DE1544143B2

DE1544143B2 - Aktivkohle-filter

Info

Publication number: DE1544143B2
Application number: DE1965SC037695
Authority: DE
Inventors: Sydney F.; Boothe Clyde O.; Palos Verdes Peninsula Calif. Duncan (V.StA.)
Original assignee: Farr Co, El Segundo, Calif. (V.StA.)
Priority date: 1964-09-08
Filing date: 1965-09-08
Publication date: 1978-02-16
Also published as: NL6511671A; DE1544143C3; DE1544143A1; GB1103902A; US3411273A; BE669173A

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktivkohle-Filter zum Absorbieren von Fremdstoffen aus der Luft gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aktivkohle-Filter werden in der Praxis in Klimaanlagen für große Gebäude zu deren Versorgung mit klimatisierter Luft eingesetzt. Die Aktivkohle hat bekanntlich die Eigenschaft, nicht nur feste Partikeln zu absorbieren, sondern auch unangenehme Gase. Die Aktivkohle wird in Granulatform verwendet, um eine möglichst große aktive Oberfläche bereitzustellen. Allerdings wird die Absorptionsfähigkeit der Aktivkohle mit der Zeit geringer.

Diese Verringerung in der Absorptionswirkung kann nicht durch bloße Beobachtung der Aktivkohle festgestellt werden. Aufgrund dessen muß die Aktivkohle in ; bestimmten Abständen reaktiviert oder durch neue Aktivkohle ersetzt, werden. Für die Ermittlung des ■ Verschmutzungsgrades der Aktivkohle und damit des ' Abstandes zwischen den Reinigungsprozessen werden '. entweder Testzellen mit Aktivkohle oder entsprechende Anzeigegeräte in den zu reinigenden Luftstrom eingesetzt. Diese Testzellen oder Anzeigegeräte arbeiten jedoch relativ ungenau, weil sie nicht genau von dem

ίο gleichen Luftstrom wie der Filter beaufschlagt werden. Aufgrund dessen ist häufig eine Filterreinigung vorgenommen worden, ohne daß bereits eine zwingende

■ Notwendigkeit bestand. Dies ist insbesondere bei Filtern aufgetreten, bei denen die Aktivkohle im Filter selbst mangels guter Zugänglichkeit nur schwierig auf ihren Verschmutzungsgrad untersucht werden kann.

Bekanntlich erfolgt die Reaktivierung der Aktivkohle durch Aufheizen derselben in einer kontrollierten Atmosphäre. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Aktivkohle aus dem Filter zu entnehmen. Da die Aktivkohle ein relativ großes spezifisches Gewicht ; aufweist, sind auch die Zellen, in denen die Aktivkohle ; eingebracht ist, relativ schwer dimensioniert, so daß der i Ausbau der Zellen aus dem Gehäuse sich schwierig τ gestaltet. Dies gilt auch dan^ wenn zur Gewichtsver- ; minderung eine größere Filterfläche aus mehreren Einzelzellen zusammengesetzt ist (z. B. US-PS 27 64 251), da dadurch die Gehäuse- und Zellenkonstruktion kompliziert und damit der Ausbau der Zellen technisch schwieriger wird.

Bei Aktivkohle-Filtern der vorausgesetzten Art sind die Zellen senkrecht zur Strömungsrichtung in dem Gehäuse angeordnet. Bei dieser Anordnung wird als nachteilig angesehen, daß der Ein- und Ausbau der Zellen schwierig ist und die Strömungsrichtung der Luft beim Durchtritt durch die Zellen mehrmalig abrupt geändert wird, wodurch Strömungsenergie verlorengeht und damit eine große Gebläseleistung erforderlich ist. Aufgrund der bei horizontaler Strömungsrichtung gegebenen vertikalen Anordnung der Zellen verdichtet sich die Aktivkohle durch ihr eigenes Gewicht, wodurch die Absorptionsfähigkeit gemindert wird.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Aktivkohle-Filter der vorausgesetzten Art dahingehend zu verbessern, daß einerseits eine möglichst große ψ Filteroberfläche ausgebildet und daß andererseits eine : möglichst unbeeinträchtigte Strömung der zu filternden Luft durch den Filter gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Durch die zickzackförmige Anordnung der Zellen und der dadurch gegebenen Ausbildung von sich keilförmig verjüngenden Lufteintrittsräumen und entsprechend keilförmig sich erweiternden Luftaustrittsräumen wird nicht nur eine große Filteroberfläche zur Verfügung gestellt, sondern darüber hinaus durch die keilförmig sich verjüngenden bzw. erweiternden Luftführungsräume eine möglichst geradlinige Luftführung gewährleistet. Zur ungestörten Luftführung trägt ferner die Maßnahme bei, die öffnungen in den Wänden der Zellen als in Strömungsrichtung ausgerichtete Schlitze auszubilden, deren Breite kleiner und deren Länge größer ist als die Partikelgröße der Aktivkohle. Diese Schlitze begünstigen nämlich eine möglichst geradlinige

t>5 Luftführung ohne abrupten Richtungswechsel. Der \ erfindungsgemäße Aktivkohle-Filter weist insgesamt einen hohen Absorptions- und Wirkungsgrad auf.

Zwar ist es bei einem Filter einer anderen Gattung an

sich bekannt, die Filterzellen schräg zur Strömungsrichtung der Luft anzuordnen, so daß sich jeweils ein ; verjüngender Luftaustrittsraum und ein erweiternder Luftaustrittsraum ergeben und aufgrund der Schrägstellung der Zellen gegenüber einer zur Strömungsrichtung der Luft senkrechten Anordnung eine vergrößerte Filterfläche gebildet ist (US-PS 15 21 576). Die erfindungsgemäße Lösung unterscheidet sich gegenüber der bekannten Anordnung insbesondere dadurch, daß die Zellen unmittelbar zickzackförmig aneinandergereiht sind, so daß sich eine noch größere Filterfläche ergibt. Hinsichtlich der Gestaltung der Luftdurchtrittsöffnungen der Zellen bestehen erhebliche Unterschiede.

Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Aktivkohle-Filters ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Die Maßnahmen der Ansprüche 2 und 3 ergeben einfach aufgebaute und flache Filterzellen.

Die Maßnahme gemäß Anspruch 4, innerhalb des Aufnahmeraums der Zellen Trennwände vorzusehen, bewirkt, daß die Aktivkohle noch weniger als sonst ! zusammengepreßt wird und ihre Absorptionsfähigkeit voll erhalten bleibt.

* Die Maßnahme nach Anspruch 5 vermeidet nachteili- ; ge Fehlführungen des Luftstroms im Filtergehäuse.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Aktivkohle-Filters wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Aktivkohle-Filters,

Fig.2 einen Schnitt durch den Aktivkohle-Filter gemäß der Schnittlinie 2-2 nach F i g. 1,

F i g. 3 die Halterung der Filterzellen im Gehäuse,

Fig.4 eine weitere Einzelheit der Halterung der Filterzellen im Gehäuse, F i g. 5 den genauen Aufbau einer Filterzelle,

F i g. 6 einen Schnitt durch die Filterzelle gemäß der Schnittlinie 6-6 der F i g. 5,

F i g. 7 einen Schnitt durch die Filterzelle nach der Schnittlinie 7-7 der F i g. 5 und

F i g. 8 einen Schnitt durch die Filterzelle gemäß der Schnittlinie 8-8 der F i g. 5.

Gemäß F i g. 1 ist der Aktivkohle-Filter insgesamt mit tO bezeichnet. Dieser umfaßt ein vorzugsweise rechtek-(} kiges Gehäuse It, bestehend aus einer oberen Wand 12, einer unteren Wand 13 und zwei diese verbindenden Seitenwänden 14, so daß das Gehäuse 11 eine Einlaßöffnung 15 und eine Auslaßöffnung 16 frei läßt. Die Einlaßöffnung 15 und die Auslaßöffnung 16 können jeweils von einem Rahmen 17 umgeben sein, so daß mehrere Aktivkohle-Filter 10 nebeneinander und/oder übereinander in einem Luftkanal angeordnet werden können.

Wie sich am besten aus der Darstellung der F i g. 2, die einen Schnitt durch den Aktivkohle-Filter 10 parallel zur Strömungsrichtung der Luft zeigt, ergibt, sind im Gehäuse 11 Filterzellen 20 derart senkrecht in bezug auf die Strömungsrichtung der Luft zickzackförmig angeordnet, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Zellen 20 lufteintrittsseitig ein keilförmig sich verjüngender Lufteintrittsraum 2t und luftaustrittsseitig ein keilförmig sich erweiternder Luftaustrittsraum 22 gebildet ist. Aufgrund dieser Anordnung strömt die zu reinigende Luft gemäß den Pfeilen 23 durch die Einlaßöffnung 15 in die sich keilförmig verjüngenden Lufteintrittsräume 21, von dort zwangsläufig durch noch zu beschreibende öffnungen in den Wänden der Zellen 20 durch dieselben und danach in die sich keilförmig erweiternden Lufteintrittsräume 22 entsprechend den Pfeilen 24, worauf die gefilterte Luft aus der Auslaßöffnung 16 in Richtung der Pfeile 25 aus dem Gehäuse 11 austritt. Um Fehlleitungen der Luft, z.B. eine Umgehung der Zellen 20, zu verhindern, sind die senkrecht zur Strömungsrichtung liegenden Schmalseiten 26 der Zellen 20 derart aneinander geordnet, daß ein Luftdurchtritt zwischen den benachbarten Schmalseiten 26 der Zellen 20 verhindert ist..

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, sind die Zellen 20 an den Seitenwänden 14 des Gehäuses 11 durch Rippen 28 und Nuten 29 bildende Profile 27 gehalten. Die Profile 27 bestehend zweckmäßigerweise aus einem elastischen Material, z. B. einem entsprechenden Kunststoff. Die Rippen 28 und damit die Nuten 29 der Profile 27 bilden eine zickzackförmige Anordnung, um eine entsprechende Lage der Zellen 20 innerhalb des Gehäuses 11 zu erreichen. Die Nuten 28 sind an ihrem einen stirnseitigen Ende offen, um von dieser Seite her die Zellen 20 in die Nuten 29 der Profile 27 einschieben zu können.

Wie sich aus den Fig.2 und 3 ergibt, ist in der Einlaßöffnung 15 ein Haltegestell 32 angeordnet, um die diesbezüglichen Schmalseiten 26 der Zellen 20 zu lagern. Das Haltegestell 32 umfaßt zwei vertikale Winkelschienen 33, die durch horizontale Stützleisten 34 miteinander verbunden sind. Die Stützleisten 34 sind jeweils den Schmalseiten 26 zweier benachbarter Zellen 20 zugeordnet und nehmen jeweils eine Dichtkappe 30 auf, die den Spalt zwischen den Schmalseiten 26 zweier benachbarter Zellen 20 abdeckt, um ein Eindringen der Luft in diesen Spalt und damit ein Umgehen der Zellen 20 durch diese Luftströme zu verhindern. Um das Haltegestell 32 zur Entnahme der Zellen 20 aus dem Gehäuse 11 entfernen zu können, sind die unteren Enden der Winkelschienen 33 jeweils mit einem Stift 35 versehen, der in eine entsprechende öffnung 36 in der unteren Wand 13 des Gehäuses 11 eingreift. Die oberen Enden der Winkelschienen 33 sind jeweils an einer Konsole 37 mittels einer lösbaren Schraube 38 befestigt. Auf diese Weise kann das Haltegestell 32 aus der Einlaßöffnung 15 des Gehäuses 11 herausgekippt und vom Gehäuse 11 abgenommen werden. Eine entsprechende Konstruktion mit Dichtleisten 30 ist in der Auslaßöffnung 16 des Gehäuses 11 angeordnet.

Gemäß den F i g. 5—8 besteht jede der Zellen 20 zur Aufnahme der Aktivkohle aus zwei separaten Zellenabschnitten 40 und 41, die längs der gemeinsamen Fläche 42 miteinander verbunden sind. Die Zellen 20 können jedoch auch einseitig ausgebildet sein. Jeder der Zellenabschnitte 40 bzw. 41 ist aus zwei Wandteilen 43 zusammengesetzt, die zweckmäßigerweise identisch ausgeführt sein können. Jedes der Wandteile 43 umfaßt eine Stirnwand 44 mit noch näher zu beschreibenden öffnungen 57 und geschlossene Seitenwände 45. Die Wandteile 43 bestehen zweckmäßigerweise aus Kunststoff, z. B. Polystyrol, und können miteinander verklebt sein. An einer der Seitenwände der Zelle 20 ist eine öffnung 47 ausgespart, durch die die Aktivkohle in die Zelle 20 eingefüllt bzw. aus dieser entnommen werden kann. An den Wandteilen 43 sind längs der öffnung 47 Führungen 50 ausgebildet, in denen eine Schiene 51 gleitend geführt ist, die den Deckel für die öffnung 47 bildet. An einem Ende der öffnung 47 ist in der diesbezüglichen Seitenwand 45 eine Aussparung 52 ausgebildet, in die eine Gewindemutter 53 eingesetzt ist. Die Schiene weist eine in der Schließstellung mit der Gewindemutter 53 fluchtende öffnung 54 auf, durch die

eine Schraube 55 in die Gewindemutter 53 eingeschraubt werden kann, um die Schiene 51 in der Schließstellung zu befestigen.

Der Innenraüm der jeweiligen Zelle 20 ist durch Trennwände 48 unterteilt, die senkrecht zur öffnung 47 verlaufen, durch die die Aktivkohle in die Zelle 20 eingefüllt wird. Aufgrund dieser Trennwände 48 wird weitgehend ein Zusammenpressen der Aktivkohle, die in den Fig.6—8 mit 56 bezeichnet ist, aufgrund des Eigengewichts verhindert. Im Innenraum der Zellen 20 sind ferner Stützteile 49 angeordnet, um ein Verbiegen der Wandteile 43 zu verhindern.

Die öffnungen 57 in den Stirnwänden 44 der Zellen 20 sind im eingesetzten Zustand der Zellen 20 in Strömungsrichtung ausgerichtet, wobei ihre Breite kleiner und ihre Länge größer als die Partikelgröße der Aktivkohle ist Aufgrund dieser Ausgestaltung der öffnungen 57 ergibt sich, wie in F i g. 6 durch die Pfeile 59 angedeutet, ein relativ geradliniger Strömungsweg der zu filternden Luft durch die Zellen 20, der darüber

to hinaus durch die bereits geschilderte Anordnung der Zellen 20 im Gehäuse 11 begünstigt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aktivkohle-Filter zum Absorbieren von Fremdstoffen aus der Luft, bestehend aus einem in Strömungsrichtung der Luft eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung aufweisenden Gehäuse, in dem die Aktivkohle aufnehmende Zellen angeordnet sind, deren von der Luft beaufschlagte Wände Luftdurchtrittsöffnungen mit einem Öffnungsquerschnitt aufweisen, der ein Herausfallen der Kohlepartikeln aus den Zellen verhindert, dadurch gekennzeichnet; daß die Zellen (20) im Gehäuse (11) derart zickzackförmig angeordnet sind, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Zellen (20) lufteintrittsseitig ein keilförmig sich verjüngender Lufteintrittsraum (21) und luftaustrittsseitig ein keilförmig sich erweiternder Luftaustrittsraum (22) gebildet ist, und daß die öffnungen in den Wänden (44) der Zellen (20) als in Strömungsrichtung ausgerichtete Schlitze (57) ausgebildet sind, deren Breite kleiner und deren Länge größer als die Partikelgröße der Aktivkohle ist.

2. Aktivkohle-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (20) jeweils aus zwei perforierten, einen Aufnahmeraum für das Filtermaterial bildenden Wänden (44) bestehen und zumindest eine verschließbare Einfüllöffnung (47) aufweisen.

3. Aktivkohle-Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (20) an einer ihrer Schmalseiten durch eine in Führungen (50) gleitende Schiene (51) verschließbar sind.

4. Aktivkohle-Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum der Zellen (20) durch mehrere im Abstand voneinander angeordnete und sich senkrecht zu der Längsachse der Schlitze (57) und der Einfüllöffnung (47) erstreckende Trennwände (48) unterteilt ist.

5. Aktivkohle-Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderliegenden lufteintrittsseitigen Schmalseiten (26) zweier benachbarter Zellen (20) nach außen hin jeweils durch eine Dichtkappe (30) abgedichtet sind.

6. Aktivkohle-Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) und die Zellen (20) aus einem plastischen Werkstoff bestehen.