einer Zu- und Ableitung, einer Regel- bzw. Sperreinrichtung und einem klappbaren Verschlußdeckel versehenen Behälter bzw. Gehäuse, darin einsehbare und austauschbare aus Lithiumhydroxyd (LiOH), Aktivkohle und anderen Chemikalien bestehende Filterkerne.

Zu den wichtigsten Bedingungen fUr einen Langzeitaufenthalt in von der Außenatmosphäre völlig abgeschlossenen bzw. getrennten Aufenthalts- und Lebensräumen, wie sie z.B. in Raumfahrzeugen, U-Booten, Schutzräumen u.a. erforderlich sind, zählen die auf die darin eingeschlossene Besatzung wirkenden physikalischen

Umgebungsbedingungen. Die in diesen Räumen erforderlichen Bedingungen sind als Bewohnbarkeit definiert und abhängig von der Beschaffenheit der darin herrschenden Atmosphäre. Eine ausreichende Bewohnbarkeit ist daher Voraussetzung für das Wohlbefinden der Besatzungen und damit für die optimale Erfüllung ihrer Einsatzaufgaben.

Die Kontrolle der Beschaffenheit und Aufrechterhaltung einer lebenserhaltenden Raumatmosphäre ist mit eine Aufgabe eines in diesen Fahrzeugen und Räumen angeordneten Lebenserhaltungssystems. Viele der durch Stoffwechsel oder anderen Prozessen verursachten und entstehenden Substanzen erzeugen in der den Aufenthalts- bzw. Lebensraum füllenden Atmosphäre nicht nur Geruchsbelästigungen, sondern sind nach Überschreiten bestimmter Konzentrationen gesundheitsschädlich oder wirken tödlich.

Aus der Praxis sind verschiedene Filtermethoden zur Luftreinigung bekannt. Eine der ältesten und auch heute noch z.B. an Bord von U-Booten angewandte Methode der Luftreinigung ist der Einsatz von Absorptionschemikalien. Hierzu zählt beispielsweise im Ventilationsnetz in Behältern untergebrachter Ätzkalk, der das in der im Bootskörper vorhandenen Atemluft anfallende Kohlendioxyd bindet. Bei einer anderen aus der Prcxis bekannten Methods zur Reinigung und Regenerierung verbrauchter Atemluft wird eine Kombination

von aneinandergereihten ringförmigen Zylindern aus Lithrumhydroxyd (LiOH) und Aktivkohle verwcndt.

Der Nachteil derartiger bekannter Anordnungen von Filter- und
Reinigungswirkstoffen ist, daß sie wegen ihrer Anordnung während des Durchströmens der zu reinigenden und zu regnerierenden Atemluft einen relativ raschen Verbrauch und einer relativ raschen
Sättigung unterliegen und daher eine Beseitigung auch cnderer
Stoffe, wie Schad- und Geruchsstoffe, nicht oder nur in unzureichendem Maße gewährleisten. Dies führte zu einem häufigen Auswechseln der Filter- und Reinigungswirkstoffe, was damit verbunden war, daß die gesamte Filtereinrichtung zusammen mit Behälter und den darin enthaltenen Wirkstoffen entfernt bzw. ausgewechselt werden mußte.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Neuerung, eine Filtereinrichtung zu schaffen, die in ihrer Grundeinheit im Lüftungs- und Ventilationsnetz bzw. in der Klimaanlage als fester oder austauschbarer Bestandteil verbleibt und bei der lediglich die notwendigen Wirkstoffe in Form von losen und auswechselbaren Einzelteiler angeordnet sind, die zum Filtern, Reinigen und Regenerieren einer in den von der übrigen Umwelt abgeschlossenen Arbeits- und Auf enthaltsräumen enthaltenen und eine darin befindliche Besatzung
umgebende Raumatmosphäre bzw. Atemluft notwendig ist. Damit sollte insbesondere fUr den Komfort der Besatzungen in Raumfahrzeuger

und U-Booten Rechnung getragen werden, um entsprechend auf die hierfür erforderlichen Missionsplanungen für Langzeit-Flug- und Tauchphasen und deren Ausführungen besser hinwirken zu können. Neben einer effektiveren Kontrolle des in der Raumatmosphäre bzw. Atemluft anfallenden Gehalts an Kohlendioxyd sollte damit auch ein weites und wirksames Ab- und Adsorptionsspektrum für andere darin anfallende lästige Schad- und Giftstoffe verbunden sein.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sind neuerungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche vorgesehen.

Der Vorteil der Neuerung besteht insbesondere darin, daß durch die auswechselbare Anordnung von Filter-, Reinigungs- und Regenerierstoffen beinhaltenden Kartuschen im Lüftungs- und Ventilationsnetz bzw. in einer Klimaanlage dafür vorgesehenen Behältern ein modulartiger Auf- bzw. Einbau mit hoher Flexibilität möglich ist. Das heißt, daß durch den Einsatz einzelner auswechselbarer und entsprechend geformter filterwirksamer Kartuschen eine hohe Zuverlässigkeit in der Wirkungsweise sowie eine schnelle und einfache Austauschbarkeit sichergestellt ist. Insbesondere resultiert aus dem kartuschenförmigen Auf- und Einbau der einzelnen Filterelemente ein geringes Gewicht und Eigenvolumen sowie ein geringer Volumenbedarf. Letzterer ist zusammen mit der Gewichts-

einsparung in der Vorratshaltung der einzelnen Kartuschen von besonderer Wichtigkeit. Der erhöhte Verbrauch von Lithiumhydroxyd (LiOH) beinhaltenden Kartuschen gegenüber den Kartuschen aur Aktivkohle macht es erforderlich, daß erstere öfters ausgewechselt werden müssen, wobei die Dimensionierung und ihre Teilung in einzelne Segmente, insbesondere dieser Kartuschen, der bereits besprochenen leichten Handhabung beim wiederholten Wechseln vor ollem in räumlich engen Verhältnissen sehr von Vorteil ist. Dabei ist bemerkenswert, daß das Gesamtgewicht der Filtereinrichtung mit Kartuschen aus Lithiumhydroxyd und Aktivkohle etwa um die hälfte unter den vergleichbaren Filteranlagen, z.B. mit Ätzbzw. Atemkai,¹'., li";gt und das Lagervolumen auf ca 35 bis 50 % reduziert wird.

Die staubundurchlässige Ausbildung der Wände, insbesondere der lithiumhydroxydhaltigen Kartuschen, verhindert das Austreten derartiger Staubpartikel in den regenerierten Luftstrom. Für die Bevorratung an Bord der Fahrzeuge sind die einzelnen Kartuschen durch eine gegenüber ihrer Umgebung weitgehend resistente Umhüllung (z.B. Plastikhülle) abgeschirmt und im Depot in einem luftdichten Behälter (z.B. Metallbehälter) gelagert.

Die Anordnung der einzelnen Kartuschen in Behältern ist je nach Konfiguration des Lüftungs- und Ventilationsnetzes bzw. der Klimaanlage variabel. So können z.B. im Lüftungs- und Ventila-

tionsnetz bzw. in der Klimaanlage eines Raumfahrzeuges oder U-Bootes zylindrische, eckige oder andere Querschnittsformen von mit entsprechend geformten Kartuschen gefüllte Behälter angeordnet sein.

Ausführungsbeispiele sind folgend beschrieben und durch Skizzen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine zylindrisch ausgestaltete Filtereinrichtung, Fig. 2 eine eckig ausgestaltete Filtereinrichtung in d^r Ansicht von oben,

Fig. 3 die Filtereinrichtung gemäß Fig. 2 im Längsschnitt, Fig. 4 die Filtereinrichtung gemäß Fig. 2 in der Ansicht von vorn.

Aus Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer zylindrisch ausgestalteten Filtereinrichtung 1 ersichtlich, die aus einem Behälter bzw. Gehäuse 2, daran angeschlossenem Ein- und Ausströmrohrstutzen 3, 4 (siehe Pfeilrichtungen), einen am Behälter 2 klappbar und abnehmbar angeordneten Verschlußdeckel 5 sowie darir. eingesetzten ringzylindrisch ausgestalteten und ineinander gegesteckten kartuschenförmigen Filterkernen 6, 7. Der am Oberteil des Behälters bzw. Gehäuses 2 durch einen Hebel 8 um ein Scharnier

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9 klappbare und in einer Schließe 10 arretierbare Verschlußdeckel 5 ist Über ein Gestänge 11 mit einer im gekrümmten Teil 12 des Einströmrohrstutzens 3 angeordneten Luft- und Drosselklappe 13 gekoppelt. Der zylindrische Teil des Behälters bzw. Gehäuses 2 nimmt die Filterkerne auf, wovon der innere eine aus Aktivkohle bestehende Kartusche 6 und der äußere eine aus Lithiumhydroxyd (LiOH) bestehende Kartusche 7 ist. Beide Kartuschen 6, 7 sind als Ringzylinder ausgebildet und koaxial ineinandergesteckt. Die Außen- und Innenmantelflächen 14, 14', 15, 15' beider Kartuschen 6, 7 sind von einer siebartig ausgebildeten Lochblende 16, 16', 17, 17' begrenzt, die ein eventuelles Austreten von Chemikalien in den regenerierten Luftstrom verhindert. Zum Wechseln der Kartuschen 6, 7 sind an deren oberen Ringflächen Klappgriffe 7', 7", 7'" angeordnet. Der Verschlußdeckel 5 ist durch Betätigung des Hebels 8 in Verbindung mit einem daran angeordneten Oriff 18 aus seiner Verriegelung leicht lös- und hochklappbar und ermöglicht so einen ungehinderten Zugriff zu den beiden ineinanderstehenden Kartuschen 6, 7 mit den daran angeordneten Klappgriffen 7¹, 7", 7"¹. Der Eintritt der zu regenerierenden Luft in den Behälter bzw. das Gehäuse 2 erfolgt über den Einströmrohrstutzen 3 direkt in den Innenraum 19 der aus Aktivkohle bestehenden Kartusche 6. Nach Durchströmen der Kartusche 6 bzw. ihrer Aktivkohle-Schicht

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dringt die Luft gleichmäßig in die Kartusche 7 bzw. in und durch ihre LiOH-Schicht ein. Das gleichmäßige Einströmen wird dabei durch einen genügend großen Zwischenraum 20 zwischen den beiden Kartuschen 6, 7 und durch den von der Aktivkohle-Kartusche 6 vorgeschalteten bzw. bewirkten Druckwiderstand erreicht. In dem zum Ausströmrohrstutzen 4 hin sich verjüngend ausgestalteten Teil 21 des Br Sälters bzw. Gehäuses 2 ist vor dem Austrittsquerschnitt 22 ein Lochsieb 23 angeordnet, das eine gleichmäßige Verteilung der ausströmenden regenerierten Luft aus der Außenmantelfläche 14' der LiOH-Kartusche 7 bewirkt.

Ist bei entsprechenden Missionsphasen (z.B. bei Oberwasser- oder Schnorchelfahrten eines U-Sootes) ein Regenerieren der Bordluft nicht erforderlich, läßt sich die Filtereinrichtung vom Lüftungs- und Ventilationsnetz bzw. von der Klimaanlage abschalten und trennen. Dabei wird die im Einströmrohrstutzen 3 angeordnete Luft- und Drosselklappe 13 mittels des am Behälter bzw. Gehäuse 2 und Verschlußdeckel 5 angeordneten Hebels 8 Über das verbindende Gestänge 11 betätigt bzw. geschlossen. Ein weiteres Durchströmen und ein damit verbundener Abbau der Absorptions- und Regenerierkapazität der Kartuschen 6, 7 wird dadurch verhindert. Das öffnen und Schließen der Luft- und Drosselklappe 13 ist selbstverständlich unabhängig von einem Schließen oder öffnen

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des Verschlußdeckels 5 möglich. Die Drosselklappe 13 kann unter bestimmten Umständen entfallen.

Zur Installation der Filtereinrichtung 1 ist der Behälter bzw. das Gehäuse 2 auf eine geeignete Stutzstruktur 24 aufsetzbar.

Um den Austritt von Staubpartikel, insbesondere von LiOH-Staub, aus den Kartuschen 6, 7 zu verhindern, sind deren Wände staubundurchlässig ausgebildet. Wie schon oben besprochen, sind die Kartuschen 6, 7 in Form von Ringzylindern ausgestaltet. Aus Gründen einer Volumeneinsparung (Lagerung) und eines differenzierten Wechsels bzw. Tausches von verbrauchten gegen neue Kartuschen sind insbesondere die aus Lithiumhydroxyd (LiOH) bestehenden Ringzylinder-Kartuschen 7 in in sich abgeschlossene EIemente bzw. Segmente 7", 7", 7"' aufgelöst bzw. geteilt (im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel in drei Elemente bzw. Segmente). Damit ist auch eine einzelne differenzierte Beschickung der FiI-tereinrichtung möglich.

Aus den Fig. 2, 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer eckig gestalteten Filtereinrichtung 25 in der Ansicht von oben (Fig. 2), im Längsschnitt (Fig. 3) und in der Ansicht von vorne (Fig. 4) ersichtlich. An einem Behälter bzw. Gehäuse 26 sind zu beiden Seiten ein Ein- und Ausströmrohrstutzen 27, 28 angeordnet. Im

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Inneren des Behälters bzw. Gehäuses 26 sind drei aus verschiedenen Filter- und Regenerierstoffen bestehende plattenfSrmige eckig gestaltete (durch entsprechende Anordnung auch runde oder andere Formgebung und Anzahl möglich) Filterelemente bzw. Kartuschen 29, 30, 31 angeordnet. Davon beinhaltet die dem Einströmrohrstutzen 27 (siehe Pfeilrichtung in Fig. 2) nachgeordnete vertikale Kartusche 29 Aktivkohle und die ihr in Strömungsrichtung folgenden zwei und unter einem Winkel OC gespreizt angeordneten Kartuschen 30 und 31 Lithiumhydroxyd (LiOH) (Fig. 2). Ähnlich wie in Fig. 1 beschrieben, sind die Ein- und Ausströmseiten (siehe Pfeilrichtungen) der Kartuschen 29, 30 und 31 von einer Lochblende 32 und einem Lochsieb 33 begrenzt bzw. abgedeckt (Fig. 2). Das Auswechseln der Kartuschen 29, 30 und 31 (einzeln oder gesamt) ist durch einfaches öffnen einer Behälter- bzw. Gehäuseseite vornehmbar.

19. März 1979

Claims

DORNIER SYSTEM GMBH Friedrichshafen Reg. S 332 Gm SchutzonsprUche :

1. Filtereinrichtung zur Entgiftung und Reinigung einer Raumatmosphäre, z.B. in Raumfahrzeugen, U-Booten, Schutzräumen u.a., bestehend aus einem in ein Ventilationsnetz einsetzba.^v3n und mit einer Zu- und Ableitung, einer Regel- bzw. Sperreinrichtung und einem klappbaren Verschlußdeckel versehenen Behälter bzw. Gehäuse, darin einsetzbare und austauschbare aus Lithiumhydroxyd (LiOH), Aktivkohle und anderen Chemikalien bestehende Filterkerne, dadurch gekennzeichnet,, daß die Filterkerne im Behälter bzw. Gehäuse (2) als einzelne auswechselbare Kartuschen (6, 7, 29, 30, 31) ausgebildet und anordenbar sind.

2. Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartuschen (6, 7) ringförmig zylindrisch ausgestaltet und ineinandersteckbar sind.

3. Filtereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartuschen (29, 30, 31) plattenförmig ausgestaltet und hintereinander parallel anordenbar sind.

4. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer zum Luftstrom senkrecht oder unter einem Winkel ( OC ) angeordneten Kartusche (29) dazu wenigstens eine weitere Kartusche (30, 31) unter einem Winkel (oc ) anordenbar ist.

5. Filtereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Lithiumhydroxyd (LiOH) bestehende(n) Kartusche(n) (7, 30, 31) gegenüber der Kartusche (6, 29) aus Aktivkohle größer ausgebildet ist.

6. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bi 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lithiumhydroxyd-Ka.rtuschen (30, 01 ) mit der Kartusche (29) ba'igleich sind.

7. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Litniuinhydroxyd (LiOH) bestehende(n) Kartusche(n) (7, 30, 31) aus zerlegbaren Segmenten (7¹, 7", 7'") besteht.

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8. Filtereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gakennzeichnet, daß das Lithiumhydroxyd (LiOH) als Granulat in luftdurchlässigen Kartuschen (7, 30, 31) gelagert ist.

9. Filtereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der mit dem Lithiumhydroxyd (LiOH) gefüllten Kartuschen (7, 30, 31) staubundurchlässig sind.

10. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- und Innenflächen (14, 14', 15, 15') der Kartuschen (6, 7, 29, 30, 31) von einer siebartigen Lochblende (16, 16", 17, 17', 23, 32, 33) abgedeckt bzw. umgeben sind.

11. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kartuschen (6, 7, 29, 30, 31) und deren Segmente (7¹, 7", 7'") zur Lagerung mit einer resistenten Umhüllung verschließbar sind.

12. Filtereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- bzw. Sperreinrichtung eine Luftdrossel bzw. Luftklappe (13) ist.

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13. Feuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- bzw. Sperreinrichtung (13) mit dem Verschlußdeckel (5) koppelbar ist.

14. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel (5) am Behälter bzw. Gehäuse (2) schwenkbar angeordnet ist.

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