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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abluftreinigungsvorrichtung für Stallanlagen, mit einer in einem Abluftkanal angeordneten Filtervorrichtung zur Filterung der aus dem Stall abgeführten Abluft, und einem Ventilator, mit dem die Abluft aus dem Stall abgesaugt wird.
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Aus dem Stand der Technik ist eine gattungsgemäße Vorrichtung als Trockenstaubfilter bekannt, die insbesondere in der Geflügelhaltung eingesetzt wird, um in der Abluft aus dem Stall herausgetragene Staubpartikel aus der Abluft herauszufiltern, bevor die Abluft in die Umwelt geblasen wird. Als nachteilig hat sich jedoch herausgestellt, dass sich die Filtervorrichtung je nach Staubbelastung schnell mit Staubpartikeln zusetzt, wodurch sich ihre Durchsatzkapazität verringert. Die Filtervorrichtung kann manuell gereinigt werden, dies ist allerdings arbeitsaufwendig. Ein weiteres Problem ist darin zu sehen, dass nicht immer präzise vorgesagt werden kann, wann die nächste Reinigung der Filtervorrichtung erforderlich wird. Die laufenden Kontrollen der Durchlässigkeit der Filtervorrichtung erhöhen deshalb den Wartungsaufwand für die bekannten Anlagen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Wartungsaufwand zu verringern und die Reinigung der Filtervorrichtung zu vereinfachen.
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Die Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Abluftreinigungsvorrichtung gelöst, indem die Filtervorrichtung mit einem Rüttelantrieb verbunden ist, mit dem die Filtervorrichtung in schwingende Bewegungen versetzbar ist, und der Rüttelantrieb mit einer Steuerung verbunden ist, die den Rüttelantrieb in vorgegebenen Zeitintervallen und/oder in Abhängigkeit von Sensordaten ein- und ausschaltet.
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Durch den Einsatz eines Rüttelantriebs kann die manuelle Reinigung der Filtervorrichtung entfallen, oder die Zeitintervalle, in denen eine manuelle Reinigung erforderlich wird, können zumindest erheblich verlängert werden. Die Rüttelvorrichtung versetzt die Filtervorrichtung in solch stark schwingende Bewegungen, dass dadurch der daran anhaftende Staub abfällt. Durch die abgefallenen Staubpartikel vergrößert sich die Luftdurchlässigkeit der Filtervorrichtung wieder. Die Frequenz und Amplitude der Rüttelbewegungen, mit denen die Rüttelvorrichtung das Sieb zu den schwingenden Bewegungen anregt, hängt von der Größe und Feinheit der Siebfläche in der Filtervorrichtung und der Größe der Staubpartikel ab. Es wird vorgeschlagen, die Frequenz und Amplitude der Rüttelbewegungen einstellbar zu machen oder diese im Verlauf eines Reinigungsintervalls zu variieren, um dadurch unterschiedlich große Staubpartikel und Agglomerate von Staubpartikeln durch die schwingenden Bewegungen der Filtervorrichtung von der Siebfläche abzulösen.
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Durch die Steuerung verringert sich der Kontroll- und Wartungsaufwand für die Filtervorrichtung. Durch die Zeitsteuerung, deren Schaltintervalle so kurz bemessen sind, dass sich die Filtervorrichtung in dieser Zeit noch nicht vollständig zugesetzt haben kann, wird die Rüttelvorrichtung rechtzeitig in Betrieb gesetzt, um die anhaftenden Staubpartikel von der Filterfläche zu lösen und die Durchgängigkeit der Filtervorrichtung wieder zu erhöhen, ohne dass dafür manuelle Reinigungsarbeiten erforderlich wären oder persönliche Kontrollen der Luftdurchlässigkeit vorgenommen werden müssten. Die Reinigung erfolgt automatisiert mit einer kostengünstigen, aber zuverlässigen Technik. Die Steuerung kann ergänzend oder alternativ zu einer Zeitsteuerung auch über Sensordaten ein- oder ausgeschaltet werden. So kann die Luftdurchlässigkeit der Filtervorrichtung über eine Fotozelle, die die durch die Filtervorrichtung einfallende Lichtintensität misst, und/oder durch einen Luftströmungsgeschwindigkeitsmesser und/oder über andere geeignete Sensoren gemessen und die gemessenen Werte als Vergleichswerte oder Sensordaten an die Steuerung übermittelt werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerung mit einem Ventilator zum Ansaugen der Abluft verbunden, und die Steuerung weist eine Schaltung auf, mit der diese während des Betriebs des Rüttelantriebs den Ventilator ausschaltet. Die Abscheidewirkung der Rüttelvorrichtung wird verbessert, wenn die Staubpartikel während der Rüttelphase nicht von der anströmenden Abluft auf die Sieboberfläche der Filtervorrichtung gepresst werden. Die Staubpartikel können bei stehender Luft leichter nach unten von der Sieboberfläche abfallen. Durch das Ausschalten des Ventilators wird die Abscheidequote der Rüttelvorrichtung verbessert.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerung eine Schaltung auf, mit der der Ventilator zum Ansaugen der Abluft in einem Gegenstrombetrieb betreibbar ist, und/oder mit der Schaltung ist ein Gegenstromventilator während des Betriebs des Rüttelantriebs zuschaltbar. Die Abscheidewirkung des Rüttelantriebs kann verbessert werden, wenn während dessen Betriebs die zur Abscheidung der Staubpartikel übliche Strömungsrichtung des Abluftstroms umgekehrt wird und dadurch die auf der Sieboberfläche der Filtervorrichtung anhaftenden Staubpartikel in Richtung des Stalls zurückgeblasen werden. Das Zurückblasen der Staubpartikel kann über den normalen Ventilator erfolgen, wenn dessen Schaufelblätter so weit drehbar sind, dass diese einen in entgegengesetzter Richtung blasenden Windstrom erzeugen, oder der Motor in der entgegengesetzten Drehrichtung in einem Gegenstrombetrieb betreibbar ist, oder es ist ein gesonderter Gegenstromventilator vorhanden, der während des Betriebs der Rüttelvorrichtung eingeschaltet wird und bei seinem Betrieb einen Gegenluftstrom erzeugt, der durch die Filtervorrichtung in Richtung des Stalls geblasen wird. Der Gegenstrom der Luft kann dabei pulsierend, in zeitlichen Intervallen oder mit einer über die Betriebszeit ansteigenden oder sinkenden Kraft gegen die Filtervorrichtung erzeugt werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind mit der Steuerung mehrere im Abluftkanal angeordnete Drucksensoren zur Messung des Luftdrucks verbunden, von denen zumindest ein Drucksensor vor und zumindest ein Drucksensor hinter der Filtervorrichtung angeordnet sind, die Steuerung weist eine Vergleichsvorrichtung auf, mit der die Sensordaten der vor und hinter der Filtervorrichtung angeordneten Drucksensoren vergleichbar sind, und die Steuerung weist eine Schaltung auf, die bei einem Überschreiten eines von der Vergleichsvorrichtung ermittelten Differenzdruckwertes den Rüttelantrieb einschaltet. Durch die Drucksensoren kann auf einfache Weise gemessen werden, in welchem Maß die Filtervorrichtung durch auf der Sieboberfläche anhaftende Staubpartikel verstopft und die Abförderung der Abluft behindert ist.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist im Abluftkanal stromabwärts der Filtervorrichtung ein motorisch zwischen einer Offen- und Schließstellung verstellbarer Verschluss angeordnet und die Steuerung weist eine mit dem motorischen Antrieb verbundene Schaltung auf, mit der der Verschluss während des Betriebs des Rüttelantriebs in die Schließstellung beweglich ist. Durch das Schließen des Luftführungskanals auf der dem Stall entfernten Seite mit dem verstellbaren Verschluss wird der Austritt von Abluft aus dem Luftführungskanal während eines Reinigungszyklusses in die Außenluft verhindert, und eventuelle Luftströme können darauf konzentriert werden, mit einem Gegenluftstrom die auf der Sieboberfläche anhaftenden Staubpartikel in Richtung Stall abzublasen.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Abluftreinigungsvorrichtung einen Spülkanal auf, der den Stall und/oder den Abluftkanal in normaler Strömungsrichtung der Abluft gesehen vor der Filtervorrichtung mit dem Ansaugbereich des im Gegenstrom betriebenen Ventilators und/oder dem Ansaugbereich des Gegenstromventilators verbindet. Der Spülkanal bildet auf diese Weise im Reinigungsbetrieb eine Art ansaugseitige Überbrückung oder Umgehung der Filtervorrichtung aus, um Abluft aus dem Stall um die Filtervorrichtung herum bis zu ihrer Abströmseite im Normalbetrieb zu führen, damit die dorthin verbrachte Abluft vom im Gegenstrom betriebenen Ventilator und/oder dem Gegenstromventilator von dort aus in Gegenrichtung durch die Filtervorrichtung geblasen werden kann. Indem durch die Überbrückung oder Umgehung der Filtervorrichtung zum Abblasen der Staubpartikel frisch herangeführte Stallluft verwendet wird, werden Probleme durch kondensierende Feuchtigkeit vermieden. Weicht nämlich die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit der zum Abblasen der Staubpartikel verwendeten Luft erheblich von der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit der Stallluft ab, kann sich auf den Oberflächen des in der Filtervorrichtung verwendeten Siebmaterials Kondensationsfeuchte absetzten. Durch die Kondensationsfeuchte können dann die auf der Sieboberfläche anhaftenden Staubpartikel daran kleben bleiben, so dass es dann kaum noch möglich ist, die Staubpartikel effektiv von der Oberfläche abzublasen. Es kann im Gegenteil sogar durch ein späteres Wiederantrocknen der Staubpartikel erheblich schwerer werden, die Staubpartikel von der Oberfläche des Siebmaterials zu entfernen, da im Staub enthaltene Eiweißpartikel nach einer Befeuchtung wie ein Klebstoff wirken können. Wenn also die Kondensation von Feuchtigkeit vermieden wird, indem über den Spülkanal anstelle von Frischluft von außen Abluft aus dem Stall zum Abblasen der Staubpartikel verwendet werden kann, ergibt sich eine erhebliche Funktionsverbesserung und gesteigerte Betriebssicherheit für die Reinigung der Filtervorrichtung.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weisen der Spülkanal einen motorisch zwischen einer Offen- und Schließstellung verstellbaren Verschluss und die Steuerung eine mit dem motorischen Antrieb verbundene Schaltung auf, mit der der Verschluss während des Betriebs des Rüttelantriebs in die Offenstellung beweglich ist. Durch den Verschluss ist es möglich, Nebenluftströme durch den Spülkanal und damit das Ausblasen von ungefilterter Abluft aus dem Stall im normalen Abluftbetrieb zu vermeiden, gleichwohl aber den Spülkanal im Reinigungsbetrieb zur Zuführung von Stallluft nutzen zu können.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist im Spülkanal ein Gegenstromventilator angeordnet. Diese Anordnung ist besonders effizient, weil mit dem Gegenstromventilator ein starker Gegenstrom erzeugt werden kann, ohne für den im normalen Abluftbetrieb eingesetzten Ventilator und die strömungstechnische Gestaltung des Luftführungskanals technische Kompromisse eingehen zu müssen. Der im Spülkanal befindliche Gegenstromventilator stört den Abluftstrom durch den Luftführungskanal hindurch während des Normalbetriebs nicht.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Abluftreinigungsvorrichtung mehrere strömungstechnisch voneinander getrennte Kanalsysteme auf, die von der Steuerung unabhängig voneinander in einem Normalbetriebsmodus oder einem Siebreinigungsmodus betreibbar sind. Durch die Verwendung mehrerer voneinander getrennter Kanalsysteme ist es möglich, die einzelnen Kanalsysteme abwechselnd im Reinigungsbetrieb zu betreiben, ohne dass deshalb die Frischluftzufuhr und die Absaugung der Abluft gestoppt werden müsste. Beim Einsatz von beispielsweise vier voneinander getrennten Kanalsystemen zur Entlüftung eines Stalls können die drei anderen Kanalsysteme im Normalbetrieb weiterlaufen, wenn eines der Kanalsysteme durch den Einsatz der Rüttelvorrichtung und einen eventuell unterstützenden Gegenstrom im Reinigungsmodus betrieben wird. Somit steht trotz kontinuierlicher Reinigung der Filtervorrichtungen immer zumindest 75% der theoretisch verfügbaren Luftförderleistung zur Verfügung.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass jede der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen für sich, aber auch in beliebiger Kombination miteinander mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs kombinierbar ist, soweit dem keine zwingenden technischen Hindernisse entgegenstehen.
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Weitere Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen entnehmen.
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Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Es zeigen:
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1: eine Ansicht auf die Innenseite einer Stirnwand einer Stallanlage, die mit einer Filtervorrichtung versehen ist,
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2: eine vergrößerte Ausschnittansicht des Kreises B in 1,
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3: eine Schnittansicht durch die Filtervorrichtung entlang der Linie D-D in 1,
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4: eine Ansicht auf die Filtervorrichtung von der Rohgasseite her, und
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5: eine Ansicht auf die Filtervorrichtung von der Reingasseite her.
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In 1 ist eine Ansicht auf eine Abluftreinigungsvorrichtung 2 gezeigt, die in die Stirnwand einer Stallanlage eingebaut ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verfügt die Abluftreinigungsvorrichtung 2 über vier Filtervorrichtungen 4, die in einem Rahmen 6 angeordnet sind. Eine vergrößerte Ansicht des in 1 mit dem Kreis B gekennzeichneten Bereichs der Abluftreinigungsvorrichtung 2 findet sich in 2. Jeweils zwei Filtervorrichtungen 4 verfügen im Ausführungsbeispiel über einen gemeinsamen Rüttelantrieb 8. Auf der Reingasseite der Filtervorrichtungen 4 – also auf der dem Stallinnenraum abgewandten Seite der Filtervorrichtungen 4 – schließen sich zeichnerisch nicht näher dargestellte vier strömungstechnisch voneinander getrennte Kanalsysteme zur Abführung der durch die Filtervorrichtungen 4 hindurch gesogenen oder geblasenen Abluft an, die im Ausführungsbeispiel unabhängig voneinander betrieben werden können. Je nach Größe des Stalls, der Filtervorrichtungen 4 und des Luftdurchsatzbedarfs können auch mehr oder weniger unabhängig voneinander betreibbare Kanalsysteme in einem Stallgebäude installiert sein. Gute Abscheidewerte der Filtervorrichtungen 4 werden erzielt, wenn die Filterflächenbelastung einen Wert von 9.000 m3 Abluft pro m2 Filterfläche und Stunde nicht überschreitet. Die zum Durchtritt der Abluft bestimmten Flächen der Filtervorrichtungen 4 können dabei mit einem Edelstahl-Siebdrahtgewebe mit einer Maschenweite von 0,45 mm abgedeckt sein, die eine gute Abscheidewirkung und Korrosionsfestigkeit aufweisen.
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Wenn mit einem zeichnerisch nicht näher dargestellten Ventilator Abluft aus dem Innenraum des Stalls durch die Filtervorrichtungen 4 gesogen wird, so haften in der Abluft schwebende Staubpartikel auf der rohgasseitigen Oberfläche der Filtervorrichtungen 4 – also auf der dem Innenraum des Stalls zugewandten Seite – auf dem Edelstahl-Siebdrahtgewebe an und werden dort zurückgehalten. Die Abluft hingegen kann die Maschen der Filtervorrichtungen problemlos passieren und tritt auf der Reingasseite der Filtervorrichtungen 4 in den sich anschließenden Abluftkanal aus. Je nach Staubfracht der Abluft und der Betriebsdauer der Abluftreinigungsvorrichtung 2 sammeln sich zunehmend mehr Staubpartikel auf der stallseitigen Oberfläche der Filtervorrichtungen 4 an, bis durch die angesammelte Staublage auch der Durchtritt der Abluft erschwert oder gar ganz blockiert ist. Dann müssen die angesammelten Staubpartikel von der Oberfläche der Filtervorrichtungen 4 entfernt werden.
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Dazu sind die Filtervorrichtungen 4 mit einem oder mehreren Rüttelantrieben 8 versehen. Der Rüttelantrieb 8 versetzt die Filtervorrichtungen 4 während seines Betriebs in schwingende Bewegungen, bei denen auf der Rohgasseite der Filtervorrichtungen 4 angesammelte Staubpartikel sich von der Oberfläche lösen und herabfallen können. Der Rüttelantrieb 8 wird erfindungsgemäß von einer zeichnerisch nicht näher dargestellten Steuerung ein- und ausgeschaltet. Das Ein- und Ausschalten kann zeitintervallgesteuert und/oder in Abhängigkeit von Sensordaten von Sensoren erfolgen, die mit der Steuerung verbunden sind. Die Steuerung kann eine Schaltung aufweisen, die insbesondere oder ausschließlich bei einem Überschreiten eines von der Vergleichsvorrichtung ermittelten Differenzdruckwertes den Rüttelantrieb einschaltet.
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In einem Abstand zur stallseitigen Rohgasseite der Filtervorrichtungen 4 ist eine Stegwand 10 angeordnet, die im Stall befindliche Tiere von der Oberfläche der Filtervorrichtungen 4 fern hält. Im bodennahen Bereich des Zwischenraums zwischen der Stegwand 10 und der stallseitigen Rohgasseite der Filtervorrichtungen 4 ist durch die Stegwand 10 eine Sammelzone 12 begrenzt, die von dem Luftstrom der Abluft im Normalbetrieb und im Gegenstrombetrieb geschützt ist. Dort können beim Rüttelbetrieb des Rüttelantriebs 8 von der Oberfläche der Filtervorrichtungen 4 abfallende Staubklumpen gesammelt werden, um zu verhindern, dass diese zurück in den Stall geblasen werden. Die Staubklumpen können von dort aus leicht aufgenommen und entsorgen werden.
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Die Filtervorrichtungen 4 sind im festen Rahmen 6 so gehalten, dass die Fugen im Bereich der Übergänge zu den bewegten Teilen der Filtervorrichtungen 4 gegen Strömungsverluste der durchströmenden Luftströme abgedichtet sind, beispielsweise durch Bürstendichtungen oder Gummilippen. Die bewegten Teile der Filtervorrichtungen können so quer zur Oberfläche frei schwingen, ohne dass dazu größere Strömungsverluste in Kauf genommen werden müssen. Mit dem Rahmen 6 können die Filtervorrichtungen 4 beispielsweise über elastische Gummipuffer verbunden sein, die Schwingungsbewegungen der Filtervorrichtungen 4 im Rahmen 6 erlauben.
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Um die Abscheidewirkung während des Betriebs des Rüttelantriebs 8 zu erhöhen, kann die Steuerung mit dem Ventilator zum Ansaugen oder Ausblasen der Abluft verbunden sein. Über die Steuerung kann der Ventilator mit einer Schaltung während des Betriebs des Rüttelantriebs 8 ausgeschaltet sein, so dass die durch die Filtervorrichtungen 4 strömende Abluft nicht die Staubpartikel auf die Oberflächen der Filtervorrichtungen 4 drückt und die Abscheidung erschwert.
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Um die Abscheidewirkung während des Betriebs des Rüttelantriebs 8 zusätzlich zu erhöhen, kann die Steuerung eine Schaltung aufweisen, mit der der Ventilator zum Ansaugen oder Ausblasen der Abluft im Normalbetrieb in einem Gegenstrombetrieb im Siebreinigungsmodus betreibbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein separater Gegenstromventilator von der Steuerung über die Schaltung während des Betriebs des Rüttelantriebs zuschaltbar sein. Dann wird Luft aus dem Abluftkanal durch die Filtervorrichtungen 4 hindurch in den Innenraum des Stalls geblasen. Dabei kann die durchströmende Luft auf der Rohgasseite auf der Oberfläche der Filtervorrichtungen 4 anhaftende Staubpartikel mitnehmen und auf diese Weise die Reinigung der Oberfläche der Filtervorrichtungen während des Betriebs des Rüttelantriebs verbessern.
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Die Abluftreinigungsvorrichtung 2 weist einen in den 1 bis 3 gezeigten Spülkanal 18 auf, der den Stall und/oder den Abluftkanal 14 in normaler Strömungsrichtung der Abluft gesehen aus einem Bereich vor der Filtervorrichtung 4 mit dem Ansaugbereich des im Gegenstrom betriebenen Ventilators und/oder dem Ansaugbereich des Gegenstromventilators 16 verbindet. Im Ausführungsbeispiel ist ein Gegenstromventilator 16 gezeigt, der bei seinem Betrieb Abluft aus dem Stall ansaugt und unter Umgehung der Filtervorrichtungen 4 durch den Spülkanal 18 auf deren Reingasseite leitet. Wenn sich im Abluftkanal 14 ein Luftüberschuss aufbaut, strömt die dort vorhandene Luft zum Druckausgleich im Gegenstrom durch die Filtervorrichtungen 4 hindurch zurück in den Stall. Dies wird insbesondere unterstützt, wenn der Abluftkanal 14 mit einem Verschluss verschließbar ist, so dass die vom Gegenstromventilator 16 in den Abluftkanal 14 eingeblasene Luft nur durch die Filtervorrichtungen 4 einen Druckausgleich zum Stall herstellen kann. Der Gegenstromventilator 16, der Verschluss für den Abluftkanal 14 und der Rüttelantrieb 8 sind vorteilhaft mit einer Schaltung in der gemeinsamen Steuerung ein- und ausschaltbar. Vorteilhaft ist der Spülkanal 18 ebenfalls mit einem motorisch zwischen einer Offen- und Schließstellung verstellbaren Verschluss 20 versehen. Die Steuerung weist eine mit dem motorischen Antrieb verbundene Schaltung auf, mit der der Verschluss 20 während des Betriebs des Rüttelantriebs 8 in die Offenstellung beweglich ist. In dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Gegenstromventilator 16 im Spülkanal 18 angeordnet. Dies bringt Kosten- und Funktionsvorteile.
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In 4 ist eine Ansicht auf eine Filtervorrichtung 4 von der Rohgasseite her gezeigt, wobei die Filtervorrichtung 4 im Rahmen 6 gehalten ist. Der Rüttelantrieb 8 ist auf der in 5 gezeigten Reingasseite angebracht.
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Die vorstehende gegenständliche Beschreibung dient nur der Erläuterung der Erfindung. Die Erfindung ist keinesfalls auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Dem Fachmann bereitet es keine Schwierigkeiten, die Erfindung auf eine ihm als geeignet erscheinende Weise abzuwandeln, um sie dadurch an einen konkreten Anwendungsfall anzupassen.
