DE202006008955U1 - Filtersystem - Google Patents

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Abstract

Filtersystem bestehend aus einer Filtervorstufe (A), einer Filterhauptstufe (B) und einer Filterendstufe (C) die in Reihe in einem Filtergehäuse (1) angeordnet und nacheinander durchströmbar sind, wobei
die Filterstufe (A) mindestens umfasst schichtweise im Filtergehäuse (1) angeordnet einen Gaseintritt (0), einen Grob- und Feinfilter (2, 3), eine UV-Stufe (5) und einen Partikelfilter (6),
die Filterhauptstufe (B) gebildet ist durch mindestens zwei parallel angeordnete Filtereinheiten (10.1, 10.2) mit Umschaltelementen (8, 11) zum Wechsel der Filtereinheiten (10.1, 10.2) für den Gasstrom jeweils vor und hinter den Filtereinheiten (10.1, 10.2) angeordnet, und
die Endstufe (c) mindestens umfasst eine Sensoreinheit (13) und einen Dispensermodul (15) mit Superoxidationsanlage sowie den Gasaustritt (16),
wobei die Sensoreinheit (13) rechentechnisch mit der Steuerung der Umschaltelemente (8, 11) verbunden ist und das Umschaltsignal generiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Filtersystem zur Eliminierung von Partikeln, Gasen und biologischen Belastungen, insbesondere von die Luft verunreinigenden Partikeln, Gasen, Toxinen, Viren und Bakterien.
  • Ein derartiges Breitbandfiltersystem ist aus der DE 10 2004 027 354 A1 bekannt.
  • Dieses modular aufgebaute und multivalente Breitbandfiltersystem verfügt sowohl über eine rein mechanische Trennwirkung als auch über physikalische, chemische und antimikrobielle Wirkungen gegen Luftverunreinigungen, wobei sich gleichzeitig eine Überwachung des Belastungsgrades des Systems registrieren und regulieren lässt. Dabei kommen insbesondere Superoxidationsanlagen, Feinfilter, Adsorptionsfilter auch mit Heizung, Ionisierungsgitter, Katalysatoren, Vliesgelege aus Stabilisatorfaser und Kohleaktivfaser sowie Sensorik zur Steuerung zum Einsatz.
  • Innovative Ansätze aus der Textiltechnologie gekoppelt mit neuartigen Forschungs- und Entwicklungserkenntnissen aus der Filter-, Elektro- und Sensortechnik schaffen Möglichkeiten, um wegzukommen von der Fokussierung auf den Ausschluss in der Regel nur einer spezifischen, die Luft verunreinigende Komponente. Dies ist besonders von Bedeutung für sensible Bereiche des öffentlichen Raums, wie beispielsweise Operationsbereiche von Kliniken, Reinsträume, Behörden und öffentliche Einrichtungen mit großem Besucherverkehr aber auch öffentliche Verkehrsmittel.
  • In der DE 103 30 368 A1 wird ein Verfahren zur Identifizierung und/oder Differenzierung von durch Sensoren angezeigten Stoffen in Gasgemischen beschrieben, das bei Ansprechen eines Sensors wenigstens ein Teil der von diesem Sensor erfassten Stoffe in Gasgemischen charakterisierenden Parameter und/oder wenigstens ein Teil der von diesem Sensor generierten Daten durch ein Computerprogramm automatisch ausgewertet und die Identifizierung und/oder Differenzierung von Stoffen anhand vorgebbarer Kriterien und/oder Muster vornimmt. Bei der Auswertung durch das Computerprogramm kommen Verfahren der künstlichen Intelligenz zur Anwendung.
  • Das so ermittelte Ergebnis wird angezeigt, direkt oder nach Übermittlung durch ein Kommunikationssystem.
  • Das ist für die genannten Anwendungsfälle wie Lecksuche, Intrusionsschutz von Containern, Überwachung von Industrieanlagen und auch Signalisierung von Waldbränden sicher von Vorteil. Aber das beste Alarmsignal schützt nicht die Personen, die in Räumen bereits derartig verunreinigte Luft eingeatmet haben oder Gefahr laufen, dies zu tun. Hinzu kommt, dass möglicherweise nach einer derartigen Alarmauslösung eine Evakuierung bestimmter Räume notwendig ist, was nach Erfahrung mit Panik und damit verbundenen Personen- und Sachschäden einhergeht.
  • Aufbauend auf den Möglichkeiten der Identifizierung von Gasen in Gasgemischen und von Breitbandfiltersystemen, die sowohl über eine rein mechanische Trennwirkungen als auch Adsorptionsmöglichkeiten für chemische und mikrobiologische Verunreinigungen verfügen, ist es Aufgabe der Erfindung, ein Filtersystem vorzuschlagen, das die Versorgung von Räumen mit ungefährlicher und gereinigter Luft zuverlässig sicherstellen kann.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit den Vorrichtungsansprüchen 1 und 2, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das Gesamtsystem ist ein 3-dimensionaler Filter mit jeweils parallelen gleichartigen regenerierbaren Filterstufen.
  • Eine vorteilhafte Ausführung des Breitbandfiltersystem besteht aus einer Filtervorstufe, einer Filterhauptstufe und einer Filterendstufe angeordnet in Reihe in einem Filtergehäuse, wobei die Filtervorstufe bevorzugt umfasst und schichtweise in einem Filtergehäuse angeordnet einen Gaseintritt vorzugsweise mit Lüfter, wenn der Einbau nicht in vorhandene Lüftungsanlagen erfolgt, einen Grob- und Feinfilter, eine UV-Stufe, einen Partikelfilter und eine Sensoreinheit, die Hauptstufe mindestens gebildet ist durch zwei parallel angeordnete Gasfiltereinheiten mit Umschaltelementen zum Wechsel der Gasfiltereinheiten für den Gasstrom jeweils vor und hinter den Gasfiltereinheiten angeordnet, und die Endstufe mindestens umfasst eine Sensoreinheit und einen Dispensermodul mit Superoxidationsanlage sowie den Gasaustritt.
  • Die Sensoreinheiten werden bevorzugt doppelt installiert, um Störungen oder Ausfälle zu kompensieren (Ausfallsicherheit).
  • Insbesondere durch die parallele Anordnung von mindestens zwei Gasfiltereinheiten, bevorzugt Aktivkohlefiltereinheiten, in Form einer Bypassanordnung wird die Möglichkeit für einen wechselseitigen Betrieb dieser Breitbandfilterbestandteile in jeweils einer Adsorptions- bzw. Desorptionsphase geschaffen. Die desorbierten Schadstoffe lassen sich über Reinigungsöffnungen in der Filterhauptstufe entfernen. Dazu können zusätzliche Reinigungsgebläse vorzugsweise mit Abluftkanälen hinter den Reinigungsöffnungen zusammenwirkend vorgesehen sein. Die notwendige Temperatur für die Desorption liefern Heizregister oder zusätzliche Heizpatronen.
  • Natürlich können derartige Filtereinheiten in dieser Nichtbenutzungsphase auch ausgetauscht werden.
  • Die nachstehende Übersicht zeigt die Beherrschbarkeit der unterschiedlichsten Gefahrenkomponenten mit dem erfindungsgemäßen Filtersystem.
    Figure 00040001
  • Zur Optimierung des Gasdurchstromes und der Erhöhung der Wirksamkeit der jeweiligen Filtereinheit sind gasleitende bzw. gasverwirbelnde Maßnahmen vorgesehen, Als Sensoreinheit sind Multifunktionssensoren, auch als Breitbandsensoren bezeichnet, sowie Sensorarrays vorgesehen. Darüberhinaus ist es je nach Anwendungsfall auch möglich, für bestimmte schädliche Gase zusätzlich Einzelsensoren vorzusehen. Die vorzugsweise als Multifunktionssensoren fungierenden Halbleitergassensoren verfügen über eine lange Lebensdauer und weisen eine hohe Empfindlichkeit (ppm Bereich) auf. Die Abtastrate eines derartigen Sensors liegt bei 100 ms und gewährleistet so eine schnelle Reaktion im Filtersystem durch das Einleiten u. a. von Umschaltungen.
  • Eine erfindungsgemäße Filteranordnung ist in der Zeichnung dargestellt.
  • Dieses Breitbandfiltersystem besteht aus einer Filtervorstufe A, einer Filterhauptstufe B und einer Filterendstufe C, angeordnet in Reihe in einem Filtergehäuse 1.
  • Die Filterstufe A umfasst hier schichtweise in Reihe im Filtergehäuse 1 angeordnet einen Gaseintritt 0 mit Lüfter, einen Grob- und Feinfilter 2, 3, eine Verwirbelungsscheibe 4, eine UV-Stufe 5, einen Partikelfilter 6 und eine Sensoreinheit 7. Nicht dargestellt sind Druckmesssensoren zur Feststellung des Grades der Verunreinigung der Filter der Filterstufe A.
  • Als Feinfilter 3 ist gegenüber dem feinmaschigen PE-Gewebe hier als Alternative ein Filter für Partikelgrößen zwischen 10 μm und 1 μm vorgesehen.
  • Die Anordnung der Sensoreinheit 7 am Ende der Filtervorstufe (A) ist vorteilhaft, weil der oder die Multifunktions sensoren nicht durch Schwebstoffe verschmutzen und verschiedene Verunreinigungen bereits durch das Wirksamwerden der UV-Stufe dekontaminiert oder vernichtet worden sind. Vor der folgenden Filterhauptstufe B, die hier nur zwei parallel angeordnete Filtereinheiten 10.1, 10.2 mit Aktivkohlefiltern umfasst, ist ein Umschaltelement 8 angeordnet. Dieses Umschaltelement 8 leitet den Gasstrom entweder in die Filtereinheit 10.1 oder 10.2, wobei diesen jeweils Gasleitelemente 9 vorgeschaltet sind, die die Strömung optimal in und/oder durch die Aktivkohlefilter leiten.
  • Die Filtereinheiten 10.1, 10.2 sind zu Reinigungszwecken beheizbar, vorzugsweise über Heizpatronen. Weiterhin verfügen die Filtereinheiten 10.1 und 10.2 über Reinigungsöffnungen 12.
  • Durch ein- und ausschaltbare Reinigungsgebläse lässt sich eingeblasene Gas als Abluft mit den Resten der Desorption über die Reinigungsöffnungen 12 mit Abluftkanälen ableiten.
  • Den Filtereinheiten 10.1 und 10.2 ist ein weiteres Umschaltelement 11 nachgeschaltet, dass den Gasstrom in die Filterendstufe C leitet.
  • Die Endstufe C umfasst eine Sensoreinheit 13, eine Verwirbelungsscheibe 14 und einen Dispensermodul 15 mit Superoxidationsanlage sowie den Gasaustritt 16.
  • Natürlich ist es auch möglich die Sensoreinheiten 7, 13 als Ein- bzw. Ausgang aus der Filterhaupstufe B zu betrachten. Entscheidend ist, dass sie ihre Gasstromsteuerfunktion erfüllen können.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Gasstrom in mindestens einer Filterstufe ein dort angeordnetes Heizregister und/oder ein Ionisierungsgitter durchströmt. Beide können integraler Bestandteil des Feinfilters 3 oder gesonderte Einheiten sein. Ein Heizregister als gesonderte Einheit wird bevorzugt hinter der Sensoreinheit 7 angeordnet.
    • A
    Filtervorstufe
    B
    Filterhauptstufe
    C
    Filterendstufe
    0
    Gaseintritt
    1
    Filtergehäuse
    2
    Grobfilter
    3
    Feinfilter
    4
    Verwirbelungsscheibe
    5
    UV-Stufe
    6
    Partikelfilter
    7
    Sensoreneinheit
    8
    Umschaltelement
    9
    Gasleitelement
    10.1
    Filtereinheit vorzugsweise mit Aktivkohlefilter
    10.2
    Filtereinheit vorzugsweise mit Aktivkohlefilter
    11
    Umschaltelement
    12
    Reinigungsöffnung
    13
    Sensoreinheit
    14
    Verwirbelungsscheibe
    15
    Dispensermodul mit Superoxidationsanlage
    16
    Gasaustritt
    u
    Gasverunreinigung
    v
    Gasverunreinigung
    x
    Gasverunreinigung
    y
    Gasverunreinigung
    z
    Gasverunreinigung

Claims (17)

  1. Filtersystem bestehend aus einer Filtervorstufe (A), einer Filterhauptstufe (B) und einer Filterendstufe (C) die in Reihe in einem Filtergehäuse (1) angeordnet und nacheinander durchströmbar sind, wobei die Filterstufe (A) mindestens umfasst schichtweise im Filtergehäuse (1) angeordnet einen Gaseintritt (0), einen Grob- und Feinfilter (2, 3), eine UV-Stufe (5) und einen Partikelfilter (6), die Filterhauptstufe (B) gebildet ist durch mindestens zwei parallel angeordnete Filtereinheiten (10.1, 10.2) mit Umschaltelementen (8, 11) zum Wechsel der Filtereinheiten (10.1, 10.2) für den Gasstrom jeweils vor und hinter den Filtereinheiten (10.1, 10.2) angeordnet, und die Endstufe (c) mindestens umfasst eine Sensoreinheit (13) und einen Dispensermodul (15) mit Superoxidationsanlage sowie den Gasaustritt (16), wobei die Sensoreinheit (13) rechentechnisch mit der Steuerung der Umschaltelemente (8, 11) verbunden ist und das Umschaltsignal generiert.
  2. Filtersystem bestehend aus einer Filtervorstufe (A), einer Filterhauptstufe (B) und einer Filterendstufe (C), die in Reihe in einem Filtergehäuse (1) angeordnet und nacheinander durchströmbar sind, wobei die Filterstufe (A) mindestens umfasst schichtweise im Filtergehäuse (1) angeordnet einen Gaseintritt (0), einen Grob- und Feinfilter (2, 3), eine UV-Stufe (5), einen Partikelfilter (6) und eine Sensoreinheit (7), die Filterhauptstufe (B) gebildet ist durch mindestens zwei parallel angeordnete Filtereinheiten (10.1, 10.2) mit gleichen Gasfiltern sowie versehen ist mit Umschaltelementen (8, 11) zum Wechsel der Filtereinheiten (10.1, 10.2) für den Gasstrom jeweils vor und hinter den Filtereinheiten (10.1, 10.2) angeordnet, und die Endstufe (c) mindestens umfasst eine Sensoreinheit (13) und einen Dispensermodul (15) mit Superoxidationsanlage sowie den Gasaustritt (16), wobei die Sensoreinheiten (7, 13) rechentechnisch miteinander verknüpft sind und vom Rechner das Umschaltsignal für die Umschaltelemente (8, 11) generiert ist.
  3. Filtersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Filterstufe (A-C) mit einem Abluftschacht verbindbar ist, wobei das Signal zur Umschaltung des Gasstromes auf den Abluftschacht durch eine Sensoreinheit (7, 13) generiert ist.
  4. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasfilter der Filtereinheiten (10.1, 10.2) Aktivkohlefilter oder andere physikalisch/chemisch oder katalytisch wirkende Substanzen sind.
  5. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheiten (10.1, 10.2) jeweils mit mindestens einer weiteren Filtereinheit eines anderen Filterpaares mit anderen Filtereigenschaften koppelbar sind, derart, dass beim Messen einer Gasverunreinigung (u, x, y, z) durch eine Sensoreinheit (7, 13), die nicht allein durch eine Filtereinheit (10.1, 10.2) der Gasfilter filterbar ist durch eine Steuerung des Gasstromes mehrere paarweise in der Filterhauptstufe B befindliche Gasfilter angesteuert werden, darunter jeweils eine Filtereinheit (10.1, 10.2) eines Paares für die Verunreinigung (u) und eine Filtereinheit eines Paares für die Verunreinigung (x, y, z).
  6. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom in mindestens einer Stufe ein dort angeordnetes Heizregister und/oder ein Ionisierungsgitter durchströmt.
  7. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Filterstufe (A-C) mindestens eine Verwirbelungsscheibe (4, 14) oder Gasleitelemente (9) angeordnet sind.
  8. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der UV-Stufe (5) und/oder vor dem Dispensermodul eine Verwirbelungsscheibe (4, 14) angeordnet ist.
  9. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Filtereinheiten (10.1, 10.2) Gasleitelemente (9) angeordnet sind.
  10. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Aktivkohlefilter versehenen Filtereinheiten (10.1, 10.2) beheizbar sind, vorzugsweise über Heizpatronen und zu Reinigungszwecken.
  11. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheiten (10.1, 10.2) über Reinigungsöffnungen (12) verfügen.
  12. Filtersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheiten (10.1, 10.2) über ein- und ausschaltbare Reinigungsgebläse verfügen und die Abluft über die Reinigungsöffnungen (12) mit Abluftkanälen ableitbar ist.
  13. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Stufe (5) vorzugsweise UV-C Strahlung abstrahlt.
  14. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfilter (3) Partikelgrößen zwischen 10 μm und 1 μm filtern.
  15. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ionisierung ein oder mehrere selbstständige Schichtelemente im Aufbau des Filters vorgesehen sind.
  16. Filtersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizregister hinter der Sensoreinheit (7) angeordnet ist.
  17. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheiten (7, 13) paarweise angeordnet sind zur Ausfallsicherung.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021190706A1 (de) * 2020-03-24 2021-09-30 Trotec Gmbh Strömungsmaschine sowie steuerung für eine strömungsmaschine und verwendung einer strömungsmaschine

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