DE3103303C2

DE3103303C2 - Vorrichtung zur Reinigung von mit Schadstoffen belasteter Luft

Info

Publication number: DE3103303C2
Application number: DE19813103303
Authority: DE
Inventors: Heribert Ing.(grad.) 4390 Gladbeck Dewert; Heinrich Ing.(grad.) 4600 Dortmund Gresch; Heinz Dipl.-Ing. Hölter; Heinrich Ing.(grad.) 4390 Gladbeck Igelbüscher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-01-31
Filing date: 1981-01-31
Publication date: 1991-01-24
Also published as: DE3103303A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von mit Schadstoffen belasteter Luft, vorzugsweise für die einem Aufenthalt von Personen dienenden Kabinen od.dgl. zugeführten Luft unter Verwendung von Sorptions- und Katalysatormassen. Zur Befreiung der Luft von Schadstoffen und zur Erzielung hoher Standzeiten für die verwendeten Sorptions- und Katalysatormassen wird verfahrensgemäß vorgeschlagen, daß die zu reinigende Luft zunächst eine Erwärmung auf 20-30 ° C erfährt, daß die Sorptionsmassen beaufschlagt, anschließend auf 55-60 ° C aufgeheizt wird, woraufhin diese die Katalysatormassen beaufschlagt, im Anschluß daran einer Abkühlung unterworfen wird und die gereinigte Luft der weiteren Verwendung zugeführt wird. Vorrichtungsgemäß wird vorgeschlagen, daß diese eine Eintrittskammer (4) für die zu reinigende Luft aufweist, die mit einer Erwärmungseinrichtung (12) für die durchströmende Luft ausgerüstet ist, daß in Strömungsrichtung der Luft der Eintrittskammer (4) eine mit Sorptionsmassen (7) versehene Kammer (8), dieser eine mit einer Erwärmungseinrichtung (12) ausgerüstete Aufheizkammer (10), dieser eine mit Katalysatormassen (9) versehene Kammer (8) und dieser eine mit einer Kühleinrichtung (12) ausgerüstete Kammer (11) nachgeordnet ist.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von mit Schadstoffen belasteter Luft, insbesondere zur Zuführung für einem Aufenthalt von Personen dienenden Kabinen.

Es ist bekannt, die Reinigung der Luft von Schadstoffen mittels chemischer Sorptions^ und Katalysatormassen durchzuführen. Sorptionsmassen werden in ihrer Aufnahmefähigkeit sehr stark vom Wasserdampfpartialdruck beeinflußt, und zwar dahingehend, daß beispielsweise Α-Kohle von einer relativen Luftfeuchtigkeit ab oberhalb von 50% bei schwerwasserlöslichen Stoffen in ihrer Sorptionsfähigkeit um ein Mehrfaches absinkt. Weiterhin geht die Sorptionsfähigkeit aber auch mit steigender Temperatur, beispielsweise oberhalb von 40 — 50° C, sehr stark zurück, so daß teilweise in diesem Bereich sorbierte Stoffe schon wieder freigesetzt werden. Katalysatormassen werden hingegen schon bei sehr geringen relativen Feuchtigkeiten unbrauchbar. Um Katalysatormassen, beispielsweise Hopkalit, gegen Feuchtigkeitsumschlag zu schützen, "nüssen diese aufgeheizt werden. Im aufgeheizten Zustand sind die Sorptionsmassen ab einer bestimmten Temperatur jedoch kaum noch aufnahmefähig bzw. wird ein Teil der sorbierten Schadstoffe bereits wieder freigesetzt. Eine Vorwärmung der zu reinigenden Luft bei gleichzeitiger Anwendung von sorptions- und katalysatorwirkenden Massen hat sich daher wegen deren z.T. gegensätzlicher Verhaltensweisen als nicht brauchbar erwiesen, weil diese Vorwärmung nicht zum gewünschten Erfolg geführt hat.

Durch die US-PS 34 69 934 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von mit Schadstoffen belasteter Luft bekannt. Die zu reinigende Luft wird mit Raumtemperatur über einen Filter sowie Sorptionsmassen in Form von aktiver Kohle geleitet. Nach dem Durchtritt durch die aktive Kohle wird die Luft mittels eines Ventilators in einen Wärmetauscher gefördert, aus welchem diese über irine Heizeinrichtung auf ein Katalysatorenbett gegeben wird, welches die Luft mit einer Temperatur von ca. 315°C wieder verläßt. Diese sehr stark erwärmte Luft wird auf den WL-metauscher zurückgeführt, und zwar auf dessen Kühlseite, so daß diese eine Abkühlung auf ca. 110- 160°C erfährt. Von da aus gelangt die Luft in Absorber und wird einer weiteren Abkühlung unterworfen. Diese Verfahrensweise hat den Nachteil, daß sog. Hochtemperaturkatalysatoren Verwendung finden müssen, welche nicht nur aufwendig in bezug auf ihre Kosten sind, sondern auch im Hinblick auf ihr Wirksamwerden, da hierzu ein vergleichsweise hoher Energieaufwand erforderlich ist, um die benötigten Temperaturen zu erreichen. Bei Anwendung in einem Kraftfahrzeug ist es nicht möglich, mit einer normal ausgelegten Otto- oder Dieselmotorausrüstung derart hohe Heizleistungen zu erbringen.

Durch die DE-AS 26 25 534 ist es bekannt, daß die Reinigungsleistung von Absorptionsfiltern über die Außenluft zu Reinigungszwecken in einen Raum geblasen wird, sehr stark von der Luftfeuchtigkeit beeinflußt wird, da Wasserdampf vom Filtermaterial neben den Schadstoffen adsorbiert wird. Die Reinigungsleistung, d. h. die Lebensdauer des Adsorptionsmittels, z. B. Aktivkohle, kann durch Verringerung des relativen Feuchtigkeitsgehaltes der zu behandelnden Luft wesentlich erhöht werden. Deshalb wurde bereits vorgeschlagen, die Luft vor dem Eintritt in das Filtersystem zu erwärmen, um so deren relative Feuchtigkeit herabzusetzen. Dieses Verfahren ist jedoch nur dann anwendbar, wenn dadurch die Temperatur in dem geschützten Raum nicht über den physiologisch erträglichen Bereich angehoben wird. Dieser Bereich wird aber im Sommer in der Regel überschritten, da die Raumtemperatur in starkem Maße von der Personenwärme, der Sonneneinstrahlung und der Wärmeabgabe von den in diesem Raum angeordneten elektrischen Geräten bestimmt wird.

Um diese Nachteile durch Einblasen von feinstgereinigter und abgekühlter Luft in einen Raum zu beheben, wird nach der Lehre dieser Literaturstelle vorgeschlagen, eine Konipressionskälteanlage zu verwenden, deren Kondensator in zwei räumlich getrennt angeordne-

te Wärmeübertrager unterteilt ist, von denen einer der Filierkondensator im Luftkanal vor den Absorpttonsfiltern installiert ist, während der andere, der Hilfskondensator, außerhalb des Raum Wärme unmittelbar an die Umgebungsluft abgibt und wobei ein Verdampfer im Luftkanal nach den Adsorptionsfiltem angeordnet ist. Diese bekannte Anordnung erweist sich durch die Verwendung einer Kompressionskälteanlage als sehr aufwendig, welche außerdem noch in zwei räumlich voneinander getrennte Wärmeübertrager unterteilt werden to muß, was einen entsprechenden Raumbedarf erfordert

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, weiche unter Vermeidung vorerwähnter Nachteile in einfacher Weise ei- is ne Befreiung von Luft von ihren Schadstoffen bei gemeinsamer Verwendung von Sorptions- und Katalysatormassen ermöglicht und überdies eine sehr kompakte Bauweise ergibt

Erfindungsgemäß wird dies erreicht mit einer Vorrichtung zur Reinigung von mit Schadstoffen belasteter Luft, insbesondere zur Zuführung für einem Aufenthalt von Personen dienenden Kabinen mit

1. einer Eintrittskammer für die zu reinigende Luft mit einer Erwärmungseinrichtung,

2. einer in Strömungsrichtung der Luft nachgeordneten Kammer, die mit Sorptionsmassen versehen ist,

3. einer der Kammer nachgeordneten Aufheizkammer mit einer Erwärmungseinrichtung,

4. einer der Kammer nachgeordnete Kammer, die mit Katalysatormassen versehen ist.

5. einer der Kammer nachgeordneten Kühlkammer mit einer Kühleinrichtung, wobei

6. sämtliche Kammern in einem Gehäuse angeordnet sind.

Durch diese Ausgestaltung findet eine partielle Erwärmung der zu reinigenden Luft statt, und zwar auf Bereiche, die tür das Wirksamwerden und -bleiben der Sorptions- und der Katalysatormassen optimal sind. Außerdem ergibt die Vorrichtung eine sehr kompakte Baueinheit, welche praktisch ohne Leitungen eine optimale Führung der zu reinigenden Luft auf kürzestem Wege ermöglicht, wobei sichergestellt ist, daß sämtliche Kammern von der zu reinigenden Luft zwangsläufig durchlaufen werden.

Der Luftein- und -austritt befindet sich an einer Seite des Gehäuses, so daß die Luft das ganze Gehäuse mit ihren Kammern im Gegenstrom durchströmt. Die Kammern mit den Sorptions- und Katalysatormassen sind in einem Teil des Gehäuses angeordnet und die Kammern mit den Erwärmungs- und Kühleinrichtungen in einem anderen, dem vorenvähnten Teil benachbarten Teil des Gehäuses. Auf diese Weise ergibt sich eine unmittelbare bauliche Zuordnung, so daß besondere Leitungen, Kanäle usw. weitgehend vermieden werden, da ein unmittelbares Überströmen der Luft von einer Kammer in die andere möglich ist. Die Eintrittskammer und die Kammer mit den Sorptionsmassen sind über eine Umleitvorrichtung voneinander getrennt, so daß die Luft nach ihrer geringfügigen Erwärmung in der Eintrittskammer zwangsläufig der Kammer mit den Sorptionsmassen zugeführt wird. Die Austrittsöffnung der Kammer mit den Sorpliönsmässen und die Einlriitsöffnung der Kammer mit den Katalysatormassen sind gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung derart angeordnet, daß die Luft die diesen Kammern zugeordnete Aufheizeinrichtung in ihrer ganzen wirksamen Länge durchströmt, so daß die Luft mit einer wesentlich erhöhten Temperatur in die Kammer mit den Katalysatormassen eintritt Als Erwärmungs- und Kühleinrichtung findet bzw. finden vorteilhaft ein oder mehrere Peltierelemente Verwendung, welche beispielsweise mit Rippen ausgerüstet sein können, an der die zu erwärmende bzw. abzukühlende Luft zwangsläufig vorbeigeführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt diese eine geschnittene Ansicht der Vorrichtung.

Mit 1 ist das Gehäuse bezeichnet, an dessen einer Seite sich der Lufteintritt 2 sowie der Luftaustritt 3 befinden. An den Lufteintritt 2 schließt sich die Eintrittskammer 4 an, die durch die Umleitvorrichtung 5 von der Kammer 6 getrennt ist, die der Aufnahme der Sorptionsmassen 7 dient. Der Kammer 6 ist die Kammer 8 benachbart, in der sich die Katalysatormassen 9 befinden. Die Kammern 6 und 8 bilden somit einen Teil des Gehäuses 1. Im anderen Teil des G '.äuses 1 ist eine Aufheizkarnmer 10 vorgesehen, der vinniittclbar benachbart die Kühlkammer 11 angeordnet ist.

Die Aufheizkammer 10 und Kühlkammer 11 weisen als Erwärmungs- und Kühleinrichtungen 12 Peltierelemente an^f, die in einem mit Rippen versehenen Gehäuse angeordnet sind. Ein Peltierelement erstreckt sich bis in die Eintrittskammer 4.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:

Die über den Lufteintritt 2 mit normaler Außentemperatur zugeführte Luft wird in der Eintrittskammer 4 durch die Erwärmungseinrichtung geringfügig erwärmt, beispielsweise um 5 — 6⁰C, und gelangt aus der Kammer 4. wie durch den Pfeil 13 angegeben, durch die Umlenkeinrichtung 5 in den Eingangsbereich der KammerS und durchströmt die in. dieser befindlichen Sorptionsmassen 7. wie durch die Pfeile 14 angedeutet ist.

Die Ausirittsöffnung 15 der Kammer 6 ist ^o ang;ordnet, daß diese sich unmittelbar auf der anderen Seite der Umlenkvorrichtung 5 befindet, so daß der die Kammer 6 verlassende Luftstrom in den Eingangsbereich der Aufheizkarnmer 10 eintritt. Da sich die Eintrittsöffnung 16 der Kammer 8 am anderen Ende der Aufhtrizkammer 10 befindet, wird diese in ihrer ganzen Länge vom Luftstrom durchströmt, wie durch den Pfeil 17 angegeben, so daß die Erwärmungseinrichtung 12 diesen beispielsweise auf 55"C aufheizt. Über die Eintrittsöffnung 16 tritt die Luft in die Kammer 8 ein, durchströmt, wie durch die Pfeile 18 angegeben, deren Katalysatormassen 9 und gelangt übe? den Kanal 19, wie durch den Pfeil 20 angedeutet, in die Kühlkammer 11, durchströmt diese in ihrer ganzen Länge, wb der Pfeil 21 zeigt, so daß sie du-ch .^e Kühleinrichtung 12 gekühlt wird und tritt aus dem Austritt 3 des Gehäuses 1 nach außen, wo sie ihrer weiteren Verwendung zugeführt, beispielsweise in eine Arbeitsschutzkabine oder aber in die Kabine eines Fahrzeuges usw. geleitet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Reinigung von mit Schadstoffen belasteter Luft, insbesondere zur Zuführung für einem Aufenthalt von Personen dienenden Kabinen mit

1. einer Eintrittskamer (4) für die zu reinigende Luft mit einer Erwärmungseinrichtung (12),

2. einer in Strömungsrichtung der Luft nachgeordneten Kammer (6). die mit Sorpüonsmassen (7) versehen ist,

3. einer der Kammer (6) nachgeordneten Aufheizkammer (10) mit einer Erwärmungseinrichtung (12),

4. einer der Kammer (10) nachgeordneter Kammer (8), die mit Katalysatormassen (9) versehen ist,

5. einer der Kammer (8) nachgeordneten Kühlkämme* (11) mit einer Kühleinrichtung (12), wobei

6. sämtliche Kammern (4, 6, 10, 8, 11) in einem Gehäuse (1) angeordnet sind.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Luftein- (Z) und -austritt (3) an einer Seite des Gehäuses (1) befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (6. 8) mit den Sorptions- (71 und Katalysatorrnassen (9) in einem Teil des Gehäuses (1) und die Kammern (10,11) mit den Erwärmungs- undkühlein:rchtungen(12)im anderen, dem vorgenannter, Toil benachbarten Teil des Gehäuses (1) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskammer (4) und die Kammer (6) mit den Sorptionsmassen (7) über eine Umleitvorrichtung (5) voneinander getrennt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (15) der Kammer (6) und die Eintrittsöffnung (16) der Kammer (8) derart angeordnet sind, daß die Luft die diesen Kammern (6, 8) zügeordnete Aufheizkammer (10) in ihrer ganzen Länge durchströmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Erwärmungs- und Kühleinrichtungen (12) ein oder mehrere Peltierelemente Verwendung finden, welches bzw. welche mit Kühlrippen versehen ist bzw. sind.