DE3233156A1

DE3233156A1 - Geraet fuer das behandeln von komprimierter luft fuer atmungszwecke

Info

Publication number: DE3233156A1
Application number: DE19823233156
Authority: DE
Inventors: Colin T. Durham Billiet
Original assignee: Domnick Hunter Filters Ltd
Current assignee: Domnick Hunter Ltd
Priority date: 1981-09-11
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1983-03-31
Also published as: US4537748A; DE3233156C2; JPS5865175A

Description

PATENTANWÄLTE ' SPOTT UND PUSCHMANN

Domnick Hunter Filters Limited 01.09.1982 Durham Road, Birtley, Co. P 959/82

Durham, DH3 2SP, England Pu/ho

Gerät für das Behandeln von komprimierter Luft für Atmungszwecke

Die Erfindung betrifft ein Gerät für das Behandeln von von einer Druckluftquelle gelieferter komprimierter Atmungsluft, .die mit Kohlenmonoxid durchsetzt aber im wesentlichen ohne freies Wasser ist und eine ein komfortables Atmen ermöglichende relative Feuchte aufweist .

Die Bereitstellung von Atmungsluft unterliegt strengster Kontrolle durch Spezifikationen, die hohe Reinheitsstandards für die zu liefernde Luft fordern. Die Erfüllung dieser Spezifikationen ist eine Sache extremer Schwierigkeiten, insbesondere, wenn das Gerät an schwierigen Orten benÖtiat wird und wenn ferner die Möglichkeiten zu beachten sind, daß die Lufteinlässe der für die Lieferung der Luft benötigten Kompressoren sich an falsch gewählten Orten befinden, daß aufgrund von Unfällen eine nichtvorhergesehene Verschmutzung der Umgebungsluft stattfindet, .daß der Kompressor falsch arbeitet oder, wenn andere Umstände zu einer über das übliche Maß hinaus gehende Verschmutzung der

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Umgebunqsluft qeführt haben.

Mit Hilfe bekannter Filter lassen sich öl- und Wasseraerosole sowie Dämpfe. Geruchstoffe und Schmutzteilchen effektiv entfernen, so daß die geforderten Standards hinsichtlich adäquater Reinheit in Bezug auf diese Verunreinigungen leicht zu erfüllen sind. Ein weiteres Erfordernis macht jedoch größere Schwierigkeiten, nämlich die Entfernung toxischer Gase aus der Atmungsluft, wobei die Entfernung von Kohlenmonoxid ein besonderes Problem ist.

Bekanntlich kann Kohlenmonoxid aus einem gefilterten Luftstrom durch Oxidation mittels Chemisorption und Katalysation entfernt werden. Hierzu werden Katalysatoren vom sogenannten Hookalit-Typ benutzt, .die als Hauptkomponente Mangandioxide enthalten und deren anderen Komponenten Metalloxide, wie beispielsweise Kupfer-, .Eisen-, .Kobalt- oder Süberoxide sind. Solche Katalysatoren werden aber leicht durch im Luftstrom enthaltenes Wasser oder Wasserdampf vergiftet, ja nach kurzer Zeit werden diese durch einen nassen oder feuchten Luftstrom unbrauchbar.

Es wurde nun gefunden, daß normalerweise ein Vortrocknen der Luft bis auf einen Taupunkt weniger als -60 C notwendig ist, um eine brauchbare Lebensdauer solcher Katalysatoren in ihrer Verwendung als Filterbett zu erhalten. Es ist unvermeidbar, daß komprimierte atmosphärische Luft auch nach einem Ausfiltern von freiem Wasser in beachtlichem Umfange Wasserdampf aufweist. Es ist daher üblich, dieseLuft durch ein relativ großes Trocknungsbett zwecks Trocknung zu leiten, ehe sie dem Katalysator-Bett zugeleitet wird. In bisher bekannter Weise behandelte Atmungsluft wird mit einem Druck bis zu 16 bar zur Verfügung gestellt, .wobei die großen erforderlichen Volumenströme zusammen mit der relativ großen

Menqe an Wasserdampf der in der atmosphärischen Luft vorhanden ist es mit sich bringen, daß die zu verwendenden Trocknunqseinheiten bei ihrem Durchströmen einen hohen Druckabfall verursachen und daher sowohl wenig effektiv sind als auch viel Platz benötigen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß nach einer solchen Behandlung, also nach dem Durchströmen des Trocknungs-Katalysator-Bettes, die Luft im allgemeinen zu trocken für ein komfortables Atmen sowie nach dem Entspannen auf Atmosphärendruck im allgemeinen zu kalt zum Atmen geworden ist. Bisher mußte daher in der Reqel die Luft wieder befeuchtet und angewärmt werden, ehe sie zum Atmen zu gebrauchen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde zwecks Beseitigung dieser Nachteile die bekannten Geräte zu verbessern und eine kompakte Kohlenmonoxid beseitigende Einheit zu schaffen, die sowohl allein für die Behandlung vorgefilterter Luft» .z.B. aus einem Hauptversorgungsringsystem als auch als Teil einer kompletten Filtereinheit, welche direkt komprimierte verschmutzte Luft aus einem Kompressor eingespeist erhält, zu benutzen ist.

Diese Aufgabe ist nach einem ersten Ausführunqsbeispiel der Erfindunq unter Verwendung eines Gerätes für das Behandeln von von einer Druckluftquelle gelieferten komprimierten Atmungsluf:t, die mit Kohlenmonoxid durchsetzt aber im wesentlichen ohne freies Wasser ist und eine ein komfortables Atmen ermöglichende relative Feuchte aufweist, dadurch gelöst, daß ein als Druckbehälter ausqebildetes Gehäuse mit einem

Einlaß und einer

Heizvorrichtung vorgesehen ist, dem Leitungsmittel für die Führung der ohne jede Trockenbehandlung zugeführten feuchten Luft durch die Heizvorrichtung und durch ein im Ge-

häuse angeordnetes Filterbett aus einem granulierten Katalysator zugeordnet sind, durch den in der Luft vorhandenes Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidierbar ist, daß ein Temperatur-Sensor im oder stromab zum Katalysator sowie ein auf den Temperatur-Sensor ansprechender Regler vorgesehen sind, um die Temperatur im Filterbett während des Luftdurchsatzes nicht niedriger als 100 C zu halten, und daß eine zum Auslaß des Gerätes führende Kammer zur Aufnahme der das Filterbett verlassenden Luft vorgesehen ist, .die nach Kühlung aber ohne jede weitere Behandlung Atmungszwecken zuführbar ist.

Durch diese Ausbildung wird also der Kohlenmonoxid oxidierende Katalysator durch Erhöhung der Lufttemperatur der durch das Filterbett geleiteten Luft geschützt* indem sichergestellt wird, .daß die mittlere Betttemperatur nicht kleiner als 100°C ist. Das Heizen der zugeführten feuchten Luft vor dem Einleiten in das Katalysatorbett erzeugt einen örtlichen Phasenwechsel in der relativen Feuchte der Luft,so daß die Anzahl der Wassermoleküle, die an freien Orten der Katalysator-Matrix einaefangen wurden, verkleinert oder eliminiert wird. Die katalytische Funktion des Filterbettes ist daher die eines wahren Katalyators und daher wird die theoretische Effektivität des Katalysators während seines Gebrauches nicht verschlechtert.

Die Erfindung weist daher viele Vorteile auf. So erübrigt sich die Anwendung gesonderter Trocknungsbetten und Regenerationssysteme für den Katalysator. Der Phasenwechsel in der zugeführten Luft ist örtlich beschränkt auf die Region des Katalysatorbettes. Der Anstieg der relativ feuchten Luft beim Verlassen des Katalysatorbettes führt zu einer Kühlung der Luft. Daher werden im Gegensatz zu bekannten Geräten keine zusätzlichen Einrichtungen für das Wiederbefeuchten

der Luft vor ihrem Einatmen benötigt. Bei richtiqer Auslegunq der Luftleitunq stromab in Bezuq auf das Katalysatorbett kühlt die Luft auf ein für das Atmen anqenehme Temperatur ab, ohne daß es hier zu einer weiteren Enerqiezuführunq bedarf, z.B. anderer externer Vorrichtunqen. Die Passaqe der Luft durch das Katalysatorbett ist ein schwieriqer Weq für die von der Luft qetraqenen lebenden Organismen, zu dem werden durch die hohe Temperatur im Katalysatorbett solche Orqanismen abgetötet, so daß die ausströmende Luft im wesentlichen auch keimfrei ist.

Ein solches Gerät ist daher für das Behandeln von zugeleiteter Luft geeignet, die im wesentlichen ohne freies Wasser ist. Palis freies Wasser in der Luft vorhanden ist, kann die genannte Heizvorrichtung nicht voll wirksam werden, uiti in der zur Verfügung stehenden Zeit die notwendigen Phasenwechsel des freien Wassers und des Wasserdampfes durchzuführen, .um eine Vergiftung des Katalysators zu vermeiden. Um das freie Wasser in von einem Kompressor gelieferter komprimierter Luft zu beseitigen _t sind viele Möqlichkeiten vorhanden, vor allem bei einer von einem zentralen Kompressor gespeisten Ringleitung durch Anwendung einer gesonderten Filtereinheit. Es ist jedoch wünschenswert, wenn die Einrichtung zur Beseitigung des Kohlenmonoxid ein integrales Bauteil einer kompletten Filtereinrichtung ist, um die von einem Kompressor gelieferte verschmutzte komprimierte Luft direkt in eine für die Atmung geeignete Luft zu überführen.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist daher diese Aufgabe unter Verwendung eines Geräts der eingangs genannten Art dadurch gelöst, .daß das Gerät einen ersten Filter für das Entfernen von Flüssigkeitsrückständen und großen Schmutzpartikeln, einen zweiten Filter mit einem

Filterbett aus Natronkalk für das Entfernen von Kohlendioxid und sauren Dämpfen sowie einen dritten Filter für das Entfernen von 01- und Wasseraerosolen und Schmutznartikeln kleiner 1 ,u aufweist, daß Leitmittel für das aufeinanderfolgende überführen der Luft durch den ersten, zweiten und dritten Filter vorqesehen sind, so daß die den dritten Filter verlassende Luft ohne freies Wasser ist,, daß ein als Druckbehälter ausgebildetes Gehäuse mit einem die wasserfreie Luft zuführenden Einlaß und einer Heizvorrichtung vorqesehen sind, dem Leitmittel für die Führung der ohne jede Trockenbehandlung zugeführten feuchten Luft durch die Heizvorrichtung und durch ein im Gehäuse angeordnetes, aus einem qranulierten Katalysator bestehendes Filterbett zuqeordnet sind, durch den in der Luft vorhandenes Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidierbar ist» daß ein Temperatur-Sensor in oder stromab zum Katalysator sowie ein auf den Temoeratur-Sensor ansprechender Regler vorqesehen sind, um die Temoeratur im Filterbett während des Luftdurchsatzes nicht niedriger als 10O⁰C zu halten, und daß eine zum Auslaß des Gerätes führende Kammer zur Aufnahme der das Filterbett verlassenden Luft vorgesehen ist, die nach Kühlung aber ohne jede weitere Behandlung Atmungszwecken zuführbar ist.

Auf diese Weise wird eine komplette Filtereinheit geschaffen, die in der Lage ist, die von einem Kompressor gelieferte komprimierte Luft*in Atemluft umzuwandeln.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen -

Durch die Anordnung des Temperatur-Sensors stromab in Bezug auf das Katalysatorbett in Verbindung mit dem Regler wird sichergestellt, daß die Bettemoeratur nie unter 100⁰C sinkt, wobei durch die Verwendung eines Thermistors die Schalt-

*direkt

temperatur auf +_ 1°C festleqbar ist. Selbstverständlich sind auch größere Schaltbereiche möglich, jedoch ist sicherzustellen, daß die Heizvorrichtung stets dann anzuschalten ist, wenn die Sensor-Temneratur unter 95°C vorzugsweise unter 98°C fällt.

Da als Heizelemente halbleitende Keramikmaterialien verwendet werden, die einen sehr hohen Anstieg in ihrem elektrischen Widerstand bei Temperaturen zwischen 101⁰C und 110 C aufweisen, ergibt dies im Zusammenwirken mit einem Thermistor als Sensorelement eine sehr aenaue und energiesparende Temperaturregelung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben, .in der

Fig. 1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Gerätes zur Luftbehandlung,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch einen im Gerät nach Fig, I verwendeten katalytischen Kohlenstoff-Monoxid-Filter und

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2

zeigen.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Gerät zur Behandlung und Lieferung von Atemluft weist einen Luftauslaß 1 und einen Lufteinlaß 2 auf, dem feuchte und verschmutzte, von einem nicht dargestellten Kompressor gelieferte Druckluft zugeführt wird. Die zugelieferte Luft hat einen Druck von bis 16 bar und darüber.

Das Gerät weist ferner ein Geräte-Gehäuse 3 mit einer
Rohrverzweigung s mit in gebrochenen Linien angedeuteten
geeigneten Luftverzweigungen bzw. -durchlassen sowie
Lagerstellen für das lösbare dichte Befestigen einer Vielzahl von Filter-Einheiten 5 bis 9 auf. Die bei 2 zugeführte Luft durchströmt nacheinander diese Filter-Einheiten, wie es durch die Pfeile angedeutet ist.

Der erste Filter 5 ist ein Allzweck-Filter von an sich bekannter Bauweise, um aus der zugeführten Luft Flüssigkeitströpfchen und verunreinigende Partikel in der Größenordnung bis zu einem λι auszufiltern. Wie die Fig. 1 zeigt, .weist dieser Filter ein zylindrisches Filterelement auf, das von innen radial nach außen durchströmt wird. Dabei angesammelte Flüssigkeiten werden aus einem Sumpf über einen
Anschluß 10 und eine Leitungsverbindung 11 in ein darunter liegendes Sammelgefäß 12 überführt.

Die Filterluft aus dem Filter 5 passiert dann die Rohrverzweigung 4 und gelangt in den Filter 6, .der in seiner
Filterkammer ein Filterbett von granuliertem Matronkalk
aufweist, das eine maximale_r eine Bewequncr des Granulats
ausschließende Packungsdichte besitzt, um so einen maximalen Kontakt mit dem Luftstrom zu erhalten. Der Filter 5 filtert also große Partikel sowie Öl- und Wasser-Verunreinigungen, die normalerweise ein Filterbett aus Natronkalk zusetzen aua_T läßt jedoch Wasserdamof und Aerosolpartikel in der Größenordnung unter einem λι in das Natronkalk-Filterbett passieren, wo Kohlenstoffdioxide und saure Dämpfe, welche in der Luft normalerweise vorhanden sind, adsorbiert werden.

Die den Filter 6 verlassende Luft passiert wiederum die
Rohrverzweigung 4 und gelanqt nunmehr in den Filter 7 mit
einem hochaktiven Mehrzweck-Filterbett (coalescing filter),

das geeignet ist, .01- und Wasser-Aerosole und partikelartige Verschmutzungen im Bereich unter einem ,u· , insbesondere bis zu 0.01 .u auszufiltern. Auch dieser Filter weist ein zylindrisches Filterbett auf, das von der Luft radial von innen nach außen durchströmt wird. Wie beim Filter 5 werden auch hier Flüssigkeiten in einem Sumpf gesammelt und über einen Anschluß 13 und eine Leitungsverbindung 14 in das Sammelgefäß 12 geleitet.

Aus dem Filter 7 gelangt die Luft über die Rohrverzweigung 4 in das Filter 8, der ein Filterbett aus Aktivkohle in fein granulierter Form aufweist, .um der durchströmenden Luft eine möglichst große Oberfläche darzubieten, damit eine Adsorption von Kohlenwasserstoff-Dämpfen und Geruchstoffen, die in der Luft vorhanden sind, stattfinden kann. Hierzu ist die Filterbett-Tiefe so gestaltet, daß eine maximale Kontaktzeit zwischen Luft und Aktivkohle gegeben ist.

Die aenannten Filter 6 und 8 sind ebenfalls in bekannter konstruktiver Ausbildung. Vorzugsweise werden die Filterbetten jeweils von vakuumgeformten eine Art rohrbildenden Behältnissen gehalten, die aus regellos orientierten» Kunststoff gebundenen Mikroalasfasern heraestellt und wärmebehandelt sind_t um eine hohe Festiakeit und Steifheit bei gleichzeitigem niedrigen Widerstand gegenüber der durchströmenden T₁Uf t zu erhalten. Jedes Filterbett ist in einem Gehäuse angeordnet, das aus einem reinen Polykarbonat gegossen ist. Jedes Gehäuse ist ultraschallversiegelt, um die Integrität der Filterelemente zu sichern. Die Ausbildung eines jeden der vier Filter 5 bis 8 ist der Gestalt, daß jeweils Vorfilterstufen entstehen, die stets ohne jeden Bypass für ungefilterte Luft sind, .um auf diese Weise jede Rückverschmutzung der Luft zu vermeiden. Darüber hinaus

ist jeder Filter über eine Schraubverbinduna mit der Rohrverzweigung 4 in Eingriff, wobei Dichtringe zwischen dan Filterein- und -auslassen und den Ein- und Auslassen der Rohrverzweigung vorgesehen sind.

Die vorgefilterte Luft aus dem Filter 8 aelangt nachfolgend in den Filter 9, der so ausgebildet ist, daß Kohlenmonoxide (und etwa vorhandene NO -Gase) entfernt werden. Din. ser Filter ist im Detail in Fig. 2 dargestellt und weist ein als Druckbehälter ausgebildetes Gehäuse 21 aus Aluminium oder einem geeigneten Polymer-Material auf.Das untere Ende des Gehäuses weist ein Außengewindeteil 22 auf, mit dessen Hilfe das Gehäuse in die Rohrverzweigung 4 einschraubbar ist. Ferner ist in diesem Bereich ein Innengewinde vorgesehen, in das ein Einlaß 24 eingeschraubt ist. Auch hier sind Dichtringe 25 und 26 zwischen Gehäuse und Rohrverzweigung voraesehen, um den Einlaß 24 und eine Luftoassage 27 sowie einen Ausgang 28 des Filters, der zum Ausgana 29 der Rohrverzweigung führt, gegenüber der Rohrverzweiaung abzudichten. Der obere Teil des Gehäuses 21 ist durch eine mittels Schrauben befestigte Endkappe 3 0 und einem dazwischen liegenden jjichtring 33 verschlossen.

Ein Filtereinsatz 31 mit einem dichtgepackten granulierten Hopkalit-Katalysator kann nach dem Lösen der Endkapoe 30 in das Gehäuse eingesetzt werden. Dieser Filtereinsatz 31 (Filterbett) besitzt einen Flansch 32, der unter Zwischenlage des Dichtringes zwischen Endkappe und dem Gehäuse 21 geruchsdicht eingespannt ist. Der Filtereinsatz umfasst ferner eine aus Sinterbronze bestehende Scheibe 34 am Lufteinlaß, um sowohl die einströmende Luft gleichmäßig zu verteilen als auch um zu verhindern, daß Katalvsator-Granulat aus dem Filtereinsatz fällt. Ferner ist eine aus Mikrofasern bestehende Scheibe 35 am Luftauslaß des Filtereinsatzes angeordnet, um ebenfalls den Austritt von Katalysator-Granult zu verhindern.

IUe aus dem Filtereinsatz austretende Luft qelangt in eine Kammer 36 innerhalb der Endkaope 30 und von dort zum Auslaß 28 des Gehäuses 21.

Ein stromab in Bezug auf den Katalysator angeordneter Steuer-Thermistor 37 ist an der Endkappe 30 mittels eines Schraubträgers 38 befestigt. Unterhalb des Filtereinsatzes 31 am Auslaßende des Gehäuses 21 ist eine Heizvorrichtung 39 angeordnet, .die aus drei Heizelementen 40 besteht» .von denen jedes die Form einer Scheibe aufweist, die sich guer zum Lufteinlaß 24 des Filtereinsatzes 31 erstrecken. Jede Scheibe weist ähnlich einer Bienenwabe hexagonale Öffnungen auf und ist aus einem halbleitenden Keramikmaterial gefertigt wie z.B. gedopotes Bariumtitanat _t dessen elektrischer Widerstand einen steilen Anstieg bei Temperaturen von + 101⁰C bis + 110⁰C aufweist. Die ebenen Flächen dieser Scheibe sind mit einem Elektrodenmaterial beschichtet,das in Kontakt mit Kupfer-Ringelektroden 41 steht, die zwischen den Scheiben an den Außenrändern aneinander gegenüberliegenden Flächen angeordnet sind. Diese Scheiben und Elektroden sina zu einer Einheit mit Hilfe eines Silikon-Gummibauteils 42 eingekapselt, das sowohl elektrisch isolierend als auch Wärmewiderstandsfähig ist und in die Einlaßöffnung des Gehäuses 21 passt. Elektrische Leitungsverbindungen 43 zu den Scheiben führen durch eine druckdichte Stopfbüchse 44 in der Seitenwandung des Gehäuses 21.

Der Thermistor 37 ist über elektrische Leitungen 15 mit einer Regeleinheit 46 verbunden, die ebenfalls eine Leitungsverbindung über ein Kabel 43 mit den Leitungsverbindungen 41 sowie einer äußeren Stromversorgung aufweist. Die Regeleinheit beinhaltet einen der externen Temperatur proportionalen Regelkreis, .der auf den Thermistor wirkt und die Energieversorgung der Heizelemente nach den Systemer-

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fordernissen rerjf;It. Die Heizelemente liegen parallel zur Stromversoraunc}. Das keramische Material ist in seinen Eieren schäften so gewählt, daß es einen relativ nerinqen elektrischen Widerstand bis zu einer voraeaebenen Temperatur aufweist, die als Schalttemperatur bekannt ist, .bei der ein sehr starker Anstiea im elektrischen Durchaanaswiderstand eintritt. Hieraus ergibt sich, daß von einer an die Heizvorrichtung angeschlossenen Energieversorgung nach dem Einschaltvorgang ein hoher Strom durch die Heizvorrichtung fließt. Der Aufheizvorgana bis zur Schalttemperatur hin ist dadurch sehr schnell beendet. Nach Erreichen der Schalttemperatur steigt der elektrische Widerstand schnell sehr stark an„ so daß nunmehr der Stroinfluß durch die Heizvorrichtung stark sinkt. Nachfolgende Wärmeverluste kühlen die Heizvorrichtung ab, so daß alsbald ein Temperaturgleichgewicht sich einstellt, bei dem die eingespeiste Wärmeenergie gleich der Temneraturverluste ist. Für diesen Zweck ist ein Keramikmaterial ausaewählt. .bei dem die Schalttemperatur über 100 C liegt, z.U. in Bereiche von 101⁰C bis 110⁰C . Wird in Verbindung damit ein Thermistor benutzt, der auf 100⁰C eingestellt ist und normalerweise bei + oder -IC schaltet, .dann ergibt diese Kombination eine sehr genaue Heizungsregelung.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Gerätes ist folgende.

Ein Luftstrom von Kompressorluft wird dem Gerät über den Einlaß 2 zugeführt und wird in den Filtern 5 bis 8 vorgefiltert,, ehe er zum FiLter 9 gelangt. Gleichzeitig wird die Heizvorrichtung 39 eingeschaltet, die sehr rasch ihre vorbestimmte Betriebstemperatur erreicht, so daß der Luftstrom, ehe er das Filterbett 31 erreicht, aufgeheizt wird. Beim Durchströmen des Filterbettes 31 wird dieses ebenfalls aufgeheizt, bis der Thermistor 37 seine maximale Schalt-

temoeratur, .z.B. +101⁰C erreicht. Während dieses Heizvorqanaes wird die Heizvorrichtung in ihrer toirkunq stabilisiert aufqrund der über den Sensor-Thermistor erfolqenden Reqelunq in Abhänqiqkeit der Anderunq des Luftstromes und der Wärmeverluste durch das Gehäuse 21.

Wird der Luftdurchsatz durch den Filter 9 erhöht, so resultiert daraus eine Abkühlunq des Filterbettes, ein Abkühlen des Filterbettes kann auch durch ein Abfallen der Umqebunqstemperatur verursacht sein. Unabhänqiq von der Ursache nimmt der Thermistor eine Temperaturanderunq des das Filterbett verlassenden Luftstromes wahr, fäJlt diese um einen qerinqen Betraq. z.B. auf 99°C, so wird die Stromversorqunq der Heizvorrichtunq einqeschaltet_f .die die einströmende Luft aufheizt, .bis wieder stabile, durch die Voreinstellunq des Sensors bestimmte Verhältnisse herrschen. Der Gebrauch eines Halbleiter-Keramik-Heizelementes im Zusammenwirken mit einem Thermistor ermöqlicht eine sehr qenaue Reqelunq der Filterbett-Temoeratur. Das Filterbett, also der Katalysator, wird daher auf einer Temoeratur von 100⁰C +^ 1°C qehalten, .so daß das Vorhandensein von freien Wassermolekülen verhindert wird, die anderenfalls sich am Katalysator ablaqern und damit diesen verqiften würde. Der Oxidationsprozeß im Katalvsator bleibt daher unbehindert.

Die den Filter 9 verlassende Luft ist demqemäß frei von Kohlenmonoxid und ist darüber hinaus im wesentlichen keimfrei, .da die meisten wenn nicht alle in der Luft vorhandenen lebenden Orqanismen Temperaturen von 100⁰C afoqetötet werden. Da die am Auslaß 1 ausströmende Luft abkühlt_f steiqt deren relative Feuchte an; hieraus resultiert ein wünschenswertes Feuchtiqkeits-Niveau in der ausströmenden Luft. Darüber

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hinaus wird in der Regel die Luft vom Auslaß 1 zum Gebrauchsort über eine weitere Leitung geführt, so daß eine weitere graduelle Abkühlung eintritt. Auch am Orte der Nutzung tritt aufgrund der Entspannung ein weiterer Abkühlungseffekt auf, da dort der Luftdruck von dem relativ hohen Austrittsniveau auf etwa Atmospharendurck reduziert wird. Es ist ohne weiteres mödlieh * durch geeignete Ausbildung der vom Gerät zum Gebrauchsort führenden Luftzuführung die Lufttemperatur auf eine angenehme Atmunnstemperatur zu senken.

DasGerät enthält schließlich eine Reihe von Sicherungseinrichtungen. So enthält der Luftauslaß 1 eine ßegrenzungs-DurchlaßÖffnung 47, durch die der Luftstrom auf ein maximales Niveau begrenzt wird. Die Bemessung ist dabei so gewählt, daß die Durchtrittszeit der das Gerät durchströmenden Luft groß genug ist, .um in jedem der Filter 1 bis 9 eine effektive Filterung zu erhalten, insbesondere um ein vollständiges Umwandeln von Kohlenmonoxid in Kohlendioxid zu erreichen.

Ferner ist es wünschenswert, daß bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung kein Luftdurchfluß durch das Gerät erfolgen kann. Daher ist eine Nebenschlußverbindung in der Rohrverzweigung vorgesehen, in dessen Luftstutzen ein normalerweise in der Offenstellung befindliches, über ein Solenoid steuerbares Ventil vorgesehen ist. Die intakte Stromversorgung hält das Ventil geschlossen, so daß eine Passage von Luft durch den Luftstutzen normalerweise verhindert wird. Fällt jedoch die Stromversorgung aus, so öffnet das Ventil und die zugeführte Luft kann über die Nebenschlußverbindung entweichen. Gleichzeitig wird hierbei ein akustisches Warnsignal erzeugt.

Der Gebrauch von halbleitenden Keramikelementen als Heiz-

vorrichtunri führt zu einer sehr schnellen Aufheizunq der Luft und damit auch zur schnellen Aufheizuncf des Katalvsator-Filterbettes auf Betriebstemperatur. Dies ist erforderlich, um die anfänqliche Verqiftunq des Katalysators aufqrund des Arbeitens unter Betriebstemperatur auf ein Minimum zu brinqen und stellt ferner sicher, daß nach dem Einschalten des Gerätes so schnell wie möqlich Atemluft zur Verfüqunq steht. Falls die Temneratur nach dem Einschalten des Gerätes nicht innerhalb kurzer Zeit auf 100⁰C ansteicrt. ist dies ein Zeichen dafür, .daß ein möqlicher Fehler sich einqestelit hat und daß daher der Betrieb einzustellen ist. Demrremäß ist in der Reqeleinheit 46 ein Zeitschaltkreis einqebaut. der nach einer voraenebenen Zeit nach dem Einschalten die Stromversoraunq wieder ausschaltet_T jedoch übersteuert wird, wenn innerhalb dieser Zeit die notwendiqe Betriebstemoeratur von 100 C erreicht worden ist.

Es ist ohne weiteres aus dem Vorhergehenden ersichtlich, daß viele Änderunqen des in der Zeichnung darqestellten Gerätes möqlich sind, ohne daß dabei das Wesen der Erfindung verlassen wird; z.B. kann das Gerät mit jedweder Kombination von Vorfilterstufen ausqestattet sein. Es kann aber auch derart ausqestaltet werden, daß es in jeder Umaebunq einfach zu benutzen und zu gebrauchen ist.

-ftA-Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE * SPOTT UND PUSCHMANN

Domnick Hunter Filters Limited 1.09.1982

Durham Road P 959/82

Birtley, .Co. Durham, Pu/ho

DH3 2SF, JEnqland

Patentansprüche

1. Gerät für das Behandeln von von einer Druckluftquelle gelieferter komprimierter Atmungsluft, dje mit Kohlenmonoxid durchsetzt aber im wesentlichen ohne freies Wasser ist und eine komfortables Atmen ermöglichende relative Feuchte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Druckbehälter ausgebildetes Gehäuse (21) mit einem Einlaß (24) und einer Heizvorrichtung (39) vorgesehen ist, dem Leitungsmittel (4) für die Führung der ohne jede Trockenbehandlung zugeführten feuchten Luft durch die Heizvorrichtung und durch ein im Gehäuse angeordnetes Filterbett (31) aus einem granulierten Katalysator zugeordnet sind, .durch den in der Luft vorhandenes Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidierbar ist, daß ein Temperatur-Sensor (37) im oder stromab zum Katalysator sowie ein auf den Temperatursensor ansprechender Regler (46) vorgesehen sind, um die Temperatur im Filterbett während des Luftdurchsatzes nicht niedriger als 100 C zu halten, und daß eine zum Auslaß (1) des Gerätes führende Kammer (28) zur Aufnahme der das Filterbett verlassenden Luft vorgesehen ist, die nach Kühlung aber ohne jedeweitere Behandlung Atmungszwecken zuführbar ist.

2 Gerät für das Brauchbarmachen von unmittelbar von einem Kompressor gelieferter feuchter verschmutzter komprimierter Luft als Atemluft, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät einen ersten Filter (5) für das Entfernen von

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Flüssiqkeitsrückständen und großen Schmutzpartikelchen, einen zweiten Filter (6) mit einem Filterbett aus Natronkalk für das Entfernen von Kohlendioxid und sauren Dämpfen sowie einen dritten Filter (7) für das Entfernen von Öl·» und Wasseraerosolen und Schmutzpartikeln kleiner 1 ,u aufweist, daß Leitmittel (4) für das aufeinanderfolgende überführen der Luft durch den ersten,, .zweiten und dritten Filter (5 bis 7) vorgesehen sind, so daß die den dritten Filter verlassende Luft ohne freies Wasser ist, .daß ein als Druckbehälter ausgebildetes Gehäuse (21) mit einem die wasserfreie Luft zuführenden Einlaß (24) und einer Heizvorrichtung (39) vorgesehen sind, .dem Leitmittel (4) für die Führung der ohne jede Trockenbehandlung zugeführten feuchten Luft durch die Heizvorrichtung und durch ein im Gehäuse (21) angeordnetes, aus einem granulierten Katalysator bestehendes Filterbett (31) zugeordnet sind, durch den in der Luft vorhandenes Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidierbar ist, .daß ein TemDeratur-Sensor (37) in oder stromab zum Katalysator sowie ein auf den Temperatursensor ansprechender Regler (46) vorgesehen sindj, um die Temperatur im Filterbett während des Luftdurchsatzes nicht niedriger als 100 C zu halten, .und daß eine zum Auslaß (1) des Gerätes führende Kammer (28) zur Aufnahme der das Filterbett verlassenden Luft vorgesehen ist, die nach Kühlung aber ohne jede weitere Behandlung Atmungszwecken zuführbar ist.

3. Gerät nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß ein viertes Filter (8) im Luftstrompfad zwischen drittem Filter und Gehäuse (21) angeordnet ist, .das als Filterbett Aktivkohle aufweist für das Entfernen von Kohlenwasserstoff-Dämpfen und Geruchsstoffen, .wobei der Luftstrom vom vierten Filter den Pfad zur Heizvorrichtung (39) und zum Katalysator-Filterbett (31) ohne jede weitere Behandlung durchläuft.

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4«Gerät nach dem Anspruch 2 oder 3,dadurch gekennzeichnet, daß alle Filter (5 bis 8) sowie das als Druckbehälter ausgebildete Gehäuse (21) in einem gemeinsamen Gerätegehäuse angeordnet sind, das ein zu einem Kompressor führenden Lufteinlaß (2) und einen zu einer Beatmunqsleitung führenden Luftauslaß (1) aufweist.

5. Gerät nach Anspruch :4 ,dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Filter (5 bis 8) und das Gehäuse (21) einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, die mit einer genansamen Rohrverzeigung (4) kommunizieren, die gleichzeitig Lagerstelle für die Filter und das Gehäuse ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet¹, daß die Rohrverzweigungen (4) im wesentlichen horizontal angeordnet ist. und der zweite .und, if alls vorhanden,der vierte Filter (6, 8) mit dem Gehäuse (21) sich vertikal dazu über der Rohrverzweigung und der erste und der dritte Filter (5, 7) sich vertikal dazu unterhalb der Rohrverzweigung erstrecken, und daß der erste und dritte Filter über Leitungsverbindungen (11, J.4) mit einem Sammelgefäß (12) verbunden sind.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, . dadurch gekennzeichnet, daß das als Druckbehälter ausgebildete Gehäuse (21) einen Einlaß (24) und einen Auslaß (28) aufweist und die Heizvorrichtung (39) dem Einlaß benachbart angeordnet ist, daß in dem Gehäuse ein Filtereinsatz (31) mit einem granulierten Katalysator austauschbar angeordnet is:t, wobei der Filtereinsatz mit seiner Einlaßöffnung der Heizvorrichtung stromab unmittelbar benachbart angeordnet ist, .und daß der Auslaß des Filtereinsatzes mit dem Auslaß (28) des Gehäuses (21) kommuniziert.

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8.Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet;, daß das Gehäuse (21) qeqenüber der Heizvorrichtunqen (39) eine das Einführen des Filtereinsatzes ermöglichende lösbare Endkappe (30) aufweist.

9. Gerat nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichn et, daß die Endkappe (30) einen Temperatur-Sensor (37) trägt.

10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) Befestigungsmittel (22) für das einlaß- und auslaßrichtige Befestigen an der Rohrverzweigung (3) aufweist.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (39) mindestens ein Heizelement (40) aufweist, das austauschbar innerhalb des Gehäuses dem Einlaß benachbart angeordnet ist und sich guer zu dem Luftpfad zwischen Einlaß und Filterbett (31) erstreckt.

12. Gerät nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Heizelemente (40) sich über den gesamten Bereich des Luftpfades erstrecken und Durchstromöffnungen für die Luft aufweisen.

13. Gerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Heizelemente (40) aus einem halbleitenden keramischen Material bestehen, das im Temperaturbereich von 101⁰C bis 110⁰C einen sehr starken Anstieg seines elektrischen Widerstandes aufweist.

14. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13 _f dadurch gekennzeichnet, daß

das oder die Heizelemente (40) innerhalb des Gehäuses in einem tragenden Bauteil (42) aus einem Wärme und Strom isolierenden Material gehalten sind.

15. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14 ,.dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen (41) der Heizelemente (40) durch das Gehäuse (21) mittels einer druckdichten Stopfbüchse (44) geführt sind.

16. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn ζ eichn et, daß eine die Zuführung von komprimierter Luft ohne wirksame Heizvorrichtung (39) anzeigende Alarmvorrichtung vorgesehen ist.

17. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, .dadurch gekennzeichnet, daß eine das Nichterreichen einer Betriebstemperatur von 100 C innerhalb einer vorbestimmten Zeit anzeigende Alarmvorrichtung vorgesehen ist.

18. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stromab zum Katalysatorbett (31) ein den Luftstrom beschränkendes Bauteil vorgesehen ist.