-
Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung zum Filtern von Luft und zum Abscheiden von Wasseraerosolen aus Luft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Belüftungseinrichtungen zum Filtern von Luft und zum Abscheiden von Wasseraerosolen aus Luft sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt und werden beispielsweise in Windkraftanlagen eingesetzt. Je nach dem Standort der Windkraftanlage muss die von außen angesaugte Luft gereinigt und entwässert werden, um elektronische oder elektrische Bauteile innerhalb der Windkraftanlage zu schützen. Dazu saugen Gebläse die Luft in die Windkraftanlage durch Filterelemente an, in denen die angesaugte Luft gereinigt und entwässert wird. Das in dem Filterelement abgeschiedene Wasser wird dann aus der Belüftungseinrichtung ausgeführt. Dazu weisen die jeweiligen Gehäuse jeweils eine Wasserleitung zum Ableiten des gesammelten Wassers nach außen auf. Sowohl die Montage als auch die Wartung der Wasserleitungen sind mit einem hohen Zeit- und Kraftaufwand verbunden.
-
US 2012/0240535 A1 und
US 2011/0252759 A1 offenbaren jeweils eine Belüftungseinrichtung mit mehreren Filterelementen, die in einem Kopplungsrahmen aufgenommen sind. Zudem umfasst die Belüftungseinrichtung ein Gebläse, das die Luft durch die einzelnen Filterelemente fördert.
-
US 2011/0154991 A1 offenbart eine Belüftungseinrichtung mit mehreren Filterelementen, die in einem Kopplungsrahmen aufgenommen sind. Über den Kopplungsrahmen kann das Wasser aus dem Filterelement nach außen abgeführt werden.
-
US 2016/0166955 A1 offenbart eine Belüftungseinrichtung mit zwei Modulen, die jeweils ein Filterelement und ein Gehäuse aufweisen. Die Filtermodule sind nacheinander geschaltet, wobei das in den Filterelementen abgeschiedene Wasser über einen Kopplungsrahmen nach außen geführt wird. Weiterer relevanter Stand der Technik findet sich in den Druckschriften
DE 10 2007 046 891 A1 ,
DE 10 2015 201 154 A1 und
DE 10 2009 048 068 A1 .
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Belüftungseinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einer Belüftungseinrichtung zum Filtern von Luft und zum Abscheiden von Wasseraerosolen aus Luft das abgeschiedene Wasser durch eine gemeinsame Anordnung abzuleiten.
-
Die erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung weist dabei mehrere Filterelemente, mehrere Gehäuse, mehrere Gebläse und wenigstens einen Strömungsadapter auf. Zudem ist vorgesehen, dass das Filterelement, das Gehäuse und das Gebläse jeweils ein Belüftungsmodul mit einer Strömungsfläche bilden. Dabei sind mehrere identische Belüftungsmodule zu der Belüftungseinrichtung aneinander derart lösbar gestapelt, dass eine Gesamtströmungsfläche der Belüftungseinrichtung einem Vielfachen der Strömungsfläche des einzelnen Belüftungsmoduls entspricht. Das jeweilige Filterelement ist dabei in dem jeweiligen Gehäuse von einer Einlassöffnung zu einer Auslassöffnung des jeweiligen Gehäuses in eine Strömungsrichtung luftdurchströmbar festgelegt. Das jeweilige Gebläse ist an der Auslassöffnung in Strömungsrichtung hinter dem jeweiligen Gehäuse und der wenigstens eine Strömungsadapter ist an der Einlassöffnung in Strömungsrichtung vor dem jeweiligen Gehäuse festgelegt. Ferner ist ein Kopplungsrahmen zwischen dem jeweiligen Gehäuse und dem wenigstens einen Strömungsadapter luftdicht festgelegt. Dabei ist in dem Kopplungsrahmen eine Ablaufkanalanordnung ausgebildet.
-
Vorteilhafterweise ist dadurch die erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung modular aufbaubar und je nach den Anforderungen mit weiteren Belüftungsmodulen erweiterbar. Ferner sind die einzelnen identisch ausgestalteten Belüftungsmodule gegeneinander vereinfacht austauschbar, so dass die Montage und die Wartung der Belüftungseinrichtung vereinfacht sind.
-
In der Belüftungseinrichtung sind der wenigstens eine Strömungsadapter, das wenigstens eine Gehäuse mit dem wenigstens einen Filterelement und das wenigstens eine Gebläse in Strömungsrichtung nacheinander angeschlossen, so dass die Luft durch den wenigstens einen Strömungsadapter zu der Einlassöffnung des wenigstens einen Gehäuses und weiter durch das wenigstens eine Filterelement strömen kann. Durch das Gebläse ist dabei die Luft von außen ansaugbar und durch den wenigstens einen Strömungsadapter weiter in das Gehäuse mit dem Filterelement leitbar. Das Gehäuse kann vorteilhafterweise aus Kunststoff hergestellt - beispielweise rotationsgeformt - sein. Der Strömungsadapter kann vorteilhafterweise strömungsoptimiert sein und die Geometrie des Strömungsadapters kann an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst sein. Das Filterelement weist zweckgemäß eine Rein- und eine Rohseite auf und ist aus einem Filtermaterial geformt. Das Filtermaterial kann dabei beispielsweise hydrophob sein und das in der angesaugten Luft befindliche Wasser in einer Filtrierzone abscheiden. Das in dem Filterelement abgeschiedene Wasser kann sich dann auf der Rohseite des Filterelements unter der Einwirkung der Schwerkraft in eine Drainagezone des Filterelements absetzen. Die Drainagezone schließt an die Filtrierzone des Filterelements an und ist zweckgemäß quer zur Strömungsrichtung versetzt unterhalb der Filtrierzone des Filterelements angeordnet. Die Filtrierzone des Filterelements korrespondiert dabei mit einem Filtrierbereich und die Drainagezone mit einem Abtropfbereich des Gehäuses. Der Filtrierbereich und der Abtropfbereich des Gehäuses schließen dabei einander an.
-
Der Kopplungsrahmen verbindet dabei das wenigstens eine Gehäuse mit dem wenigstens einen Strömungsadapter in Strömungsrichtung luftleitend und quer zur Strömungsrichtung luftdicht. Dadurch kann insbesondere ein Druckraum der Belüftungseinrichtung abgedichtet und aufrechterhalten sein. Der Kopplungsrahmen kann ferner eine tragende Funktion übernehmen und die Belüftungseinrichtung gegen eine Verformung stabilisieren. Die Ablaufkanalanordnung ist in dem Kopplungsrahmen ausgebildet, so dass das in dem wenigstens einen Filterelement abgeschiedene Wasser aus dem Abtropfbereich des jeweiligen Gehäuses über den Kopplungsrahmen nach außen geleitet werden kann. Die Ablaufkanalanordnung kann dabei die Abtropfbereiche der mehreren Gehäuse fluidisch verbinden. Vorteilhafterweise ist die Montage und die Wartung der in dem Kopplungsrahmen ausgebildeten Ablaufkanalanordnung erheblich vereinfacht.
-
Vorteilhafterweise kann die Ablaufkanalanordnung wenigstens einen horizontalen Rinnenkanal aufweisen, der mit einem Abtropfbereich wenigstens eines der Gehäuse fluidisch verbunden ist. Der Rinnenkanal ist in dem Betriebszustand horizontal mit einer Abweichung bis zu 10° zum Boden ausgerichtet, um das in dem Filterelement abgeschiedene Wasser horizontal in der Belüftungseinrichtung unter der Einwirkung der Schwerkraft leiten zu können. Dabei kann der einzelne Rinnenkanal die Abtropfbereiche der mehreren nebeneinander angeordneten Gehäusen mit den entsprechenden Filterelementen fluidisch verbinden. Vorteilhafterweise kann die Ablaufkanalanordnung wenigstens zwei übereinander angeordnete Rinnenkanäle aufweisen, die durch wenigstens einen vertikalen Ablaufkanal fluidisch miteinander verbunden sind. Die übereinander angeordneten Rinnenkanäle verbinden dabei die Abtropfbereiche der Gehäuse in jeweils einer horizontalen Reihe und der wenigstens eine vertikale Ablaufkanal verbindet die Rinnenkanäle vertikal fluidisch miteinander. Der vertikale Ablaufkanal ist in dem Betriebszustand vertikal mit einer Abweichung bis zu 10° zum Boden ausgerichtet, so dass das in dem Filterelement abgeschiedene Wasser unter der Einwirkung der Schwerkraft aus einem zu dem Boden oberen Rinnenkanal in den zu dem Boden unteren Rinnenkanal geleitet werden kann. Vorteilhafterweise kann in der Ablaufkanalanordnung auf diese Weise ein Abführen des in dem Filterelement abgeschiedenen Wassers in jedem Betriebspunkt der Belüftungseinrichtung ohne eine zusätzliche Krafteinwirkung ausschließlich unter der Einwirkung der Schwerkraft sichergestellt werden. Das in den Filterelementen abgeschiedene Wasser kann anschließend aus der Ablaufkanalanordnung nach außen geleitet werden. Zweckgemäß kann dazu der zum Boden unterste Rinnenkanal an seiner tiefsten Stelle eine Ablauföffnung aufweisen. Auf diese vorteilhafte Weise sind die mehreren Gehäuse und die mehreren Filterelemente über die Ablaufkanalanordnung in dem Kopplungsrahmen miteinander fluidisch verbunden und das in den mehreren Filterelementen abgeschiedene Wasser kann vereinfacht aus der Belüftungseinrichtung abgeleitet werden. Bevorzugt sind der wenigstens eine Rinnenkanal aus einem u-förmigen metallischen Profil und der wenigstens eine Ablaufkanal aus einem u-förmigen oder I-förmigen metallischen Profil gebildet.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Strömungsadapter einteilig und bevorzugt aus Kunststoff ist. Der wenigstens eine Strömungsadapter ist folglich robust ausgeformt, so dass die durch das wenigstens eine Gebläse von außen angesaugte Luft bereits in dem Strömungsadapter verteilt und über das Filterelement gleichmäßig strömen kann. Insbesondere kann dadurch das jeweilige Filterelement geschont und länger verwendet werden. Ferner vergrößert der Strömungsadapter aus Kunststoff das Eigengewicht der Belüftungsanlage vorteilhafterweise nur geringfügig. Der wenigstens eine Strömungsadapter kann dabei einen Sammelbereich und einen Strömungsbereich aufweisen, die aneinander anschließen. Der Strömungsbereich des Strömungsadapters korrespondiert dabei luftleitend mit der Einlassöffnung des Gehäuses und der Sammelbereich ist quer zur Strömungsrichtung versetzt unterhalb des Strömungsbereichs angeordnet. Ferner liegt der Sammelbereich außerhalb einer Hauptluftströmung des Strömungsadapters. In der Belüftungseinrichtung korrespondiert der Strömungsbereich des wenigstens einen Strömungsadapters mit dem Filtrierbereich des jeweiligen Gehäuses und der Filtrierzone des jeweiligen Filterelements in dem Gehäuse. Der Sammelbereich liegt dagegen quer zur Strömungsrichtung versetzt unterhalb des Strömungsbereichs des Strömungsadapters und in dem Sammelbereich liegt keine oder nur vernachlässigbar kleine Luftströmung vor.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Ablaufkanalanordnung den Sammelbereich des wenigstens einen Strömungsadapter und einen Abtropfbereich des wenigstens einen Gehäuses fluidisch miteinander verbindet. Durch die Ablaufkanalanordnung kann das in dem Filterelement abgeschiedene Wasser aus dem jeweiligen Gehäuse in den Sammelbereich des wenigstens einen Strömungsadapters entgegen der Strömungsrichtung geführt werden. Der Sammelbereich des Strömungsadapters liegt dabei außerhalb der Luftströmung, so dass dem in dem Filterelement abgeschiedenen Wasser beim Strömen in den Sammelbereich des Strömungsadapters kein Strömungswiderstand entgegenwirkt. Zweckgemäß kann dazu der zum Boden unterste Rinnenkanal der Ablaufkanalanordnung an seiner tiefsten Stelle durch die Ablauföffnung mit dem Sammelbereich des wenigstens einen Strömungsadapters - beispielsweise über eine Ablaufleitung - fluidisch verbunden sein. Zum Ableiten des in dem Filterelement abgeschiedenen Wassers aus dem Sammelbereich kann der wenigstens eine Strömungsadapter eine aus dem Sammelbereich nach außen führende Adapterauslassöffnung aufweisen, die fluidleitend mit der Ablaufkanalanordnung verbunden ist. Das in dem Filterelement abgeschiedene Wasser kann folglich ohne einen oder mit einem geringen Strömungswiderstand unter Einwirkung der Schwerkraft aus dem jeweiligen Gehäuse über die in dem Kopplungsrahmen ausgebildete Ablaufkanalanordnung in den Sammelbereich des Strömungsadapters entgegen der Strömungsrichtung geführt werden. Innerhalb des Strömungsadapters kann dann das in dem Filterelement abgeschiedene Wasser ohne einen oder mit einem geringen Strömungswiderstand unter Einwirkung der Schwerkraft zu der Adapterauslassöffnung und weiter nach außen geleitet werden. Auf diese vorteilhafte Weise kann ein Abführen des in dem Filterelement abgeschiedenen Wassers in jedem Betriebspunkt der Belüftungseinrichtung ohne eine zusätzliche Krafteinwirkung sichergestellt werden. Insbesondere können dadurch zusätzliche Leitungen und Pumpen zum Abführen des in dem Filterelement abgeschiedenen Wassers entfallen.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei der in der Belüftungseinrichtung benachbarten Belüftungsmodule an seinen Gehäusen jeweils eine sich in Strömungsrichtung erstreckende Kabelteilvertiefung aufweisen. Dabei liegen die jeweiligen Kabelteilvertiefungen an den Gehäusen der benachbarten Belüftungsmodule in Strömungsrichtung aneinander an und bilden eine Kabelöffnung. Die Kabelteilvertiefungen können identisch ausgestaltet sein, so dass eine Querschnittsfläche der Kabelöffnung einer doppelten Querschnittsfläche der einzelnen Kabelteilvertiefung entspricht. Durch die Kabelöffnung können die Kabelleitungen in Strömungsrichtung zwischen den jeweiligen Belüftungsmodulen geführt werden, so dass ohne einen zusätzlichen Platzbedarf elektrische Bestandteile der Belüftungseinrichtung in Strömungsrichtung vor und nach dem jeweiligen Belüftungsmodul miteinander verbunden werden können.
-
Um die einzelnen Belüftungsmodule aneinander lösbar stapeln zu können, kann vorteilhafterweise eins der in der Belüftungseinrichtung benachbarten Belüftungsmodule an seinem Gehäuse wenigstens eine sich in Strömungsrichtung erstreckende Ausnehmung und ein anderes der in der Belüftungseinrichtung benachbarten Belüftungsmodule an seinem Gehäuse wenigstens eine sich in Strömungsrichtung erstreckende Ausformung aufweisen. Die wenigstens eine Ausnehmung und die wenigstens eine Ausformung stehen dabei quer zur Strömungsrichtung im Eingriff und bilden eine sogenannte Nut-Feder-Verbindung. Die wenigstens eine Ausnehmung und die wenigstens eine Ausformung legen auf diese Weise die benachbarten Belüftungsmodule aneinander lösbar fest. Um die jeweiligen Belüftungsmodule identisch auszubilden, können an dem jeweiligen Gehäuse jeweils die wenigstens eine Ausnehmung und die wenigstens eine Ausformung ausgebildet sein. Zweckgemäß sind diese an gegenüberliegenden Gehäuseseiten ausgebildet, so dass die übereinander oder nebeneinander gestapelten Belüftungsmodule lösbar einander festlegbar sind.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Belüftungseinrichtung ist vorgesehen, dass die Belüftungseinrichtung vier Belüftungsmodule und einen einzigen Strömungsadapter aufweist. Die Belüftungsmodule sind dabei zu einem 2x2 Stapelblock aneinander lösbar festgelegt und mittels eines Kopplungsrahmens an dem Strömungsadapter luftleitend festgelegt. Die jeweiligen Belüftungsmodule sind identisch ausgestaltet und weisen jeweils ein quaderförmiges Gehäuse mit einem quaderförmigen Filterelement und ein Gebläse auf. Der Strömungsadapter ist an dem jeweiligen Belüftungsmodul durch den Kopplungsrahmen festgelegt.
-
Vorteilhafterweise kann der Kopplungsrahmen einen die jeweiligen Belüftungsmodule quer zur Strömungsrichtung einfassenden Modultragrahmen und einen den wenigstens einen Strömungsadapter tragenden Adaptertragrahmen aufweisen. Der Modultragrahmen und der Adaptertragrahmen können durch eine Scharniervorrichtung aneinander klappbar oder verschiebbar gelagert und durch eine Verschlusseinheit aneinander festlegbar sein. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Belüftungseinrichtung kann der Kopplungsrahmen geöffnet und beispielweise das Filterelement in dem jeweiligen Belüftungsmodul vereinfacht ausgewechselt werden. Die Ablaufkanalanordnung kann dann beispielsweise in dem Adaptertragrahmen ausgebildet sein. An dem Kopplungsrahmen kann vorteilhafterweise eine Durchlassanordnung für die Einlassöffnung des jeweiligen Gehäuses quer zur Strömungsrichtung festgelegt sein. Die Durchlassanordnung - bevorzugt eine Jalousienanordnung - ist dabei zum Steuern des Luftvolumenstroms durch das jeweilige Belüftungsmodul vorgesehen.
-
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das jeweilige Filterelement einen umlaufenden Dichtrand aufweist. Dabei liegt der Dichtrand einseitig an einer die Einlassöffnung einfassenden Dichtfläche des Gehäuses und andersseitig an dem Kopplungsrahmen an und dichtet das jeweilige Gehäuse um die Einlassöffnung zu dem Kopplungsrahmen quer zur Strömungsrichtung ab. Der Dichtrand dichtet den Druckraum der Belüftungseinrichtung ab und ist an dem Filterelement angeordnet, so dass beim Einsetzen oder beim Auswechseln des jeweiligen Filterelements in der Belüftungseinrichtung auch der Dichtrand eingesetzt oder ausgewechselt werden kann. Insbesondere kann das Abdichten des Druckraumes der Belüftungseinrichtung durch den Dichtrand werkzeugfrei vorgenommen werden und dadurch der Zeit- und Kraftaufwand beim ersten und beim erneuten Abdichten der Belüftungseinrichtung reduziert werden. Die Dichtfläche kann dabei durch einen die Einlassöffnung einfassenden Gehäuserahmen gebildet sein, der eine radial nach innen vorstehende Einlassstufe in dem jeweiligen Gehäuse bildet. Auf diese vorteilhafte Weise kann die Luftströmung ohne Verluste zu dem Filterelement in dem jeweiligen Gehäuse geleitet werden. Zum Abdichten kann dabei an einer dem Gehäuse und/oder dem Kopplungsrahmen zugewandten Seitenfläche des Dichtrands eine elastische Dichtung festgelegt sein. Die elastische Dichtung kann dabei an den Seitenflächen des Dichtungsrands stoffschlüssig - beispielsweise angeklebt - oder jedoch kraftschlüssig - beispielsweise in einer Profilnut eingerastet - festgelegt sein.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung ist vorgesehen, dass das jeweilige Gebläse durch eine Steuerungsvorrichtung gesteuert ist. Die Steuerungsvorrichtung weist wenigstens eine Messanordnung zum Erfassen des Luftvolumenstroms durch das jeweilige Filterelement auf. Die wenigstens eine Messanordnung weist dabei eine Druckmesseinheit zum Erfassen eines statischen Drucks auf, die innerhalb der Belüftungseinrichtung angeordnet ist. Durch die Druckmesseinheit kann der statische Druck in dem jeweiligen Filterelement erfasst und daraus der Luftvolumenstrom durch das jeweilige Filterelement bestimmt werden. Insbesondere entfällt eine direkte und ungenaue Messung des Luftvolumenstroms in dem jeweiligen Filtergehäuse und die Belüftungseinrichtung kann genauer angesteuert werden.
-
Vorteilhafterweise kann die jeweilige Druckmesseinheit mit einer Druckmessstelle fluidisch verbunden sein oder eine solche Druckmessstelle aufweisen. Die Druckmessstelle ist dabei innerhalb des Gehäuses im Bereich der Einlassöffnung angeordnet und weist dort eine Messöffnung auf. Die Messöffnung kann dabei das jeweilige Gehäuse durchdringen, so dass die außerhalb des Gehäuses angeordnete Druckmesseinheit den statischen Druck innerhalb des Gehäuses und des Filterelements erfassen kann. Die jeweilige Druckmessstelle oder deren Messöffnung können vorteilhafterweise in einem Abtropfbereich des Gehäuses angeordnet sein. Der Abtropfbereich des Gehäuses korrespondiert dabei mit einer Drainagezone des Filterelements, die zum Abführen des in dem Filterelement abgeschiedenen Wassers vorgesehen ist. Die Drainagezone des Filterelements ist dabei an eine Filtrierzone des Filterelements angeschlossen und ist quer zur Strömungsrichtung unterhalb der Filtrierzone des Filterelements angeordnet. Um die Druckmesseinheit oder deren Druckmessstelle vor Wasser und Schmutz zu schützen, kann die Druckmessstelle auf einer Reinseite des Filterelements in dem jeweiligen Gehäuse angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann die jeweilige Druckmessstelle oder deren Messöffnung in einer strömungsberuhigten Zone des Abtropfbereichs des Gehäuses in dieses integriert beziehungsweise in diesem festgelegt sein. Dabei kann die strömungsberuhigte Zone des Abtropfbereichs des Gehäuses mit einer strömungsberuhigten Zone der Drainagezone des Filterelements korrespondieren. „Strömungsberuhigt“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die an der Druckmessstelle oder deren Messöffnung vorliegende Luftströmung für eine Messung des statischen Drucks vernachlässigbar gering ist beziehungsweise in der Messung des statischen Drucks einen Messfehler unter 5% verursacht.
-
Vorteilhafterweise kann das Gehäuse einen die Einlassöffnung einfassenden Gehäuserahmen mit einer radial nach innen vorstehenden Einlassstufe aufweisen. Um die Messgenauigkeit beim Erfassen des statischen Drucks in dem jeweiligen durchströmten Gehäuse zu erhöhen, kann die Druckmessstelle an der Einlassstufe angeordnet sein. Die Messöffnung kann dabei in Strömungsrichtung offen und im Wesentlichen parallel - in diesem Zusammenhang mit einer Abweichung bis zu 30° - zur Strömungsrichtung ausgerichtet sein. Zweckgemäß ist die Messöffnung derart in dem jeweiligen Gehäuse angeordnet, dass keine oder nur vernachlässigbar kleine Luftströmung an der Druckmessstelle beziehungsweise an der Messöffnung vorliegt. Insbesondere kann dadurch der gemessene statische Druck unabhängig von dem in dem jeweiligen Gehäuse herrschenden Staudruck erfasst werden.
-
Zusammenfassend ist in der erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung das in dem jeweiligen Filterelements abgeschiedenen Wasser vereinfacht nach außen abgeleitet werden. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Belüftungseinrichtung ermöglichen ferner die Belüftungsvorrichtung modular aufzubauen; ein Abdichten der Belüftungseinrichtung zu vereinfachen; die Belüftungseinrichtung genauer anzusteuern und die Luftströmung in dem jeweiligen Filterelement besser zu verteilen.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
-
Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung;
- 2 eine Ansicht der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung von vorne;
- 3 eine Ansicht der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung von hinten;
- 4 eine seitliche Ansicht der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung;
- 5 eine Ansicht der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung von oben;
- 6 eine Schnittansicht der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung;
- 7 eine Seitenansicht eines Belüftungsmodus der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung;
- 8 eine Ansicht des Belüftungsmodus der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung von oben;
- 9 eine Schnittansicht des Belüftungsmodus der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung;
- 10 eine Ansicht eines Strömungsadapters der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung;
- 11 eine teilweise Schnittansicht des Strömungsadapters der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung;
- 12 eine Ansicht des Strömungsadapters der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung von hinten;
- 13 eine Ansicht des Strömungsadapters der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung von oben;
- 14 eine Schnittansicht der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung;
- 15 eine weitere Schnittansicht der in 1 gezeigten Belüftungseinrichtung.
-
1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung 1 zum Filtern von Luft und zum Abscheiden von Wasseraerosolen aus Luft. Die Belüftungseinrichtung 1 ist in 2 von vorne; in 3 von hinten; in 4 von der Seite; in 5 von oben und in 6 im Schnitt gezeigt. Die Begriffe „vorne“ und „hinten“ beziehen sich hier und im Folgenden auf die die Belüftungseinrichtung 1 durchströmende Luft, die die eigebaute Belüftungseinrichtung 1 im Betriebszustand von „vorne“ nach „hinten“ parallel oder nahezu parallel zum Boden durchströmt. Die Begriffe „oben“ und „unten“ beziehen sich entsprechend auf die Ausrichtung der eingebauten Belüftungsvorrichtung 1 zum Boden. Die Belüftungseinrichtung 1 weist insgesamt vier Belüftungsmodule 2 auf, wobei das jeweilige Belüftungsmodul 2 ein Filterelement 3, ein Gehäuse 4 und ein Gebläse 5 aufweist. Die Belüftungsmodule 2 sind identisch und aneinander zu einem Stapelblock 19 lösbar gestapelt, so dass eine Gesamtströmungsfläche 6 der Belüftungseinrichtung 1 einem Vielfachen der Strömungsfläche 7 des einzelnen Belüftungsmoduls 2 entspricht. In dem jeweiligen Belüftungsmodul 2 ist das Filterelement 3 in dem jeweiligen Gehäuse 4 angeordnet und von einer Einlassöffnung 8 zu einer Auslassöffnung 9 des Gehäuses 4 in eine Strömungsrichtung 10 luftdurchströmbar. Das jeweilige Gebläse 5 ist an der Auslassöffnung 9 in Strömungsrichtung 10 hinter dem jeweiligen Gehäuse 4 festgelegt. Das jeweilige Gebläse 5 ist durch eine Steuerungsvorrichtung 27 gesteuert, die eine Messanordnung zum Erfassen des Luftvolumenstroms durch das jeweilige Filterelement 3 aufweist. In 7 bis 9 ist der Aufbau des Belüftungsmoduls 2 im Einzelnen gezeigt.
-
Ferner weist die Belüftungseinrichtung 1 einen Strömungsadapter 11 auf, der an der jeweiligen Einlassöffnung 8 in Strömungsrichtung 10 vor dem jeweiligen Gehäuse 4 festgelegt ist. Der Strömungsadapter 11 weist dabei zwei Lufteinlässe 12 und einen Luftauslass 13 auf, der mit der jeweiligen Einlassöffnung 8 des jeweiligen Gehäuses 4 fluidisch korrespondiert. Der Strömungsadapter 11 ist dabei einteilig - beispielweise aus Kunststoff - und robust, so dass die durch die jeweiligen Gebläse 5 von außen angesaugte Luft bereits in dem Strömungsadapter 11 verteilt wird. Die von außen angesaugte Luft strömt dann gleichmäßig über die jeweiligen Filterelemente 3 und diese werden geschont. In 10 bis 13 ist der Aufbau des Strömungsadapters 11 im Einzelnen gezeigt.
-
In der Belüftungseinrichtung 1 sind folglich der Strömungsadapter 11, das jeweilige Gehäuse 4 mit dem jeweiligen Filterelement 3 und das jeweilige Gebläse 5 in Strömungsrichtung 10 nacheinander angeschlossen, so dass die Luft durch die Lufteinlässe 12 des Strömungsadapters 11 über den Luftauslass 13 zu der Einlassöffnung 8 des jeweiligen Gehäuses 4 und weiter durch das jeweilige Filterelement 3 strömen kann. Das jeweilige Filterelement 3 weist dabei - wie in 6 gezeigt ist - eine Rein- und eine Rohseite auf und ist aus einem Filtermaterial geformt. Das Filtermaterial ist hydrophob und das in der angesaugten Luft befindliche Wasser wird in einer Filtrierzone 3a auf der Rohseite abscheiden. Das in dem Filterelement 3 abgeschiedene Wasser setzt sich dann unter der Einwirkung der Schwerkraft in eine Drainagezone 3b des Filterelements 3 ab. Die Drainagezone 3b schließt an die Filtrierzone 3a des Filterelements 3 an und ist quer zur Strömungsrichtung 10 versetzt unterhalb der Filtrierzone 3a des Filterelements 3 angeordnet.
-
Die Filtrierzone 3a des Filterelements 3 korrespondiert mit einem Filtrierbereich 4a und die Drainagezone 3b mit einem Abtropfbereich 4b des Gehäuses 4. Der Filtrierbereich 4a und der Abtropfbereich 4b des Gehäuses 4 schließen dabei einander an. Ferner weist der Strömungsadapter 11 einen Strömungsbereich 11a und einen Sammelbereich 11b auf, die aneinander anschließen. Der Strömungsbereich 11a des Strömungsadapters 11 korrespondiert dabei fluidisch mit den Einlassöffnungen 8 der jeweiligen Gehäuse 4 und der Sammelbereich 11b ist quer zur Strömungsrichtung 10 versetzt unterhalb des Strömungsbereichs 11 a angeordnet. Ferner liegt der Sammelbereich 11b außerhalb einer Hauptluftströmung des Strömungsadapters 11.
-
Die Belüftungsmodule 2 sind an den Strömungsadapter 11 durch einen Kopplungsrahmen 14 lösbar festgelegt. Der Kopplungsrahmen 14 weist dazu einen die jeweiligen Belüftungsmodule 2 quer zur Strömungsrichtung 10 einfassenden Modultragrahmen 14a und einen den Strömungsadapter 11 tragenden Adaptertragrahmen 14b auf. Der Modultragrahmen 14a und der Adaptertragrahmen 14b sind durch eine Scharniervorrichtung 15 aneinander klappbar gelagert und durch eine Verschlusseinheit 16 aneinander festlegbar. So kann der Kopplungsrahmen 14 geöffnet und beispielweise das Filterelement 3 in dem jeweiligen Belüftungsmodul 2 vereinfacht ausgewechselt werden. In dem Kopplungsrahmen 14 ist ferner eine Ablaufkanalanordnung 17 zum Ablaufen des in dem jeweiligen Filterelement 3 abgeschiedenen Wassers ausgebildet. Die Ablaufkanalanordnung 17 - wie in 6 gezeigt - weist dabei zwei übereinander angeordnete horizontale Rinnenkanäle 17a und einen vertikalen Ablaufkanal 17b auf. Der jeweilige Rinnenkanal 17a verbindet dabei jeweils die Abtropfbereiche 4b der in Reihe benachbarten Gehäuse 4 der Belüftungsmodule 2 mit der Ablaufkanalanordnung 17 und der Ablaufkanal 17b verbindet die beiden Rinnenkanäle 17a fluidisch miteinander. Durch die Ablaufkanalanordnung 17 kann das in dem jeweiligen Filterelement 3 abgeschiedene Wasser unter der Einwirkung der Schwerkraft durch die Ablaufkanalanordnung 17 nach außen geleitet werden. Der Aufbau der Ablaufkanalanordnung 17 ist im Einzelnen in 14 und 15 gezeigt. Ferner ist an dem Kopplungsrahmen 14 eine Durchlassanordnung 18 - hier eine Jalousienanordnung 18a - für die Einlassöffnung 8 des jeweiligen Gehäuses 4 quer zur Strömungsrichtung 10 festgelegt. Die Durchlassanordnung 18 ist zum Steuern des Luftvolumenstroms durch das jeweilige Belüftungsmodul 2 vorgesehen.
-
7 zeigt eine Seitenansicht eines einzelnen Belüftungsmodus 2 in der Belüftungseinrichtung 1. Das Belüftungsmodul 2 ist ferner in 8 von oben und in 9 im Schnitt gezeigt. Um die einzelnen Belüftungsmodule 2 aneinander zu dem Stapelblock 19 lösbar zu stapeln, weist das jeweilige Belüftungsmodul 2 in der Belüftungseinrichtung 1 an seinem Gehäuse 4 eine sich in Strömungsrichtung 10 erstreckende Ausnehmung 20a und eine sich in Strömungsrichtung 10 erstreckende Ausformung 20b auf. Die Ausnehmung 20a und die Ausformung 20b der benachbarten Belüftungsmodule 2 stehen dabei quer zur Strömungsrichtung 10 im Eingriff und bilden eine sogenannte Nut-Feder-Verbindung. Die Ausnehmung 20a und die Ausformung 20b legen auf diese Weise die benachbarten Belüftungsmodule 2 zu dem Stapelblock 19 aneinander lösbar fest. Die Ausnehmung 20a und die Ausformung 20b sind an dem jeweiligen Gehäuse 4 an gegenüberliegenden Gehäuseseiten 21a und 21 c ausgebildet, wie auch in 1 bis 6 und in 14 bis 15 gezeigt ist.
-
Ferner weist das jeweilige Belüftungsmodul 2 an seinem Gehäuse 4 an den gegenüberliegenden Gehäuseseiten 21 b und 21 d jeweils zwei sich in Strömungsrichtung 10 erstreckende Kabelteilvertiefungen 22a auf. In dem Stapelblock 19 liegen die jeweiligen Kabelteilvertiefungen 22a an den Gehäusen 4 der benachbarten Belüftungsmodule 2 in Strömungsrichtung 10 aneinander an und bilden eine Kabelöffnung 22. Die Kabelteilvertiefungen 22a sind identisch ausgestaltet, so dass eine Querschnittsfläche der Kabelöffnung 22 einer doppelten Querschnittsfläche der einzelnen Kabelteilvertiefung 22a entspricht. Durch die Kabelöffnung 22 können die Kabelleitungen in Strömungsrichtung 10 zwischen den jeweiligen Belüftungsmodulen 2 geführt werden, so dass ohne einen zusätzlichen Platzbedarf elektrische Bestandteile der Belüftungseinrichtung 1 in Strömungsrichtung 10 vor und nach dem jeweiligen Belüftungsmodul 2 miteinander verbunden werden können. Die Kabelöffnungen 22 aus den aneinander anliegenden Kabelteilvertiefungen 22a sind auch in 1 bis 6 und 14 bis 15 gezeigt.
-
Um das Filterelement 3 quer zur Strömungsrichtung 10 in dem Gehäuse 4 luftdicht festzulegen, weist das Filterelement 3 in dem jeweiligen Belüftungsmodul 2 einen umlaufenden Dichtrand 23 auf. Der Dichtrand 23 liegt dabei einseitig an einer die Einlassöffnung 8 einfassenden Dichtfläche 24 des Gehäuses 4 und andersseitig an dem Kopplungsrahmen 14 an. Der Dichtrand 23 ist an dem Filterelement 3 ausgebildet, so dass beim Einsetzen oder beim Auswechseln des jeweiligen Filterelements 3 in der Belüftungseinrichtung 1 auch der Dichtrand 23 eingesetzt oder ausgewechselt wird. Die Dichtfläche 24 ist dabei durch einen die Einlassöffnung 8 einfassenden Gehäuserahmen 25 gebildet. Zum Abdichten ist an einer dem Gehäuse 4 und dem Kopplungsrahmen 14 zugewandten Seitenflächen 23a und 23b des Dichtrands 23 jeweils eine elastische Dichtung 26a und 26b festgelegt - beispielweise angeklebt.
-
10 zeigt eine Ansicht des Strömungsadapters 11. Ferner ist der Strömungsadapter 11 in 11 teilweise im Schnitt; in 12 von hinten und in 13 von oben gezeigt. Der Strömungsadapter 11 weist die Lufteinlässe 12 und den Luftauslass 13 auf, der mit der jeweiligen Einlassöffnung 8 des jeweiligen Gehäuses 4 fluidisch korrespondiert. Der Strömungsadapter 11 ist einteilig und bevorzugt aus Kunststoff geformt. Dadurch ist der Strömungsadapter 11 robust und die durch die jeweiligen Gebläse 5 von außen angesaugte Luft wird bereits in dem Strömungsadapter 11 verteilt und strömt gleichmäßig über die jeweiligen Filterelemente 3. Der Strömungsadapter 11 weist dabei den Strömungsbereich 11a und den Sammelbereich 11b auf, die aneinander anschließen. Der Strömungsbereich 11a des Strömungsadapters 11 korrespondiert dabei fluidisch mit den Einlassöffnungen 8 der jeweiligen Gehäuse 4 und der Sammelbereich 11b ist quer zur Strömungsrichtung 10 versetzt unterhalb des Strömungsbereichs 11a angeordnet. Ferner liegt der Sammelbereich 11b außerhalb einer Hauptluftströmung in dem Strömungsadapter 11.
-
Wie in 1 bis 6 bereits erläutert, ist die Ablaufkanalanordnung 17 in dem Kopplungsrahmen 14 ausgebildet. Diese verbindet fluidisch den Sammelbereich 11b des Strömungsadapters 11 und die Abtropfbereiche 4b der jeweiligen Gehäuse 4 fluidisch miteinander. Durch die Ablaufkanalanordnung 17 kann das in dem Filterelement 3 abgeschiedene Wasser aus dem jeweiligen Gehäuse 4 in den Sammelbereich 17 des Strömungsadapters 11 entgegen Strömungsrichtung 10 geführt werden. Dazu ist der Sammelbereich 11b des Strömungsadapters 11 mit der Ablaufkanalanordnung 17 über eine Ablauföffnung 28 fluidisch verbunden, wobei die Ablaufkanalanordnung 17 an ihrer tiefsten Stelle in dem unteren Rinnenkanal 17a über eine Ablaufleitung - hier nicht gezeigt - mit der Ablauföffnung 28 verbunden ist. Durch die Ablauföffnung 28 wird das in den Filterelementen 3 abgeschiedene Wasser in den Strömungsadapter 11 geleitet und in dem Sammelbereich 11b des Strömungsadapters 11 entgegen der Strömungsrichtung 10 nach außen geführt. Der Aufbau der Ablaufkanalanordnung 17 ist im Einzelnen in 6, 14 und 15 gezeigt.
-
14 und 15 zeigen Schnittansichten der Belüftungseinrichtung 1. In der Belüftungseinrichtung 1 sind an dem Kopplungsrahmen 14 einseitig die einzelnen Belüftungsmodule 2 zu dem Stapelblock 19 und andersseitig der Strömungsadapter 11 festgelegt. In dem Kopplungsrahmen 14 ist die Ablaufkanalanordnung 17 ausgebildet, die zwei übereinander angeordnete horizontale Rinnenkanäle 17a und einen vertikalen Ablaufkanal 17b aufweist. Der jeweilige Rinnenkanal 17a ist in der eingebauten Belüftungseinrichtung horizontal mit einer Abweichung bis zu 10° zum Boden ausgerichtet, um das in dem Filterelement 3 abgeschiedene Wasser horizontal in der Ablaufkanalanordnung 17 unter der Einwirkung der Schwerkraft leiten zu können. Der jeweilige Rinnenkanal 17a verbindet dabei jeweils die Abtropfbereiche 4b der in Reihe benachbarten Gehäuse 4 der Belüftungsmodule 2 in dem Stapelblock 19. Die beiden Rinnenkanäle 17a sind über den Ablaufkanal 17b vertikal fluidisch verbunden. Der vertikale Ablaufkanal 17b ist in der eingebauten Belüftungseinrichtung 1 vertikal mit einer Abweichung bis zu 10° zum Boden ausgerichtet, so dass das in dem Filterelement 3 abgeschiedene Wasser unter der Einwirkung der Schwerkraft aus dem oberen Rinnenkanal 17a zu dem unteren Rinnenkanal 17a geleitet werden kann. Das in den Filterelementen 3 abgeschiedene Wasser wird anschließend aus der Ablaufkanalanordnung 17 in den Sammelbereich 11b des Strömungsadapters 11 und weiter nach außen geleitet. Dazu ist der untere Rinnenkanal 17a an seiner tiefsten Stelle durch die Ablauföffnung 28 mit dem Sammelbereich 11b des Strömungsadapters fluidisch verbunden. Auf diese vorteilhafte Weise sind die mehreren Gehäuse 4 und die mehreren Filterelemente 3 über die Ablaufkanalanordnung 17 in dem Kopplungsrahmen 14 miteinander fluidisch verbunden und das in den mehreren Filterelementen 3 abgeschiedene Wasser kann vereinfacht aus der Belüftungseinrichtung 1 abgeleitet werden.
-
Zusammenfassend ist die erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung 1 modular aufbaubar und die identisch ausgestalteten Belüftungsmodule 2 können auf einfache Weise gegeneinander ausgetauscht werden; ferner kann das in dem jeweiligen Filterelement 3 abgeschiedene Wasser vereinfacht aus der Belüftungseinrichtung 1 abgeleitet werden; ein Abdichten der Belüftungseinrichtung 1 kann vereinfacht und die Belüftungseinrichtung 1 kann genauer angesteuert und die Luftströmung in dem jeweiligen Filterelement 3 besser verteilt werden.
