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Title:
METHOD AND DEVICE FOR SCRUBBING AIR CONTAINING NOXIOUS SUBSTANCES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1982/001348
Kind Code:
A1
Abstract:
Method and device for scrubbing air containing noxious substances, utilizing absorption and catalytic substances. The object of the invention is to purify air from noxious substances it contains by utilizing simultaneously absorption and catalytic masses, the usefull life of said masses being substantially long. This result can be achieved by this method because the air (which is led to the filter) heavy with noxious substances with, for example, So2, NO2, NO and CH links, is first subjected to a partial oxidization in a layer of soda lime, and then in a layer of catalyzer, for example hopkalite, preferably from NO into NO2; the air is then circulated through the activated carbon layer and warmed up on a heating installation, and then fed to a second catalytic layer, for example in order to change CO into CO2, the hopkalite layer being preferably followed by a cooling zone through which the purified air is brought back into the cabin. The absorption and catalytic layers are set in succession according to the temperature raise they are subjected to. The noxious substances contained in the air intake (1), which consist for example in SO2, NO2, NO, CO and HC, are changed into SO3 and NO into NO2 by adding ozonized air (10) and purified by the absorption and catalytic masses by means of the HC links. Ozonized air is added through a bypass (10) to the air to be purified, or fed directly to an ozonizer (11), ozonization being preferably made electrically.

Inventors:
DEWERT HERIBERT (DE)
IGELBUESCHER HEINRICH (DE)
HOELTER HEINZ (DE)
GRESCH HEINRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP1981/000153
Publication Date:
April 29, 1982
Filing Date:
September 30, 1981
Export Citation:
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Assignee:
DEWERT HERIBERT (DE)
IGELBUESCHER HEINRICH (DE)
HOELTER HEINZ (DE)
GRESCH HEINRICH (DE)
International Classes:
B01D53/02; B01D53/50; B01D53/68; B01D53/81; B01D53/86; B01D53/94; B01J23/76; B60H3/06; (IPC1-7): B60H3/06; B01D53/02; B01D53/36
Domestic Patent References:
WO1981001963A11981-07-23
Foreign References:
DE2911428A11980-10-02
DE2908085A11980-09-11
DE2603750A11977-08-04
DE2416805A11975-10-23
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Claims:
P T E H T A H S P B Ü C Ξ E :1. Verfahren zur Eeinigung von mit Schadstoffen belasteter Luft, vorzugsweise für die einem Auf¬ enthalt von Personen dienenden Kabinen od.dg
1. l. zugeführte Luft, unter Verwendung von Sorptions¬ und Katalysatormassen, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Pilter zugeführte schadstoffbeladene Luft mit z.B. SOp, HOp, HO und ΞCVerbindungen zuerst durch die angeordnete Hatronkalkschicht, dann durch eine KatalysatorSchicht, z.B. Hopkalit, eine partielle Oxidation der Stockoxyde vorgenommen wird, vorzugs¬ weise HO in HOp und anschließend durch die AKohle Schicht geleitet wird und erwärmt über eine Aufheiz¬ vorrichtung einer zweiten Katalysatorschicht, z.B.
2. Hopkalit, zugeführt wird, um CO in COp zu wandeln, wobei vorzugsweise hinter der Hopkalitschicht eine Kühlzone angeordne't ist, über die dann die gereinig¬ te Luft der Kabine übergeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptionsmassen nordnung zeigt, daß bei erhöh¬ ter Konzentration der Schadstoffmengen in der zugeführ¬ ten Luft nach dem Durchfließen der Hatronkalkschicht und anschließender Hopkalitschicht, Hatronkalk der AKohle Schicht zur Aufnahme der gewandelten sauren Schadstoffe vorgeschaltet ist.
4. 3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß durch partielle Erwärmung der jeweils für die einzelnen Schichten erforderliche Partialdruck ein¬ gestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorher¬ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sorptions¬ und Katalysatorschichten entsprechend ihrer erforder¬ lichen Temperaturerhöhung hintereinander angeordnet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorher¬ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigen¬ de Luft zunächst eine Erwärmung auf 20 30°C erfährt, dann die Sorptionsmassen beaufschlagt, anschließend auf 55 60°C aufgeheizt wird, woraufhin diese die Kataly¬ satormassen beaufschlagt, im Anschluß daran einer Abküh¬ lung unterworf.en wird und die gereinigte Luft der wei * teren Verwendung zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehen¬ den, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigende Luft vvoorr ddιer Beaufschlagung der Sorptionsmassen auf 25 C erwärmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft vor Beaufschlagung der Katalysatormassen auf 55°C erwärmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Durchführun der Atemluftreinigung im Pahrzeuginneren angebracht ist und diezu reinigende Luft aus dem klimatischen Umfeld des Pahrzeuginneren entnommen, gereinigt und als Luftdusche dem Pahrer zugeführt wird.
10. Vorrichtung zur Peinigung von mit Schadstoffen be¬ lasteter Luft, vorzugsweise für die einem Aufenthalt von Personen dienenden Kabinen od.dgl. zugeführte Luft, un¬ ter Verwendung von Sorptions und Katalysatormassen, ins¬ besondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder einenf oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schadstoffmassen in der Anström¬ luft (1) bestehend aus z.B. SOp, HOp, HO, CO und HC, durch Zuführung ozonisierter Luft (10) in SO, und HO zu HOp gewandelt und mit den ECVerbindungen durch die Sorptions und Katalysatormassen gereinigt und gewandelt werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ozonisierung der Luft erfindungs emäß in einem By pass (10) der zu reinigenden Luftmenge zugesetzt wird und oder direkt über einen Ozonisator (11) erfolgt, wobei vor¬ zugsweise die Ozonisierung elektrisch durchgeführt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Ozonisierungsvorrichtung (11) an erfor¬ derlicher Stelle erfordernisgerecht vor und/oder zwischen den Sorptionsmassen eingesetzt ist, wobei vorzugsweise die in HOp und SO, gewandelten SOp und HOBestandteile der Luft gemeinsam mit den HCVerbindungen vor dem Durchfließen der Hatronkalk und AKohleschiebt und der letzten Hopkalit¬ schicht (6) durch eine A.ufheizvorrichtung (5) aufgewärmt werden, so daß die Hopkalitschicht nicht so weit ange¬ feuchtet wird, daß sie als Katalysatormasse unbrauchbar ' C ΓI wird und die dann gereinigte und erwärmte« Luft über eine Kühlzone (7) auf die gewünschte Atem*' oder Eaum luftTe peratur heruntergekühlt wird und vorzugsweise das Erwärmungs und Kühlaggregat als Peltierelement ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorher¬ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigen¬ de Luft über den Anblas oder Ansaugstutzen (12) zuge„ führt wird und die erste partielle Erwärmungsstufe (13) vor Eintritt in die Chemiesorptionsmassen (14) und (15) angeordnet ist, wobei die Elemente zur Erwärmung und späteren Abkühlung vorzugsweise als Peltierelemente ausgeführt sind und die zweite partielle Heizstufe (16) die bereits durch eine oder mehrere Schichten geführte Luft auf die gewünschte Temperatur aufheizt, die zum Durchfließen der Katalysatormassen (17) dienlich ist, wobei die somit gereinigte Luft über einen Kühlkanal (18) rück¬ gekühlt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorhergehen den, dadurch gekennzeichnet, daß die partiellen Aufheiz¬ stufen (13) und (16) aus einer gemeinsamen Peltierblockan ordnung bestehen, die lediglich zur ersten Teilumlenkung der zu reinigenden Gase durch eine Trennwand (20) in der Vor und Hachheizstufe getrennt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorhergehen den, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Eintrittskammer (24) für die zu reinigende Luft aufweist, die mit einer Er¬ wärmungseinrichtung (32) für die durchströmende Luft ausge¬ rüstet ist, daß in Strömungsricht ng der Luft der Eintritts¬ kammer (24) eine mit Sorptionsmaεsen (27) versehene Kammer ( dieser eine mit einer Erwärmungseinrichtung (32)' ausge¬ rüstete Aufheizkammer (30) , dieser eine mit Katalysa¬ tormassen (29) versehene Kammer (28) und dieser eine mit einer Kühleinrichtung (32) ausgerüstete Kammer (31) nachgeordnet ist.
16. 15» Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorher¬ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kammern (24,26,28,30,31) in einem Gehäuse (21) angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorher¬ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Luftein (22) und austritt (23) an einer Seite des Gehäuses (21) befinden. 17*.
18. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorher¬ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (26,28) mit den Sorptions (27) und Katalysatormassen' (29) in einem Teil des Gehäuses (21) und die Kammern (30,31) mit den Erwärmungs und'Kühleinrichtungen (32) im anderen der der vorgenannten Teil benachbarten Teil des Gehäuses (21) angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorhergehen¬ den, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskammer (24) und die Kammer (26) mit den Sorptionsmassen (27) über eine UmleitVorrichtung (25) voneinander getrennt sind.
20. Vorrichtung nach" Anspruch 9 oder einem der vorhergehen¬ den, dadurch gekennzeichnet, daß 'die Austrittsδffnung (35) der Kammer (26) und die Eintrit sÖffnung (36) der Kammer (2 c..::ι derart angeordnet sind, daß die Luft die diesen Kammern (26,28) zugeordnete Aufheizkammer (30) in ihrer ganzen Länge durchströmt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorher¬ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Erwärmungs und Kühleinrichtungen ein oder mehrere Peltierelemente (32) Verwendung finden, welches bzw. welche mit Kühlrippen versehen ist bzw. sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorher¬ gehenden, insbesondere zur Erwärmung und/oder Abkühlung bzw. zur Abkühlung und/oder Erwärmung des zu reinigen¬ den Luftstromes unter Verwendung von Peltierelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Peltierelemente (63 66) derart angeordnet sind und der Luftstrom so geleitet ist, daß dieser thermisch nacheinander über die Heißseiten der Peltierelemente (63 66) geführt und im 'Gegenstrom über deren Kühlseiten rückgeführt ist bzw.. umgekehrt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorhergehen¬ den, dadurch gekennzeichnet, daß die Peltierelemente (63 6 sich in einem gemeinsamen Gehäuse (60, 61) befinden.
24. 23 Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorhergehen¬ den, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (60, 61) mit Eippen (62) od.dgl.
25. versehen ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der vorher¬ gehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (60, 61) mit Umleitvorrichtungen od.dgl. ausgerüstet ist.
Description:
"Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von mit Schad¬ stoffen belasteter Luft" -_

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich¬ tung zur Reinigung von mit Schadstoffen belasteter Luft, vorzugsweise für die einem Aufenthalt von Personen die¬ nenden Kabinen od.dgl. zugeführte Luft, unter Verwendung von Sorptions- und Katalysatormassen.

Es ist bekannt, die Befreiung der Luft von Schadstoffen mittels Absorptions-Adsorptions- und Katalysatormassen durchzuführen. Sorptionsmassen werden in ihrer Aufnahme¬ fähigkeit sehr stark vom V/asserdampfpartialdruck beein¬ flußt, und zwar dahingehend, daß beispielsweise A-Kohle von einer relativen Luftfeuchtigkeit ab oberhalb von 50% bei schwerwasserlöslichen Stoffen in ihrer Sorptionsfähig¬ keit um ein Mehrfaches absinkt- Weiterhin geht die Sorp¬ tionsfähigkeit aber auch mit steigender Temperatur, bei¬ spielsweise oberhalb von 4-0 - 50° C, sehr stark zurück, so daß teilweise in diesem Bereich sorbierte Stoffe schon wieder freigesetzt werden.

Katalysatormassen werden hingegen schon bei sehr geringen relativen Feuchtigkeiten unbrauchbar. Um Katalysatormassen, beispielsweise Hopkalit, gegen Feuchtigkeitsumschlag zu schützen, müssen diese aufgeheizt werden.

Im aufgeheizten Zustand sind die Sorptionsmassen, insbe¬ sondere Adsorptionsmassen, ab einer ' bestimmten Temperatur jedoch kaum noch aufnahmefähig bzw. wird ein Teil der sor- bierten Schadstoffe bereiτs wieder freigesetzt. Eine Vor¬ wärmung der zu reinigenden Luft bei gleichzeitiger Anwen¬ dung von sorptions- und Katalysatorwirkenden Massen hat sich daher wegen deren z.T. gegensätzlicher Verhaltens¬ weisen als nicht brauchbar erwiesen, weil die Vorwärmung

nicht zum gewünschten Erfolg geführt hat.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Er¬ findung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren " und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche unter Vermeidung vorerwähnter Nachteile in ein¬ facher Weise eine Befreiung von Luft von ihren Schad¬ stoffen bei gleichzeitiger Verwendung von Sorptions- und Katalysatormassen ermöglicht, wobei überdies die Sorptions- und Katalysatormassen vergleichsweise hohe Standzeiten erreichen.

Verfahrensgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die an¬ gesaugte, von Schadstoffen zu befreiende Luft zuerst in der vorhandenen natürlichen Temperatur durch Chemi-f- sorptionsfiltermassen geführt wird und hier von sauren Gasen, Kohlenwasserstoffen und festen Staubteilchen be¬ freit wird und dann erst anschließend über eine Erwär- mungsvorrichtung so weit aufgeheizt wird, daß der Wasser¬ dampfdruck der Luft über dem Peuchtigkeitsaufnahmepunkt der nachgeschalteten Kataϊysator assen zur Wandlung von CO in C0 2 ausreicht und die nach dem Durchfließen der Ka¬ talysatormassen von Schadstoffen befreite Luft einer Kühl¬ zone zugeführt wird, die so weit die Luft abkühlt, wie es zur Ξumanisierung des Arbeitsplatzes, z.B. Arbeitsschutz¬ oder Fahrzeug-Kabine, dienlich ist.

Erfindungsgemäß wird die von Schadstoffen zu befreiende Ate luft für die Arbeitsschutzkabine zuerst über eine Uatron- kalkschicht geleitet zur vorzugsweisen Absorption von SO , SO^ und NO-,.

Als zweite Schicht ist dahinter eine Katalysatorschicht angeordnet, bestehend aus Hopkalit, u -das von der Natron- kalkschicht nicht absorbierte IO in UO zu wandeln, das dann von der dritten Schicht, einer A-Kohle-Schicht, zu-

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sätzlich mit den HC-Verbindungen adsorbiert wird.

Hinter dieser A-Kohle-Schicht erfolgt dann die vier- te Schicht, die aus einem Katalysator besteht, der CO in CO wandelt, und hier wird die Luft vor dem DurchfHes¬ sen dieser Katalysatorschicht, die vorzugsweise aus Hopkalit besteht, erwärmt, so daß die Luft, ohne Feuch¬ tigkeit auf dem Katalysator, z.B. Hopkalit, zu hinter¬ lassen, gereinigt wird und anschließend - gekühlt auf eine gewünschte Temperatur - als Atem- und Spülluft dienlich ist. Das Erwärmen und Kühlen wird erfindungs¬ gemäß vorzugsweise durch ein Peltierelement vorgenommen.

Vorzugsweise wird diese erfindungsgemäße Anordnung von Chem_£sorptionsmassen durch einen weiteren erfindungsge¬ mäßen Gedanken in der Standzeit wesentlich verbesser , indem die von Schadstoffen zu befreiende Atemluft für Arbeitsschutzkabinen, z.B. auch Fahrzeugkabinen, vor der Durchströmung von Chemisorptions-'und Kontakt-Schich¬ ten ozonisiert wird, wobei die .sauren Bestandteile, wie NO zu.N0 2 und SO p zu SO^ oxidiert werden, ' um dann in der* nachgeschalteten, zuerst angeordneten Chemi-sorptions- schicht 'Natronkalk' absorbiert zu werden.

Die Ozonisierung erfolgt in der A-nströmphase vor der ersten und oder zweiten bzw. jeweiligen ChemisorptionsSchicht über elektrische Spannung, wodurch die Luft nach bekannten Ver¬ fahren erfindungsgemäß in dieser Anordnung ozonisiert wird.

Durch diesen erfindungs emäßen Gedanken kann insbesondere bei sehr hoher Belastung von NO, z.B. Abgasbelastungen hin¬ ter Fahrzeugmotoren, wo ein sehr hoher NO-Anteil ist und kaum Sekundärluft-Verdünnungs-Ef ekte für den Einatmenden auftreten, anstelle der oben beschriebenen Hopkalitschicht zur Wandlung von NO in NOp diese entweder entfallen oder

nur als Feinst-Katalysator Anwendung finden, so daß durch die Ozonisierung das Wandeln nicht nur von NO in NOp, sondern auch von CO in CO p erfolgt.

Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, daß bei Ver¬ wendung selektiver Ab- und Adsorptionsschichten auch die entsprechende Lufter ärmung, partiell für die einzelnen Schichten ausgelegt, durchzuführen ist.

So wird die anströmende Luft zuerst partiell für das Durch¬ fließen der ersten Che isorptionsmassen zum Teil erwärmt, z.B. um etwa 6 - 10 , wodurch eine Verschiebun der rela¬ tiven Feuchte, z.B. von 80 auf unter 50 %, bewirkt wird.

Durch diese weitere erfindungs emäße Maßnahme wird die Standzeit, z.B. der A-Kohle, wesentlich erhöht.

Das weitere Erwärmen, z.B. auf über 0 , zur Wandlung von CO in CO p durch Hopkalit assen, bleibt voll erhalten, je¬ doch das Gesamtpaket wird in der Lebensdauer durch diese partielle zweckdienliche Erwärmung- der einzelnen Chemi¬ sorptionsmassen wesentlich erhöht.

Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, daß die zu reinigende Luft zunächst eine Erwärmung auf 20 - 30° C erfährt, dann die Sorptionsmassen beaufschlagt, anschlies- send auf 55 - 60°C aufgeheizt wird, woraufhin diese die Katalysatormassen beaufschlagt, im Anschluß daran einer Abkühlung unterworfen wird und die gereinigte Luft der weiteren Verwendung zugeführt wird. Durch diese Verfahrens¬ weise ist eine optimale Reinigungswirkung möglich, da die von Schadstoffen zu befreiende Luft jeweils in den günstig¬ sten Wirkungsbereichen der Sorptions- und Katalysatormassen- diese durchströmt, mit der Folge, daß diese hohe Standzeiten besitzen. Vorteilhaft wird die zu reinigende Luft vor der Kontaktierung mit der Sorptionsmassen auf 25°C und vor der

Kontaktierung mit den Katalysatormassen auf 55°C erwärmt.

Die Zufuhr von gereinigter Außenluft geschieht bisher da¬ durch, daß die von außen angesaugte Luft über ein Reini- gungs- und/oder Absoprtionsgerät in die Kabine, beispiels¬ weise eines Fahrzeuges, eingeleitet wird.

Damit ist die einzuleitende Luft allen klimatischen Schwan¬ kungen unterworfen und muß, um den Fahrer von diesen Schwan kungen freizumachen, besonders klimatisiert werden.

Es ist bekannt, Sorptionsmassen in Frischluftkanälen einzu¬ bauen, um die Schadstoffe von vorausfahrenden Fahrzeugen au dem Kabinenbereich des Busses oder des LKW's fernzuhalten.

Jedoch der Nachteil ist darin zu sehen, daß die unterschied lichen, schwerwiegenden Belastungen für die Sorptionsmas¬ sen, wie Regen, Schnee, Eis und hohe Feuchte, voll -durch¬ schlagen und den Einsatz solcher Pakete unmöglich machen.

Beweis dafür, es gibt z.Zt. auf dem Weltmarkt kein Gerät, das erfordernisgerecht arbeitet.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Fah¬ rer- mit einer gereinigten, von Schadstoffen befreiten Luft, die aus dem Innenraum des Fahrzeuges entnommen wird, so zu beaufschlagen, daß er sich in seinem Atembereich innerhalb einer Reinluftglocke befindet, die sich klimatisch nicht von dem normalen Innenklima seiner Arbeitskabine unter¬ scheidet.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Sorptions- und Kätalysatormassen-Paketes, d.h. der Belüftungseinrichtung im Wageninneren, ist die Gewähr gegeben, daß die veränder¬ lichen klimatischen Bedingungen im Außenbereich des Fahr¬ zeuges nicht negativ wirksam werden.

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Diese erfindungsgemäße Anordnung hat den " Vorteil, daß "der Fahrer keinen unterschiedlichen klimatischen Beanspruchun¬ gen ausgesetzt ist und nur die für den Atembereich des Fahrers notwendige Luftmenge einer besonderen Behandlung unterzogen werden muß.

Das bedeutet, daß eine Vorrichtung klein, preiswert und mit hoher Verfügbarkeit zur Humanisierung des Arbeits¬ platzes zur Verfügung gestellt werden kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird vorrich¬ tungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schadstoffmassen in der Anströmluft, bestehend aus z.B. SO-, N0~, NO und HC, durch Zuführung ozonisierter Luft in SO^- und NO~ gewandelt und mit den ΞC-Verbindungen durch die Sorptionsmassen ge¬ reinigt werden. Die Ozonisierung der Luft wird in einem Bypasse der zu reinigenden Luftmenge zugesetzt und/oder erfolgt direkt über einen Ozonisator, wobei vorzugsweise die Ozonisierung. elektrisch durchgeführt wird. Die Ozo- nisierungsvorrichtung befindet sich an erforderlicher Stel¬ le, erfordernisgerecht zwischen den Sorptionsmassen, wo-' bei vorzugsweise die in NOp und COp gewandelte Luft vor dem Durchfließen der letzten Hopkalit-Schicht durch eine Aufheizvorrichtung aufgewärmt wird, so daß die Hopkalit¬ schicht nicht so feucht wird, daß sie als Katalysator un¬ brauchbar wird und die dann gereinigte und erwärmte Luft anschließend über eine Kühlzone auf die gewünschte Atem¬ oder Raumluft-Temperatur heruntergekühlt wird und vorzugs¬ weise das Erwärmungs- und Kühlaggregat als Peltierelement ausgebildet ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Vor¬ richtung eine Eintrittskammer für die zu reinigende Luft auf, die mit einer Erwärmungseinrichtung für die durch-

strömende Luft ausgerüstet ist, daß jeweils in Strö¬ mungsrichtung der Luft der Eintrittska mer eine mit Sorptionsmassen versehene Kammer, dieser eine mit einer Erwärmungseinrichtung ausgerüstete Aufheiz¬ kammer, dieser eine mit Katalysatormassen versehene Kammer und dieser eine mit einer Kühleinrichtung aus¬ gerüstete Kammer nachgeordnet sind. Vorteilhaft sind sämtliche Kammern in einem Gehäuse angeordnet, so daß sich insgesamt eine sehr kompakte Bauweise ergibt. Der Luftein- und -austritt befindet sich an einer Seite des Gehäuses, so daß die Luft das ganze Gehäuse mit ihren Kammern im Gegenstrom durchströmt. Die Kammern mit den . Sorptions- und Katalysatormassen sind in einem Teil des Gehäuses angeordnet und die Kammern mit den Erwärmungs- und Kühleinrichtungen in einem anderen, dem vorerwähnten benachbarten Teil des Gehäuses. Auf diese Weise ergibt sich eine unmittelbare bauliche Zuordnung, so daß besondere Leitungen, Kanäle usw. weitgehend ver¬ mieden werden, da ein unmittelbares Überströmen der " Luft von einer Kammer in die andere möglich ist. Die•Eintritts¬ kammer und die Kammer mit den Sorptionsmassen sind über eine Umleitvorrichtung voneinander getrennt, so daß die Luft nach ihrer geringfügigen Erwärmung in der Eintritts¬ kammer zwangsläufig der Kammer mit den Sorptionsmassen zugeführt wird. Die Austrittsöffnung der Kammer mit den Sorptionsmassen und die EintrittsÖffnung der Kammer mit den Katalysatormassen sind gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung derart angeordnet, daß die Luft die diesen Kammern zugeordnete Aufheizeinrichtung in ihrer ganzen wirksamen Länge durchströmt, so daß die Luft mit einer we¬ sentlich erhöhten Temperatur in die Kammer mit den Kata¬ lysatormassen eintritt. Als Erwärmungs- und Kühleinrich¬ tung ' findet vorteilhaft ein oder mehrere Peltierelemente

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Verwendung, welche beispielsweise mit Rippen ausge¬ rüstet sein können, an der die zu erwärmende bzw. abzukühlende Luft zwangsläufig vorbeigeführt wird.

Gemäß einem weiteren Vorschlage der Erfindung sind die Peltierelemente derart angeordnet und der Luftström ist so 'geleitet, daß dieser thermisch nacheinander über die Heißseiten der Peltierelemente geführt und im Gegenstrom über deren Kühlreihen zurückgeführt ist bzw. umgekehrt. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß der heißesten Heißseite der thermisch hintereinander angeordneten Pel¬ tierelemente jeweils die wärmste Kaltseite gegenüberliegt, so daß die für das einzelne Peltierelement zu überwindende Temperaturdifferenz auf ein Ilinimum reduziert wird. Dies hat zur olge, daß die Peltierelemente in ihrem optimalen Betriebsbereich arbeiten. Bei einer Au eizung von bei¬ spielsweise 50°C muß ein Peltie___Lement gegen eine Tem¬ peraturdifferenz von 50°C hochpumpen. Da der Wirkungs¬ grad von Wärmepumpen umgekehrt proportional der zu über¬ windenden Temperaturdifferenz ist, erweist sich dieser als vergleichsweise schiecht. Bei an sich bekannter Verwen¬ dung von Peltierelementen zur Aufheizung oder Abkühlung werden etwa 30 - 4*0 % der elektrischen Leistung zur Erzeu¬ gung einer Heiz- bzw. Kühlleistung verwandt. Demgegenüber läßt sich dieser Anteil durch die erfindungsgemäße Vorrich¬ tung auf etwa 70 % steigern.

Vorteilhaft befinden sich die Peltierelemente in einem ge¬ meinsamen Gehäuse, so daß sich insgesamt eine kompkate'und leicht zu handhabende Anordnung ergibt. Das Gehäuse ist mit Sippen od.dgl. versehen, so daß der Wärme- bzw. Kälteüber¬ gang verbessert wird.

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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das Gehäuse mit Umleitvorrichtungen od.dgl. ausgerüstet, so daß auch eine partielle Erwärmung oder Abkühlung des darüber oder hindurchgeführten Luftstromes mög¬ lich, ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Zeichnungen näher erläutert, und zwar ' zeigt:

Pigur 1 verschiedene Ausfü rungsbeispiele hinterein- bis 3 ander angeordneter Schadstoffschichten, Pigur 4 eine geschnittene Ansicht einer Vorrichtung zum stufenweisen Erwärmen und Abkühlen zu rei¬ nigender Luft,

Pigur 5 eine geschnittene Ansicht einer Vorrichtung in einer abgewandelten Ausführung der Pigur 4,

Pigur 6 die Seitenansicht eines Großfahrzeuges mit Pah- rerkabine und

Pigur .7 eine Ansicht einer erfindungs emäßen Vorrich¬ tung zur Erwärmung und Kühlung des Luftstromes.

Bei der Ausführungsform nach Pigur 1 - 3 wird die mit Schad stoffen, z.B. SO -, N0 2 -, HO- und HC-Verbindungen beladene Luft 1 zuerst durch eine Hatronkalkschicht 2, dann durch ei Katalysatorschicht 3, z.B. Hopkalit oder eine Ozonisierungs schicht, und anschließend durch die Schicht 4 auf A-Kohle g leitet. In der Aufheizvorrichtung 5 findet eine Erwärmung statt, woraufhin die Luft einer Hopkalitschicht- 6 zuge¬ führt wird. Hinter der Schicht 6 ist eine Kühlzone 7 an¬ geordnet, über die dann die gereinigte Luft 8 einer Ar¬ beitsschutzkabine od.dgl. zugeführt wird.

Wie aus Pigur 2 ersichtlich, wird bei erhöhter Konzentra¬ tion der Schadstoffmengen in der zugeführten Luft 1 nach

dem Durchfließen der Hatronkalkschicht 2 und der Katalysatorschicht 3- eine Schicht aus Hatrohkalk 9 durchströmt, die der A-Kohle-Schicht 4 zur Aufnah¬ me der sauren Schadstoffe vorgeschaltet ist.

Bei der Ausf hrun -nach Pigur 3 ? welche für beson¬ ders stark mit Schdstoffen beladene Luft dient, wird ozonisierte Luft 10 zugeführt, so daß die Schadstof¬ fe, z.B. S0 2 , HO , HO und HC, in SO- und H0 2 gewandelt - bzw. gebunden werden und mit den EC-Verbindungen durch die Chemiesorptionsmassen 1 - 9 gereinigt -werden- Die Ozonisierung der Luft wird in einem Bypass 10 der zu reinigenden Luftmenge 1 zugesetzt oder erfolgt direkt über den Ozonisator 11, wobei die Ozonisierung elek¬ trisch durchgeführt wird. Die Ozonisierungsvorrichtung 11 ist an erforderlicher Stelle erfordernisgerecht vor und/oder zwischen den Sorptionsmassen eingesetzt, wobei die in HO p , CO p gewandelten Schadstoffe der Luft mit dieser zusammen vor dem Durchfließen der letzten Kata¬ lysatorschicht 6 durch die AufheizVorrichtung 5 aufge¬ wärmt wird, so daß die Hopkalitschicht nicht so feucht wird, daß sie als Katalysator unbrauchbar wird und die dann gereinigte und erwärmte Luft über eine Kühlzone 7 auf die gewünschte Atem- oder Eaumluftr-Temperatur herun¬ tergekühlt wird. Als Erwärmungs- und Kühlaggregat dient vorzugsweise'ein Peltierelement.

Bei der Ausführung nach Pigur 4 ist mit 12 der Ansaug¬ stutzen, mit 13 die erste partielle -Erwärmun sstufe vor Eintritt in die Chemiesorptionsmassen 14, 15, mit 16 die zweite partielle Heizstufe, mit 7 die Katalysatormasse, mit 18 der Kühlkanal für die austretende Luft, mit 19 die austretende Luft und mit 20 eine Trennwand, bezeichnet

Durch diese erfindungsgemäße, in der Skizze darge¬ stellte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird erreicht, daß die Luft, die bei 12 in das Ver¬ fahren eintritt, bereits bei 13 über eine Erwärmungs¬ stufe, z.B. Wärmetauscher, der vorzugsweise als Warm¬ seite eines Peltierelementes ausgebildet "ist, aufge¬ heizt wird und daß diese Luft vor dem Eintreten in die Chemiesorptionsmassen 14 , 15 somit so weit aufgeheizt ist, daß eine -nasse AufSättigung der Chemiesorptions¬ massen 14, 15 weitgehendst verhindert wird und die relativ trockenö Luft über die zweite partielle Heiz¬ stufe 16 geleitet wird, die ebenfalls vorzugsweise als Ξeißseite des Peltierelementes ausgeführt ist und von hier aus zu den Katalysatormassen geführt wird und bei 18 die Kühlkanalzone, vorzugsweise der Peltierele¬ mente, eingeleitet wird, so daß die austretende Luft bei 19 rückgekühlt ist.

Durch dieses Verfahren in Verbindung mit der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist die Gewähr gegeben, daß die Chemiesorptionsmassen und die Katalysatormassen wesentlich höhere Standzeiten aufweisen als bei der Be¬ aufschlagung mit thermisch unbehandelter schads offbe- ladener Eohgasmenge, und zwar dadurch, daß erfordernis¬ gerecht der Anforderungen der einzelnen Sorptionsschich¬ ten das richtige Partialdruckrerhältnis hergestellt wird. Die Standzeiten können hierdurch um ein Vielfaches erhöht werden.

Die erfindungsgemäße Ausführung stellt somit auch keinen besonderen Energieaufwand dar, da die partielle Erwär¬ mung der ersten Stufe der zweiten Hacherwärmungsstufe zugute kommt und die Kühlleistung gleichzeitig zwangs¬ läufig durch die Peltiereleme te-Anordnung der gereinig-- ' ten frischen Luft die gewünschte Temperatur verleiht.

Das Ausführungsbeispiel nach Pigur 5 stellt eine Ab¬ wandlung der Ausführungsform nach Pigur 4.dar.

In Pigur 5 ist mit 21 das Gehäuse bezeichnet, an dessen einer Seite sich der Lufteintritt 22 sowie der Luftaus¬ tritt 23 befinden. An den Lufteintritt 22 schließt sich die Eintrittskammer 23 an, die durch die UmleitVorrich¬ tung 25 von der Kammer 26 getrennt ist, die der Aufnah¬ me der Sorptionsmassen 27 dient. Der Kammer 26 ist die Kammer 28 benachbart, in der sich die Katalysatoren 29 befinden. Die Kammern 26 und 28 bilden somit einen Teil des Gehäuses 21. Im anderen Teil des Gehäuses 21 ist eine Aufheizkammer 30 vorgesehen, der unmittelbar benach¬ bart die Kühlkammer 31 zugeordnet ist.

Die Aufheizkammer 30 und Kühlkammer 31 weisen als Er¬ wärmungs- und Kühleinrichtungen Peltierelemente 32 auf, die in einem mit Rippen versehenen Gehäuse angeordnet sind. Ein Peltierelement 32 erstreckt sich in die Ein¬ trittskammer 24.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemä-Sen Vorrichtung ist wie folgt:

Die über den Lufteintritt 22 mit normaler Außentempera--' tur zuge ührte Lu t wird in der Eintrittskammer 24 durch- ' ein Peltierelement 32 geringfügig erwärmt, beispielsweise um 5 - 6°C, und gelangt aus der Kammer 24, wie durch den Pfeil 33 angegeben, durch die Umlen einrichtung 25 in de Eingangsbereich der Kammer 26 und durchströmt die in die¬ ser befindlichen Sorptionsmassen 27, wie durch die Pfeile 34 angedeutet ist. Die Austrittε f ung 35 der Kammer 26 ist so angeordnet, daß diese sich u____.ittelbar auf der an¬ deren Seite der Umlenkvorrichtung 2 befinden, so daß der die Kammer 26 verlassende Luftström in den Eingangs-

bereich der Aufheizkammer 30 eintritt. Da sich die EintrittsÖffnung 36 der Kammer 28 am anderen Ende der Aufheizkammer 30 befindet, wird diese in ihrer ganzen Länge vom Luftstrom durchströmt, wie durch den Pfeil 37 angegeben, so daß die Peltierelemente 32 diesen beispielsweise auf 55°C aufheizen. Über die Ein¬ trittsöffnung 36 tritt die Luft in die Kammer 28 ein, durchströmt, wie durch die Pfeile 38 angegeben, deren Katalysatormassen 29 und gelangt über den Kanal 39, wie durch den Pfeil 40 angedeutet, in die Kühlkammer 31, durchströmt diese in ihrer ganzen Länge, wie der Pfeil 41 zeigt, so daß diese durch die Peltierelemente 32 gekühlt wird und tritt aus dem Austritt 23 des Gehäu¬ ses 21 nach außen, so daß diese ihrer weiteren Verwen¬ dung zugeführt wird, beispielsweise in eine Arbeits¬ schutzkabine oder aber in die Kabine eines Pahrzeuges usw. geleitet wird.

In -Pigur 6 ist ein. Großfahrzeug (LKW oder Bus) mit Pah- rerkabine dargestellt. Mit 50 ist das Großfahrzeug, mit 51 die Pahrerkabine, mit 52 eine- Anordnungsmöglichkeit des Chemiesorptionsfilters im Erfindungsbereich, näm¬ lich im Inneren des Pahrzeuges, mit einer Ansaugung 53 aus dem Kabinen- oder- ahrzeugbereich, klimatisch ge¬ schätzt gegen äußerliche Einflüsse, bezeichnet.

Auf diese Weise ist die Gewähr gegeben, daß die norma¬ len PrischluftZuführungen warm oder kalt voll erhalten bleiben können, wobei die schadstoffbelasteten Luftzu¬ führungen für den Atembereich durch die erfindungs emäße Chemiesorptionsfilteranordnung unberührt durch äußere Storeinflusse mit hoher Verfügbarkeit zur Verfügung stehen.

Mit 54 ist die Luftzuführungsanordnung in dem Atem¬ bereich dargestellt und mit 55 der austretende Eein- luftstrahl im Atembereich des Pahrers bezeichnet.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend im einzel¬ nen dargestellten und beschriebenen Ausführung≤merkma- le beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen möglich, ohne jedoch von dem Grundgedanken abzuweichen, die Pahrer von Großfahrzeugen, wie Autobusses, LKW's und ähnlichen Pahrzeugen, von Schadstoffen wie SOp, HC1, CO, HC- und HO -Verbindungen im Atembereich frei- zuhalten, indem erfindungsgemäß das Katalysator- und Che iesorptionsfilterpaket im Innenbereich des Pahrzeu¬ ges, geschützt gegen äußerliche Hegativeinflüsse, die Heinlufterzeugung durch-—führt, wobei es Pahrzeuginnen- luft verwendet, die sich bereits den klimatischen Be¬ dingungen des Gesamtfahrzeuges entsprechend wunschge¬ recht angepaßt hat. Durch diese erfindungsgemäße An- Ordnung ist zusätzlich die Gewähr gegeben, daß die nor¬ male Prischluftzufuiir im erforde ' rlichen Umfang beibehal¬ ten werden kann, so daß keine CO p -Anreicherungen durch die Ausatmung des Fahrenden entstehen können.

In Pigur 7 ist eine Vorrichtung zur Erwärmung und Ab¬ kühlung der zu reinigenden Luft dargestellt.-

Mit 60 und 61 sind die beiden Hälften des Gehäuses be¬ zeichnet, die je mit Hippen 62 zur Pührung eines Luft¬ stromes sowie zur Vergrößerung der Oberflächen άer Ge¬ häuseteile 60, 61 versehen sind. Zwischen den Gehäuse¬ teilen befinden sich die Peltierelemente 63, 64, 65, 66, die thermisch hintereinander angeordnet sind. Der Luft¬ strom ist so geführt, daß dieser, wie durch den Pfeil 67 angegeben, nacheinander über die Heißseiten der Peltier- -

elemente 63, 64, 65, 66 geführt ist und dann ggf. nach Behandlung des Luftstromes und Abkühlung über die Kühl¬ seiten der Peltierelemente 66, 65, 64, ' 63 im Gegenstrom zurückgeführt wird, wie durch den Pfeil 68 dargestellt ist.

Im dargestellten Ausführungsfalle dient die erfindungs¬ gemäße Vorrichtung als Wärmepumpe, wobei durch die An¬ ordnung der Peltierelemente 63 - 66 uni Pührung des Luft¬ stromes 67, 68 sichergestellt ist, daß der heißesten Hei߬ seite des Peltierelementes 66 die wärmste Kaltseite die¬ ses Elementes gegenüberliegt. Soll beispielsweise ein Luft¬ strom von 20 C auf 60°C aufgeheizt werden, so streicht dieser mit seiner . Anfangstemperatur über das Peltierele¬ ment 63 "und erfährt beispielsweise eine Erwärmung von 10°, so daß dieser das Peltierelemente 63 mit einer Tem¬ peratur von 30°C verläßt, die gleichzeitig die Eingangs¬ temperatur für das Peltierelement 64 darstellt.usw * Bei . der Rückführung des Luftstromes trifft dieser beispiels¬ weise mit einer Temperatur von 50 C auf die Kaltseite des Peltierelementes 66 auf und erfährt eine Abkühlung um 10 , so daß dieser mit einer Temperatur von 40°C auf die Kalt¬ seite des im Gegenstrom liegenden Peltierelementes 65 ge¬ langt usw. , so daß insgesamt eine Abkühlung auf das ge¬ wünschte Maß durchgeführt wird.

In gleicher Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Kühlelement verwendet werden. In diesem Palle wird der Luftstrom genau umgekehrt ge ührt, d.h. dieser wird zunächst über die Kaltseiten der Peltierelemente 63, 64, 65, 66 geleitet und dann ggf. zur Erwärmung über die Ξeißseiten zurückgeführt. Durch die thermische Hinterein- anderanordnung der Peltierelemente 63 - 66 und Eückfüh- rung des Luftstromes im Gegenstrom ergibt sich . eine er¬ heblich verbesserte 'Ausnutzung der elektrischen Leistung und damit eine bedeutende Steigerung des Wirkungsgrades.