DE3409991A1 - High performance molecular filter including diverse applications - Google Patents
High performance molecular filter including diverse applicationsInfo
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Abstract
Description
STAND DER TECHNIK:STATE OF THE ART:
Molekularfilter sind bekannte Mittel zur Trennug kleinster Teilchen. Diese Arbeiten in der Regel im Swing-Verfahren.Molecular filters are known means of separating very small particles. This usually works in the swing process.
Die Leistung ist sehr begrenzt, wodurch die Einsatzmöglichkeit beschräkt wird.The performance is very limited, which limits the application possibilities will.
KRITIK: Die Taktzeiten beeinträchtigen die Nutzung. Die Ausbeute an Filterprodukten ist sehr gering. Die Anlagen sind sehr voluminös und schwer. Der Einsatz ist daher bisher sehr begrenzt.REVIEW: The cycle times affect usage. The yield at Filter products is very low. The systems are very voluminous and heavy. Of the So far, its use has been very limited.
AUFGABE: Molekular-Filter sellen verwendet werden, um im leistungsfähigen Einsatz in Spuren vorkommende Bestandteile aus Gemischen herauszufiltern, entweder, um diese Gemische zu reinigen oder um die einzelnen Bestandteile in höheren Konzentrationen zu gewinnen als diese im Gemisch vorkommen.TASK: Molecular filters sellen are used in the powerful Use to filter out traces of constituents from mixtures, either, to purify these mixtures or to get the individual components in higher concentrations to win than these occur in the mixture.
Die gewonnenen Bestandteile werden in höherer Konzentration Folgeprozesse effektiver ablaufen lassen (Verbrennungen mit reinerem Sauerstoff statt Luft, Gewinnung von Kohlendioxyd aus Luft z.B. zwecks Umweltschutz oder für Gewächshauskulturen, Atemluft-Recycling, Sauerstoffgewinnung für biologische oder technische Zwecke, Tuning von Verbrennungsmaschinen u.S.The components obtained are used in subsequent processes in a higher concentration run more effectively (burns with purer oxygen instead of air, extraction of carbon dioxide from air e.g. for the purpose of environmental protection or for greenhouse crops, Breathing air recycling, oxygen production for biological or technical purposes, Tuning of internal combustion engines and the like
LÖSUNG: Die aktive Oberfläche der Filter ist möglichst groß zu gestalten. Die Stabilität gegen das für den Filterprozeß erforderliche Druckgefälle ist mittels eines füllmateriales herzustellenm, das porös und durchläßig ist (Filze, offenporige Schäume). Zugleich ist das Druckgefälle mit abnehmendem Anteil an auszuscheidenden Bestandteilen zu reduzieren.SOLUTION: Make the active surface of the filter as large as possible. The stability against the pressure gradient required for the filter process is by means of to produce a filler material that is porous and permeable (felts, open-pored Foams). At the same time, the pressure gradient decreases with the proportion of to be eliminated To reduce constituents.
Eine beidseitige Stützung und ein symmetrischer Aufbau des Filters erlaubt eine Umkehrung des Filterprozesses. Nach kurzer Rückspülzeit, ist eine Umschaltung der Entnahmeöffnungen möglich, wenn die Zwischenräume und damit die Menge umzuspülenden Materiales klein gehalten werden.A bilateral support and a symmetrical structure of the filter allows the filtering process to be reversed. After a short backwash time, there is a switchover the removal openings possible if the gaps and thus the amount to be flushed around Material can be kept small.
Beide Effekte werden in beiden vorgeschlagenen Systemen erreicht. Entweder werden Filterfolien in zick-zack-förmiger Anordnung zwischen Füllschichten angeordnet, die die Folien beidseits schubfest einspannen und die, nachdem das zu filternde Gemisch an den Flächen zwecks Diffusion der feineren Bestandteile mit infolge Strömungswiderstandes sich mindernden Druckdifferenzen entlangströmt, die konzentrierteren Rückstande in drainageartigen Kanülen sammeln oder es werden Kapilaren als Bündel eingesetzt, durch die das zu filtender Gemisch unter gleichen physikalischen Bedingungen gepreßt wird.Both effects are achieved in both proposed systems. Either filter foils are arranged in a zigzag between filling layers arranged, which clamp the foils on both sides in a shear-proof manner and which, after that, to filter mixture on the surfaces for the purpose of diffusion of the finer components with flows along decreasing pressure differences due to flow resistance, which Collect more concentrated residues in drainage-like cannulas or they become capillaries used as a bundle, through which the mixture to be filtered under the same physical Conditions is pressed.
Mehrschichtige Anordnungen mit verschiedener Porösität erlauben die Zerlegung des Gemisches in verschiedene Bestandteile.Multi-layer arrangements with different porosity allow Breakdown of the mixture into different components.
Eine Modifizierung der Moleküle verbessert bei Bedarf die Effektivität, indem z.B. molekularer Sauerstoff zunächst in Ozon konvertiert wird, wodurch die Unterscheidung zu molekularem Stickstoff verbessert wird.A modification of the molecules improves the effectiveness if necessary, by first converting molecular oxygen into ozone, for example, whereby the Differentiation to molecular nitrogen is improved.
In der Anwendung ergeben sich vielfältige Möglichkeiten für leistungsfähige Filter. Der Einsatz zur Atemluftversorgung in Flugzeugen wird in Verbindung mit Turboladern oder Turbinen ggf. auch von Staurohren zur Erzeugung der Druckdifferenz insbesondere dort sinnvoll, wo der Vorrat in Druckflaschen Gewicht- und Nutzungsbeeinträchtigungen bietet.In the application there are many possibilities for high-performance Filter. The use for breathing air supply in aircraft is in Connection with turbochargers or turbines, possibly also with pitot tubes for generation the pressure difference is particularly useful where the supply in pressure bottles is weight- and impairment of use.
In der Schweißtechnik entfällt ebenfalls der Transport von Sauerstoff-Flaschenm, indem ein mittels Kompressor betriebenes Filteraggregat eingesetzt wird.In welding technology, there is also no need to transport oxygen bottles, by using a filter unit operated by a compressor.
Die Leistungsfähigkeit von Verbrennungsmaschinen wird verbessert, da weniger Stickstoff nutzlos durch die Brennkammer strömt. Die höheren Brenntemperaturen können mittels Einspritzen von Flüssigkeiten in Drücke umgewandelt werden, die infolge Anderung des Aggregatzustandes entstehen. Die Entstehung umweltbelastender Stickoxyde wird reduziert.The performance of combustion engines is improved, as less nitrogen flows uselessly through the combustion chamber. The higher firing temperatures can be converted into pressures by injecting fluids, which as a result Change in the aggregate state. The creation of environmentally harmful nitrogen oxides is reduced.
Bei Feuerungen wird mittels einer brennstoffabhängigen Sauerstoffzufuhr optimale Verbrennung bei minimalem Gas-Durchsatz und damit Minimalem Abwärmeverlust erzielt.In the case of furnaces, a fuel-dependent oxygen supply is used optimal combustion with minimal gas throughput and thus minimal waste heat loss achieved.
Auch hierbei werden Unweltbelastungen reduziert.Here, too, pollution is reduced.
Der Einsatzbereich läßt sich in der Praxis auf alle Selektions und Verbrennungsvorgänge ausdehnen.The area of application can be in practice on all selection and Expand combustion processes.
BESCHREIBUNG: Ein hermetisch abgeschlossener Behalter wird durch eine Filterfolle in zwei Kammern unterteilt. In Kammer I wird durch eine Eintrittsöffnung ein Gemisch gefüllt, das gegenüber Kammer II unter erhöhtem Druck steht.DESCRIPTION: A hermetically sealed container is replaced by a Filter filament divided into two chambers. Chamber I is through an inlet opening a mixture filled, which is opposite to chamber II under increased pressure.
Die Filterfolle ist mikroporös und reagiert selektiv auf unterschiedliche Moleküle. Folien verschiedener Fabrikate mit unterschiedlichen Trennungseigenschaften entsprechend dem Verwendungsbereich sind auf dem Mark erhältlich.The filter film is microporous and reacts selectively to different ones Molecules. Films of different brands with different separation properties according to the area of use are available on the market.
Die Folie wird zick-zack-förmig innerhalb des Behälters gespannt. Zwischen den Lagen wird eine poröse Schicht eingelegt, die die Filterfolle stützt und die den Fülldruck auffangen soll. Diese Füllschicht z.B. aus Filz mit weichen Fasern soll Gemisch, konzentriertes Filtrat und durchgefiltertes Produkt durchströmen lassen. Die Filterfolle wird zugfrei zwischen den Füllschlchten eingepresst, um bei Druckveränderungen nicht zu verschieben und dadurch zerstört zu werden.The film is stretched in a zigzag shape inside the container. A porous layer is inserted between the layers to support the filter film and which should absorb the filling pressure. This filling layer e.g. made of felt with soft Fibers should flow through mixture, concentrated filtrate and filtered product permit. The filter roll is pressed in between the filling tubes without tension in order to not to be shifted in the event of pressure changes and thus being destroyed.
Aus Kammer II wird das Filterprodukt abgeleitet, das in einer Sammelschicht aufgefangen wird, die alle Zwischenlagen an Füllmaterial miteinander verbindet und zugleich die Umschlagkanten der Filterfolle vor der Rückwand der Kammer II schonend fernhält.The filter product is derived from chamber II, which is in a collecting layer is collected, which connects all intermediate layers of filling material and at the same time gently the edges of the filter filament in front of the rear wall of chamber II keep away.
Aus Kammer I wird möglichst in entgegengesetzter Anordnung von der Einströmöffnung das konzentrierte rückständige Gemisch entnommen.Chamber I becomes as opposed to the The concentrated residual mixture is taken from the inlet opening.
Ein symmetrischer Aufbau gem. UNTERANSPRUCH 1 ergibt sich, wenn die Kammer II ebenso wie die Kammer I ausgelegt wird, wobei die Arbeitsrichtung des Filters umkehrbar wird.A symmetrical structure according to SUBCLAIM 1 results when the Chamber II is designed in the same way as Chamber I, the working direction of the Filter becomes reversible.
Nach kurzer Zeit der Abschaltung des Füll-Prozesses baut sich das Druckgefälle zur Kammer II ab, die Kammer I wird sodann infolge der Druckumkehr und durch Rückspülung gereinigt, ebenso die Filterfolle. Der Arbeitsprozeß kann in umgekehrter Richtung durch Umsteuerung der Füll-Entleerungs- und Entnahmeöffnung ablaufen.After the filling process has been switched off for a short time, it builds up Pressure gradient to chamber II decreases, chamber I is then due to the pressure reversal and cleaned by backwashing, as well as the filter film. The work process can in reverse direction by reversing the filling / emptying and discharge opening run off.
Die Verwendung mehrlagiger Filter sIt zwischengelagerten Füllschichten gem. UNTERSPRUCH 2, die einzeln entleert werden,' ermöglicht. den Einsatz von Folien mit weniger guten Selektionseigenschaften aber höherem Durchlaß. Diese Bauart ist sinnvoll, wenn das gewünschte Produkt In Kammer II als Filterproflukt anfällt Entsprechend UNTERANSPRUCH 3 wird auf der Beschickungsseite des Filters eine Füllschicht zur Verteilung des Gemisches angelegt, Bn die das Gemisch einströmt. Dieses wird durch eine der Füllschichten an der Filterschicht entlanggeleitet und gibt hierbei die durch die Filterfolle diffundierenden Bestandteile an Kammer II ab. Die Konzentration des Filtrates an nicht den Filter passierenden Bestandteilen nimmt zu. Das Druckgefälle zur Kammer II wird infolge des Strömungsverlustes innerhalb der Füllschicht geringer wodurch die Neigung vermindert wird, daß nun auch hochkonzentrierte Filtert-Reste diffundieren. Diese werden an den entferntesten Kammer-stellen, nämlich dort, wo die Umschalgkanten der Filterfolie liegen, in Kanülen gesammelt, dei aus Rührchen mit großporigen Wandungen bestehen. Diese werden in die Füllschicht eingebettet. Die Kanülen werden an den Seiten, an denen die Filterfolien mit Füllschicht und Behälterwand verklebt sind, nach aussen geführt. Hinter einem Ventil, das den Ausströmdruck kontrolliert und diesen höher als den statischen Druck in Kammer II hält, kann das konzentrierte Filtrat entnommen werden.The use of multi-layer filters sIT intermediate filling layers according to SUBSTITUTION 2, which are emptied individually, 'allows. the use of foils with less good selection properties but higher passage. This type is makes sense if the desired product occurs in chamber II as a filter product. Correspondingly SUBClaim 3 is a filler layer on the feed side of the filter Distribution of the mixture applied, Bn which the mixture flows in. This is going through one of the filling layers is passed along the filter layer and is the constituents diffusing through the filter film to chamber II. The concentration of the filtrate of constituents that do not pass through the filter increases. The pressure gradient to chamber II is less due to the flow loss within the filling layer whereby the tendency is reduced that now also highly concentrated filter residues diffuse. These are located in the most distant parts of the chamber, namely where the wrap-around edges of the filter film are collected in cannulas, dei from stirring consist of large-pored walls. These are embedded in the filling layer. The cannulas are on the sides where the filter sheets with filling layer and Container wall are glued, outwards. Behind a valve that controls the discharge pressure controlled and keeps this higher than the static pressure in chamber II, can concentrated filtrate can be removed.
Ein ein- oder mehrlagiger Aufbau bei einer Anlage nach UNTERANSPRUCH 4 ist möglich, indem statt Folien Kapilaren benutzt werden, die mit einem porösen und durchläßigen Füllmaterial ausgefüllt werden, in welchem bei mehrlegigem Aufbau feinere Kapilaren eingelagert werden. Das zu filternde Gemisch wird in die Kapilaren gepreßt, die durchfilternden Bestandteile sammeln sich in den eingelagerten Kapilaren oder im Behälter, durch den die Kapilaren geleitet werden. Die Materialien können ebenso wie bei einer Anlage nach UNTERANSPRUCH 2 aus Filtermaterial verschiedener Eigenschaften bestehen, wodurch in eines Arbeitsgang zwei verschiedene durchfilternde Produkte gewonnen werden können. Der mehrschichtige Aufbau kann ebenso jedoch auch dazu dienen, einen mehrstufigen Filtervorgang darzustellen, wobei das Gemisch den inneren Kapilaren zugeführt wird von denen es in die Hohlräume und damit in den Innenraum der zweiten umschließenden Kapilare übertritt und schließlich weiter konzentriert durch diese zweite Kapilare diffundiert und sich im Behälter sammelt, falls nicht weitere Stufen sich anschließen.A single or multi-layer structure for a system according to UNDER CLAIM 4 is possible by using capillaries instead of foils with a porous and permeable filler material, in which in the case of a multilayer structure finer capillaries are stored. The mixture to be filtered gets into the capillaries pressed, the filtering components collect in the stored capillaries or in the container through which the capillaries are passed. The materials can as well as in a system according to SUBSTITUTE 2 from different filter material Properties exist whereby two different filtering processes are carried out in one operation Products can be obtained. However, the multi-layer structure can also be used serve to represent a multi-stage filtering process, the mixture being the inner capillaries from which it is fed into the cavities and thus into the The interior of the second enclosing capillary crosses over and finally further concentrated diffuses through this second capillary and collects in the container, if not further stages follow.
Durch das eingebrachte Füllmaterial ist auch hierbei eine Umkehrung und Rückspülung des Filtermaterial möglich, ohne daß Zerstörungen der Kapilaren auftreten können.Due to the introduced filler material, this is also a reversal and backwashing of the filter material possible without destroying the capillaries may occur.
Eine Anlage nach UNTERANSPRUCH 5 ist dadurch gekennzeichnet, daß Filtermaterial in den Konstruktionen verwendet wird, welches sich durch unterschiedliches Selektrionsverhalten z.Bo durch unterschiedliche PorengröBen auszeichnet.A system according to SUBCLAIM 5 is characterized in that filter material is used in the constructions, which is characterized by different selection behavior e.g. characterized by different pore sizes.
Auf diese Weise können zOB. vor der ersten Schicht große Moleküle als Reste in höherer Konzentration gewonnen werden (z.B. Schwefel-Dioxyd, Kohlen-Dioxyd), während in der nächsten Stufe Sauerstoff und Stickstoff ggf. von Wasserdampf getrennt werden.In this way, zOB. large molecules in front of the first layer as residues are obtained in higher concentration (e.g. sulfur dioxide, Carbon dioxide), while in the next stage oxygen and nitrogen possibly from Water vapor can be separated.
Der Einsatz einer Anlage nach UNTERANSPRUCH 6 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch, daß das zu filternde Gemisch Dämpfe enthält, die durch den Filtervorgang konzentriert werden. Infolge höherer Stättigungsgrade werden diese zur Kondensation neigen. Dieser Vorgang kann durch eine Kühlung der Kammer, in welcher das Kondensat anfällt, unterstützt werden. Die Folge ist eine Druckveränderung. Diese Druckininderung soll eingesetzt werden, um das Druckgefälle zwischen den beiden Seiten des Filters zu erzeugen oder zu unterstützen. Zugleich wird die Effektivität der Anlage dadurch erhöht, daß etne Diffundierung in umgekehrter Richtung unterbunden wird, da die Kondensate erheblich weniger Bewegungsenergie aufweisen als die durchfilternden Dämpfe. Dieses Verfahren eignet sich speziell für die Gewinnung von Stoffen geringerer Dichte und hohleren Kondensationstemperaturen als die der Filtrat-Reste, die Kammer I verbleiben.The use of a system according to SUBSTITUTE CLAIM 6 differs in the Essentially in that the mixture to be filtered contains vapors that are emitted by the Filter process are concentrated. As a result of higher degrees of saturation, these are tend to condensation. This process can be achieved by cooling the chamber in which the condensate is supported. The result is a change in pressure. This pressure reduction is intended to be used to reduce the pressure differential between the two Generate or support sides of the filter. At the same time the effectiveness the system is increased by preventing diffusion in the opposite direction because the condensates have considerably less kinetic energy than those that filter through Fumes. This process is particularly suitable for the extraction of substances of lesser magnitude Dense and hollow condensation temperatures than those of the filtrate residues, the chamber I stay.
Diese unterschiedlichen Diffusionseigenschaften werden sinnvoll dadurch verstärkt, daa das zu trennende Gemisch in Kammer I angewärmt wird. Als Lösung wird die Verwendung eines Absorbtionsaparates vorgeschlagen, dem sowohl die KUhlung als auch die Wärme entnommen werden kann. Jedoch sind auch herkömmliche andere Kältemaschinen verwendbar.This makes these different diffusion properties meaningful because the mixture to be separated is heated in chamber I. The solution is proposed the use of an absorption apparatus, which both the KUhlung as the heat can also be extracted. However, other conventional chillers are also used usable.
Das Filtern von Sauerstoff 4us Luft bereitet größere Probleme, da Sauerstoff und ' Stickstoff sehr ähnliche Molekülgewichte haben. Nach UNTERANSPRUCH 7 wird daher vorgeschlagen, folgende Schritte einzuleiten: Bei Verwendung oben beschriebener Filter oder auch anderer Molekularfiltersysteme wird zunächst aus der Luft ggf. unter gleichzeitiger Rückhaltung von Oxyden (s.UNTERANSPRUCH 5) getrocknetes Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch gewonnen. Dieses wird durch eine Kammer geleitet, in der unter ständiger elektrischer Entladung Sauerstoff in Ozon umgewandelt wird.The filtering of oxygen 4us air poses bigger problems since Oxygen and nitrogen have very similar molecular weights. According to UNDER CLAIM 7 it is therefore suggested to initiate the following steps: When using the above-described Filters or other molecular filter systems are first removed from the air, if necessary. with simultaneous retention of oxides (see SUB-CLAIM 5) dried nitrogen-oxygen mixture won. This is passed through a chamber in which under constant electrical Discharge oxygen is converted into ozone.
Ozon läßt sich vor Stickstoff leichter und damit mit kleineren Filtern trennen.Durch Hintereinanderschalten ihrer Ozon-Filter kann eine größere Ausbeute an zu Ozon "eingedickten" Sauerstoff vom Stickstoff getrennt und gewonnen werden. Das Ozon tritt jeweils als Filterrückstand in Kammer 1 auf, während Stickstoff und nicht umgesetzter Sauerstoff diffundieren.Ein rasches Ableiten des Ozones aus der Filterkammer ist erforderlich, da dieses sich kurzfristig wieder in Sauerstoff zersetzt.Ozone is easier to remove than nitrogen and therefore with smaller filters By cascading their ozone filters you can get a greater yield separated from nitrogen by means of oxygen "thickened" to form ozone and recovered. The ozone occurs as filter residue in chamber 1, while nitrogen and Unreacted oxygen diffuses, resulting in a rapid discharge of the ozone from the A filter chamber is required because it quickly decomposes into oxygen.
Mehrstufige Anlagen sind empfehlenswert, da mittels dieses Verfahrens vornehmlich nur der in Ozon umgewandelte Sauerstoff als Rückstand gewonnen wird, während der nicht umgewandelte oder bereits wieder zerfallene Anteil zusammen mit dem Stickstoff diffundiert und somit vor der folgenden Stufe wider eine Umwandlungsstufe mit elektrischer Entladung oder einem anderen adäquaten Mittel (z.b.Multi-stage systems are recommended because this process is used primarily only the oxygen converted into ozone is recovered as a residue, while the unconverted or already disintegrated portion together with the nitrogen diffuses and thus before the next stage against a conversion stage with electrical discharge or some other adequate means (e.g.
Bestrahlung) zwischengeschaltet werden muß.Irradiation) must be interposed.
Wird die Umwandlung des Sauerstoffes in Ozon mittels UV-Strahlen c.ä. vollzogen, so kann der Filter mehrlagig aus UV-beständigem und -durchläßigem Material aufgebaut werden und unmittelbar bestrahlt werden.Is the conversion of oxygen into ozone by means of UV rays etc. completed, the filter can consist of several layers of UV-resistant and UV-permeable material can be built up and irradiated immediately.
Entsprechend UNTERANSPRUCH 8 kann das kurzzeitig stabile Ozon unmittelbar zur Bearbeitung z.B. der nach UNTERANSPRUCH 6 gewonnen Kondensate verwendet werden, entweder um diese keimfrei zu halten, indem das Ozon dem Auffangbehälter zugeführt wird, in welchem es durch das Kondensat in kleinen Bläschen perlt (Einleiten am Boden des Behältnisses durch poröses Material) oder um das Kondensat oder ein anderes Produkt zu oxydieren.According to SUBCLAIM 8 this can be stable for a short time ozone used directly for processing e.g. the condensates obtained according to SUBSTITUTION 6 either to keep them sterile by placing the ozone in the collecting container is fed, in which it bubbles through the condensate in small bubbles (discharge at the bottom of the container through porous material) or around the condensate or a to oxidize another product.
Eine Anlage nach UNTERANSPRUCH 9 besteht aus einer Molekular-Filteranlage, die in eine Flugzeug installiert ist. Das für, den Filterprozess erforderliche Druckgefälle wird erzeugt, indem komprimierte Luft in den Filter eingeleitet wird. Komprimierte Luft kann abgenommen werden: a) hinter dem Turbolader b) hinter der Kompressionsstufe einer Turbine, c) an einem Staurohr, d) hinter einem separaten Kompressor.A system according to SUBCLAIM 9 consists of a molecular filter system, which is installed in an airplane. The pressure gradient required for the filter process is created by introducing compressed air into the filter. Compressed Air can be drawn off: a) behind the turbocharger b) behind the compression stage a turbine, c) on a pitot tube, d) behind a separate compressor.
Ein separater Kompressor kann ggf. auch zusätzlich parallel zu einer Verdichterstufe wie unter a-d beschrieben Installiert werden. In diesen Falle wird der weniger leistungsfähige Verdichter mittels Rückschlagventil vom Filtereinlaß getrennt.A separate compressor can also be used in addition to one Compressor stage can be installed as described under a-d. In this case it will the less powerful compressor by means of a non-return valve from the filter inlet separated.
Bei Flugzeugen, in denen die so gewonnene mit Sauerstoff angereicherte Atemluft in einem Raum eingeatmet wird, der nicht kUnstlich unter Druck gehalten wird, wird stets ein Druckgefälle aus der Fliteranlage in die Kabine bestehen.In aircraft in which the so obtained is enriched with oxygen Breathing air is inhaled in a room that is not artificially kept under pressure there will always be a pressure gradient from the filter system into the cabin.
Die so gewonnene Atemluft kann über die bekannten Verfahren mittels Maske appliziert werden. Ein zusätzlicher Speicherbehälter wäre nicht zwingend erforderlich, ggf.The breathing air obtained in this way can be used by means of the known methods Mask to be applied. An additional storage tank would not be absolutely necessary, possibly.
jedoch aus Sicherheitsgründen erwünscht.however, desirable for security reasons.
Bei Flugzeugen mit Druckkabine wird es erforderlich sein, einen Verdichter hinter den Filterzu schalten, der -z.B.Aircraft with a pressurized cabin will require a compressor to switch behind the filter, e.g.
als Membrankomppressor- die Atemluft auf einen Wert komprimiert, der mindestends dem Luftdurck in der Höhe entspricht, von der an Sauerstoff zusätzlich appliziert werden soll. Die Anlage wird nur dann auch bei teilweisem Druckabfall arbeiten. Auch in diesen Fallen ist eine Vorverdichtung der Ansugluft wegen der Effektivität der Filteranlage wünschenswert, insbesondere da die oben beschriebenen Filtersysteme höhere Druckdifferenzen infolge der StUtzung der Filterfolte vertragen können.as a membrane compressor - compresses the breathing air to a value that at least the same as the air pressure of the additional oxygen should be applied. The system will then only operate if there is a partial pressure drop work. In these cases, too, there is a pre-compression of the intake air because of the Effectiveness of the filter system desirable, especially since those described above Filter systems tolerate higher pressure differences as a result of the support of the filter tape can.
Wird eine Anlage nach UNTERANSPRUCH 10 betrieben, so wird an die Filteranlage ein Sammelbehälter angeschlossen, in dem das zu sammelnde Produkt (z;B. Sauerstoff) mittels des nach der Filteraniage geschalteten' Kompressors beschickt wird.If a system is operated according to SUBSTANTIVE CLAIM 10, the filter system a collecting container is connected in which the product to be collected (e.g. oxygen) is charged by means of the 'compressor connected to the filter system.
Auf die Sauerstoffanlage fur Flugzeuge bezogen bedeutet dieses, daß die Anlage den Pufferbehälter bereits fUIIt, wenn sich das Flugzeug noch am Boden oder in unteren Luftschichten befindet, also in Zonen relativ hoben Außendruckes. Der Sammelbehälter kann mit einer elastischen Membrane ausgestattet sein, hinter welcher mittels einer Gasfüllung ein Vorspandruck aufgebaut wird, der eine vollständige Behälterentleerung unter den Bedingungen garantiert, die in der Höhe herrschen, in der noch Sauerstoff appliziert werden soll.In relation to the aircraft oxygen system, this means that the system is already filling the buffer tank when the aircraft is still on the ground or in the lower layers of air, i.e. in zones of relatively high external pressure. The collecting container can be equipped with an elastic membrane behind which a preload pressure is built up by means of a gas filling, which ensures a complete Container emptying guaranteed under the conditions prevailing at altitude, in which oxygen is still to be applied.
Mittels Rückschlagventil ggf. unter zusätzlicher Sicherung mittels eines elektrischen Ventiles, das über einen Druckfühler gesteuert wird, wird das Rückströmen nach Füllen des Behälters und nach Absinken des Druckgefälles verhindert. Das elektrische Ventil kann Uber einen Druckfühler gesteuert werden, Uber den nach erreichen eines festgelegten Wertes im Sammelbehälter auch die elektrischen Zusatzaggregate (elektrische Zusatzkompressoren) abgeschaltet werden können.By means of a non-return valve, if necessary with additional protection by means of an electric valve that is controlled by a pressure sensor, this is Backflow after filling the container and after the pressure drop has dropped prevented. The electric valve can be controlled via a pressure sensor, via the after the additional electrical units also reach a specified value in the collecting container (additional electrical compressors) can be switched off.
Eine Kombination 'it der herkömmlichen Sauerstoffversorgung über Sauerstoff-Flanschen ist möglich, wenn der Druck am Filterausgang ggf. durch einen Zusatzkompressor höher gehalten wird als der Ausströmdruck hinter dem Druckminderer des mit Stahlflaschen beschickten konventionellen Systemes.A combination of the conventional oxygen supply via oxygen flanges is possible if the pressure at the filter outlet is higher, possibly due to an additional compressor is kept as the discharge pressure behind the pressure reducer of the with steel cylinders loaded conventional system.
Alternativ kann ggf. der Ausströmdruck des konventionellen Systemes derart modifiziert werden, daß der Ausströmdruck relativ zum Kabinendruck gesteuert wird, in dem der Sauerstoff appliziert werden soll.Alternatively, the outflow pressure of the conventional system can be used can be modified so that the discharge pressure is controlled relative to the cabin pressure in which the oxygen is to be applied.
Ein Warnsystem kann, wie auch bei allen anderen Systemen, entweder in Verbindung mit einem Durchfluß-Messer oder mittels eines druckgesteuereten Schalters akkustisch und/oder optisch erfolgen. Derartige Schaltungen sind bekannt. Sie werden in Abhängigkeit vom Ausströmdruck oder -Fluß gesteuert.As with all other systems, a warning system can either in connection with a flow meter or by means of a pressure-controlled switch acoustically and / or optically. Such circuits are known. you will be controlled depending on the discharge pressure or flow.
Entsprechend einer Anlage nach UNTERANSPRUCH 11 wird der in einem Molekularfilter gewonnene Sauerstoff (ggf. auch Ozon) einem Schweißgerät zugeführt. Hierbei ist als besonderes Merkmal darauf zu achten, daß der Beschickungsdruck des Filters in Abhängigkeit vor Entnahredruck gesteuert wird.According to a system according to SUBCLAIM 11 is in one Oxygen (possibly also ozone) obtained from a molecular filter is fed to a welding machine. A special feature here is that the feed pressure of the Filters is controlled depending on the removal pressure.
Entsprechende Ventile sind bekannt. Auf diese Wiese ist die Druckdifferenz innerhalb des Filtersystemes unabhängig von Betriebsdruck der Schweißeinheit gleichbleibend. Das Filtergehäuse ist entsprechend durckstabiler auszulegen.Corresponding valves are known. This is how the pressure difference is constant within the filter system regardless of the operating pressure of the welding unit. The filter housing must be designed to be correspondingly more pressure-resistant.
Die Verwendung einer Anlage nach UNTERANSPRUCH 12 erschließt in Komb'ination eines Molekularfilters zur Sauerstoff-Gewinnung mit einer Brennstelle zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. In besonderen Fällen, in denen unter Druck Verbrennungen abla'ufen, ist die Anlage wie unter UNTERANSPRUCH 11 in Abhängigkelt vom Ausströmdruck zu beschicken.The use of a system according to SUBSTITUTE CLAIM 12 opens up in combination a molecular filter for the extraction of oxygen with one burning point numerous Possible applications. In special cases where burns are under pressure run, the system is dependent on the discharge pressure as under SUBClaim 11 to load.
Findet die Verbrennungen unter atmosphärischen Bedingungen statt (z.B. Heizungen), so wird die Brennkammer gegen die normale Luft abgeschlossen und mit einem Abgasausgang versehen, der gegenüber herköminliochen Anlagen verkleiner wird. Die Dosierung des Brennstoffes und des angereicherten Verbrennungsgases hat von einer geringfügigen Uberdosierung an Sauerstoff auszugehen. Die zu zu Verbrennungstemperatur wird hoher als bei konventionellen Brennstellen sein. Die Verweildauer des Reaktionsprodukte zwecks Wärmeaustausch ist nach dem Kondensationspunkt der Abgase bei konventioneller Abgasbeseitigung neu einzustellen.If the burns take place under atmospheric conditions (e.g. Heaters), the combustion chamber is closed against the normal air and with Provided an exhaust gas outlet, which is smaller compared to conventional systems. The dosage of the fuel and the enriched combustion gas has from assume a slight overdose of oxygen. The too too combustion temperature will be higher than with conventional burners. The residence time of the reaction products for the purpose of heat exchange, after the condensation point of the exhaust gases is conventional Readjust exhaust gas elimination.
Die Abgasmenge ist um die nicht reagierenden Stickstoff- und sonstigen Anteile vermindert. Damit ist der Abgaswärmeverlust deutlich geringer als bei konventionellen Anlagen, dagegen steigt die relative Feuchte. Zur Umrüstung konventioneller Anlagen empfiehlt sich die Beimischung von Frischluft zu den Abgasen außerhalb des Brennstelle am Schornsteineintritt, wie dieses auch bei Gasheizungen üblich ist.The amount of exhaust gas is around the non-reacting nitrogen and other Shares reduced. This means that the exhaust gas heat loss is significantly lower than with conventional ones Plants, on the other hand, the relative humidity increases. For retrofitting conventional systems it is advisable to mix fresh air with the exhaust gases outside the combustion point at the chimney inlet, as is common with gas heating.
Empfohlen wird gegenüber dieser Modifikation der konventionellen Methode eine neuartige Brennstelle, bei der die Verweildauer und die Betriebstemperatur der Brennstelle eine Abkühlung der Abgase auf Temperaturen, die nur geringfügig über den Rücklauftemperaturen der angeschlossenen Heizungskreisläufe liegen. Diese Abkühlung wird erzielt, indem die Abgase durch eine Kammer geleitet werden, die einen Wärmeaustausch mit Rücklauf-Wasser oder gar mit kaltem Frischwasser für die Warmwasserversorgung ermöglicht. Die Abkühlung der Abgase erfolgt bis unter den Kondensationspunkt. Die Abgase werden danach ggf. mit Frischluft versetzt und damit relativ trockener. Als solche werden sie -ggf. mittels Gebläse- freigesetz.The conventional method is recommended for this modification a new type of burner, in which the dwell time and the operating temperature the focal point a cooling of the exhaust gases to temperatures that only slightly above the return temperatures of the connected heating circuits lie. This cooling is achieved by passing the exhaust gases through a chamber that exchange heat with return water or even with cold fresh water for hot water supply. The exhaust gases are cooled down to below the condensation point. The exhaust gases are then possibly mixed with fresh air and thus relatively drier. As such, they will - if necessary. by means of a blower release.
Der Schadstoffgehalt der Abgase ist durch diese Maßnahme erheblich gemindert. Die Schadstoffe (Säuren) werden als Kondensat aufgefangen. Der Kessel ist im Kondensationsbereich aus säurefestem Material herzustellen.The pollutant content of the exhaust gases is considerable as a result of this measure diminished. The pollutants (acids) are collected as condensate. The cauldron must be made of acid-resistant material in the condensation area.
Bei Maschinen, die eine Verbrennung nutzen, um Drücke zu erzeugen, die in Bewegung umgesetzt werden UNTERANSPRUCH 13, wird. eine Molekularfilteranlage installiert, die mit Sauerstoff angereicherte Verbrennungsluft liefert. Diese wird nach bekanntem Verfahren mit dem Treibstoff zur Reaktion gebracht, wobei alerdings höhre Verbrennungstemperaturen entstehen, da die Kühlwirkung des verminderten Stickstoffante'iles fehlt. Es wird daher vorgesehen, dem Verbrennungsraum zusätzlich eine Flüssigkeit zuzuführen, die lediglich die Temperatur infolge Verdungstung reduziert und dabei zusätzlichen Durck aufbaut, ohne mit dem Treibstoff oder dem Sauerstoff notwendigerweise reagieren zur müssen.For machines that use combustion to generate pressures, which are put into motion SUBJECT 13, is. a molecular filter system installed, which supplies combustion air enriched with oxygen. This will brought to reaction with the fuel by a known method, although higher combustion temperatures arise because the cooling effect of the reduced nitrogen content is missing. It is therefore provided that a liquid is added to the combustion chamber feed, which only reduces the temperature as a result of evaporation and thereby builds up additional pressure without necessarily using the fuel or oxygen to have to react.
In speziallem Falie ist eine Modifikation konventioneller Maschinen sinnvoll, wenn es sich um kolbengetriebene Maschinen handelt, da das Komprimieren angereicherter Luft nach obigem Verfahren zu unkontrollierten Reaktionen mit dem Ölfilm an den Zylinderwänden führen würde. Es wird daher die Maschine so aufgebaut, daß sie eine Vorkammer zum Zylinder aufweist, in die Sauerstoff kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes eingepreßt wird. Anschließend oder gleichzeitig wird Treibstoff eingespritzt. Das Gemisch verbrennt durch Selbstentzündung oder infolge Zündfunkens. Zusätzlich wird die temperaturemindernde Flüssigkeit (z.B. Wasser) eingespritzt. Der Kolben setzt die Drücke nach bekanntem Verfahren in Arbeit um.In a special case there is a modification of conventional machines makes sense when it comes to piston-driven machines as the compression enriched air according to the above procedure to uncontrolled reactions with the Would lead to an oil film on the cylinder walls. The machine is therefore designed in such a way that that it has an antechamber to the cylinder into which oxygen shortly before reaching the top dead center is pressed in. Then, or at the same time, there is fuel injected. The mixture burns by self-ignition or as a result of ignition sparks. In addition, the temperature-reducing liquid (e.g. water) is injected. The piston converts the pressures into work according to a known method.
Die Entwicklung spezieller, turbinenartiger Niederdruckmotoren bietet sich an.The development of special, turbine-like low-pressure motors offers at.
Im Gesundheitswesen empfiehlt sich der Einsatz von Molekular-Filtern für die Inhalation von mit Sauerstoff angereicherter Atemluft. Speziell unter Verwendung der hier beschriebenen Hochleistungs-Filter kann derartige Atemluft in großem Umfange bereitgestellt werden. Gem. UNTERANSPRUCH 14 wird dieser durch eine Düse in eine Kammer eingeblasen, in die sich eine (bei größeren Kammern ggf. mehrere) Personen begeben können. Der Sauerstoff wird der Frischluft entnommen. Die Filter-Abluft wird möglichst der Außenluft wieder zugeführt, oder einem gut belüfteten Raum, in dem sich die Behandlungskammer befindet.The use of molecular filters is recommended in healthcare for the inhalation of oxygen-enriched air. Specially using the high-performance filter described here can breathe such air on a large scale to be provided. According to SUBCLAIM 14 this is through a nozzle in a Chamber blown into which one (with larger chambers possibly several) people can go. The oxygen is taken from the fresh air. The filter exhaust air is returned to the outside air if possible, or a well-ventilated room in where the treatment chamber is located.
wird eine kleine Kabine verwendet, so ist diese gegenüber der Umgebung mittels einer Schiebetür oder Schwenkhaube abgeschlossen. Auf diese Weise wird der Gasaustausch bei Offnung möglichst gering gehalten. Bei runden Konstruktionen (Doppelbett. Arbeitskapsel) ist ebenfalls eine Schwenkhaube zu empfehlen, die eine Kugelausschnitt gleicht und somit mit geringstem Zwischenraum abschließt. Die verschließende Haube kann ggf. farblich getönt oder einseitig verspiegelt sein.if a small cabin is used, it is opposite to the surroundings completed by means of a sliding door or swivel hood. In this way, the Gas exchange kept as low as possible when opening. With round constructions (double bed. Working capsule) is also a swivel hood to recommend that resembles a spherical section and thus closes with the smallest gap. the The closing hood can optionally be tinted in color or mirrored on one side.
Die Ableitung von Kohlendioxyd erfolgt entweder durch vermehrten Zustrom angereicherter Luft (Ventilationseffekt) oder durch eine gesonderte Filteranlage für Kohlendioxyd, die ebenfalls aus einem Molekularfilter- oder konventionellhergestellt sein kann.The discharge of carbon dioxide takes place either through increased influx enriched air (ventilation effect) or through a separate filter system for carbon dioxide, which is also produced from a molecular filter or conventionally can be.
Die Kapsel kann zur Entspannung oder für konzentrierte Arbeit mit entsprechenden herkömmlicher Geräten ausgerüstet sein. Elektronische Geräte sind ggf. bei hoher Sauerstoffkonzentration mittels einer Scheibe vom Innenraum gasdicht abzuschirmen. Die Installationsräume für derartige Geräte können ggf. mittels der Abluft aus der Filteranlage durchspült werden.The capsule can be used for relaxation or for concentrated work be equipped with corresponding conventional devices. Electronic devices are if necessary, in the event of a high oxygen concentration, gas-tight from the interior by means of a disk shield. The installation rooms for such devices can, if necessary, by means of the Exhaust air from the filter system must be flushed through.
Das gleiche Verfahren wird empfohlen, wenn ganze Räume -z.B.The same procedure is recommended if entire rooms - e.g.
in Kliniken- mit Sauerstoff beschickt werden sollen. Aus Gründen der Feuergefahr sind die Lampen und andere elektrische Geräte gegenüber der Sauerstoff-Atmosphäre abzukapseln und mit Filterabluft zu belüften.in clinics - should be charged with oxygen. Because of The lamps and other electrical devices pose a fire hazard in relation to the oxygen atmosphere encapsulate and ventilate with filter exhaust air.
Zur Klimatisierung sowohl einer Behandlungskapsel wie auch ggf. eines Raumes empfiehlt sich die Verwendung von Absobtions-Kältewaschinen. Diese sollen in zweierlei Hinsicht eingeschaltet werden. Gen. UNTERANSPRUCH 15 wird die Kühiseite des Absorbers genutzt, um die Atemluft frisch zu halten. Die Abwärme kann genutzt werden, um in dem Bereich der Kondensation des Absorbers über einen Wärmetauscher ätherische Öle, Kräuterextrakte u.a. zu verdunsten und über die Atemluft dem Patienten zur Inhalation zuzuführen.For air conditioning both a treatment capsule and possibly one The use of absorption chillers is recommended in the room. These should be turned on in two ways. Gen. SUBClaim 15 becomes the cooling side of the absorber is used to keep the air we breathe fresh. The waste heat can be used to be in the area of condensation of the absorber via a heat exchanger essential oils, herbal extracts, etc. to evaporate and to the patient via the breath to be administered for inhalation.
Ferner kann die Abwärme insgesamt zur Erwärmung der Kapsel oder des Raumes genutzt werden. Dieses kann durch Zirkulation geschehen, ggf. über den Kreislauf zur Filterung des Kohlendioxydes. Hyperthermie kann den Erfolg einer Inhalation günstig beeinflußen. Ferner ist eine Heizung mittels Infrarot-Strahler möglich.Furthermore, the overall waste heat can be used to heat the capsule or the Space can be used. This can be done through circulation, possibly through the circulation to filter the carbon dioxide. Hyperthermia can make an inhalation successful favorably influence. Heating by means of an infrared heater is also possible.
Wird die Anlage in Büros, Schlafräumen oder in Kliniken installiert, so wird sinnvollerweise Sauerstoff-Aufbereitung und Raum voneinander gettrennt.'Das Aggregat kann dann z.B.If the system is installed in offices, bedrooms or in clinics, in this way, it makes sense to separate the oxygen preparation and the room from one another The aggregate can then e.g.
in einem Nebenraum untergebracht werden, während die angereicherte Luft über Düsen am Arbeitsplatz, am Bett oder am Behandlungsstuhl zugeführt wird. Eine Verbindung dieser Anlage mit einer Schaltuhr'und einer Warnanlage (s.o.) ist ih jedem Falle sinnvoll.be housed in an adjoining room while the fortified Air is supplied through nozzles at the workplace, bed or treatment chair. A connection of this system with a time switch and a warning system (see above) is it makes sense in any case.
Bei der Verwendung von Kapseln, kann der Mechanismus zum Öffnung und Schließen der 'Schwenktür ggf. 'elektrisch betrieben werden und mit der Warnanlage in der Weise verbunden werden, daß sich die Kapsel automatisch öffnet, sobald die Sauer stoff-Zufuhr ausfällt oder sobald die Behandlungszeit abgelaufen ist.When using capsules, the mechanism for opening and Closing the 'swing door if necessary' can be operated electrically and with the warning system be connected in such a way that the capsule opens automatically as soon as the Oxygen supply fails or as soon as the treatment time has expired.
Gem. UNTERANSPRUCH 16 wird in die Kapsel oder in den Raum zusätzlich ein Tonsystem eingebaut, über das der Patient z.B. über Mikrophon oder vom Tonband Instruktionen erhält, die der Therapie dienen.According to SUBSTITUTION 16 is in the capsule or in the room in addition A sound system is built in, via which the patient can, for example, use a microphone or a tape recorder Receives instructions for therapy.
Nach UNTERANSPRUCH 17 wird die stickstoffreichere Abluft der Filter genutzt, um die Gehäuse elektrischer Geräte, Beleuchtung usw zu ventilieren. Damit wird der Brandgefahr begegnet, Eine Vermischung mit der sauerstoff-reichen Luft sollte vermieden werden, jedoch ist eine absolute gasdichte Andichtung nicht zwingend erforderlich, um feuergefahr zu mindern. Es ist bei der Installation darauf zu achten, daß der Druck der Abluft hoher ist, als der Druck im sauerstoff-reichen Raum.According to SUBJECT 17, the nitrogen-rich exhaust air is the filter used to ventilate the housings of electrical devices, lighting, etc. In order to becomes the fire hazard encountered a mixing with the oxygen-rich Air should be avoided, but an absolute gas-tight seal is not absolutely necessary to reduce the risk of fire. It's installing on it Make sure that the pressure of the exhaust air is higher than the pressure in the oxygen-rich Space.
Bei einer Anlage nach UNTERANSPRUCH 18 wird einer Atemmaske für Narkosezwecke Sauerstoff zugeführt oder zumindest mit Sauerstoff angereicherte Luft. Die Dosierung erfolgt entweder manuell oder automatisch in Abhängigkeit von den arteriell gemessenen Sauerstoff-Werten, bei sehr genauer Dosierung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen arterielle und venöses Sauerstoff. Die Dosierung erfolgt in den beiden letzten Fällen über elekronisch gesteuerte Durchfluß-Ventile. ie Steuerung soll bewirken, daß während des Eingriffes die Sauerstoffversorgung des Patienten (oder bei Geburten die der Mutter und die des Kindes) optimiert wird wodurch Schäden infolge Sauerstoff-Unterversorgung z.B. Infarkte bei Dilatation vermieden, zumindest vermindert werden. Gleiches trifft für 6ehirnschäden, Strahlenschäden u.a. zu.In a system according to SUBSTANTIVE CLAIM 18, a breathing mask is used for anesthetic purposes Oxygen supplied or at least air enriched with oxygen. The dosage takes place either manually or automatically depending on the arterial measurements Oxygen values, with very precise dosing, depending on the difference between arterial and venous oxygen. Dosing takes place in the two in the last cases via electronically controlled flow valves. he control should cause the patient (or in the case of births that of the mother and that of the child) is optimized, causing damage as a result Undersupply of oxygen, e.g. infarcts during dilatation, avoided or at least reduced will. The same applies to brain damage, radiation damage, etc.
In speziellen Fällen kann alternativ der Sauerstoff einem System einer künstlichen Lunge zugeführt werden, wobei ggf.In special cases, the oxygen can alternatively be used in a system artificial lungs are supplied, where appropriate
gleiche Kriterien der Steuerung vorgenommen werden können.the same control criteria can be made.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843409991 DE3409991A1 (en) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | High performance molecular filter including diverse applications |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843409991 DE3409991A1 (en) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | High performance molecular filter including diverse applications |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3409991A1 true DE3409991A1 (en) | 1985-09-26 |
Family
ID=6230927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843409991 Withdrawn DE3409991A1 (en) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | High performance molecular filter including diverse applications |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3409991A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3837139A1 (en) * | 1988-11-02 | 1990-05-03 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Device for supplying closed spaces with breathing air |
GB2288751A (en) * | 1994-04-19 | 1995-11-01 | Philip Arthur Mullins | Filter element |
EP0687456A3 (en) * | 1994-05-30 | 1996-05-29 | Mueller Klaus Ruediger | Regeneration and hospital bed |
DE19729739C2 (en) * | 1997-07-11 | 2001-06-13 | Thomas Kriesmer | Procedure for removing CO¶2¶ in rebreathing systems |
-
1984
- 1984-03-19 DE DE19843409991 patent/DE3409991A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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