DE3531743A1

DE3531743A1 - Entgiftungsvorrichtung zur beseitigung von radioaktiven, chemischen und biologischen verunreinigungen

Info

Publication number: DE3531743A1
Application number: DE19853531743
Authority: DE
Inventors: David E. Gainesville Fla. Fowler
Original assignee: Quadrex Hps Inc
Current assignee: Quadrex Hps Inc
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1985-09-05
Publication date: 1986-03-20
Also published as: CA1237378A; IL76314A; FI853513L; GB2167056B; GB2167056A; FR2570542A1; FI853513A0; GB8522089D0

Description

Quadrex, Inc
Akte 20624

Entgiftungsvorrichtung zur Beseitigung von radioaktiven, chemischen und biologischen Verunreinigungen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entgiftung von Werkzeugen , Gegenständen und Waffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse beim Militär Gegenstände zu entgiften, die mit radioaktiven, chemischen und biologischen Verunreinigungen verseucht sind, indem man den Gegenstand mit einer wässrigen Lösung eines starken Bleichmittels übergießt, gebräuchlicherweise bestehend aus Chlornatron oder Chlorkalk. Manchmal fügt das Militär gewisse Laugen zu dieser Lösung hinzu, wodurch sodann das vom Militär als DS 2 bezeichnete Mittel entsteht. Solch eine Zusammensetzung ist einfach eine Mischung aus Bleichmittel und Lauge. Diese Methode ist wirkungsvoll bei der Entgiftung von nicht elektronischen Gegenständen, wie Metalloberflächen, Wänden und Böden. In ähnlicher Weise kann das Gemisch verwendet werden, um Verunreinigungen von der Haut eines Menschen zu spülen, soweit sich diese nicht auf dem Gesicht oder in den Augen befinden. Dadurch entsteht das Problem, daß nach der Entfernung der Verunreinigung von der menschlichen Haut die Haut noch einmal mit sauberem Wasser abgespült werden muß, um das Bleichmittel und die

BAD ORKaINAL,

Lauge von der Haut zu entfernen, die ansonsten aufgrund des pH-Wertes des Gemisches auf der Haut zu brennen beginnen wurden. Dieses Gemisch einer wässrigen Lösung eines Bleichmittels und einer Lauge greift ebenfalls metallische Oberflächen an und wirkt zerstörend auf elektronische

jO und elektromechanisehe Gerätschaften. Deshalb ist das Gemisch nicht zur Säuberung von elektronischen, elektromechanischen und optischen Gerätschaften zu gebrauchen, wenn diese nach der Säuberung wieder weiterverwendet werden sollen. Eine andere, kürzlich vom Militär ange-

jg wandte Methode zur Säuberung von Gegenständen,1iegt in der Verwendung von heißer Luft. Ein "Heißluftgewehr", das einem in der Hand gehaltenen Haarföhn ähnelt, wird an das Auspuffrohr eines Autos oder Schleppers oder an irgendeine andere mit Diesel betriebene Energiequelle angeschlossen. Heiße Luft wird mit einem Durchsatz von etwa 2,8315 m / min bei einer Temperatur von etwa 450⁰F bewegt. Das Gewehr wird auf verunreinigte Oberflächen gerichtet, um lockere Überbleibsel wegzublasen und auf der Oberfläche vorhandene chemische Agenzien oder Toxine zu verdampfen. Die hohe Temperatur wird benötigt, da die meisten chemischen Agenzien und Toxine, die vom Militär verwendet werden, einen niedrigen Dampfdruck aufweisen. Während die heiße Luft auf die zu entgiftende Oberfläche gerichtet wird, wird in Verbindung mit dem"Luftgewehr"

OQ eine Vakuumhose verwendet, die die Luft aus der Umgebung der Oberfläche des verunreinigten Gegenstandes abzieht, und dabei werden die von der Oberfläche des zu entgiftenden Gegenstandes stammenden Verunreinigungen von dem das Luftgewehr bedienenden Personal ferngehalten. Der größte Nachteil dieser Heißluftgebläsemethode ist, daß die von der Oberfläche stammenden Verunreinigungen nicht neutralisiert

werden können. Die Verunreinigungen werden nur von einem Punkt zum anderen befördert. Offensichtlich kann dies zu einer Wiederverschmutzung des Gegenstandes, der entgiftet wurde, führen oder ein anderer Gegenstand wird dafür wieder verschmutzt. Außerdem besteht das Problem

¹^ der Hitzeverformung. Die bei 45O⁰F aus dem Gewehr austretende heiße Luft kann Kunststoffe und Materialien deformieren, aus denen meist elektronische Gegenstände hergestellt werden, oder diese Gegenstände können zumindest überdurchschnittlich beansprucht werden. Deshalb

!5 ist diese Methode sehr oft für den zu säubernden Gegenstand zerstörend.

Wird dieses Verfahren im Freien ausgeführt, so muß das Bedienungspersonal vollkommen mit einem Schutzanzug eingekleidet sein, der ein Sauerstoffgerät mit einschließt. Dabei besteht das Risiko, daß der das Gerät Bedienende einen Hitzschlag erleidet, da sich die Umgebungstemperatur fast schlagartig durch die Heißluft, die durch das Heißluftgewehr austritt, stark erhöht. Schätzungen zufolge kann ein Mensch in dieser Umgebung nicht länger als 50 Minuten arbeiten. Während dieses Zeitraumes muß er die aus dem Heißluftgewehr austretende Luft auf jeden

2
cm des zu entgiftenden Gegenstandes richten. Hinzukommt, daß bisher keines der momentan angewandten Verfahren radioaktive Verunreinigungen oder radioaktive Verunreinigungen in Kombination mit chemischen und/oder biologischen Verunreinigungen beseitigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung herzustellen, mit der Werkzeuge, Ausrüstungsgegenstände und Waffen, die mit radioaktiven Teilchen, chemischen

Agenzien Toxinen und biologischen Agenzien verseucht sind, gereinigt werden können. Dabei sollen die zu reinigenden Gegenstände bei der Behandlung nicht zerstört werden. Nach dem Entgiftungsvorgang sollen die radioaktiven, chemischen und biologischen Verunreinigungen aufgefangen werden können, nachdem sie von dem Gegenstand entfernt wurden.

Im besonderen sollen durch diese Vorrichtung Verunreinigungen wie Viren und Bakterien, die heutzutage bei kriegerischen und terroristischen Aktivitäten Verwendung finden, beseitigt werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine selbstständige Vorrichtung zu schaffen, die leicht zu transportieren ist, so daß sie von einem Ort zum nächsten transportiert werden kann, was beispielsweise auf Kampffeldern nützlich ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Entgiftung von Gegenständen, die mit chemischen und biologischen Verunreinigungen und Toxinen angereichert sind, zu schaffen, wobei die bereits beseitigten Verunreinigungen aufgefangen und verschlossen werden und dann zerstört werden können, wodurch sichere, nicht toxische Überreste zurückbleiben, die zur Lagerung geeignet sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Entgiftung herzustellen, die bei Unterdruck arbeitet, so daß im Falle, daß Lecks auftreten, keine Verunreinigungen an die Atmosphäre abgegeben werden.

Ebenso ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,

ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Säuberung von Gegenständen zu erhalten, bei dem ein dielektrisches Lösungsmittel verwendet wird, mit dessen Hilfe elektronische Ausrüstungsgegenstände bedient und getestet werden ^O können, während der Entseuchungsvorgang abläuft.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Säuberung von Gegenständen herzustellen, bei dem ein flüssiges Agens verwendet wird, das ein besseres Lösungsmittel darstellt, als es die chemischen Agenzien sind, die zu entfernen sind, so daß die chemischen Agenzien von dem flüssigen Agens gelöst werden und von dem Gegenstand entfernt werden.

Schließlich ist es noch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entseuchung herzustellen, bei dem die Lösungsmittel dämpfe den zu entseuchenden Gegenstand durchdringen und auf der Innenoberfläche des Gegenstandes kondensieren, wobei Verunreinigungen, die an diesen Stellen des Gegenstandes angelagert sind, gelöst und weggespült werden.

Diese Merkmale, Aufgabe und Vorteile werden dadurch ₃Q bewirkt, daß eine unter Hochdruck arbeitende Spraydüse ein Lösungsmittel auf den verunreinigten Gegenstand sprayt und dabei chemische Agenzien und Toxine löst, während gleichzeitig radioaktive und biologische Teilchenverunreinigungen gelöst und abtransportiert _ακ werden.

Das Besprühen des verunreinigten Gegenstandes mit unter hohem Druck stehendem Lösungsmittel-Spray vollzieht sich in einer abgeschlossenen Kammer.

Flüssiges Lösungsmittel, das nach der Reaktion Verunreinigungen und gelöste chemische Stoffe enthält, tröpfelt von der Kammer durch eine besondere Falle. Das verunreinigte Lösungsmittel wird dann gesammelt und destilliert. Innerhalb eines Destillationsbehälters ist ein schichtartig reagierendes Neutralisierungsmittel vorhanden, das aus einer Mischung aus wässriger Lösung aus Chlorkalk oder ChIo matron oder Kalilauge besteht. Die Konzentration der wässrigen Lösung aus Chlorkalk oder Chlornatron muß größer als 10% sein und die Konzentration des Ätznatrons oder der Kalilauge muß größer als 1.0 Normal sein.

Biologische Verunreinigungen, die in Kontakt mit diesem

Neutralisierungsmittel kommen, werden zerstört. Die chemischen Verunreinigungen, die in Kontakt mit diesem Neutral isierungsmittel kommen, werden chemisch in nicht toxisehe oder weniger toxische Substanzen umgewandelt. Die Dichte des Neutralisierungsmittels ist geringer als die Dichte des Lösungsmittels und außerdem ist das Neutralisierungsmittel nicht vermischbar mit dem Lösungsmittel, da das Neutralisierungsmittel eine polare chemische Kongo figuration hat. Deshalb wird das Neutralisierungsmittel schichtförmig auf dem mit Verunreinigungen durchmischten Lösungsmittel fließen, das in den Destillationsbehälter gelangt. Jedes chemische Agens, das versucht aus der Destillationsvorrichtung,in die Lösungsmitteldampf eingeleitet gg wird, zu entweichen, muß zuerst durch diese Schicht aus Neutralisierungsmittel. Bei Kontakt mit der Neutralisierungs-

schicht werden die chemischen Verunreinigungen reaktionsmäßig verändert. Sie werden zu schwereren Komponenten, die sich in der Destillationsvorrichtung absetzen, wobei sich keine Verunreinigungen in der Destillationsvorrichtung mit dem Lösungsmitteldampf durchmischen können. Der Lösungsmitteldampf, der dort entsteht, wird dann kondensiert und in einem Behälter mit reinem Lösungsmittel gesammelt, von dem aus er zurückgepumpt werden kann zu der mit Hochdruck arbeitenden Spraypistole zur weiteren Entseuchung. Der Destillationsanteil kann in etwa gleich oder etwas kleiner

ic sein als der Anteil des zur Entseuchung versprühten Lösungsmittels» so daß die Entseuchung fast ununterbrochen weiterlaufen kann.

Nachdem die Säuberung des verunreinigten Gegenstandes von statten gegangen ist, wird der Gegenstand durch den im geschlossenen Kreis von Reinigungskammer, Kondensator und Heizung zirkulierenden Lösungsmitteldampf getrocknet. Der heiße Dampf dient dazu, den Gegenstand zu trocknen, während der Kondensator den Dampf entsättigt, bevor dieser wieder aufgeheizt wird und wieder in die Reinigungskammer für den nächsten Trockenprozess eingeleitet wird.

Da die gesamte Vorrichtung sehr klein ausgestaltet sein Q₀ kann, ist sie vorteilhaft als tragbare Entgiftungseinheit zu verwenden. Da die Entgiftung andauernd von statten gehen kann, ist die vorliegende Erfindung besonders wertvoll für militärische Anwendungsbereiche, wo Werkzeuge, Ausrüstungsgegenstände, Waffen und ähnliches am oder g₅ in der Nähe des Kriegsschauplatzes entgiftet werden können.

Da die beim Militär verwendeten elektronischen und optischen Ausrüstungsgegenstände heutzutage sehr sensibel sind, wird der Bedarf an einer Entgiftungsmethode gemäß der vorliegenden Erfindung immer größer. Konventionelle Entgiftungsmethoden wirken auf die vorgenannte Art von Gegenständen meist zerstörend. Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Lösungsmittel, Trichlortrifluräthan ist mit den elektronischen und optischen Ausrüstungsgegenständen leicht verträglich. Da Trichlortrifluräthan ein exzellentes Dielektrikum ist, kann ein elektronischer Ausrüstungsge-

■^5 genstand sogar oft während des Entgiftungsprozesses betrieben werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm und eine schematische Ansicht des Gegenstandes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnung nach Aufbau und gegebenenfalls auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Entgiftungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die

OQ Entgiftungsvorrichtung dieser Erfindung hat eine Reinigungskammer 10, in der Werkzeuge, Gegenstände, Waffen und ähnliches zur Entgiftung aufgenommen werden können. Die Gegenstände, die man dort hineinstellt, sind eventuell durch radioaktive Partikel, Toxine, chemische Stoffe und/oder

Og biologische Giftstoffe verseucht. Chemische Giftstoffe können Schwermetalle, toxische organische Verbindungen,

Zyanverbindungen, Pestizide oder auch Arten von Nervengasen oder Säuren sein, wie sie heutzutage vom Militär für die chemische Kriegsführung Verwendung finden. Sie beinhalten: Tabun, Sarin, Soman, und Senfgas. Die damit verbundenen biologischen Auswirkungen auf den menschlichen Körper sind: Salmonel 1 envergiftung, Fleischvergiftung, Karbunkel und eine Pilzvergiftung, die im all· gemeinen als gelber Regen bezeichnet wird.

Innerhalb der Reinigungskammer 10 ist ein Gitterträger IQ 12 angeordnet, auf den zu entgiftende Gegenstände gestellt werden. Der Gitterträger 12 ist deshalb offen ausgestaltet, damit Flüssigkeiten und Dämpfe ebenso wie tei1chenförmige Giftstoffe hindurchtreten können. Ebenfalls innerhalb der Reinigungskammer 10 angeordnet ist eine unter Hochdruck arbeitende Lösungsspraypistole 14. Diese kann von außerhalb der Reinigungskammer 10 mittels eines dehnbaren Handschuhs bedient werden. Durch den dehnbaren Handschuh 16 kann der zu entgiftende Gegenstand bewegt werden. Mehrere fest installierte Spraydüsen 18 sind am oberen Teil der Reinigungskammer 10 angeordnet, um alternativ zur unter Hochdruck arbeitenden Lösungsspraypistole 14 oder gemeinsam mit dieser eingesetzt zu werden.

₃Q Wird reines Lösungsmittel über den zu entgiftenden Gegenstand gesprüht, so werden dadurch einzelne Verunreinigungen gelöst und entfernt, während gleichzeitig chemische und toxische Bestandteile aufgelöst werden. Auf diese Weise enthält das Lösungsmittel sowohl aufge-

g₅ löste, wie auch Schwebeteilchen, tropft durch den Gitterträger 12, durch eine Makroteilchenfalle 20 und durch eine

Leitung 22 in einen Auffangtank 24. Durch eine Heizung 26 wird der Auffangtank 24 bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels aufgeheizt. Dabei kann diese Heizung 26 eine mit Heizspulen versehene konventionelle Heizungsanordnung haben oder kann über ein Wärmeverbrauchsrückgewinnungssystem betrieben werden, das die an der Verdampfungsspule verbrauchte Wärme rückgewinnt. Arbeitet die Heizung 26 nach dem Rückgewinnungsprinzip, so könnte wesentlich mehr Energie eingespart werden, was für den militärischen Gebrauch von Nutzen ist, denn die vorliegende Erfindung soll eventuell auch auf dem Schlachtfeld Anwendung finden, wo die Energieversorgung sehr knapp ist.

Eine Temperaturkontroi 1vorrichtung 124 fühlt die Temperatur in der Dampfphase im Auffangtank 24.Wird ein Anstieg der Dampfphasentemperatur gemessen, der oberhalb des Siedepunktes des Lösungsmittels liegt, so schaltet die Temperaturkontroll vorri chtung 124 die Heizung 26 ab, so daß der Auffangtank 24 nicht überheizt wird bzw. daß das Neutralisierungsmittel nicht verdampft wird.

Ein Neutralisierungsmittel enthaltender Tank 28 enthält ein Gemisch aus konzentrierter Chlorkalklauge und Ätzmittel mit einem pH-Wert von etwa 12. Das Neutralisierungsmittel kann hergestellt werden, indem man Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd in einer wässrigen Lösung mit mindestens 10% Chlorkalk oder Chlornatron löst, so daß die Lösung ein mindestens 1.0 Normal Hadroxyd ist. Das Neutralisierungsmittel wird in den Auffangtank 24 vom Neutralisierungsmittel enthaltenden Tank 28 aus über eine Leitung 30, in der ein Kontrol1venti1 32 angeordnet ist, eingeleitet.

Bei jeglicher Inbetriebnahme des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung zeigt ein Niveauschalter 34, der innerhalb des Auffangtanks 24 angeordnet ist, an, ob innerhalb des Auffangtanks 24 ein ausreichender Anteil an Neutralisierungsmittel vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, so öffnet sich das Kontrol1venti1 32 automatisch und läßt einen bestimmten Teil des Neutralisie-

¹^ rungsmittels aus dem das Neutralisierungsmittel enthaltenden Tank 28 durch die Leitung 30 in den Auffangtank 24 fließen. Ein zweiter Niveauschalter 36 ist innerhalb des das Neutralisierungsmittel enthaltenden Tanks 28 angeordnet. Ist nicht ausreichend Neutralisierungsmittel im Auffangtank 24 und wäre gleichzeitig auch nicht genügend Neutralisierungsmittel in dem das Neutralisierungs· mittel enthaltenden Tank 28, so würde die gesamte Vorrichtung nicht arbeiten. Sollte des weiteren in dem das Neutral i si erungsmi ttel enthaltenden Tank 28 eine gewisse Menge an Neutralisierungsmittel enthalten sein, die in 'den Auffangtank 24 fließt, jedoch nicht ausreicht, das erforderliche Neutralisierungsmittelniveau im Auffangtank 24 herzustellen, so läßt der Niveauschalter 34 die Anordnung ebenfalls nicht arbeiten. Ist der Auffangtank 24 wieder mit einer ausreichenden Menge an Neutralisierungsmittel aufgefüllt, so läßt der Niveauschalter den Betrieb des Erfindungsgegenstandes wieder zu. Bevorzugt wird ein leitender Niveauschalter 34 verwendet, da das Neutralisierungsmittel leitend ist und auf diese Weise das Niveau gemessen werden kann. Da Trichiortrif1ur äthan dielektrisch ist, kann die Vorrichtung nicht versehentlich in Betrieb gehen, wenn eine bestimmte Menge Lösungsmittel im Auffangtank 24 ist. Da das Lösungsmittel gelöste und schwebende Verunreinigungen im Auffangtank 24 enthalt fließt das Neutralisierungsmittel , da es in seiner Konfiguration polar ist und sich deshalb nicht mit dem

Lösungsmittel vermischt und gleichzeitig eine geringere Dichte hat als das Lösungsmittel, schichtartig oberhalb des verunreinigten Lösungsmittels. Da das Lösungsmittel innerhalb des Auffangtanks 24 siedet, muß der dabei entstehende Dampf zuerst durch die durch das Neutralisie-

₁q rungsmittel gebildete Schicht und tritt mit dieser in Kontakt. Jede chemische Verbindung, die versucht durch den Lösungsmitteldampf hindurchzudiffundieren, wird chemisch durch das Neutralisierungsmittel oxidiert und wird dann schließlich als Reststoff im unteren Teil des Auffang-

■jK tanks 24 in einer wesentlich ungiftigeren Form vorhanden sein, nachdem die Destillation beendet ist.

Das Neutralisierungsmittel dient ebenfalls dazu, die biologischen und toxischen Verunreinigungen zu zerstören.

2Q Wichtig ist es, zu verhindern, daß Verunreinigungen den Freondampf des Auffangtanks 24 durchdringen, da dies eine neuerliche Verunreinigung der Werkzeuge, Gegenstände oder Waffen in einer späteren Phase des Betriebs bewirken würde, oder es könnten gefährliche Dämpfe für das Be-

oc dienungspersonal entstehen, wenn diese die Reinigungskammer 10 nach Beendigung des Reinigungsvorganges öffnen. Man muß sich dabei dessen bewußt sein, daß die Agenzien, die für die chemische Kriegsführung verwendet werden sogar noch in Konzentrationen in der Größenordnung von 10

„_Q tödlich oder verletzend wirken können.

Der sich im Auffangtank 24 befindliche Lösungsmitteldampf gelangt durch eine Leitung 38 mittels Konvektion in ein Verdampfungsgehäuse 40, welches in der unteren Hälfte der Reinigungskammer 10 angeordnet ist. Innerhalb dieses

Verdampfungsgehäuses 40 isteine Verdampfungsspule 42 an-

geordnet. Im Verdampfungsgehäuse 40 wird das durch die Verdampfungsspule 42 kondensierte Lösungsmittel aufgenommen und wird von dort aus durch eine Leitung 44zu einem Wasserabscheider 46 geleitet. Oberhalb der Verdampfungsspule 42 ist eine Prallplatte 48 angeordnet.

Diese verhindert, daß Lösungsmittel, welches ungelöste und schwebende Verunreinigungen enthält, nicht in das Verdampfungsgehäuse 40 gelangt, wobei gleichzeitig vermieden wird, daß Verunreinigungen über die Leitung 44 in den Wasserabscheider 46 gelangen.

Bei Inbetriebnahme des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung erfolgt unmittelbar eine Verdampfung des Lösungsmittels aufgrund des Einsprühvorganges, der durch die unter Hochdruck arbeitende Lösungsspraypistole 14 oder die Reihe der Spraydüsen 18 bewirkt wird. Diese Verdampfung würde einen Überdruck in der Reinigungskammer 10 bewirken, der aus zwei Gründen nicht wünschenswert ist. Die dehnbaren Handschuhe könnten in absehbarer Zeit aus der Reinigungskammer 10 herausgedrückt werden oder eventuell sogar explodieren. Außerdem könnten bei Auftreten eines Lecks am Erfindungsgegenstand Verunreinigungen in die Atmosphäre austreten, was äußerste Gefährdung für das Betriebspersonal und andere in der näheren Umgebung bedeuten würde. Deswegen ist es äußerst wünschenswert die gesamte Anordnung mit einem gewissen Unterdruck arbeiten zu lassen. Dieser Unterdruck wird beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung mit Hilfe einer Leitung 52 einer Kohlesaule 54 und eines Erzfilters 56, erzeugt. Bei Inbetriebnahme der Vorrichtung öffnet sich ein Isolationsventil 50. Das Einsprayen des Lösungsmittels beginnt, wobei die Verdampfung des Lösungsmittels

im wesentlichen einen überdruck innerhalb der Reinigungskammer 10 bewirkt und dabei der Dampf über das Isolierungsventil 50 und die Leitung 52 aus der Reinigungskammer in die Kohlesäule 54 und den Erzfilter 56 abgezogen wird. Die Kohlesäule 54 adsorbiert den Lösungsmitteldampf und jegliche Spurenelemente der chemischen Agenzien während der Erzfilter 56 den Austritt einzelner Verunreinigungen in die Atmosphäre verhindert. Der Erzfilter 56 ist ein hochempfindlicher Luftfilter, der 99,97% aller Teilchen die größer sind als 0,3 Mikromm beseitigt. Aus diesem

IQ Grunde ist das, was tatsächlich in die Atmosphäre austritt, die Luft, die von Anfang an innerhalb des Erfindungsgegenstandes vorhanden war.

Des weiteren kann man erkennen, daß, obwohl die Prallplatte 48 das verunreinigte, flüssige Lösungsmittel davon abhält in das Verdampfungsgehäuse 40 zu tröpfeln, sie wiederum den zwangsläufigerweise reinen Lösungsmitteldampf nicht davon abhält ,in dasVerdampfungsgehäuse 40 über die Verdampfungsspule 42 zu strömen, wo die Kondensation erfolgt, die dabei einen geringen Unterdruck in der Reinigungskammer 10 erzeugt. Der Differentialdruck zwischen Reinigungskammer 10 und der Atmosphäre ist nicht groß genug, um ein Rückströmen der Luft durch den Erzfilter 56 und die Kohlesäule 54 zu erzeugen, um dabei

gO einen Druckausgleich innerhalb und außerhalb der Reinigungskammer 10 herzustellen. Aus diesem Grunde erfolgt der Betrieb des Erfindungsgegenstandes bei geringem Unterdruck. Das Ventil 50 bleibt während des gesamten Betriebes offen. Würde das Ventil 50 nach dem Luftausstoß durch die

g₅ Kohlesäule 54 und den Erzfilter 56 geschlossen, so würde

die darauf folgende Kondensation des Lösungsmittel dampfes durch die Verdampfungsspule 42 so einen starken Unterdruck innerhalb der Reinigungskammer 10 erzeugen, daß die dehnbaren Handschuhe 16 implodieren könnten.

IQ Der Wasserabscheider 46 ist notwendig, da Wasser und TrichlortrifTuräthan bei etwa 112°F eine azeotropisehe Verbindung eingehen würden. Da das Neutralisierungsmittel eine wässrige Lösung ist, ist im Auffangtank 24 zu jeder Zeit Wasser vorhanden. Des weiteren ist es sehr wahrscheinlich, daß die in die Reinigungskammer 10 eingeführte Luft beim Aufladen des verunreinigten Gegenstandes in der Reinigungskammer 10 einen gewissen Feuchtigkeitsgehalt aufweist. Da das kondensierte Wasser und das kondensierte Lösungsmittel sich im Wasserabscheider 46 sammeln, erfolgt eine Phasenteilung.

Das Wasser wird über eine Leitung 58 wieder in den Auffangtank 24 abgezogen. Eine Röhre 60 in Form eines um 180° gedrehten J ermöglicht es reinem, kondensiertem Lösungsmittel vom Wasserabscheider 46 in einen Lösungsmittelbehälter 62 zu fließen. Eines Förderpumpe 64 übernimmt das Absaugen des Lösungsmittelbehälters 62 über eine Leitung 66. Dabei entlädt sich die Förderpumpe 64 durch eine Leitung 68, ein Ventil 70, einen Adsorptionskanister 72, eine Leitung 74, einen Durchguß 76 und eine Leitung 78. Eine Hochdruckpumpe 80 saugt die Leitung 78 über eine Leitung 82 ab.

Die Pumpleistung der Förderpumpe 64 ist größer als die Pumpleistung der Hochdruckpumpe 80, so daß die Hochdruckpumpe 80 immer ausreichend mit Lösungsmittel versorgt ist und nicht leer gepumpt werden kann. Lösungsmittel, das nicht von der Hochdruckpumpe aufgenommen wird, wird durch ein

_Q5 Ventil 84 über eine Leitung 86 an den Lösungsmittelbehälter 62 zurückgegeben. Die Hochdruckpumpe 80 entlädt sich durch

eine Leitung 88 in ein überdruckventil 90. Von diesem überdruckventil 90 aus wird reines Lösungsmittel über eine Leitung 92 entweder an die fest montierten Spraydüsen 18 oder an die Lösungsspraypistole 14 weitergegeben. Ein Ableiter 94 ist in der Leitung 92 angeordnet, um den von der Hochdruckpumpe 80 kommenden Fluß auszugleichen, da die Hochdruckpumpe 80 eine Kolbenpumpe ist und einen Druck mit etwa 2000 psi erzeugt. Ein Kugelventil 96 ist in der Leitung 92 angeordnet und kontrolliert den Durchfluß reinen Lösungsmittels an die fest installierten Spraydüsen 18.

Im Adsorptionskanister 72 wird vorzugsweise Bleicherde

als Adsorptionsmittel verwendet, jedoch kann ebenso Aktivkohle, Aktivaluminium oder Kieselgel Verwendung finden. Der Adsorptionskanister 72 dient zur Beseitigung jeglicher 2Q Spurenelemente chemischer Agenzien, die auf irgendeine Weise den Lösungsmittel behälter 62 erreicht haben sollten, wobei dann gesichert ist, daß das in die Reinigungskammer 10 eingesprühte Lösungsmittel vollkommen ohne Verunreinigungen i st.

Das Versprühen des reinen Lösungsmittels innerhalb der Reinigungskammer 10 wird bei maximalem Durchsatz von etwa 7,5706 1 pro Minute vollzogen. Sollte weniger als dieser Durchsatz erforderlich sein, so wird das überzählige Vo-

„₀ lumen, das von der Hochdruckpumpe 80 versorgt wird, zurück über das überdruckventil 90 in die Leitung 98 und von dort in den Lösungsmittelbehälter 62 befördert. Sollte der Sprayvorgang vollkommen abgestellt werden, so wird das von der Hochdruckpumpe beaufschlagte Lösungsmittelvolumen

„ ganz durch das überdruckventil 90 in die Leitung 98 und von dort in den Lösungsmittelbehälter 62 geleitet.

Alternierend hierzu kann der Absaugvorgang aus dem Lösungsmittelbehälter 62 über eine Leitung 100 direkt durch die Hochdruckpumpe 80 erfolgen. In der Leitung 100 sind ein Abflußventil 102, ein Isolierungsventil 104 und ein Durchguß 106 angeordnet. Bei oben genannter Betriebsart werden die Förderpumpe 64 und der Adsorptionsbehälter 72 nicht benötigt.

Der Dürchguß 76 und/oder der Adsorptionsbehälter 72 können über ein Ventil 108 in die Leitung 98 und zurück zum Lösungsmittelbehäl ter 62 entwässert werden. Auf diese Weise kann der Durchguß 76 gereinigt werden.

Im Lösungsmittelbehälter 62 ist ein Niveauschalter 110 aη geordnet.Mißt dieser Niveauschalter 110 einen zu niedrigen

2Q Spiegel im Lösungsmittelbehälter 62, was zeigt, daß aus bestimmten Gründen die Destillation nicht ausreichend schnell von statten geht, so stoppt der Niveauschalter 110 den Betrieb der gesamten Vorrichtung. Die Heizung 26 kann eine herkömmliche Spulenheizung sein oder sie kann nach dem Prinzip der Wärmerückgewinnung arbeiten unter Verwendung der Brauchwärme der Verdampfungsspule 42.

Ist die Entgiftung des Gegenstandes beendet, so ist es wünschenswert, den Gegenstand zu trocknen bevor man ihn

₃Q aus der Reinigungskammer 10 entnimmt. Diese Trocknung wird über ein Gebläse 114 vollzogen, das über eine Leitung aus dem Verdampfungsgehäuse 40 ansaugt. Die Entladung der Luft und des Dampfes vom Gebläse 114 erfolgt durch eine Leitung 118, eine Heizung 120 und über eine Leitung 122

op- in die Reinigungskammer 10. Auf diese Weise fließt gereinigter Lösungsmitteldampf über den entgifteten Gegen-

stand und trocknet diesen dabei. Dampf zirkuliert

um den entgifteten Gegenstand und um die Verdampfungsspule 42, wo sich die Kondensation vollzieht, und wird wieder zurückgeführt durch die Leitung 116 zum Gebläse 114 in Art eines gleichbleibenden Trockenzyklusses. IQ Ist es sodann für das Betriebspersonal offensichtlich, daß der entgiftete Gegenstand und das Innere der Reinigungskammer trocken sind, so wird der Gegenstand aus der Reinigungskammer 10 entfernt.

J5 Wie zuvor erläutert findet die Destillation des verunreinigten Lösungsmittels in einem Grad statt, der etwas geringer ist als der Grad, bei welchem das reine Lösungsmittel auf den zu entgiftenden Gegenstand gesprüht wird. Die Kombination einer überschußmenge an Lösungsmittel im Lösungsmittelbehälter 62 und die Tatsache, daß das Einsprühen nicht während des gesamten Betriebes der Vorrichtung erfolgt, erlaubt es, daß der Destillationsgrad kleiner sein darf als der Sprühgrad und daß gleichzeitig eine wiederholte Entgiftung in der Vorrichtung vollzogen werden kann. Dieser Destillationsanteil liegt in bevorzugter Weise in der Größenordnung des gesamten Volumens, das eingesprayt wird, dividiert durch die gesamte Zeit, die benötigt wird, um den Gegenstand,der in der Reinigungskammer 10 zu entgiften ist, aufzuladen, plus der Zeit,

go die nötig ist, den Gegenstand einzusprayen und zu entgiften, plus der Zeit, die zur Trocknung des Gegenstandes benötigt wird, plus der Zeit, die aufgewendet werden muß, um den Gegenstand aus der Reinigungskammer 10 wieder zu entfernen. Deshalb kann in der bevorzugten Ausführungsform die Destil-

gg lation bei etwa 3,7853 1 pro Minute erfolgen, während mit einem Volumen von 7,5706 1 pro Minute eingesprayt wird und

bei diesem Vorgang ist eine vollständige Versorgung des Lösungsmittelbehälters 62 mit reinem Lösungsmittel zur Entgiftung des nächsten Gegenstandes, der zu entgiften ist, sichergestelIt.

Es ist vorgesehen, daß verbrauchtes Neutralisierungsmittel ebenso wie radioaktive, chemische, toxische und biologische Verunreinigungen, die sich im Auffangtank 24 angesammelt haben, periodisch abgelassen werden.

Die Wartung der Vorrichtung kann während der Zeiten, zu denen sich die Vorrichtung nicht in Betrieb befindet, relativ sicher vor den Verunreinigungen, die sich im Auffangtank 24 befinden, von statten gehen. Zu diesem Zeitpunkt sollten sich nur solche Verunreinigungen innerhalb der Vorrichtungen befinden, die sich wiederum im Auffangtank 24 befinden.

Die Vorrichtung kann ebenfalls so ausgestaltet sein, daß die Hochdruckpumpe 80 Lösungsmittel bei einem Druck von mehreren 1000 psi entlädt. In der bevorzugten Ausführungsform entlädt die Hochdruckpumpe 80 das Lösungsmittel bei einem Verhältnis von etwa 7,57061 pro Minute bei einem Druck von etwa 2000 psi.

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Claims

Quadrex, Inc.
Akte: 20624

Entgiftungsvorrichtung zur Beseitigung von radioaktiven, chemischen und biologischen Verunreinigungen.

PATENTANSPRÜCHE

f\). Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines Lösungsmittels mit darin enthaltenen Verunreinigungen aus radioaktiven, chemischen,

•^5 toxischen und biologischen Stoffen,

dadurch, gekennzeichnet, daß das verunreinigte Lösungsmittel mit einem Neutralisierungsmittel in Kontakt gebracht wird und dabei die toxischen und biologischen Verunreinigungen im Lösungsmittel reaktiviert

2Q werden und daß die chemischen Verunreinigungen, die im Lösungsmittel gelöst sind, oxidiert werden, wobei die toxischen, chemischen und biologischen Verunreinigungen in eine nicht · toxische Form umgewandelt werden und, daß das verunreinigte Lösungsmittel destilliert wird, um

2g in ein Lösungsmittel über zu gehen, das frei von Verunreinigungen ist, indem das Lösungsmittel verdampft wird, wobei das Neutralisierungsmittel und die radioaktiven, chemischen, toxischen und biologischen Verunreinigungen in einem Destillierbehälterübrigbleiben.

^r. Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines verunreinigten Lösungsmittels, das verwendet wurde um radioaktive, chemische, toxische und biologische Verunreinigungen von Werkzeugen Ausrüstungsgegenständen und Waffen zu spülen,
dadurch gekennzeichnet, daß das verunreinigte Lösungsmittel durch eine Schicht des Neutralisierungsmittel s fließt, um dabei die im Lösungs-

mittel enthaltenen toxischen und biologischen Verunreinigungen teilweise zu deaktivieren und die im Lösungsmittel gelösten chemischen Verunreinigungen teilweise zu oxidieren, und, daß das verunreinigte Lösungsmittel destilliert wird und den durch die Destillation entstandenen Lösungsdampf zwingt-durch die Schicht aus Neutralisierungsmittel zu dringen, so daß jedes chemische Agens, das versucht mit dem Lösungsmitteldampf durch die Schicht zu dringen, mit dieser Schicht aus Neutralisierungsmittel in Kontakt tritt, wobei es in schwerere nicht toxische Komponenten oxidiert wird und aus dem Lösungsmittel Dampf entfernt werden kann.

,$. Verfahren und Vorrichtung zur Entgiftung von Werkzeugen, Ausrüstungsgegenständen und Waffen, die mit radioaktiven, toxischen, chemischen und/oder biologischen Verunreinigungen behaftet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der verunreinigte Gegenstand in einer Reinigungskammer

2Q (10) angeordnet wird,

daß der Gegenstand unter hohem Druck mit einem Lösungsmittel besprüht wird, um dabei die chemischen Verunreinigungen zu lösen und Teilchenverunreinigungen zu entfernen, das Lösungsmittel sowohl gelöste, wie auch Schwebeverunreinigungen aufnimmt, daß das Lösungsmittel mit einem Neutralisierungsmittel in Kontakt gebracht wird, um die toxisehen.und biologischen Verunreinigungen, die sich im Lösungsmittel ansammeln zu deaktivieren und die chemischen Verunreinigungen, die sich gelöst im Lösungsmittel angesammelt haben, zu oxidieren, wobei die toxischen, chemischen und biologischen

Verunreinigungen in eine nicht toxische Form umgewandelt werden.

4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 3, _o_ dadurch gekennzeichnet,

daß die Destillation des Lösungsmittels nicht verunreinigten

Lösungsmitteldampf erzeugt und daß das nicht verunreinigte Lösungsmittel kondensiert wird und in einen Behälter fließt, um Lösungsmittel für den Sprayvorgang zu liefern.

5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 4 lOdadurch gekennzeichnet, daß der durch das Sprayen erzeugte Lösungsmitteldampf kondensiert wird und dabei dem Druck innerhalb der Reinigungs· kammer (10) unterhalb des Atmosphärendrucks aufrechterhält und daß das Absaugen der Reinigungskammer (10) in die Atmosphäre durch eine Adsorptionssäule und einen Filter erfolgt, so daß der wahre abgeleitete Anfangsdruck der durch den Sprayvorgang entsteht, angeglichen wird und daß die Luft im System abgeleitet wird, wobei ein großer Anteil des Lösungsmitteldampfes übrigbleibt, der schnell kondensiert und dadurch einen geringeren Druck als den Atmosphärendruck erzeugt.

6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle chemischen Spurenverunreinigungen des Lösungsmittels vor dem Sprühvorgang adsorbiert werden.

7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorptionsvorgang sich innerhalb eines Adsorbens abspielt, bestehend aus beispielsweise: Bleicherde, aktiviertem Aluminium, Aktivkohle, Kieselgel und Kieselgur.

8. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Trichiortrif1uräthan ist.

9. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 jQ dadurch gekennzeichnet,

daß das Neutralisierungsmittel ein Gemisch einer wässrigen Lösung aus konzentriertem Unterchlor und einem Ätzmittel ist.

jg 10. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der entgiftete Gegenstand nach dem Sprayvorgang vollkommen getrocknet wird.

2Q 11 . Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß beim Trockenvorgang heißer, ungesättigter Lösungsmitteldampf durch die Reinigungskammer (10) zirkuliert.

2g12. Vorrichtung zur Entseuchung von Werkzeugen, Ausrüstungsgegenständen und Waffen, die mit radioaktiven, toxischen, biologischen und/oder chemischen Verunreinigungen behaftet sind,
gekennzei chnet durch

_on eine Reinigungskammer (10) zur Aufnahme des vergifteten

Gegenstandes und zur Aufnahme der Verunreinigungen während des Entgiftungsvorgangs, durch unter Hochdruck stehende Sprühvorrichtungen (14, 18), die ein Lösungsmittel auf den vergiftete Gegenstand sprühen, um

_Q tei1chenförmige Verunreinigungen von diesem zu entfernen

und chemische Verunreinigungen auf und innerhalb des verunreinigten Gegenstandes zu lösen durch Ablaßeinrichtungen (48, 94) mittels derer das schwebende und gelöste Verunreinigungen enthaltende Lösungsmittel aus der Reinigungskammer (10) in einen getrennten und speziell ausgebildeten Auffangtank (24) abgeleitet wird und durch ein Neutralisierungsmittel, das die chemischen, toxischen und/oder biologischen Verunreinigungen, die aus der Reinigungskammer (10) in den Auffangtank (24) als Bestandteile des Lösungsmittels fließen, in eine nicht

-^g toxische Form umwandelt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Auffangtank (24) eine Destillationseinrichtung 2Q zur Verdampfung des Lösungsmittels hat, wobei Verunreinigungen in flüssiger oder fester Phase zurückbleiben.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,

2g daß das Neutralisierungsmittel ein Gemisch einer wässrigen Lösung für ein konzentriertes Bleichmittel und ein Ätzmittel ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12,

_on dadurch gekennzeichnet, daß das Neutralisierungsmittel eine mindestens 10%i ge wässrige Lösung aus Chlorkalk ist, die ein wasserhaltiges Oxid von wenigstens 1.0 Normal enthält, in dem ein Mitglied der folgende Gruppe in der Chlorkalk-1ösung gelöst ist:

a: Ätznatron

b: Kalilauge

16. Vorrichtung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß das Neutralisierungsmittel eine mindestens 10%ige wässrige Lösung aus Chlornatron ist, die ein wasserhaltiges Oxid von wenigstens 1.0 Normal enthält, in -^q dem ein Mitglied der folgenden Gruppe in der Chlornatronlösung gelöst ist:

a: Ätznatron
b: Kalilauge

^5 17. Vorrichtung nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Trichlortrif1uroethan ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17,

2Q g e k e η η.ζ e i c h η e t durch eine Gebläseeinrichtung zur Vermeidung größerer Druckverluste in der Reinigungskammer (10), durch eine Adsorptionseinrichtung, die in der Gebläseeinrichtung angeordnet ist, um zu verhindern, daß Lösungsmittel oder irgendwelche gelösten Verunreinigungen durch die Gebläseeinrichtung entweichen können, durch eine Filtereinrichtung, die in der Gebläseeinrichtung angeordnet ist, um zu verhindern, daß Teilchen durch die Gebläseeinrichtung entweichen können und durch eine Kondensationseinrichtung, die innerhalb der Reinigungskammer (10) angeordnet ist und den Lösungsmitteldampf, der durch den Sprayvorgang erzeugt wurde, kondensiert, wobei die Kondensationseinrichtung und die Gebläseeinrichtung es ermöglicht, daß das Sprühen

_g(- des Lösungsmittels auf den verunreinigten Gegenstand bei einem geringeren Druck als Atmosphärendruck erfolgt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18,

d ad urch gekennzeichnet, daß eine Adsorptionsvorrichtung chemische Spurenverunreinigungen aus dem Lösungsmittel vor dem Sprayvorgang entfernt.
IO

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsvorrichtung Bleicherde als Adsorbens verwendet.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsvorrichtung Aktivkohle als Adsorbens verwendet.

22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsvorrichtung Aktivaluminium als Adsorbens verwendet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsvorrichtung Kieselgel als Adsorbens verwendet.

24. Vorrichtung nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsvorrichtung Kieselgur als Adsorbens verwendet.

25. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Neutralisierungsmittel mit dem Lösungsmittel nicht vermischbar ist und als durchgehende Schicht in der Destillationseinrichtung über das Lösungsmittel fließt, so daß jeder Dampf, der in der Destillationseinrichtung erzeugt wurde, durch das Neutralisierungsmittel durchströmen muß und dabei verhindert, daß sich chemische Verunreinigungen mit dem Lösungsmitteldampf der Destillationseinrichtung vermischen.