DE3905975A1

DE3905975A1 - Vorrichtung zur filterung giftiger stoffe

Info

Publication number: DE3905975A1
Application number: DE19893905975
Authority: DE
Inventors: Sylvia Gerigk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-25
Filing date: 1989-02-25
Publication date: 1990-08-30

Description

Der Erfindung liegt die Zielsetzung der Verkleinerung von Filtern, vorzugsweise Gasfilter zugrunde, die bisher nicht durchführbar war, da eine damit verbundene Verkleinerung des Aktivkohlebettes Grenzen in der Adsorbtionsfähigkeit setzten und somit eine Verschlechterung zwangsläufig die Folge wäre. Da das Aktivkohlebett (A) in Strömungsrichtung der zu reinigenden Atemluft eine bestimmte Mindestbettdicke zur optimalen Filterung aufweisen muß, aus der die Verweil zeit der zu reinigenden Luft abgeleitet wird, konnten die bisher verwendeten Gasfilter, ob Flachbettfilter (Fig. 2a und 2b) oder zylindrische Rundfilter (Fig. 1a und 1b) zwecks Verkleinerung bei gleichbleibender Luftmenge zwecks Minimierung des gesamten Anlagensystems in dem diese Filter eingebunden sind, in ihren Abmessungen nicht verändert werden.

Versuche haben eindeutig gezeigt, daß ein Aktivkohlebett mit einer zu geringen Schüttung, bzw. zu geringen Bettdicke (A) nicht, oder ungenügend Adsorbtionsleistung gewährleistet und somit zur Filterung von zum Beispiel Kampfstoffen in der Atemluft nicht geeignet ist.

Luftgeschwindigkeit, Luftvolumen, Verweilzeit und die Gestaltung des Filterbettes stellen somit feste Parameter dar, die nicht wahllos geändert werden können.

Um zum Beispiel einen herkömmlichen Filter mit einem Aktivkohlebett von 100 mm Filterbetthöhe und einer Luftmenge X bei gleichbleibender Luftmenge von X auf 50 mm Aktivkohlebetthöhe zu reduzieren, würde entsprechend der Reduzierung die Verweilzeit der zu filternden Luft und die mit ihr einströmenden giftigen Stoffe herabgesetzt werden. Dieses hätte zur Folge, daß die Adsorbtion welche chemisch oder physikalisch an oder in der Aktivkohle vorgeht nicht stattfindet, da die Zeit für diesen Vorgang nicht ausreicht.

Um bei einer wie zuvor erwähnten Verkleinerung der Aktivkohlebetthöhe die Verweilzeit, die benötigt wird, zu erhöhen wird daher erfindungsgemäß das Aktivkohlebett (A) mittels Leitbleche (L) unterteilt und die zu filternde Atem luft soweit umgeleitet, bis die gewünschte Bettdicke und somit auch die benötigte Verweilzeit erreicht wird.

Durch diese Umlenkung und der daraus entstehenden höheren Aktivkohleschüttung besteht somit auch die Möglichkeit, bisher verwendete Gasfilter und deren Filterbetthöhe so zu verändern, daß diese ohne Dimensionsveränderung der äußeren Filterabmessungen mit größeren Luftraten beaufschlagt werden können.

Dieser Eingriff in die Gestaltung des Filterbettes (A) wäre besonders dann von Nutzen, wenn es sich um die Filterung von schwer adsorbierbaren Stoffen handelt, die aufgrund ihrer Struktur und chemischen oder physikalischen Eigenschaften nur über den Faktor Zeit von der Aktivkohle zurückgehalten werden können.

Bei einer Verkleinerung eines zylindrischen Aktivkohlebettes, das heißt Verkleinerung des Außendurchmessers der Zylinder wand (Z) und die damit verbundene Verkleinerung der Filterbettdicke, besteht erfindungsgemäß durch die Wahl der Unterteilung (L) und Umlenkung des Luftweges auch die Wahl der Bestimmung der Verweilzeit vorzunehmen. So kann zum Beispiel bei dem Einsatz von nur einer Unterteilung (L) des Filterbettes (Fig. 1a), so verfahren werden, daß der gesamte Umfang des Kohlebettes (A) in der Kreisebene von der Luft durchströmt werden muß, wobei der Lufteintritt (Y) und der Luftaustritt (D) in das bzw. aus dem Kohlebett (A) jeweils vor und hinter der Unterteilung (L) gegründet wird. Die verbleibende Restfläche der inneren (K) und der äußeren (J) der Filterummantelung (Y) bleiben dabei verschlossen.

Eine ähnliche Gestaltung und Vergrößerung der Filterbettdicke (A) läßt sich auch in einem Flachbettfilter, wie in Fig. 2b dargestellt, durch entsprechende Umlenkung (L) des Luftweges erreichen. Um die systembedingte Umlenkung des Luftweges im Aktivkohlebett (A), die vorzugsweise mit dünnwandigen Leitblechen oder Unterteilungsblechen (L) vorgenommen wird, keine Kriechzonen oder auch sogenannte Bypasskanäle zu erhalten, soll durch Unterbrechung der glatten Metallober flächen, eine Verwirbelung oder Umlenkung der an der Metallfläche eventuell entlang kriechenden zu filternde Atem luft erreicht werden, welches auf unterschiedliche Weise wie folgt durchgeführt werden kann.

1. Durch das Aufbringen von Aktivkohlepartikeln mittels Haftmittel auf das Leitblech (L), so daß keine Freiräume nach dem Befüllen des Filterbettes zwischen Kohlebett (A) und Leit- bzw. Unterteilungsblech (L) entstehen können.
2. Durch Verwendung eines gegen den Luftstrom gerichteten, gewellten, gezackten oder vorzugsweise mit Rinnen (hier nicht gezeichnet) ausgeprägten Leitblechen (L), an dem der Luft strom in der Randzone unterbrochen, verwirbelt oder umgelenkt wird.
3. Durch Verwendung von quer zur Luftrichtung verlaufende Stege (S) in flacher oder gekrümmter Form, die in das Aktivkohle bett (A) hineinragen und besonders bei Schrumpfung des Kohlebettes keine Umgehung in Form einer Bypassfunktion zulassen.
Die unter Pos. 1 bis 3 dargestellte Behandlung der Leitbleche ist auch für das Flachbettfilter Fig. 2a und das zylindrische Filter Fig. 1b in Anwendung zu bringen, wobei hier eine Unterteilung in mehrere Filterbetten (A) zu erkennen ist. Durch diese Unterteilung und Umlenkung des Filterbettes, die durch die Anzahl der eingebrachten Leit bleche (L) bestimmt wird, besteht die Möglichkeit, die Adsorbtionsfähigkeit je nach Zielsetzung so zu verändern, daß auch in keinen Filterbetten sehr lange Verweilzeiten erreicht werden.

Eine weitere allgemein bekannte Problemstellung, die sich bei Verwendung von Aktivkohle als Filtermedium für den Einsatz in gepanzerten Fahrzeugen, in denen besonders die auftretenden Schwingungen negativen Einfluß auf den Schrumpfungsprozeß des Kohlebettes ausüben, soll hier erfindungsgemäß in Übereinstimmung mit der Filterbett aufteilung Abhilfe geschaffen werden.

Wie bekannt, reiben sich die einzelnen Kohlepartikel bei starken Schwingungen gegeneinander auf, so daß der Freiraum zwischen den aneinander liegenden Kohlepartikeln kleiner wird und eine Schrumpfung des Aktivkohlebettes die Folge ist. Um diesemVorgang entgegen zu wirken, soll daher die Zylinderwand in Fig. 3, vorzugsweise die äußere Zylinder wand (Z), die das Filterbett umschließt, so gefertigt werden, daß diese jeweils im Bereich zwischen den Leit blechen (L) eine Vorspannung in Richtung des Kohlebettes bekommt, die ähnlich einer Beule in einer Blechplatte, wenn diese herausgedrückt werden soll, immer wieder in ihre Ursprungsform zurückspringt und somit ständig Druck auf das Kohlebett ausübt (Fig. 3).

Wird nun beim Füllen des Filterbettes (A) die Vorspannung der Ummantelung mechanisch unterdrückt und nach Schließen des Filterbettes durch die vordere Stirnwand (Stirnwand hier nicht gezeichnet, da das Filter im Schnitt dargestellt ist) wieder aufgehoben, versucht diese stets, in seine Ursprungslage zurück zu kommen und preßt auch bei zunehmender Schrumpfung des Kohlebettes (A) dieses soweit zusammen, daß keine Freiräume zwischen Kohle (A) und der ihr umgebenden Leitbleche (L) entstehen.

Zur Unterstützung der unter Vorspannung gebrachten Ummantelung bzw. Zylinderwand (Z) kann für den Fall der übermäßigen Schock- und Rüttelbelastungen diese durch Einbringen von Federelementen (F), welche Druck von außen auf die Flächen der Zylinderwand (Z) zwischen den Leitblechen (L) ausüben, zusätzlich gesichert oder verstärkt werden.

Positionsbenennung

A = Aktivkohle = Filterbett
B = Federelement
D = Luftaustritt
E = Lufteintritt
I = interner Sammelkanal zwischen A und U
J = äußere Zylinderwand von A (undurchlässig)
K = innere Zylinderwand von A (undurchlässig)
L = Leitblech/Unterteilungsblech
M = äußere Ummantelung des Flachbettfilters (gasdicht)
O = obere Flachbettfilterabdeckung (durchlässig)
P = untere Flachbettfilterabdeckung (durchlässig)
Q = obere Flachbettfilterabdeckung (undurchlässig)
R = untere Flachbettfilterabdeckung (undurchlässig)
S = Formelemente (Rinnen, Stege)
T = Stirnseite von U mit Austrittsöffnung D
U = Ummantelung des zylindrischen Filters
W = Stirnwand des zylindrischen Kohlebettes
Y = innere Zylinderwand (durchlässig)
Z = äußere Zylinderwand (durchlässig)

Claims

1. Vorrichtung zur Filterung von organischen, anorganischen, vergifteten und verseuchten Stoffen in der Atemluft, mittels eines Filters, vorzugsweise eines zylindrischen Filters, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zylindrischen Filterbett, vorzugsweise einem Aktivkohlebett, die Verweilzeit des zu reinigenden Mediums wie zum Beispiel Luft, oder andere Gase verlängert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Aktivkohlebett in von innen nach außen verlaufende spiralartige Zonen in beliebiger Anzahl aufge teilt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flachbettfilter oder ein anderer Filtertyp und das in ihm eingebettete Aktivkohlebett in schräg, gekrümmte, gewellte, gezackte, oder in beliebiger der Verweilzeit verlängernden Zonen aufgeteilt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung aus einem luftundurchlässigen Material besteht, wie zum Beispiel Metall, Kunststoff oder anderen Materialien.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Unterteilungsmaterials unterschiedlich gestaltet sind und entsprechend der Strömungszielsetzung im Filterbett eine glatte, gewellte, gezackte, rinnenartige oder ähnliche Oberflächenformen aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen mit Aktivkohlepartikel oder anderen schadstoff- beziehungsweise giftstoffadsorbierenden Adsorbtionsmitteln wie zum Beispiel Kunststoffgranulaten mittels Haft- oder Bindemittel belegt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Art der Giftstoffe und Zielsetzung der Adsorbtions fähigkeit andere Adsorbtionsmittel wie zum Beispiel Nährböden mit Bakterienkulturen einbringbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenform durch Stanzen oder Tiefziehen der Leitbleche und der Mantel- bzw. der Stirnflächen erfolgt oder daß durch Aufkleben, Schweißen oder durch andere technische Verbindungsverfahren, Stege, Rinnen oder andere Elemente zur Oberflächengestaltung aufgebracht werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachten Elemente (Rinnen, Stege) mit Aktivkohle partikel oder anderen Adsorberstoffen mittels Haft oder Bindemittel belegt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Unterteilung entstandenen einzelnen Filterbetten durch Verformung der inneren oder der äußeren Zylinderwand des Filterbettes ein Druck auf diese ausgeübt wird und so daß das Aktivkohlebett ständig unter Druck gehalten, bzw. zusammengepreßt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Druckausübung Stege oder vorzugsweise Federelemente oder andere Spann- bzw. Preßelemente eingesetzt werden und den Druck auf die innere oder äußere Zylinderwand des Filters zwischen den Leitblechen zusätzlich unterstützen.