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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftreinigungsvorrichtung umfassend ein Gehäuse mit zumindest einer Lufteinlassöffnung und zumindest einer Luftauslassöffnung, eine Gebläseeinheit, die dazu ausgelegt ist, Umgebungsluft durch die Lufteinlassöffnung anzusaugen und durch das Gehäuse zur Luftauslassöffnung zu fördern, eine innerhalb des Gehäuses zwischen der Lufteinlassöffnung und der Luftauslassöffnung positionierte lonisatoreinheit, die dazu ausgelegt ist, durch das Gehäuse geförderte Umgebungsluft unter Einsatz der Kaltplasmatechnologie zu ionisieren, und einen Transformator, der dazu ausgelegt ist, eine von einem Versorgungsnetz bereitgestellte Wechselspannung in eine von der lonisatoreinheit benötigte Hochspannung zu transformieren.
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Derartige Luftreinigungsvorrichtungen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Während des Betriebs wird Umgebungsluft durch die Lufteinlassöffnung in den Strömungskanal gesaugt und zur lonisatoreinheit gefördert. Die mit einer vom Transformator bereitgestellten Hochspannung von mehreren tausend Volt betriebene lonisatoreinheit erzeugt durch Koronaentladung und Feldemission positiv und negativ geladene Sauerstoffionen, wodurch die an der lonisatoreinheit vorbeiströmende Umgebungsluft partiell ionisiert wird. Die Sauerstoffionen agglomerieren zum einen in der durch den Strömungskanal geleiteten Umgebungsluft enthaltene Partikel, beispielsweise Staubpartikel, die bei den meisten Luftreinigungsvorrichtungen von einer stromabwärts der lonisatoreinheit positionierten Filtereinheit aufgefangen werden. Zum anderen neutralisieren die Sauerstoffionen mittels Oxidation Gerüche. Ferner inaktivieren sie in der Umgebungsluft enthaltene Mikroorganismen, insbesondere in Form von Pilzen, Viren, Bakterien und Sporen. Die während des Passierens der lonisatoreinheit gereinigte Umgebungsluft wird dann durch die Luftauslassöffnung wieder in die Umgebung abgegeben. Neben Ionen wird von der lonisatoreinheit allerdings auch reaktives Ozon erzeugt. Innerhalb des Strömungskanals wirkt sich Ozon aufgrund seiner bekanntlich keimtötenden Wirkung nicht nachteilig aus. Jedoch reizt Ozon bereits in geringen Mengen die menschlichen Atemwege, weshalb bei der Auslegung von nach dem Prinzip der Kaltplasma-Sterilisation arbeitenden Reinigungsvorrichtungen darauf zu achten ist, dass die von der Luftreinigungsvorrichtung abgegebene Ozonmenge die in vielen Ländern vorgeschriebenen Ozon-Grenzwerte für Räume, in denen sich Menschen befinden, nicht überschreitet. Hierzu wird die Leistung der im Dauerbetrieb arbeitenden lonisatoreinheit entsprechend begrenzt. Gleiches gilt für den durch den Strömungskanal geleiteten Volumenstrom, um bei dieser begrenzten Leistung eine zufriedenstellende Reinigung der die Luftreinigungsvorrichtung verlassenden Umgebungsluft sicherstellen zu können. Dabei sind die Luftreinigungsvorrichtungen derart ausgelegt, dass die Reinigung der Umgebungsluft nahezu ausschließlich im Innern der Vorrichtung stattfindet.
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Als Nachteil von bekannten, nach dem Prinzip der Kaltplasma-Sterilisation arbeitenden Reinigungsvorrichtungen kann angeführt werden, dass ihre Wirkung sehr lokal ist, da nur Umgebungsluft gereinigt wird, die sich nahe der Lufteinlassöffnung befindet.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der ein räumlich vergrößerter Wirkbereich erzielt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein erster Zeitschalter vorgesehen ist, der während des Betriebs der Reinigungsvorrichtung die Stromzufuhr zum Transformator in einer ersten vorbestimmten zeitlichen Taktung unterbricht und dann wieder freigibt. Der wesentliche Unterschied zu bekannten Reinigungsvorrichtungen besteht mithin darin, dass die lonisatoreinheit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung nicht im Dauerbetrieb betrieben wird, sondern zeitlich getaktet. Ziel einer solchen Taktung ist es, die lonisatoreinheit mit einer vergleichsweise hohen Leistung betreiben zu können, die mehr Sauerstoffionen produziert als innerhalb der Reinigungsvorrichtung mit der durch diese geleiteten Umgebungsluft reagieren können. Entsprechend werden Sauerstoffionen zusammen mit der die Reinigungsvorrichtung durch die Luftauslassöffnung verlassenden Umgebungsluft in die Umgebung geblasen, wo sie innerhalb des Raumes, in dem die Reinigungsvorrichtung aufgestellt ist, mit der Umgebungsluft reagieren können. Auf diese Weise kann ein räumlich deutlich vergrößerter Wirkbereich erzielt werden, der sich auch gezielt ausrichten lässt. Neben den Sauerstoffionen wird natürlich auch das durch die lonisatoreinheit produzierte Ozon in die Umgebung geblasen, was aufgrund der desinfizierenden Wirkung grundsätzlich wünschenswert ist. Um dabei zu verhindern, dass zulässige Ozon-Grenzwerte überschritten werden, ist die zeitliche Taktung des ersten Zeitschalters entsprechend gewählt. Bei der Wahl der Taktung sollte bevorzugt auch das Raumvolumen berücksichtigt werden, für das die Reinigungsvorrichtung ausgelegt ist.
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Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Luftreinigungsvorrichtung nicht nur die Reinigung der Umgebungsluft innerhalb der Luftreinigungsvorrichtung, sondern auch im Raum selbst. Entsprechend ist es nicht erforderlich, dass bakterien- und/oder virenbelastete Raumluft durch den gesamten Raum bis zur Lufteinlassöffnung der Luftreinigungsvorrichtung bewegt bzw. angesaugt werden muss, um diese zu reinigen. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich im Raum aufhaltende Personen mit den in diesem vorbeiströmenden Luftstrom enthaltenen Bakterien und/oder Viren infizieren können. Dies gilt auch für in sogenannten Aerosolen enthaltene Viren, die beispielsweise bei der Übertragung von COVID 19 (SARS-CoV-2) bekanntlich eine große Rolle spielen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein zweiter Zeitschalter vorgesehen, der die Stromzufuhr zum Transformator in einer zweiten vorbestimmten zeitlichen Taktung unterbricht und dann wieder freigibt. Dank mehrerer Zeitschalter kann die zeitliche Taktung sehr variabel gestaltet werden. So kann beispielsweise der erste Zeitschalter die Stromzufuhr im Wechsel für 6 Sekunden freigeben und dann für 80 Sekunden unterbrechen, während der zweite Zeitschalter die Stromzufuhr im Wechsel für 5 Minuten freigibt und für 15 Minuten unterbricht, um nur ein Beispiel zu nennen.
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Vorteilhaft ist ein Netzfilter zwischen der Netzversorgung und dem ersten Zeitschalter bzw. zwischen der Netzversorgung und den beiden Zeitschaltern positioniert ist. Bevorzugt ist ferner zwischen dem Netzfilter und dem ersten Zeitschalter bzw. zwischen dem Netzfilter und den beiden Zeitschaltern zumindest ein Kondensator positioniert. Der Netzfilter und/oder der Kondensator sorgen dafür, dass Hochfrequenzsignale, die innerhalb der Reinigungsvorrichtung erzeugt werden, nicht ins Versorgungsnetz gelangen können und umgekehrt, wodurch ein sicherer Betrieb der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung gewährleistet ist.
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Die Gebläseeinheit ist bevorzugt derart ausgelegt, dass sie die Umgebungsluft mit einer Geschwindigkeit von zumindest 2 m/s durch den Strömungskanal fördert. Je größer der Volumenstrom ist, desto größer ist auch die Distanz von der Luftauslassöffnung, innerhalb derer die Reinigungsvorrichtung ihre Wirkung entfalten kann.
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Ferner kann die erfindungsgemäße Luftreinigungseinrichtung einen Filter aufweisen, der dazu ausgebildet ist, Partikel aus der angesaugten Umgebungsluft zu filtern. Der Partikelfilter ist bevorzugt unmittelbar stromabwärts der Lufteinlassöffnung angeordnet, wodurch ein Verschmutzen des Gehäuseinnern vermieden wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Gehäuse aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt, und die lonisatoreinheit ist ringförmig von einer elektromagnetischen Abschirmeinrichtung umgeben.
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Bevorzugt ist die Abschirmeinrichtung durch ein ringförmig gebogenes metallisches Lochblech oder metallisches Gitter gebildet, wodurch ein einfacher und preiswerter Aufbau erzielt wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist die Luftauslassöffnung an der Oberseite des Gehäuses angeordnet und derart ausgebildet, dass die durch die Luftauslassöffnung ausgeblasene ionisierte Luft einen glocken- oder springbrunnenartigen Mantel bildet. Eine derartige Positionierung und Ausbildung der Luftaustrittsöffnung bietet sich beispielsweise dann an, wenn lokal Luft in einer Umgebung gereinigt werden soll, in der ein oder mehrere Personen sitzend verweilen.
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Bevorzugt weist die Luftauslassöffnung einen ringförmigen Querschnitt auf, der durch Haltestege unterbrochen sein kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung ist diese als Standgerät ausgebildet, insbesondere als Tischstandgerät. Ferner schlägt die vorliegende Erfindung vor ein Verfahren zur Reinigung von Umgebungsluft durch Ionisierung unter Einsatz der Kaltplasmatechnologie, insbesondere unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, bei dem eine das Kaltplasma erzeugende lonisatoreinheit zeitlich getaktet betrieben wird. Ziel der zeitlichen Taktung ist dabei die Unterschreitung gesetzlich festgelegter Ozon-Grenzwerte. Vorteilhaft wird die zu reinigende Umgebungsluft in einen eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweisenden Strömungskanal gesaugt, in dem die lonisatoreinheit positioniert ist, dann im Bereich der lonisatoreinheit mit Sauerstoffionen und Ozon angereichert wird, und die mit den Sauerstoffionen und Ozon angereicherte Umgebungsluft schließlich durch die Luftauslassöffnung in die Umgebung ausgeblasen wird, wo sie mit der Umgebungsluft reagieren. Die durch die Sauerstoffionen und das Ozon herbeigeführte Luftreinigung findet somit nicht nur innerhalb des Strömungskanals, sondern vornehmlich außerhalb des Strömungskanals in demjenigen Raum statt, in dem die Reinigungsvorrichtung aufgestellt ist. Dabei beträgt die Geschwindigkeit der durch den Strömungskanal geleiteten Umgebungsluft bevorzugt zumindest 2 m/s.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
- 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Luftreinigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Explosionsansicht der in 1 gezeigten Luftreinigungsvorrichtung;
- 3 eine durchsichtig dargestellte Vorderansicht der in 1 gezeigten Luftreinigungsvorrichtung;
- 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3;
- 5 ein schematischer Schaltplan, der die Hauptkomponenten der in 1 gezeigten Luftreinigungsvorrichtung zeigt;
- 6 eine schematische perspektivische Ansicht einer Luftreinigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 7 eine schematische Vorderansicht einer lonisatoreinheit einer Luftreinigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die von einer elektromagnetischen Abschirmeinrichtung umgeben ist.
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Gleiche Bezugsziffern beziehen sich nachfolgend auf gleiche oder gleichartige Bauteile.
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Die 1 bis 4 zeigen schematisch eine Luftreinigungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Luftreinigungsvorrichtung 1 umfasst ein metallisches Gehäuse 2, das vorliegend eine vordere Gehäusehälfte 3, eine hintere Gehäusehälfte 4, einen Gehäuseboden 5 und eine Gehäuseabdeckung 6 aufweist, die miteinander verschraubt sind. Die vordere Gehäusehälfte 3 und die hintere Gehäusehälfte 4 sind jeweils mit schlitzförmig ausgebildeten Lufteinlassöffnungen 7 versehen. Stirnseitig sind Haltegriffe 8 positioniert. An der Unterseite des Gehäusebodens sind Rollen 30 befestigt. Der Gehäusedeckel weist zwei quadratische Öffnungen auf, die durch schlitzförmigen Luftauslassöffnungen 9 versehene, mit der Gehäuseabdeckung 6 verschraubte Abdeckplatten 10 verschlossen sind. Im Innern des Gehäuses 2 ist ein unterer Einlegeboden 11 positioniert, der über T-förmige Winkelelemente 12 an dem Gehäuseboden 5 befestigt und im Abstand zu diesem gehalten ist. Beabstandet von der Oberseite des unteren Einlegebodens 11 ist eine lonisatoreinheit 13 über Gewindestangen 14 an dem Einlegeboden 11 befestigt. Ein mit Luftdurchlassschlitzen 15 versehener oberer Einlegeboden 16 ist an der Unterseite der Gehäuseabdeckung 6 im Abstand zu dieser befestigt. An der Unterseite des oberen Einlegebodens 16 ist wiederum eine Gebläseeinheit 17 gehalten, deren Luftauslässe 18 unterhalb der Luftdurchlassschlitze 15 positioniert sind, wobei Form und Größer der Luftdurchlassschlitze 15 und der Luftauslässe 18 der Gebläseeinheit 17 aufeinander abgestimmt sind. Die Gebläseeinheit 17 ist dazu ausgelegt, Umgebungsluft durch die Lufteinlassöffnungen 7 anzusaugen und durch das Innere des Gehäuses 2 zu den Luftauslassöffnungen 9 zu fördern. Die lonisatoreinheit 13 ist dazu ausgelegt, durch das Innere des Gehäuses 2 geförderte Umgebungsluft unter Einsatz der Kaltplasmatechnologie zu ionisieren. Derartige lonisatoreinheiten sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, weshalb an dieser Stelle auf eine Beschreibung des Aufbaus verzichtet wird.
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Unter Bezugnahme auf den in 2 dargestellten Schaltplan ist die lonisatoreinheit 13 mit einem Transformator 19 verbunden, der dazu ausgelegt ist, eine von einem Versorgungsnetz 20 bereitgestellte Wechselspannung, die vorliegend 230V beträgt, in eine von der lonisatoreinheit 13 benötigte Hochspannung zu transformieren, die mehrere Tausend Volt beträgt, vorliegend 6000V. Zwischen dem Versorgungsnetz 20 und dem Transformator 19 ist ein erster Zeitschalter 21 vorgesehen, der während des Betriebs der Luftreinigungsvorrichtung 1 die Stromzufuhr zum Transformator 19 in einer ersten vorbestimmten zeitlichen Taktung unterbricht und dann wieder freigibt. Ferner ist ein zweiter Zeitschalter 22 vorgesehen, der die Stromzufuhr zum ersten Zeitschalter 21 in einer zweiten vorbestimmten zeitlichen Taktung unterbricht und dann wieder freigibt. Zwischen dem Versorgungsnetz 20 und den beiden Zeitschaltern 21, 22 sind ein Netzfilter 23 und ein Kondensator 24 positioniert, die dafür sorgen, dass Hochfrequenzsignale, die innerhalb der Luftreinigungsvorrichtung 1 erzeugt werden, nicht ins Versorgungsnetz 20 gelangen können und umgekehrt, wodurch ein störungsfreier Betrieb der Luftreinigungsvorrichtung 1 gewährleistet ist.
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Während des Betriebs der Luftreinigungsvorrichtung 1 wird Umgebungsluft über die Gebläseeinheit 17 in Richtung der in 4 dargestellten Pfeile 25 durch die Lufteinlassöffnungen 7 ins Innere des Gehäuses 2 gesaugt und gelangt somit zur lonisatoreinheit 13. Im eingeschalteten Zustand erzeugt die Ionisatoreinheit 13 durch Koronaentladung und Feldemission positiv und negativ geladene Sauerstoffionen, mit denen die vorbeiströmende Umgebungsluft partiell ionisiert wird. Neben den Sauerstoffionen wird auch reaktives Ozon gebildet, mit dem die vorbeiströmende Umgebungsluft angereichert wird. Die Umgebungsluft wird dann weiter durch die Gebläseeinheit 17 zu den Luftauslassöffnungen 9 gefördert, wo sie im ionisierten und mit Ozon angereicherten Zustand die Luftreinigungsvorrichtung 1 in Richtung der in 4 eingezeichneten Pfeile 26 verlässt. Bereits innerhalb des Gehäuses 2 reagieren die Sauerstoffionen und das Ozon mit in der Umgebungsluft enthaltenen Partikeln, Pilzen, Viren, Bakterien, Sporen und dergleichen, wodurch die Luft gereinigt wird. Die durch die lonisatoreinheit 13 bewirkte Ionisation und Ozonbildung ist jedoch so stark, dass die Umgebungsluft beim Verlassen der Luftreinigungsvorrichtung 1 weiterhin Sauerstoffionen und Ozon enthält, die noch nicht reagiert haben. Diese werden nun in den Raum geblasen, wo sie mit der Raumluft reagieren und somit auch außerhalb des Gehäuses 2 ihre luftreinigende Funktion ausüben. Die Leistung der lonisatoreinheit 13 und der Gebläseeinheit 17 sind derart aufeinander abgestimmt, dass sich die reinigende Wirkung sowohl der Sauerstoffionen als auch des Ozons noch in einigen Metern Entfernung von der Luftreinigungsvorrichtung 1 entfaltet. Bevorzugt wird hierzu die Gebläseeinheit 17 derart ausgelegt, dass der Luftstrom die Luftreinigungsvorrichtung 1 mit einer Geschwindigkeit von zumindest 2m/s verlässt. Je höher die Geschwindigkeit ist, desto größer ist die Reichweite der reinigenden Wirkung der Sauerstoffionen und des Ozons. Im Gegensatz zu herkömmlichen Luftreinigungseinrichtungen der eingangs beschriebenen Art wird also Umgebungsluft nicht nur innerhalb des Gehäuses gereinigt, sondern auch im Raum selbst, soweit sich diese mit dem aus der erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung 1 ausgeblasenen, partiell ionisierten und mit Ozon angereicherten Luftstrom vermischt. Um zu verhindern, dass gesetzlich festgelegte Ozon-Grenzwerte überschritten werden, sind die Taktzeiten der beiden Zeitschalter 21 und 22 entsprechend zu wählen. So kann beispielsweise der erste Zeitschalter 21 die Stromzufuhr zum Transformator 19 im Wechsel für 6 Sekunden freigeben und dann für 80 Sekunden unterbrechen, während der zweite Zeitschalter 22 im Wechsel für 5 Minuten freigibt und für 15 Minuten unterbricht, um nur ein Beispiel zu nennen. Die dadurch hervorgerufenen Betriebspausen der lonisatoreinheit 13 verhindern effektiv unzulässig hohe Ozonkonzentrationen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Leistung der lonisatoreinheit 13, die Leistung der Gebläseeinheit 17 sowie die jeweiligen Taktzeiten der Zeitschalter 21 und 22 in Abhängigkeit von der Spannung, die von dem Versorgungsnetz 20 zur Verfügung gestellt wird, von der Raumgröße bzw. des zu reinigenden Umgebungsluftvolumens und von den gesetzlichen Vorgaben insbesondere hinsichtlich der Ozon-Grenzwerte zu wählen sind.
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6 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftreinigungsvorrichtung 1, die als Tischgerät ausgebildet ist und im Wesentlichen die gleichen Komponenten wie die zuvor beschriebene Ausführungsform aufweist, weshalb diese nicht erneut im Einzelnen gezeigt und beschrieben sind. Die Besonderheit dieser Luftreinigungsvorrichtung 1 besteht darin, dass die an der Oberseite des Gehäuses 2 angeordneten Luftauslassöffnungen 9 derart ausgebildet sind, dass die durch diese ausgeblasene ionisierte und mit Ozon angereicherte Luft einen glocken- oder springbrunnenartigen Mantel 27 bildet, wie es in 6 schematisch angedeutet ist. Die Luftauslassöffnungen 9 bilden hier ringförmige Querschnitte, die durch Haltestäbe 28 unterbrochen sind.
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Die in den 1 bis 4 und 6 dargestellten Luftreinigungsvorrichtungen 1 sind als steckerfertige tragbare Standgeräte ausgebildet und können somit einfach transportiert, von einer einzelnen Person hochgehoben und in jedem Raum aufgestellt werden.
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Für den Fall, dass das Gehäuse 2 aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt ist, kann die lonisatoreinheit von einer elektromagnetischen Abschirmeinrichtung 29 umgeben sein, die vorliegend, wie es in 7 schematisch dargestellt ist, durch ein ringförmig bzw. hohlzylindrisch gebogenes metallisches Lochblech gebildet ist. Anstelle des Lochblechs kann alternativ beispielsweise auch ein metallisches Gitter oder dergleichen eingesetzt werden.
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Es sollte klar sein, dass die zuvor beschriebenen lediglich als Beispiel dienen und nicht einschränkend verstanden werden sollen. Vielmehr sind Modifikationen und Änderungen möglich, ohne den durch die beiliegenden Ansprüche definierten Schutzbereich zu verlassen. So lassen sich insbesondere die Gehäuseformen und deren innerer und äußerer Aufbau variieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftreinigungsvorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- vordere Gehäusehälfte
- 4
- hintere Gehäusehälfte
- 5
- Gehäuseboden
- 6
- Gehäuseabdeckung
- 7
- Lufteinlassöffnung
- 8
- Haltegriff
- 9
- Luftauslassöffnung
- 10
- Abdeckplatte
- 11
- unterer Einlegeboden
- 12
- Winkelelement
- 13
- lonisatoreinheit
- 14
- Gewindestange
- 15
- Luftdurchlassschlitz
- 16
- oberer Einlegeboden
- 17
- Gebläseeinheit
- 18
- Luftauslass
- 19
- Transformator
- 20
- Versorgungsnetz
- 21
- erster Zeitschalter
- 22
- zweiter Zeitschalter
- 23
- Netzfilter
- 24
- Kondensator
- 25
- Pfeil
- 26
- Pfeil
- 27
- Mantel
- 28
- Haltestab
- 29
- Abschireinrichtung
- 30
- Rollen
