DE3838508A1 - Regelung der kohlendyoxid-konzentration von raumstationen - Google Patents
Regelung der kohlendyoxid-konzentration von raumstationenInfo
- Publication number
- DE3838508A1 DE3838508A1 DE19883838508 DE3838508A DE3838508A1 DE 3838508 A1 DE3838508 A1 DE 3838508A1 DE 19883838508 DE19883838508 DE 19883838508 DE 3838508 A DE3838508 A DE 3838508A DE 3838508 A1 DE3838508 A1 DE 3838508A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- reaction chamber
- temperature
- carbonate
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D21/00—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/46—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions
- B64G1/48—Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions for treatment of the atmosphere
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der
Kohlendioxidkonzentration in der Gasatmosphäre eines
luftdicht abgeschlossenen Raumes, insbesondere einer
Orbitalstation, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
Bei der Überwachung der Gaszusammensetzung in der
Atmosphäre von Orbitalstationen stellt sich unter
anderem die Aufgabe einer Kontrolle des Kohlendioxid
anteils in der Raumluft derartiger Stationen. Dies gilt
sowohl für die atembare Atmosphäre in bemannten Raum
stationen als auch beispielsweise für Experimente, bei
denen die CO2-Produktion und/oder der CO2-Verbrauch von
Pflanzen untersucht werden soll. Zwar sind bereits eine
ganze Reihe von Verfahren bekannt, mit denen eine
Überwachung der Gaszusammensetzung und damit unter
anderem auch des CO2-Anteils in einem derartigen
abgeschlossenen System möglich ist, jedoch weisen diese
Verfahren häufig Nachteile auf, die sie insbesondere
für eine Verwendung in Orbitalstationen ungeeignet
erscheinen lassen. Entweder sind diese bekannten
Verfahren zu aufwendig und die zu ihrer Durchführung
benötigten Einrichtungen damit zu schwer oder zu teuer,
oder sie sind nicht genau genug, oder aber sie sind
nicht für eine gleichzeitige Regelung des Kohlendioxid-
Partialdruckes in einer Gasatmosphäre.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren
anzugeben, mit dessen Hilfe eine exakte und funktions
sichere Regelung der Kohlendioxidkonzentration in einer
luftdicht abgeschlossenen Umgebung möglich ist und das
zugleich den speziellen Anforderungen der Weltraumtech
nik hinsichtlich Platzbedarf, Gewicht und minimaler
Wartungsanforderungen gerecht wird. Ferner soll durch
die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens bereitgestellt werden.
Die Erfindung löst die erste Aufgabe durch ein Ver
fahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan
spruches 1. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt dabei
eine reversible, heterogene Dissoziationsreaktion vom Typ
(f = fest, g = gasförmig)
zugrunde, wobei XCO₃ ein Karbonat eines Alkalimetalls,
eines Erdalkalimetalls oder eines Metalls und XO das
Oxid dieses Elementes ist. Da die jeweiligen Dampf
drucke der beiden Festkörper, d .h. des Karbonats und
des Oxids gegenüber demjenigen des gasförmig vorliegen
den Kohlendioxids nahezu vernachlässigbar sind, ent
spricht der Gesamtdruck des Reaktionssystems praktisch
dem temperaturabhängigen Gleichgewichtsdruck des Kohlen
dioxids, der identisch ist mit dem CO2-Partialdruck in
der Gasatmosphäre des zu kontrollierenden Gasgemisches.
Die Messung und Regelung der Kohlendioxidkonzentration
in der Gasatmosphäre wird bei dem Verfahren gemäß der
Erfindung damit auf eine technisch vergleichsweise
einfach zu realisierende Temperaturmessung und -rege
lung zurückgeführt. Zur Lösung der weiteren Aufgabe
sieht die Erfindung eine Vorrichtung mit den kennzeich
nenden Merkmalen des Anspruches 4 vor.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die insbe
sondere der weiteren Optimierung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sowie der zu seiner Durchführung vorgesehe
nen Vorrichtung im Hinblick auf den speziellen Einsatz
in einer Orbitalstation dienen, sind in den weiteren
Ansprüchen angegeben.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert werden. Die Figur zeigt dabei eine Prinzip
skizze eines mit einer Vorrichtung zur Regelung der
Kohlendioxidkonzentration ausgestatteten, luftdicht
abgeschlossenen Raumes.
Dieser Raum 1, bei dem es sich beispielsweise um das
Innere einer Orbitalstation handeln kann, ist über eine
Rohrleitung 2 sowie über Ventile 3 und 4 mit einer
Reaktionskammer 5 verbunden. Weiterhin ist in diesem
System eine Pumpe 6 vorgesehen. Die Reaktionskanmer 5
ist durch einen Filter 7 in zwei Bereiche 8 und 9
unterteilt, von denen der in der Zeichnung linke
Bereich 8 mit einer Aufheizeinrichtung versehen ist.
Diese besteht aus einer Heizwicklung 10, einem Tempera
turfühler 11 sowie einer einstellbaren Regeleinheit 12,
deren Eingang vom Temperaturfühler 11 beaufschlagt wird
und die den Stromdurchgang durch die Heizwicklung 10
kontrolliert.
Die Heizwicklung 10 verläuft dabei in einer Füllung 13,
die aus einer feinverteilten Mischung Kalziumkarbonat
CaCO3 und Kalziumoxid CaO besteht und die einen Teil
des Bereiches 8 der Reaktionskammer 5 einnimmt.
Zur Einstellung eines vorgegebenen Kohlendioxidanteils
in der Atmosphäre des Raumes 1 wird die reversible,
heterogene Dissoziationsreaktion:
CaCO3 CaCO + CO2
ausgenutzt, bei der der sich einstellende Partialdruck
des Kohlendioxids in der Atmosphäre der Reaktionskammer
5 von der Temperatur bestimmt wird, bei der diese
Reaktion abläuft.
Mit Hilfe der Pumpe 6 wird aus dem Raum 1, dessen
Gasatmosphäre zu regeln ist, ein Gasstrom in den mit
dem Reaktionsgemisch gefüllten Bereich 8 der Reaktions
kammer 5 gefördert, der dort über die Füllung 13 strömt
und in dem sich der durch die Temperatur in diesem
Bereich vorgegebene CO2-Partialdruck einstellt. Dieses
Gas strömt weiter in den angrenzenden Bereich 9 der
Reaktionskammer 5, wobei der Filter 7 den Gasstrom frei
von Feststoffpartikeln hält. Über die Rohrleitung 2
strömt das Gasgemisch anschließend in Pfeilrichtung
zurück in den zu überwachenden Raum 1. Durch zeitweili
ges Schließen der Ventile 3 und 4 ist es dabei möglich,
eine diskontinuierliche Betriebsweise zu realisieren.
Es läßt sich zeigen, daß der sich auf diese Weise
einstellende Partialdruck des Kohlendioxids über eine
Beziehung der Art
ln p co2 = f (1/T)
von der Reaktionstemperatur abhängt, d. h. das der
natürliche Logarithmus des Partialdrucks umgekehrt
proportional dieser Temperatur ist. Innerhalb einer
Elementgruppe, beispielsweise derjenigen der Erdalkali
metalle, wächst dabei für einen konstanten Gleich
gewichtsdruck p co2 die Temperatur T mit steigender
Ordnungszahl.
Im Fall des für das hier beschriebene Ausführungsbei
spiel verwendeten Feststoffgemisches Kalziumkarbonat/
Kalziumoxid wurde durch einen vorangehenden Kalibrier
versuch ermittelt, daß sich der Zusammenhang zwischen
dem Gleichgewichtspartialdruck des Kohlendioxids und
der Reaktionstemperatur gemäß der Beziehung
beschrieben läßt.
Um nun beispielsweise eine Kohlendioxidkonzentration
von 0,1%, entsprechend einem CO2-Partialdruck von
0,76 Torr im Raum 1 einzustellen, muß die Reaktionstem
peratur etwa 543 Grad Celsius betragen. Auf diesen
Temperaturwert wird die Regeleinheit 12 für die Heiz
wicklung 10 voreingestellt. Um den Partialdruck des
Kohlendioxids im Gasgemisch des Raumes 1 konstant bei
dem in diesem Fall vorgegebenen Wert von 0,76 Torr zu
halten, muß somit die Regeleinheit 12 die Temperatur in
der Reaktionskammer 5 konstant auf einen Wert von
543 Grad Celsius regeln. Eine Abweichung um etwa 3 Grad
von diesem Wert würde dabei zu einer Abweichung des
Partialdruckes um etwa 0,076 Torr oder 0,01% von der
vorgegebenen Kohlendioxidkonzentration führen.
Anzumerken ist, daß die Teilchengröße des als Füllung
13 eingebrachten Kalziumkarbonats als Maß der für die
Reaktion zur Verfügung stehenden freien Oberfläche
entscheidend für die Geschwindigkeit des Reaktionsab
laufes ist. Um einen raschen Reaktionsablauf zu er
zielen, sollte die Siebfraktion möglichst klein sein,
beispielsweise zwischen 20 und 50 Mikrometern. Anderer
seits ist es im Hinblick auf eine möglichst weitgehende
Unabhängigkeit des Reaktionsablaufes vom Zersetzungs
grad des beteiligten Feststoffgemisches vorteilhaft,
wenn größere Partikeln bzw. Aggregate eingesetzt werden.
Die Abhängigkeit des sich einstellenden CO2-Dampf
druckes vom Zersetzungsgrad des Feststoffgemisches ist
dabei um so geringer, je niedriger die Reaktionstempe
ratur liegt. Im Bereich der im hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel gewählten Reaktionstemperatur, d. h.
bei etwa 550 Grad Celsius, ist der Partialdruck nahezu
unabhängig vom Zersetzungsgrad.
Das Verhältnis der Einwaage der Füllung 13, im vor
liegenden Fall des Kalziumkarbonats, zum zur Verfügung
stehenden Gasraumvolumen hat keinen Einfluß auf den
sich einstellenden Gleichgewichtsdampfdruck des Kohlen
dioxids und damit auf die sich einstellende Kohlen
dioxidkonzentration. Es bestimmt lediglich die Zeit,
die bis zum Erreichen der angestrebten Konzentration im
Gasgemisch benötigt wird. Um darüber hinaus den Anlauf
vorgang zu beschleunigen, ist es vorteilhaft, das in
die Reaktionskammer 5 eingebrachte Kalziumkarbonat mit
Keimen der neu zu bildenden Phase, in diesem Fall dem
Kalziumoxid, zu infizieren.
Bezugszeichenliste:
1 Raum
2 Rohrleitung
3,4 Ventil
5 Reaktionskammer
6 Pumpe
7 Filter
8,9 Bereiche
10 Heizwicklung
11 Temperaturfühler
12 Regeleinheit
13 Füllung
2 Rohrleitung
3,4 Ventil
5 Reaktionskammer
6 Pumpe
7 Filter
8,9 Bereiche
10 Heizwicklung
11 Temperaturfühler
12 Regeleinheit
13 Füllung
Claims (8)
1. Verfahren zur Regelung der Kohlendioxidkonzentra
tion in der Gasatmosphäre eines gasdicht abge
schlossenen Raumes, insbesondere einer Orbital
station, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere
einer mit dem Raum (1) verbundenen Reaktionskammer
(5) ein Karbonat eines Alkalimetalls, Erdalkali
metalls oder Metalls eingebracht wird, daß die
Reaktionskammer (5) auf eine Temperatur gebracht
wird, bei der der Gleichgewichtsdruck des aufgrund
der Dissoziation des Karbonats in das Oxid des
gleichen Elementes und in gasförmiges Kohlendioxid
entstehenden Kohlendioxids dem der vorgegebenen
Kohlendioxidkonzentration entsprechenden Partial
druck des Kohlendioxids entspricht und daß diese
Temperatur in etwa konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Ausgangssubstanz Kalziumkarbonat (CaCO3)
gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine Kohlen
dioxidkonzentration von 0,1%, entsprechend einem
Partialdruck des Kohlendioxids von 0,76 Torr
vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperatur in der Reaktionskammer auf etwa
543 Grad Celsius konstant gehalten wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet durch
eine mit dem Raum (1) gasdicht verbundenen Reak
tionskammer (5), in deren Innerem eine Füllung (13)
aus einem Karbonat eines Alkalimetalls, Erdalkali
metalls oder Metalls angeordnet ist und die mit
einer regelbaren Aufheizeinrichtung (10, 11, 12)
versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Füllung (13) aus Kalziumkarbonat
besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Füllung (13) aus Partikeln
besteht, deren Durchmesser kleiner als 50 Mikro
meter ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (5)
durch einen Filter (7) in zwei Bereiche (8, 9)
unterteilt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (5)
über eine Ringleitung (2) mit dem Raum (1) ver
bunden ist, in der weiterhin eine Pumpe (6) sowie
wenigstens ein Absperrventil (2, 3) angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883838508 DE3838508A1 (de) | 1988-11-12 | 1988-11-12 | Regelung der kohlendyoxid-konzentration von raumstationen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883838508 DE3838508A1 (de) | 1988-11-12 | 1988-11-12 | Regelung der kohlendyoxid-konzentration von raumstationen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3838508A1 true DE3838508A1 (de) | 1990-05-17 |
DE3838508C2 DE3838508C2 (de) | 1990-10-11 |
Family
ID=6367115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883838508 Granted DE3838508A1 (de) | 1988-11-12 | 1988-11-12 | Regelung der kohlendyoxid-konzentration von raumstationen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3838508A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102398684A (zh) * | 2010-09-15 | 2012-04-04 | 苏州大学 | 一种载人航天器密闭舱室二氧化碳浓度控制系统 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19518913C1 (de) * | 1995-05-29 | 1996-11-28 | Mueller Wolf Ruediger Dr Ing | Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der aeroben biologischen Abbaubarkeit von Testsubstanzen |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2233013A1 (de) * | 1971-07-05 | 1973-01-18 | Commissariat Energie Atomique | Verfahren und vorrichtung zur regelung der partialdruecke einer gasmischung |
DE3614387A1 (de) * | 1986-04-28 | 1987-10-29 | Klaus Brusius | Verfahren und vorrichtung zur gesteuerten anreicherung der raumluft in einem gewaechshaus mit kohlendioxyd (co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)) |
-
1988
- 1988-11-12 DE DE19883838508 patent/DE3838508A1/de active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2233013A1 (de) * | 1971-07-05 | 1973-01-18 | Commissariat Energie Atomique | Verfahren und vorrichtung zur regelung der partialdruecke einer gasmischung |
DE3614387A1 (de) * | 1986-04-28 | 1987-10-29 | Klaus Brusius | Verfahren und vorrichtung zur gesteuerten anreicherung der raumluft in einem gewaechshaus mit kohlendioxyd (co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102398684A (zh) * | 2010-09-15 | 2012-04-04 | 苏州大学 | 一种载人航天器密闭舱室二氧化碳浓度控制系统 |
CN102398684B (zh) * | 2010-09-15 | 2014-04-30 | 苏州大学 | 一种载人航天器密闭舱室二氧化碳浓度控制系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3838508C2 (de) | 1990-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2427230C3 (de) | System zum Mischen von Gasen | |
DE60012015T2 (de) | Druckregeleinrichtung für eine rohrleitung | |
DE2901938C2 (de) | Strömungsmittelseparator mit Molekularsieben | |
DE3801147A1 (de) | Vorrichtung zum erzeugen eines mit dem dampf eines wenig fluechtigen stoffes angereicherten gasstroms | |
DE1508204B1 (de) | Vorrichtung zur Regelung des Gasausflusses aus einer Duese,beispielsweise einer Sauerstofflanze zum Frischen von Roheisen im Konverter | |
DE1931354A1 (de) | Verfahren zum Mischen von Druckgasen und Gasmischgeraet fuer Druckgase,insbesondere fuer Atmungs- und medizinische Geraete | |
DE2123653B2 (de) | Vorrichtung zur Herstellung eines Elutionsmittels | |
DE3838508C2 (de) | ||
DE2260299A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer eisschicht kontrollierten elastizitaetsmoduls und kontrollierter biegefestigkeit | |
DE19652125C1 (de) | Verfahren zur Regelung einer Nitrier- bzw. Nitrocarburier-Atmosphäre sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE1960599A1 (de) | Ventil mit Regeleinrichtung | |
DE2634491C3 (de) | Steuersystem für Absorptionskolonnen | |
CH637032A5 (de) | Vorrichtung zum mischen mehrerer fliessfaehiger medien. | |
DE2552299A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum einstellen der konzentration einer substanz in einem fluessigkeitsstrom | |
DE64017T1 (de) | Bevorratungseinrichtung fuer bewegliche gasheizungsapparate. | |
DE2141346A1 (de) | Geraet zur messung des gasstoffwechsels bzw. der aenderung von gasmengen | |
EP0852800A1 (de) | Einrichtung zum begasen des primärkühlmittels eines druckwasserreaktors | |
DE1577804B2 (de) | Vorrichtung zum gleichzeitigen Überziehen von zwei strangförmigen Werkstücken, insbesondere von zwei Rohren | |
DE2325523A1 (de) | Fluessigkeitsuebertragungssystem | |
DE2655206B2 (de) | Verfahren zur Einstellung und Regelung gewünschter Redoxpotentiale in Gasen | |
EP1685375B1 (de) | Verfahren zum betrieb eines wasserstoff-testlecks | |
DE2937978C2 (de) | Gasdruckregler | |
DE2151279B2 (de) | Ventilgesteuertes Gasmischgerät für Taucheratmungsgeräte | |
DE1153782B (de) | Verfahren zur Regelung des Wassergehaltes von Aufgabemischungen fuer Sintergeraete | |
DE7319687U (de) | Vorrichtung zum dosieren und gleichzeitigen vermengen einer fluessigen verbindung und kohlendioxid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AEROSPACE AKTIENGESELLSCHAFT, 8099 |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |