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Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Filtereinheiten werden als Bestandteile von Luftreinigungsanlagen in unterschiedlichen Applikationen, wie zum Beispiel in Fabrikhallen, Werkstätten, Wartebereichen, aber auch im Freien, eingesetzt.
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In Räumlichkeiten von Industrieanlagen, wie zum Beispiel in Fabrikhallen, gelangen aufgrund von dort ablaufenden Bearbeitungsprozessen Verunreinigungen und Schadstoffe in die Raumluft, die für dort arbeitende Personen gesundheitsgefährdend sind. Auch können diese Verunreinigungen Gefahrenquellen darstellen. So können staubförmige Verunreinigungen zu Staubexplosionen führen.
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Zur auftretenden Luftbelastung zählen insbesondere Staubpartikel oder Flüssigaerosole, sowie gasförmige Luftverunreinigungen, die beispielsweise bei der Verarbeitung von Holz, Metallen, Kunststoffen, Papier, Lebensmitteln oder Textilien entstehen können. In Betrieben, in denen Metalle geschweißt werden, können während der Schweißvorgänge kleine Feststoffpartikel sowie dampfförmige beziehungsweise flüssige Verunreinigungen, wie etwa Ölnebel, in die Raumluft gelangen.
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Zur Vermeidung gesundheitsschädlicher Folgen aufgrund erhöhter Schadstoffimmissionen wird in derartigen Betrieben die belastete Raumluft durch Absaug- und Luftreinigungsanlagen von möglichst vielen Schadstoffen befreit. Hierfür haben sich je nach Anwendungsfall unterschiedliche Lösungen etabliert.
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Eine bekannte Lösung besteht darin, im Arbeitsprozess entstehende Schadstoffe bereits direkt am Ort des Entstehens über Erfassungselemente, die als Fänger oder Hauben ausgebildet sein können, abzusaugen, zu filtern und die reine Luft wieder der Arbeitsumgebung zuzuführen. Häufig können die Schadstoffe durch eine solche punktuelle Absaugung nicht ausreichend entfernt werden oder eine punktuelle Absaugung ist aufgrund häufig wechselnder Positionen von Arbeitsprozessen nicht praktikabel. In diesen Fällen kommen Raumabsaugungen als ergänzende oder alleinige Maßnahme zur Luftreinhaltung zum Einsatz.
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Raumabsaugungen werden entweder als Mischlüftung, bei der die gereinigte mit der ungereinigten Luft durchmischt wird, oder vorzugsweise als Schichtlüftung, bei der die ungereinigte Luft durch die gereinigte nach oben verdrängt wird, ausgeführt. Abgesaugt und gereinigt wird die Luft entweder über Rohrleitungssysteme unter der Hallendecke und zentrale Filteranlagen oder über Kompaktgeräte, die ohne Rohrleitungen in den Hallen verteilt werden. Die Effizienz solcher Systeme kann über die Anordnung der Absaug- und Ausblasstellen verbessert werden.
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Ein Nachteil dieser bekannten, relativ großen Raumabsaugungen besteht darin, dass sie meist permanent betrieben werden und aufgrund der hohen Absaugvolumenströme mit leistungsstarken Ventilatoren ausgestattet werden müssen, die einen entsprechend hohen Energieverbrauch aufweisen. Zudem wird die Raumluft prinzipiell nur lokal begrenzt abgesaugt, wodurch keine allzu hohen Wirktiefen erzielt werden können, das heißt eine Luftreinigung ist nur lokal, nicht jedoch flächendeckend mit einer gleichbleibend hohen Qualität möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinheit bereitzustellen, welche flexibel einsetzbar ist und eine hohe Funktionalität aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit mit wenigstens einem Abscheider und diesem zugeordneten Strömungsgenerierungsmitteln, mittels derer ein Rohgasstrom dem Abscheider zuführbar ist und ein im Abscheider gereinigter Reingasstrom ausführbar ist. Die Filtereinheit bildet ein Wandelement aus.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, die Filtereinheit als Wandelement auszubilden, das eine modulare Einheit bildet, die insbesondere in einer Mehrfachanordnung von derartigen Wandelementen zur Ausbildung von Trennwänden an geeigneten Positionen aufgestellt werden kann.
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Vorteilhaft bildet dabei die erfindungsgemäße Filtereinheit ein freistehendes und mobiles Wandelement, das einfach und schnell zu der jeweils gewünschten Position angeliefert werden kann und dort ohne nennenswerte Installationsarbeiten aufgestellt werden kann.
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Alternativ kann das Wandelement in eine Wand integriert oder an dieser angebaut sein.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Positionierung derartiger Filtereinheiten an die im jeweiligen Bereich herrschende Schadstoffbelastung angepasst werden kann. Insbesondere können mehrere Filtereinheiten verteilt über einen gesamten Bereich so angeordnet werden, dass für den gesamten Bereich eine effiziente, gleichförmige Eliminierung von Luftverunreinigungen erhalten wird und dieser Bereich mit gereinigter Luft versorgt wird.
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Der Begriff Bereich, das heißt der Wirkbereich in welchem eine Abreinigung von Luft durchgeführt werden soll, kann generell eine Räumlichkeit, das heißt ein umbauter Raum, insbesondere eines Gebäudes sein. Auch kann der Bereich ein Außenbereich sein, wie zum Beispiel ein Bereich an stark befahrenen Straßen, wo erhöhte Feinstaubbelastungen auftreten.
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Die Anbringung der erfindungsgemäßen Filtereinheit kann auch auf vorhandene Luftreinigungsanlagen wie Punktabsaugungen einfach abgestimmt werden, sodass mit der Gesamtheit aller Anlagen zur Luftreinigung eine über den Wirkbereich gleichbleibend hohe Eliminierung von Schadstoffen aus der Luft gewährleistet ist.
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Mit den Wandelementen bildenden Filtereinheiten kann somit eine räumlich optimiert verteilte Luftreinigungsanlage bereitgestellt werden, mit der eine gleichbleibend hohe Wirktiefe über den gesamten Bereich erzielt wird.
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Durch die räumlich optimierte Verteilung von Wandelementen bildenden Filtereinheiten kann auch das Absaugvolumen der abzusaugenden Luft gering gehalten werden, wodurch eine erhebliche Energieeinsparung erzielt werden kann.
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Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass mit den Wandelementen bildenden Filtereinheiten Trennwände ausgebildet werden können, mit denen flexibel und jederzeit an veränderliche Arbeitsbedingungen anpassbare Raum-in-Raum-Konzepte realisiert werden können.
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So können mit den Wandelementen bildenden Filtereinheiten flexibel und jederzeit änderbare Trennwände in einer Räumlichkeit aufgebaut werden, die einerseits die Funktion von Raumteilern aber auch als Sichtschutz und Schallschutz erfüllen können.
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Der Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Filtereinheit ist derart, dass dieses wenigstens einen Abscheider sowie Strömungsgenerierungsmittel aufweist. Die Strömungsgenerierungsmittel sorgen dafür, dass ein schadstoffhaltiger Rohgasstrom von außen der Filtereinheit und dem dort vorhandenen Abscheider zugeführt wird, wo Schadstoffe aus dem Rohgasstrom ausgefiltert werden. Durch die Strömungsgenerierungsmittel wird der gereinigte Reingasstrom aus der Filtereinheit ausgeführt. Die Filtereinheit bildet somit eine voll funktionsfähige Einheit zur Eliminierung von Schadstoffen aus der Umgebungsluft.
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Besonders vorteilhaft weisen die Strömungsgenerierungsmittel einen Ventilator auf.
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Typischerweise reicht bereits ein Ventilator aus, der bevorzugt im Bodenbereich der Filtereinheit angeordnet ist, wodurch diese einen guten stabilen Stand hat, wenn sie auf einen Boden aufgestellt wird.
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Der Ventilator generiert generell einen Unterdruck und damit eine Luftströmung, die den Rohgasstrom dem Abscheider zuführt und den Reingasstrom aus der Filtereinheit ausführt.
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Vorteilhaft wird dabei der Rohgasstrom im Bereich der Oberseite der Filtereinheit zugeführt, während die Ausleitung des Reingasstroms im Bodenbereich und/oder an den Seitenwänden der Filtereinheit erfolgt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Abscheider in Form eines Partikelfilters oder eines Elektroabscheiders ausgebildet.
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Diese Abscheider dienen generell zur Abscheidung von Schadstoff-Partikeln aus dem Rohgasstrom.
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Diese Abscheider können im einfachsten Fall als speichernde Abscheider ausgebildet sein, das heißt Schadstoff-Partikel werden fortlaufend in diesem gesammelt. Wenn die Filterkapazität erschöpft ist, muss der Abscheider durch einen neuen ersetzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Abscheider eine Abreinigungseinheit auf.
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Durch die integrierte Abreinigungseinheit kann der Abscheider in vorgegebenen Zeitintervallen oder über den Differenzdruck gesteuert abgereinigt werden, das heißt von angelagerten Schadstoff-Partikeln befreit werden, wodurch die Gebrauchsdauer des Abscheiders erheblich erhöht werden kann.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist der Abscheider zur Abscheidung gasförmiger Verunreinigungen ausgebildet.
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Die gasförmigen Verunreinigungen können zum Beispiel von Kohlwasserstoffen oder Stickoxiden gebildet sein. Die Abscheidung kann über Aktivkohle als Filtermedium erfolgen. Auch eine photokatalytische Umwandlung der gasförmigen giftigen Schadstoffe in nicht giftige Substanzen ist möglich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Filtereinheit dahingehend erweitert sein, dass diese eine mehrstufige Anordnung von Abscheidern aufweist.
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Beispielsweise weist die mehrstufige Anordnung von Abscheidern einen Partikelfilter oder Elektroabscheider und einen Abscheider zur Abscheidung gasförmiger Verunreinigungen auf.
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Durch diese mehrstufige Abscheidung kann die Filterwirkung weiter verbessert werden, da insbesondere sowohl Schadstoff-Partikel als auch gasförmige Schadstoffe ausgefiltert werden können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Filtereinheit einen Vorabscheider auf.
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Der von außen angesaugte Rohgasstrom wird zuerst dem Vorabscheider zugeführt, der eine Vorreinigung des Rohgasstroms erfüllt, der dann dem Abscheider oder der Abscheiderstufe zugeführt wird.
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Besonders vorteilhaft ist der Vorabscheider als Funkenabscheider ausgebildet.
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In industriellen Anlagen, insbesondere bei Anlagen zum Schweißen von Metallen, können im Rohgasstrom Funken enthalten sein, die zu Bränden in den Abscheidern der Filtereinheit führen können. Diese Gefahr kann durch den Einsatz derartiger Funkenabscheider gebannt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1: Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Filtereinheit.
- 2: Schnittdarstellung der Filtereinheit gemäß 1.
- 3: Schematische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Filtereinheit.
- 4: Schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Filtereinheit.
- 5: Schematische Darstellung einer Fabrikhalle mit einer Mehrfachanordnung von Trennwänden ausbildenden erfindungsgemäßen Filtereinheiten.
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Die 1 und 2 zeigen schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtereinheit 1.
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Die Filtereinheit 1 ist erfindungsgemäß als Wandelement ausgebildet. Dementsprechend sind die Komponenten der Filtereinheit 1 in einem wandförmigen Gehäuse 2 in Form eines langgestreckten Quaders untergebracht. Der Boden des Gehäuses 2 bildet eine Aufstellfläche aus, mit der die Filtereinheit 1 auf einer Unterlage freistehend abgestellt werden kann, das heißt die Statik der Filtereinheit 1 ist so ausgebildet, dass diese stabil auf der Unterlage steht.
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Im Bodenbereich der Filtereinheit 1 befindet sich als Strömungsgenerierungsmittel ein Ventilator 3, der vorteilhaft aber nicht zwingend als Radial-Ventilator ausgebildet ist. Der Ventilator 3 schließt seitlich an das Gehäuse 2 an und ist an diesem befestigt. Alternativ kann sich der Ventilator 3 auch im Gehäuse 2 befinden.
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Mit dem Ventilator 3 wird ein Unterdruck erzeugt und damit eine Luftströmung derart, dass an der Oberseite der Filtereinheit 1 ein Rohgasstrom über Lufteinlässe in die Filtereinheit 1 eingeführt wird und ein in der Filtereinheit 1 gereinigter Reingasstrom über Luftauslässe aus der Filtereinheit 1 ausgeleitet wird. Der Rohgasstrom ist mit Pfeilen I bezeichnet, der Reingasstrom mit Pfeilen II.
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An den Lufteinlass anschließend ist im oberen Bereich der Filtereinheit 1 ein Vorabscheider 4 vorgesehen, der im vorliegenden Fall als Funkenabscheider ausgebildet ist. Derartige Funkenabscheider können als Zentrifugalabscheider oder als Edelstahldemister ausgeführt sein.
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Mit dem Funkenabscheider werden im Rohgasstrom I enthaltene Funken ausgefiltert, sodass diese in der Filtereinheit 1 keine Brände verursachen können.
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Der Vorabscheider 4 ist generell eine optionale Einheit, die insbesondere dann nicht benötigt wird, wenn im Rohgasstrom I keine Funken vorhanden sind.
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Der im Vorabscheider 4 vorgereinigte Rohgasstrom I wird dann einem ersten Abscheider 5 zugeführt, der ausgebildet ist Schadstoff-Partikel aus dem Rohgasstrom I zu entfernen.
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Der dort gereinigte Rohgasstrom I wird als weiterer optionaler Einheit einem Abscheider 5' zur Abscheidung gasförmiger Verunreinigungen zugeführt. Dieser Abscheider 5' weist als Filtermedium Aktivkohle auf. Alternativ kann das Filtermedium für eine katalytische Umwandlung der gasförmigen Verunreinigungen ausgebildet sein.
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Am Ausgang dieses Abscheiders 5' wird der Reingasstrom II erhalten, der aus der Filtereinheit 1 ausgeleitet wird.
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Die Filtereinheit 1 gemäß den 1 und 2 weist eine mehrstufige Abscheidestufe mit einem Vorabscheider 4 und zwei Abscheidern 5, 5' auf. Generell können auch mehr als zwei Abscheider 5, 5' vorgesehen sein.
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Die 3 und 4 zeigen jeweils eine Filtereinheit 1 mit nur einem Abscheider 5.
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3 zeigt schematisch das Gehäuse 2 der Filtereinheit 1 mit dem Ventilator 3 im Bodenbereich und ebenfalls dort vorhandener Auslassöffnungen 6 für den Reingasstrom II. An der Oberseite des Gehäuses 2 befinden sich Einlassöffnungen 7 zum Einführen des Rohgasstroms I in die Filtereinheit 1.
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Als Abscheider 5 zum Abscheiden von Schadstoff-Partikeln ist ein Partikelfilter in Form einer Filterplatte 8 vorgesehen, der ein Filtermedium aus textilem Material aufweisen kann.
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Prinzipiell kann der Partikelfilter als Speicherfilter betrieben werden, das heißt im Partikelfilter werden Schadstoff-Partikel gesammelt bis dessen Filterkapazität erschöpft ist.
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Im vorliegenden Fall ist der Filterplatte 8 eine Abreinigungseinheit 9 zugeordnet, wie in 3 schematisch dargestellt. Mit der Abreinigungseinheit 9 wird die Filterplatte 8 in vorgegebenen Zeitabständen abgereinigt.
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Da die Filtereinheit 1 gemäß 1 eine einstufige Abscheidestufe aufweist, wird der Rohgasstrom I nur in der Filterplatte 8 gereinigt und dann als Reingasstrom II aus der Filtereinheit 1 ausgeleitet.
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Eine Filtereinheit 1 mit einer weiteren einstufigen Abscheidestufe zeigt 4 in einer Querschnittsdarstellung. Die Filtereinheit 1 gemäß 4 weist als Abscheider 5 zur Abscheidung von Schadstoff-Partikeln einen Elektroabscheider auf. Der Elektroabscheider weist eine Mehrfachanordnung von Ionisationsdrähten 10 auf, welchen jeweils eine Kollektorplatte 11 zugeordnet ist. An diese Einheiten sind Spannungen im kV-Bereich angelegt. Durch die Ionisationsdrähte 10 werden im Rohgasstrom I enthaltene Schadstoff-Partikel ionisiert und dann von den Kollektorplatten 11 angezogen und dort gesammelt. Alternativ können die Kollektorplatten auch ohne Spannung betrieben werden.
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Auch diesem Abscheider 5 kann eine Abreinigungseinheit 9 zugeordnet sein.
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5 zeigt schematisch eine Fabrikhalle 12, wobei auf dem Hallenboden 13 der Fabrikhalle 12 mehrere Anlagen 14 aufgestellt sind, mittels derer Bearbeitungsprozesse durchgeführt werden, bei welchen Schadstoffe in die Umgebungsluft gelangen.
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Zwischen diesen Anlagen 14 sind Filtereinheiten 1 auf den Hallenboden 13 aufgestellt. Dabei sind jeweils mehrere Wandelemente bildende Filtereinheiten 1 hintereinander aufgestellt, sodass diese Trennwände zwischen den Anlagen 14 ausbilden. Diese Trennwände bilden Raumteiler sowie einen Sichtschutz und Schallschutz aus. Weiterhin werden mit den Filtereinheiten 1 lokal Schadstoffe aus der Umgebungsluft ausgefiltert. Durch die verteilte Anordnung der Filtereinheiten 1 wird über die gesamte Fabrikhalle 12 eine gleichförmige Filterwirkung erzielt.
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Für den Fall, dass in den Bearbeitungsprozessen der Anlagen 14 Schadstoff-Partikel und gasförmige Schadstoffe entstehen, werden Filtereinheiten 1 gemäß den 1 und 2 eingesetzt. Gelangen nur Schadstoff-Partikel in die Umgebungsluft, können auch Filtereinheiten 1 gemäß den 3 und 4 eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- (1)
- Filtereinheit
- (2)
- Gehäuse
- (3)
- Ventilator
- (4)
- Vorabscheider
- (5, 5')
- Abscheider
- (6)
- Auslassöffnung
- (7)
- Einlassöffnung
- (8)
- Filterplatte
- (9)
- Abreinigungseinheit
- (10)
- Ionisationsdraht
- (11)
- Kollektorplatte
- (12)
- Fabrikhalle
- (13)
- Hallenboden
- (14)
- Anlage
- I
- Rohgasstrom
- II
- Reingasstrom
