DE202022102844U1

DE202022102844U1 - Vorrichtung zur Reinigung der atmosphärischen Luft

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Publication number: DE202022102844U1
Application number: DE202022102844.3U
Authority: DE
Original assignee: Atanox Tech Sp Z O O; Atanox Technology Sp Z OO
Current assignee: Atanox Tech Sp Z O O; Atanox Technology Sp Z OO
Priority date: 2021-05-24
Filing date: 2022-05-23
Publication date: 2022-12-15
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: PL130076U1

Abstract

Die Vorrichtung zur Reinigung der atmosphärischen Luft, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung:
- ein quaderförmiges Vorrichtungsgehäuse (100) mit einer Vorderwand, einer Rückwand, zwei Seitenwänden, einem Boden und einem Dach, mit zwei Lufteinlassöffnungen (110), die in den gegenüberliegenden Seitenwänden im Unterteil des Vorrichtungsgehäuses (100) angeordnet und durch ein feinmaschiges Gitter gesichert sind, zwei Luftauslassöffnungen (120), die in den gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnet und durch ein feinmaschiges Gitter gesichert sind, und einem innerhalb des Vorrichtungsgehäuses (100) in seiner Längsrichtung von den Lufteinlassöffnungen (110) zu den Luftauslassöffnungen (120) verlaufenden Luftarbeitskanal (130) umfasst, wobei das Vorrichtungsgehäuse (100) entlang der Verlaufsrichtung des Luftarbeitskanals (130) von den Lufteinlassöffnungen (110) zu den Luftauslassöffnungen (120) aufeinanderfolgend angeordnet, ein Lufteinlassmodul (200), ein austauschbares Filtermodul (300) und ein Luftauslassmodul (400) aufweist, und wobei die gegenüberliegenden Seitenwände des Vorrichtungsgehäuses (100) innenseitig mit Führungen (330) zum herausnehmbaren Einsetzen des austauschbaren Filtermoduls (300) in das Vorrichtungsgehäuse (100) versehen sind, die in ihrer Höhe an die Höhe des austauschbaren Filtermoduls (300) angepasst sind, wobei
- das Lufteinlassmodul (200) einen Einlassventilator (210) zum Ansaugen von verunreinigter Einlassluft von außen durch die Lufteinlassöffnungen (110) des Vorrichtungsgehäuses (100) in den Luftarbeitskanal (130), eine an den Einlassventilator (210) angeschlossene Betriebssteuerung (220) des Einlassventilators (210) und einen Luftqualitätssensor (240) für die zugeführte Luft umfasst,
- das austauschbare Filtermodul (300) eine Filterkassette (310) mit Filterelementen (320) in Form von mit mindestens einer Lage eines flachen biologisch abbaubaren mehrschichtigen Vliesstoffverbundmaterials umwickelten Säulengestellen (314) in Form von Hohlrohren mit einer perforierten Mantelfläche, mit einem offenem unteren Ende (315) und einem geschlossenen oberen Ende (316), eine austauschbare quadratische Bodenplatte (311), die mit gleichmäßig über ihre Oberfläche verteilten Löchern (312) versehen ist, in die die unteren Enden (315) der Säulengestelle (314) dicht eingesetzt sind, ein oberes Traggerüst (313) in Form eines quadratischen Rahmens mit Querstäben (319), an denen die oberen Enden (316) der Säulengestelle (314) mittels Verbinder aufgehängt sind, sowie vier die Filterkassette (310) aussteifende vertikale Stützen (317), die die austauschbare Bodenplatte (311) mit dem oberen Traggerüst (313) verbinden, und die oben und unten an der Filterkassette (310) angeordnete Führungen (3300 zum herausnehmbaren Einsetzen des austauschbaren Filtermoduls (300) in das Vorrichtungsgehäuse (100) umfasst, wobei
- das Luftauslassmodul (400) einen Auslassventilator (410) zur Aufnahme der durch das Filtermodul (300) gereinigten Luft, einen den oberen Teil des Vorrichtungsgehäuses (100) bildenden, mit Luftauslassöffnungen (120) für die gereinigte Luft versehenen quaderförmigen Verteilerkopf (420), in dem eine elektrisch gesteuerte Klappe (421) zur zyklischen Luftaufnahme aus dem Filtermodul (300) und zum Abführen der gereinigten Luft durch die Luftauslassöffnungen (120) des Verteilerkopfes (420) des Vorrichtungsgehäuses (100) nach außen angeordnet ist, sowie einen Luftqualitätssensor (422) für die gereinigte Luft umfasst,
- in dem außerhalb des Luftarbeitskanals (130) angeordneten Bereich des Vorrichtungsgehäuses (100) ein Betriebsteuerungsmodul (500) und ein Überwachungs- und Messmodul (501) angeordnet sind, wobei das Überwachungs- und Messmodul (501) mit dem Luftqualitätssensor (422) für die gereinigte Luft und dem Betriebsteuerungsmodul (500) verbunden ist und das Betriebsteuerungsmodul (500) mit dem Einlassventilator (210) verbunden ist.

Description

Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung der atmosphärischen Luft, insbesondere zur Reinigung der atmosphärischen Luft von aus Verbrennungskraftmaschinen stammenden Abgasen (Antriebsmotoren von Kraftfahrzeugen, Zügen, Flugzeugen, Schiffen) sowie von aus Schornsteinen von Haushaltsherden und Sammelleitungen stammenden Industriegasen und -rauchen, die in die atmosphärische Luft freigesetzt werden.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Reinigung der atmosphärischen Luft, mit einem Einlass und einem Auslass, einem die Luftströmung durch die Vorrichtung erzeugenden Zubehör und Filtern zur Reinigung der strömenden Luft, bekannt. Beispiele für solche Vorrichtungen sind in den Druckschriften CN204619601U , CA2522095A1 und FR2688707A1 sowie in der als „Filter Cube“ bekannten Lösung von MANN+HUM-MEL offenbart. Bei den dort verwendeten Filtereinsätzen handelt es sich um rechteckrahmenförmige Flacheinsätze. Die rechteckrahmenförmige Flacheinsätze gewährleisten jedoch keine optimale Filtrationsbedingungen. Eine zu hohe lineare Geschwindigkeit des durch den Filter strömenden Aerosols führt zu einer Wirkungsverringerung der physikalischen Effekte, die für die Partikelabscheidung an den Fasern der Struktur verantwortlich sind, insbesondere des Diffusionseffekts, der für die Entfernung von besonders gefährlichen Nanopartikeln des städtischen Smogs verantwortlich ist.
Die bekannten Lösungen nach dem Stand der Technik zeigen ferner bei der Filtration großer Luftmengen große Druckverluste der strömenden atmosphärischen Luft. Darüber hinaus zeichnen sich die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Reinigung der atmosphärischen Luft durch eine relativ geringe Einstellbarkeit der Filtrationsfläche der Vorrichtung in Bezug auf den spezifischen Bedarf an den gefilterten Luftstrom am Aufstellungsort der Vorrichtung aus.
Eine Aufgabe des vorliegenden Gebrauchsmusters liegt darin, eine Vorrichtung zur Reinigung der atmosphärischen Luft bereitzustellen, die bei der Filtration großer Luftmengen einen geringen Druckabfall der strömenden atmosphärischen Luft aufweist.
Eine weitere Aufgabe des vorliegenden Gebrauchsmusters liegt darin, eine Vorrichtung zur Reinigung der atmosphärischen Luft bereitzustellen, die eine gegenüber dem Stand der Technik höhere Einstellbarkeit der Filtrationsfläche und damit eine bessere Anpassung der Vorrichtung an den jeweiligen Aufstellungsort und den jeweiligen Bedarf an gefilterter Luft ermöglicht.
Die Vorrichtung zur Reinigung der atmosphärischen Luft nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster umfasst:

- ein quaderförmiges Vorrichtungsgehäuse mit einer Vorderwand, einer Rückwand, zwei Seitenwänden, einem Boden und einem Dach, mit zwei Lufteinlassöffnungen, die in den gegenüberliegenden Seitenwänden im Unterteil des Vorrichtungsgehäuses angeordnet und durch ein feinmaschiges Gitter gesichert sind, zwei Luftauslassöffnungen, die in den gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnet und durch ein feinmaschiges Gitter gesichert sind, und einem innerhalb des Vorrichtungsgehäuses in seiner Längsrichtung von den Lufteinlassöffnungen zu den Luftauslassöffnungen verlaufenden Luftarbeitskanal, wobei das Vorrichtungsgehäuse entlang der Verlaufsrichtung des Luftarbeitskanals von den Lufteinlassöffnungen zu den Luftaus lassöffnungen aufeinanderfolgend angeordnet, ein Lufteinlassmodul, ein austauschbares Filtermodul und ein Luftauslassmodul aufweist, und wobei die gegenüberliegenden Seitenwände des Vorrichtungsgehäuses innenseitig mit Führungen zum herausnehmbaren Einsetzen des austauschbaren Filtermoduls in das Vorrichtungsgehäuse versehen sind, die in ihrer Höhe an die Höhe des austauschbaren Filtermoduls angepasst sind, wobei
- das Lufteinlassmodul einen Einlassventilator zum Ansaugen von verunreinigter Einlassluft von außen durch die Lufteinlassöffnungen des Vorrichtungsgehäuses in den Luftarbeitskanal, eine an den Einlassventilator angeschlossene Betriebssteuerung des Einlassventilators und einen Luftqualitätssensor für die zugeführte Luft umfasst,
- das austauschbare Filtermodul eine Filterkassette mit Filterelementen in Form von mit mindestens einer Lage eines flachen biologisch abbaubaren mehrschichtigen Vliesstoffverbundmaterials umwickelten Säulengestellen in Form von Hohlrohren mit einer perforierten Mantelfläche, mit einem offenem unteren Ende und einem geschlossenen oberen Ende, eine austauschbare quadratische Bodenplatte, die mit gleichmäßig über ihre Oberfläche verteilten Löchern versehen ist, in die die unteren Enden der Säulengestelle dicht eingesetzt sind, ein oberes Traggerüst in Form eines quadratischen Rahmens mit Querstäben, an denen die oberen Enden der Säulengestelle mittels Verbinder aufgehängt sind, sowie vier die Filterkassette ‚teifende vertikale Stützen, die die austauschbare Bodenplatte mit dem oberen Traggerüst verbinden, und die oben und unten an der Filterkassette angeordnete Führungen zum herausnehmbaren Einsetzen des austauschbaren Filtermoduls in das Vorrichtungsgehäuse umfasst, wobei
- das Luftauslassmodul einen Auslassventilator zur Aufnahme der durch das Filtermodul gereinigten Luft, einen den oberen Teil des Vorrichtungsgehäuses bildenden, mit Luftauslassöffnungen für die gereinigte Luft versehenen quaderförmigen Verteilerkopf, in dem eine elektrisch gesteuerte Klappe zur zyklischen Luftaufnahme aus dem Filtermodul und zum Abführen der gereinigten Luft durch die Luftauslassöffnungen des Verteilerkopfes des Vorrichtungsgehäuses nach außen angeordnet ist, sowie einen Luftqualitätssensor für die gereinigte Luft umfasst,
- in dem außerhalb des Luftarbeitskanals angeordneten Bereich des Vorrichtungsgehäuses ein Betriebsteuerungsmodul und ein Überwachungs- und Messmodul angeordnet sind, wobei das Überwachungs- und Messmodul mit dem Luftqualitätssensor für die gereinigte Luft und dem Betriebsteuerungsmodul verbunden ist und das Betriebsteuerungsmodul mit dem Einlassventilator verbunden ist.

Das Vorrichtungsgehäuse kann eine quadratische Grundfläche mit Abmessungen von 60 bis 100 cm und/oder eine Höhe von 2 m bis 3 m aufweisen.
Das Vorrichtungsgehäuse kann aus einem Verbundmaterial bestehen.
Die Lufteinlassöffnungen können in einer Höhe von ca. 60 cm oberhalb der Bodenfläche und/oder die Luftauslassöffnungen können in einem Abstand von 10 bis 20 cm von der Oberkante der Vorrichtung angeordnet sein.
Die Lufteinlassöffnungen und/oder Luftauslassöffnungen können eine rechteckige Form aufweisen.
Das austauschbare Filtermodul kann eine Höhe von 1 m oder 1,5 m aufweisen.
Das Säulengestell kann mit der Bodenplatte über ein rechteckiges, insbesondere quadratisches, Bodenelement mit einem Befestigungsrand zur Klemmverbindung des Filterelements mit dem Säulengestell verbunden sein.
Die Bodenplatte kann 4 oder 9 über ihre Oberfläche gleichmäßig verteilte Löcher aufweisen.
Das auf dem Säulengestell angeordnete flache, biologisch abbaubare, mehrschichtige Vliesstoffverbundmaterial kann aus äusseren Mikrovliesschichten, die eine mechanische Unterlage bilden, und einer dazwischen liegenden Filter-Sorptionsinnenschicht aus einer Mischung von Mikro- und Nanofasern bestehen.
Die Mikrofasern der äusseren Mikrovliesschichte des flachen, biologisch abbaubaren mehrschichtigen Vliesstoffverbundmaterials können einen mittleren Durchmesser im Bereich von 10 bis 50 µm aufweisen, während die Nanofasern der Filter-Sorptionsinnenschicht einen mittleren Durchmesser im Bereich von 50 bis 300 nm aufweisen können.
Die Nanofasern können vom 80 % bis 90 % der gesamten Fasermenge der Filter-Sorptionsinnenschicht bilden.
Die Nanofasern der Filter-/Sorptionsinnenschicht können mit festen Partikeln der Kohlenstoff-Sorptionsmittel mit Abmessungen von 0,5 bis 1 µm beschichtet sind.
Das Säulengestell kann mit mindestens zwei Lagen eines mehrlagigen Vliesstoffverbundmaterials herumgewickelt sind, zwischen denen sich eine Dehnungsschicht befindet.
Das mehrlagige Vliesstoffverbundmaterial kann eine Dicke von 100 mm besitzen und/oder die Dehnungsschicht besitzt eine Dicke von 50 mm.
Die Mikrofasern und/oder die Nanofasern des mehrschichtigen Vliesstoffverbundmaterials können aus PLA, Polyethylenoxid und/oder defibrilliertem Sojaprotein bestehen.
Im Lufteinlassmodul kann eine Aktivkohle-Adsorptionspatrone und/oder ein Elektrofilter für heiße Gase angeordnet sein.
Die Aktivkohle-Adsorptionspatrone kann in einem flachen Jutesack untergebracht werden, der sich auf einer unter der Bodenplatte montierten Gitterablage befindet.
In dem Luftauslassmodul kann ein Luftionisator angeordnet sein.
Das Betriebsteuerungsmodul kann ein Teil eines intelligenten Netzes sein.
Durch die Lösung gemäss dem vorliegenden Gebrauchsmuster wird ermöglicht, durch ihren modularen Aufbau und die Formänderung von flachen in die räumliche Filterelemente (Filtergestelle) die Filtrationsfläche der Vorrichtung einzustellen, so dass eine signifikante Menge der atmosphärischer Luft bei einem minimalen Druckabfall gereinigt werden kann. Dies ermöglicht eine flexible Anpassung der Filtrationsfläche an den spezifischen Bedarf an das gefilterte Luftstrom.
Zusätzlich wurde durch den Synergieeffekt zwischen dem Druck, der Vorrichtungskonstruktion (abgedichtete Filtrationsräume) und den gerichteten Luftumlauf in den Modulen mit direktem Eintritt der zugeführten verschmutzten Luft in den Filterinnenraum) ein signifikantes für die Filterklasse D spezifisches Ergebnis in Bezug auf den Druckabfall, wodurch die Druckabfälle bis zu 1 % reduziert werden.
Durch die Verwendung von Filterelementen aus biologisch abbaubaren Polymeren wird deren einfache und umweltfreundliche Entsorgung ermöglicht. Es werden keine besondere Entsorgungsverfahren oder besondere Lagerungsbedingungen benötigt.
Durch die Verwendung des Verteilerkopfes wird ermöglicht, um die Vorrichtung herum eine Zirkulation der gereinigten mit der verschmutzten Luft zu erzeugen, wodurch die Konzentration von flüchtigen Verbindungen und festen Partikeln von PM0,3 bis PM10 in der Umgebung des Vorrichtung infolge der Vermischung der Luftmassen reduziert und den Luftreinigungseffekt um das Vorrichtung herum entscheidend verstärkt wird.
Durch die Verwendung eines Luftqualitätssensor für die gereinigte Luft ist es möglich, die Qualität der Luftreinigung laufend zu überwachen und - indirekt - die Betriebsparameter des Einlassventilators anzupassen. Darüber hinaus kann der Luftqualitätssensor auch signalisieren, dass die Luftausstoßkraft in einer bestimmten Richtung verstärkt werden sollte.
Durch den Befestigungsrand ist es möglich, die Filterelemente zu montieren, ohne ihre Randbereiche miteinander zu verkleben.
Durch die modulare Bauweise der Vorrichtung wird ermöglicht, die Vorrichtung auch in entsprechend vorbereitete Infrastrukturkomponente zu integrieren, z. B. in Werbekioske, Werbewände oder Haltestellen der öffentlicher Verkehrsmittel einzubauen.
Durch die drahtlose Verbindung z.B. mit einer externen Steuerungszentrale, ist es möglich, die Vorrichtung erst dann in Betrieb zu nehmen, wenn eine für den Menschen gefährliche Konzentration auftritt, wodurch der Energieverbrauch der Vorrichtung reduziert wird.
Der Gegenstand des vorliegenden Gebrauchsmusters wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht der Lösung nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster,
1a eine Innenansicht der Vorrichtung bei der abgenommenen Vorderwand, 1b eine Querschnittansicht A-A nach 1a,
2 eine perspektivische Eksplosionsdarstellung der Vorrichtung nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster,
2a eine perspektivische Innenansicht der Vorrichtung nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster mit einem erkennbaren Filtergestell und einem angedeuteten Luftarbeitskanalverlauf,
3a eine perspektivische Ansicht des Lufteinlassmoduls nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster,
3b eine dreidimensionale Ansicht des Lufteinlassmoduls nach 3a mit einer erkennbaren Betriebssteuerung des Ventilators und einem Luftqualitätssensor sowie einer Gitterablage,
4 eine perspektivische Ansicht des Filtermoduls nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster,
4a eine perspektivische Ansicht des Filtermoduls nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster,
4b eine dreidimensionale Ansicht des in 4a dargestellten Filtermoduls,
5 einen Querschnitt einer Befestigungsanordnung zur Befestigung des Filterelements am Säulengestell,
6a eine perspektivische Ansicht des Luftauslassmoduls nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster,
6b eine dreidimensionale Ansicht des Luftauslassmoduls nach 6a,
7 eine perspektivische Ansicht des Filterelements.

In 1 und 2 sind Ansichten der Vorrichtung nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster dargestellt. Die Vorrichtung umfasst ein vertikal angeordnetes aus einem Verbundmaterial bestehendes Vorrichtungsgehäuse 100 und darin nacheinander, von unten gesehen, angeordneten: ein Lufteinlassmodul 200, ein Filtermodul 300 und ein Luftauslassmodul 400.
Das Vorrichtungsgehäuse 100 besitzt eine Quaderform mit einer Vorderwand, einer Rückwand, zwei Seitenwänden, einem Boden und einem Dach. Das Vorrichtungsgehäuse 100 umfasst zwei in den gegenüberliegenden Seitenwänden im Unterteil des Vorrichtungsgehäuse 100 angeordnete Lufteinlassöffnungen 110, zwei in den gegenüberliegenden Seitenwänden im Oberteil des Vorrichtungsgehäuses 100 angeordnete Luftauslassöffnungen 120 und einen im Inneren des Vorrichtungsgehäuses 100 in dessen Längsrichtung von den Lufteinlassöffnungen 110 zu den Luftauslassöffnungen 120 verlaufenden Luftarbeitskanal 130.
Die Lufteinlassöffnungen 110 befinden sich in einer Höhe von ca. 60 cm oberhalb der Bodenfläche, um das Ansaugen der mit Staub, Schneematsch und anderen sich auf dem Boden um die Vorrichtung herum aufhaltenden festen Verunreinigungen belasteten Umgebungsluft zu begrenzen.
Die Luftauslassöffnungen 120 befinden sich in einem Abstand zwischen 10 und 20 cm von der Oberkante der Vorrichtung. Die Rückwand des Vorrichtungsgehäuses 100 weist keine Luftauslassöffnungen auf, da es sich hier um eine technische Wand handelt, die für Reparatur- oder Wartungsarbeiten abnehmbar ist.
Die Lufteinlassöffnungen 110 und die Luftauslassöffnungen 120 haben eine rechteckige Form und sind durch ein feinmaschiges Gitter gesichert.
Das in 1 und 2 dargestellte Vorrichtungsgehäuse 100 weist eine Quaderform mit einer quadratischen Grundfläche. Das Vorrichtungsgehäuse 100 hat eine quadratische Grundfläche von 60 bis 100 cm und/oder eine Höhe von 2 m bis 3 m.
Das Vorrichtungsgehäuse 100 umfasst nacheinander angeordnet, in Verlaufsrichtung des Arbeitskanals 130 von den Einlassöffnungen 110 bis zu den Auslassöffnungen 120 gesehen, ein Lufteinlassmodul 200, ein austauschbares Filtermodul 300 und ein Luftauslassmodul 400.
Die gegenüberliegenden Seitenwände des Vorrichtungsgehäuses 100 sind innenseitig mit Führungen 330 zum herausnehmbaren Einsetzen des auswechselbaren Filtermoduls 300 in das Vorrichtungsgehäuse 100 versehen, wobei die Führungen 330 in ihrer Höhe an die Höhe des austauschbaren Filtermoduls 300 angepasst sind
3a und 3b zeigen Ansichten des Lufteinlassmoduls 200 nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster. Das Lufteinlassmodul 200 umfasst einen Einlassventilator 210, eine Betriebssteuerung 220 des Ventilators, Luftleitelemente 230 und einen Luftqualitätssensor 240 für die in die Vorrichtung eintretende Luft. Das Lufteinlassmodul 200 umfasst ferner eine Aktivkohle-Adsorptionspatrone und/oder einen Elektrofilter für heiße Gase.
Der Einlassventilator 210 ist im Vorrichtungsgehäuse 100 koaxial angeordnet und hat eine Luftförderleistung von 2 000 bis 10 000 m³/h. Der Einlassventilator 210 saugt die verunreinigte Einlassluft von außen durch die Einlassöffnungen 110 des Vorrichtungsgehäuses 100 in den Arbeitskanal 130 an. Die Betriebssteuerung des Ventilators kann z.B. eine elektronische Zeitschaltuhr Bemko 7D für die Schiene A25-TSGE2 sein.
Die Luftleitelemente 230 leiten die Luft von den Einlassöffnungen 110 zum Einlassventilator 210.
Bei dem Luftqualitätssensor 240 für die in die Vorrichtung eintretende Luft handelt es sich um einen Sensor auf der Basis von einem Festpartikel-Lasersensor.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines austauschbaren Filtermoduls 300 nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster. Das Filtermodul 300 umfasst eine Filterkassette 310 mit den die im Arbeitskanal 130 strömende Luft filternden Filterelementen 320. Die Filterelemente 300 haben eine Höhe von 1 m oder 1,5 m.
Die Filterkassette 310 umfasst eine austauschbare Bodenplatte 311, ein oberes Traggerüst 313, vier vertikale Stützen 317, vier vertikale Säulengestelle 314 und Führungen 330.
Das Säulengestell 314 ist hohlrohrförmig und weist eine perforierte Oberfläche auf. Das Säulengestell 314 hat ein offenes unteres Ende 315 und ein geschlossenes oberes Ende 316.
Die Bodenplatte 311 weist eine quadratische an den Innenquerschnitt des Vorrichtungsgehäuses 100 angepasste Form auf. In 4 ist dargestellt, dass die austauschbare Bodenplatte 311 vier (4 links bzw. 4a) oder neun (4 rechts bzw. 4a) gleichmäßig über ihre Oberfläche verteilte Löcher 312 aufweist, durch die das Lufteinlassmodul 200 mit dem Filtermodul 300 fluidverbunden ist. Unter der Bodenplatte 311 ist eine Gitterablage (dargestellt in 4b) angebracht, in der ein flacher Jutesack mit einem Aktivkohlebrikett angeordnet ist.
Das obere Traggerüst 313 hat die Form eines quadratischen Rahmens mit Querstäben 319, wobei der Rahmen in seiner Dimensionierung an den Innenquerschnitt des Vorrichtungsgehäuses 100 angepasst ist.
An den Querstäben 319 werden mittels Verbindern die oberen Enden 316 der Säulengestelle 314 aufgehängt. Die unteren Enden 315 der Säulengestelle 314 sind dicht in die Löcher 312 der Bodenplatte 311 eingesetzt.
Durch die vier vertikale Stützen 317 ist die austauschbare Bodenplatte 311 mit dem oberen Traggerüst 313 verbunden und die Filterkassette versteift.
Die Führungen 330 sind oben und unten an der Filterkassette 310 angeordnet und dienen zum herausnehmbaren Einsetzen des austauschbaren Filtermoduls 300 in das Vorrichtungsgehäuse 100.
Durch die Oberflächenperforationen des Säulengestells 314 kann die Luft entlang des Arbeitskanals 130 vom Inneren des Säulengestells 314 durch ein auf der Aussenumfangsfläche des Säulengestells 314 angeordnetes Filterelement 320 nach außen strömen. Das Filterelement 320 umgibt dicht die Aussenumfangsfläche des Säulengestells 314 und reinigt die durch den Arbeitskanal 130 durchströmende Luft. Wie in 5 gezeigt ist, ist das Filterelement 320 mit dem Säulengestell 314 klemmend verbunden, und zwar mittels einem Befestigungsrand 318 des Säulengestells 314.
Das Filterelement 320 ist als mindestens eine Lage eines flachen, biologisch abbaubaren, mehrlagigen Vliesstoffverbundstoffs ausgebildet. Dieses wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 7 näher erläutert.
6a und 6b zeigen Ansichten des Luftauslassmoduls 400 nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster. Das Lufauslassmodul 400 umfasst einen Einlassventilator 410, einen auf dem Filtermodul 300 angeordneten rechteckigen Verteilerkopf 420 sowie einen Luftionisator.
Der Auslassventilator 410 ist im Vorrichtungsgehäuse 100 koaxial angeordnet und nimmt die durch das Filtermodul 300 gereinigte Luft auf.
Der Verteilerkopf 420 ist im Arbeitskanal hinter dem Auslassventilator 410 angeordnet. Es dient dazu, die vom Filtermodul 300 aufgenommene Luft zyklisch über die Auslassöffnungen 120 aus der Vorrichtung nach aussen auszublasen. Die durch den Verteilerkopf 300 abgegebene Luft ist die gereinigte Luft. Die Luft wird dem Verteilerkopf 420 über ein Auslassventilator 410 zugeführt. Der Verteilerkopf 420 umfasst ferner eine mit einer Steuerung 423 elektrisch gesteuerte und innen angeordnete Klappe 421 mit einem Flügelrad, durch die der ausgestoßene Luftstrom in vorgegebenen Richtungen (d. h. zu den vorgegebenen Auslässen 120 des Vorrichtungsgehäuses 100) in programmierbaren Zeitabfolgen verstärkt wird. Im Auslasskanal des Verteilerkopfes 420 befindet sich ein Luftqualitätssensor 422 für die gereinigte austretende Luft, durch den die Qualität der Luftreinigung durch die Vorrichtung überwacht wird.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster ein Betriebssteuerungsmodul 500 und ein Überwachungs- und Messmodul 501, die sich im Vorrichtungsgehäuse 100 außerhalb des Arbeitskanals 130 befinden. Das Überwachungs- und Messmodul 501 ist mit dem Luftqualitätssensor 422 für die Qualität der gereinigten Luft und dem Betriebssteuerungsmodul 500 verbunden, während das Betriebssteuerungsmodul 500 mit dem Einlassventilator 210 verbunden ist. Damit kann die Betriebsweise des Einlassventilators 210 an die Qualität der die Vorrichtung verlassenden Luft angepasst werden.
Durch den Luftqualitätssensor 422 kann signalisiert werden, dass die Luftausstosskraft im Luftauslassmodul 400 zu erhöhen ist, wobei die Klappe 421 infolge des dem elektrischen Stellantrieb zugeführten Signals des Luftqualitätssensors 422 in einer der beiden Abluftrichtungen geöffnet wird, wodurch die durch die Abluftöffnungen 120 nach aussen ausgestossene Menge der gereinigten Luft in einer der beiden Richtungen verstärkt wird. Dadurch wird die gereinigte Luft abwechselnd ausgestossen, was zu einer Vermischung von gereinigten und ungereinigten Luftmassen um die Vorrichtung herum führt, was sich direkt auf die Verringerung der Staubkonzentration in der Umgebung der Vorrichtung auswirkt.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster ein drahtloses Kommunikationsmodul 502. Durch dieses Modul wird die Fernsteuerung und die Betriebssteuerung der gesamten Vorrichtung und der einzelnen Vorrichtungskomponenten ermöglicht.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Filterelements 320. Das Filterelement 320 ist ein flacher, biologisch abbaubarer, mehrlagiger Vliesstoffverbundmaterial 320 aus äu-ßeren eine mechanische Unterlage bildenden Mikrovliesschichten 321 und einer dazwischen liegenden inneren Filter-Sorptionsschicht 322 aus einem Gemisch von Mikro- und Nanofasern. Die Mikrofasern der äußeren Schichten 321 des flachen biologisch abbaubaren mehrlagigen Vliesstoffverbundmaterials 320 haben einen mittleren Durchmesser im Bereich von 10 bis 50 µm, während die Nanofasern der inneren Filter-Sorptionsschicht 322 einen mittleren Durchmesser im Bereich von 50 bis 300 nm haben. Der Nanofaseranteil beträgt zwischen 80 % und 90 % der gesamten Fasermenge der inneren Filter-Sorptionsmittel-Schicht 322, wobei die Nanofasern der inneren Filter-Sorptionsmittel-Schicht 322 mit partikelförmigen Kohlenstoff-Sorbentien mit Abmessungen von 0,5 bis 1 µm beschichtet sind.
Der Säulengestell 314 ist mit mindestens zwei Lagen des mehrschichtigen Vliesstoffverbundmaterials herumgewickelt, zwischen denen sich eine Dehnungsschicht befindet. Das mehrschichtige Vliesstoffverbundmaterial hat eine Dicke von 100 mm und/oder die Dehnungsschicht hat eine Dicke von 50 mm. Die Mikrofasern und/oder Nanofasern des mehrschichtigen Vliesstoffverbundmaterials bestehen aus PLA, Polyethylenoxid und/oder defibriniertem Sojaprotein.
Dadurch, das die bisher verwendeten flachen Vliesstofffilterelemente mit räumlichen Strukturen ersetzt werden, ist die Entwicklung der Filterfläche im geschlossenen Volumen der Vorrichtung unter Beibehaltung der optimalen Luftströmungsstruktur gewährleistet, so dass keine lokale Druckverluste generiert werden und die Luft über die Filterstrukturen in der Vorrichtung gleichmäßig verteilt wird. Durch den modularen Aufbau der Vorrichtung je nach Design und durch die Ersetzung der bisher verwendeten flachen Formen mit räumlichen Formen (Filtergestelle) ist die Filterfläche der Vorrichtung einstellbar, wodurch erhebliche Mengen der atmosphärischer Luft bei einer hohen Tiefenfiltrationsleistungstärke an den mit Nanofasern dotierten Vliesstoffschichten (Fasergröße im Submikronbereich) und bei einem minimalen Druckabfall gefiltert werden können. Dadurch wird eine flexible Anpassung der Filterfläche an spezifische Anforderungen des gefilterten Luftstroms ermöglicht. Die Vorrichtung nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster ist insbesondere für die Luftreinigung in städtischen Gebieten geeignet, kann aber auch an anderen Orten eingesetzt werden, an denen große Mengen an Umgebungsluft zu reinigen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 204619601 U [0002]
CA 2522095 A1 [0002]
FR 2688707 A1 [0002]

Claims

Die Vorrichtung zur Reinigung der atmosphärischen Luft, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung: - ein quaderförmiges Vorrichtungsgehäuse (100) mit einer Vorderwand, einer Rückwand, zwei Seitenwänden, einem Boden und einem Dach, mit zwei Lufteinlassöffnungen (110), die in den gegenüberliegenden Seitenwänden im Unterteil des Vorrichtungsgehäuses (100) angeordnet und durch ein feinmaschiges Gitter gesichert sind, zwei Luftauslassöffnungen (120), die in den gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnet und durch ein feinmaschiges Gitter gesichert sind, und einem innerhalb des Vorrichtungsgehäuses (100) in seiner Längsrichtung von den Lufteinlassöffnungen (110) zu den Luftauslassöffnungen (120) verlaufenden Luftarbeitskanal (130) umfasst, wobei das Vorrichtungsgehäuse (100) entlang der Verlaufsrichtung des Luftarbeitskanals (130) von den Lufteinlassöffnungen (110) zu den Luftauslassöffnungen (120) aufeinanderfolgend angeordnet, ein Lufteinlassmodul (200), ein austauschbares Filtermodul (300) und ein Luftauslassmodul (400) aufweist, und wobei die gegenüberliegenden Seitenwände des Vorrichtungsgehäuses (100) innenseitig mit Führungen (330) zum herausnehmbaren Einsetzen des austauschbaren Filtermoduls (300) in das Vorrichtungsgehäuse (100) versehen sind, die in ihrer Höhe an die Höhe des austauschbaren Filtermoduls (300) angepasst sind, wobei - das Lufteinlassmodul (200) einen Einlassventilator (210) zum Ansaugen von verunreinigter Einlassluft von außen durch die Lufteinlassöffnungen (110) des Vorrichtungsgehäuses (100) in den Luftarbeitskanal (130), eine an den Einlassventilator (210) angeschlossene Betriebssteuerung (220) des Einlassventilators (210) und einen Luftqualitätssensor (240) für die zugeführte Luft umfasst, - das austauschbare Filtermodul (300) eine Filterkassette (310) mit Filterelementen (320) in Form von mit mindestens einer Lage eines flachen biologisch abbaubaren mehrschichtigen Vliesstoffverbundmaterials umwickelten Säulengestellen (314) in Form von Hohlrohren mit einer perforierten Mantelfläche, mit einem offenem unteren Ende (315) und einem geschlossenen oberen Ende (316), eine austauschbare quadratische Bodenplatte (311), die mit gleichmäßig über ihre Oberfläche verteilten Löchern (312) versehen ist, in die die unteren Enden (315) der Säulengestelle (314) dicht eingesetzt sind, ein oberes Traggerüst (313) in Form eines quadratischen Rahmens mit Querstäben (319), an denen die oberen Enden (316) der Säulengestelle (314) mittels Verbinder aufgehängt sind, sowie vier die Filterkassette (310) aussteifende vertikale Stützen (317), die die austauschbare Bodenplatte (311) mit dem oberen Traggerüst (313) verbinden, und die oben und unten an der Filterkassette (310) angeordnete Führungen (3300 zum herausnehmbaren Einsetzen des austauschbaren Filtermoduls (300) in das Vorrichtungsgehäuse (100) umfasst, wobei - das Luftauslassmodul (400) einen Auslassventilator (410) zur Aufnahme der durch das Filtermodul (300) gereinigten Luft, einen den oberen Teil des Vorrichtungsgehäuses (100) bildenden, mit Luftauslassöffnungen (120) für die gereinigte Luft versehenen quaderförmigen Verteilerkopf (420), in dem eine elektrisch gesteuerte Klappe (421) zur zyklischen Luftaufnahme aus dem Filtermodul (300) und zum Abführen der gereinigten Luft durch die Luftauslassöffnungen (120) des Verteilerkopfes (420) des Vorrichtungsgehäuses (100) nach außen angeordnet ist, sowie einen Luftqualitätssensor (422) für die gereinigte Luft umfasst, - in dem außerhalb des Luftarbeitskanals (130) angeordneten Bereich des Vorrichtungsgehäuses (100) ein Betriebsteuerungsmodul (500) und ein Überwachungs- und Messmodul (501) angeordnet sind, wobei das Überwachungs- und Messmodul (501) mit dem Luftqualitätssensor (422) für die gereinigte Luft und dem Betriebsteuerungsmodul (500) verbunden ist und das Betriebsteuerungsmodul (500) mit dem Einlassventilator (210) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorrichtungsgehäuse (100) eine quadratische Grundfläche mit Abmessungen von 60 bis 100 cm und/oder eine Höhe von 2 m bis 3 m aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorrichtungsgehäuse (100) aus einem Verbundmaterial besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlassöffnungen (110) in einer Höhe von ca. 60 cm oberhalb der Bodenfläche und/oder die Luftauslassöffnungen (120) in einem Abstand von 10 bis 20 cm von der Oberkante der Vorrichtung angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlassöffnungen (110) und/oder Luftauslassöffnungen (120) eine rechteckige Form aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das austauschbare Filtermodul (300) eine Höhe von 1 m oder 1,5 m aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Säulengestell (314) mit der Bodenplatte (311) über ein rechteckiges, insbesondere quadratisches, Bodenelement mit einem Befestigungsrand (318) zur Klemmverbindung des Filterelements (320) mit dem Säulengestell (314) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (311) 4 oder 9 über ihre Oberfläche gleichmäßig verteilte Löcher (312) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auf dem Säulengestell angeordnete flache, biologisch abbaubare, mehrschichtige Vliesstoffverbundmaterial (320) aus äusseren Mikrovliesschichten (321), die eine mechanische Unterlage bilden, und einer dazwischen liegenden Filter-Sorptionsinnenschicht (322) aus einer Mischung von Mikro- und Nanofasern besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofasern der äusseren Mikrovliesschichte (321) des flachen, biologisch abbaubaren mehrschichtigen Vliesstoffverbundmaterials (320) einen mittleren Durchmesser im Bereich von 10 bis 50 µm und die Nanofasern der Filter-Sorptionsinnenschicht (322) einen mittleren Durchmesser im Bereich von 50 bis 300 nm aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofasern vom 80 % bis 90 % der gesamten Fasermenge der Filter-Sorptionsinnenschicht (322) bilden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofasern der Filter-/Sorptionsinnenschicht (322) mit festen Partikeln der Kohlenstoff-Sorptionsmittel mit Abmessungen von 0,5 bis 1 µm beschichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Säulengestell (314) mit mindestens zwei Lagen eines mehrlagigen Vliesstoffverbundmaterials herumgewickelt ist, zwischen denen sich eine Dehnungsschicht befindet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Vliesstoffverbundmaterial eine Dicke von 100 mm und/oder die Dehnungsschicht eine Dicke von 50 mm besitzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofasern und/oder die Nanofasern des mehrschichtigen Vliesstoffverbundmaterials aus PLA, Polyethylenoxid und/oder defibrilliertem Sojaprotein bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Lufteinlassmodul eine Aktivkohle-Adsorptionspatrone und/oder ein Elektrofilter für heiße Gase angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohle-Adsorptionspatrone in einem flachen Jutesack untergebracht ist, der sich auf einer unter der Bodenplatte (311) montierten Gitterablage befindet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Luftauslassmodul ein Luftionisator angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsteuerungsmodul (500) ein Teil eines intelligenten Netzes ist.