DE2022053C2 - Motorisch angetriebenes Luftfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein motorisch angetriebenes Luftfilter mit einem aus porösem oder halbporösem Filterwerkstoff bestehenden und um eine von dem Motor angetriebene Welle rotierbaren Drehkörper, der mit einer kraftschlüssig mit ihm und mit der rotierenden Welle verbundenen Haltevorrichtung gehalten wird und gegen dessen eine oder beide Stirnflächen verschmutzte Luft gezogen und beim Strömen durch den oder über den porösen oder halbporösen Filterwerkstoff mindestens vorgefiltert wird, sowie mit einem den Drehkörper umfassenden, feststehenden, ringförmigen Filterelement.

Bei einem bekannten Luftfilter dieser Art (US-PS 26 263) ist der Drehkörper aus einem auf der Welle des Antriebsmotors sitzenden Speichenkörper, einem an dem Speichenkörper befestigten Topf aus Gittermaterial oder perforiertem Blech und einem in dem Topf befestigten, einteiligen Filtereinsatz aufgebaut. Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform des bekannten Luftfilters ist an Stelle des den Filtereinsatz aufnehmenden Topfes an dem Speichenkörper ein perforierter kegelförmiger Filterträger angebracht, an dessen vom Speicherkörper abliegender Seite ein entsprechend kegelförmig gestalteter, einteiliger Filterkörper befestigt ist.

Das bekannte Luftfilter ist fertigungsmäßig aufwendig, weil der Drehkörper zusätzlich zu dem für den Filtervorgang wirksamen, eigentlichen Filtereinsatz bzw. dem kegelförmigen Filterkörper sowohl einen perforierten Fikeraufnahmetopf oder einen kegelförmigen Filterträger als auch einen Speichenkörper aufweist Das bekannte Luftfilter bedingt ferner relativ hohe Wartungskosten. Weil nämlich der einteilige Filtereinsatz oder Filterkörper der Filteraufnahmetopf oder der kegelförmige Filterkörper und der Speichenkörper fest miteinander verbunden sind, müssen nach einem Verschmutzen des Filtereinsatzes oder Filterkörpers nicht nur der gesamte Filtereinsatz oder Filterkörper, bondern auch die ihn tragenden Bauteile, nämlich der Speichenkörper und der Filteraufnahmetopf oder der kegelförmige Filterträger als Einheit ausgetauscht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfilter zu schaffen, das ohne Einbuße an Filterleistung einfacher gefertigt und mit geringerem Aufwand langfristig eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Drehkörper aus einer Mehrzahl von Filterscheiben aufgebaut ist, die mit ihren Stirnseiten aneinander anliegen, und daß die Haltevorrichtung aus Scheiben besteht, von denen mindestens eine mit Schiebesitz auf der rotierenden Welle angeordnet ist und die gegen die Stirnseiten des Drehkörpers anlegbar sind und den Drehkörper durch Reibung festhalten.

Bei Luftfiltern der vorliegenden Art wird ein Luftstrom durch den Filterwerkstoff dadurch bewirkt, daß Luft, die nahe dem Zentrum des Drehkörpers mitgerissen wird, aufgrund der Zentrifugalkraft radial nach außen geschleudert wird. Dies führt zur Ausbildung einer zentralen Niederdruckzone, im Bereich deren verschmutzte Luft durch die Stirnseite oder, bei beidseitigem Luftzutritt, die Stirnseiten des Drehkörpers hindurch angesaugt wird. Um ausreichende Filterleistungen zu erzielen, muß der Filterwerkstoff in axialer Richtung eine erhebliche Dicke haben. Es wurde jedoch erkannt, daß eine rasche, starke Verschmutzung nur innerhalb einer vergleichsweise dünnen axialen Außenschicht des Filterwerkstoffes an der oder den Lufteinlaßseiten auftritt. Bei dem Luftfilter nach der Erfindung wird diese Erkenntnis wirkungsvoll ausgenutzt. Der erfindungsgemäße Aufbau erlaubt es nämlich, die Lebensdauer der Filtereinheit als Ganzes dadurch kostensparend zu verlängern, daß bedarfsweise nur die rasch verschmutzende äußere Scheibe oder Scheiben unabhängig von den übrigen Scheiben der Filtereinheit ersetzt wird bzw. werden. Die außenliegende Filterscheibe kann auf diese Weise mehrfach ausgetauscht werden, bevor die innenliegende Scheibe oder Scheiben so weit verschmutzt ist bzw. sind, daß ein Ersatz notwendig wird. Hinzu kommt, daß eine aus mehreren axial nebeneinanderliegenden Filterscheiben zusammengesetzte Filtereinheit wesentlich billiger gefertigt werden kann als ein einteiliger Filterkörper von gleicher axialer Abmessung. Weil bei dem Luftfilter nach der Erfindung weder ein Speicherkörper noch ein perforierter Filteraufnahmetopf oder ein perforierter kegelförmiger Filterträger erforderlich sind, werden weitere wesentliche Einsparungen erzielt. Die Gesamtmasse des Drehkörpers bleibt vergleichsweise klein, so daß nach dem Einschalten des Antriebs die Arbeitsdrehzahl rasch erreicht wird und umgekehrt der Körper beim Ausschalten schnell zum Stillstand kommt. Außerdem sind die beim Arbeiten des Filters entstehenden Geräusche besonders gering.

Weitere Kosteneinsparungen bei der Instandhaltung des Luftfilters lassen sich erzielen, wenn mindestens eine der äußeren Filterscheiben eine geringere Dicke als die

andere Filterscheibe oder die anderen Filterscheiben besitzt. Während in einem solchen Fall die dickeren, wenig mit Schmutzstoffen beaufschlagten und dementsprechend langlebigen Innenscheiben den Hauptteil der Zentrifugalsaugwirkung beitragen, brauchen nur die stark verschmutzenden, dünnen und infolgedessen preiswerten Außenscheiben häufige-- ausgetauscht zu werden.

Als besonders geeignet erwiesen sich Filterscheiben aus einem Werkstoff mit Faser- oder Zellenstruktur

Um zusätzlich zu einer mechanischen Filterwirkung auch eine Adsorptionsfilterang zu erzielen, können in mindestens eine der Filterscheiben Körner aus Aktivkohle eingelagert sein.

In bekannter Weise (US-PS 3126 263) ist ein die Filterscheiben koaxial umfassendes ringförmiges Filterelement vorgesehen, das zweckmäßig ein poröses Agglomerat aus Aktivkohlekörnern aufweist und durch das die in den Filterscheiben des Drehkörpers vorgefilterte Luft unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft hindurchströmt, um weiter gefiltert zu werden. Der Drehkörper kann aus einem halbporösem Werkstoff, beispielsweise einem zweckentsprechenden Schaumkunststoff, bestehen, der eine verhältnismäßig geringe Filterwirkung hat, während das umgebende ringförmige Filterelement so ausgelegt ist, daß es den weitaus größeren Teil der Filterwirkung übernimmt; dabei liefert selbst ein Schaumkunststoff mit geschlossenen Zellen eine gewisse Oberflächenfiltrierung und einen brauchbaren Zentrifugalgebläseeffekt. Andererseits kann der Drehkörper auch aus einem hochwirksamen Filterwerkstoff, beispielsweise einem offenen Tuch aus miteinander verbundenen Fasern, bestehen, während das ringförmige Filterelement nur ein geringes Filtervermögen besitzen oder ganz weggelassen werden kann.

Der Drehkörper und/oder das ringförmige Filterelement können ein Mittel zum Desodorieren, Einbringen von Medikamenten, Parfümieren oder Befeuchten der behandelten Luft aufweisen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines motorisch angetriebenen Luftfilters,

F i g. 2 eine Ansicht des Filters nach F i g. 1 von vorne, und

Fig.3 einen lotrechten Schnitt entlang der Linie III-IIIderFig.2.

Das veranschaulichte Filter weist eine rotierende Welle 1 auf, die von einem Elektromotor 2 angetrieben wird und mit einem Bund 3 versehen ist. Ein Vorfilterelement, das einen insgesamt mit 4 bezeichneten Drehkörper aus Filterwerkstoff aufweist, sitzt zwischen einer vorderen und einer hinterer. Gummischeibe 5. Die Gummischeiben 5 sind mit Schiebesitzt auf der Welle 1 angeordnet und halten den Drehkörper 4 durch Reibung fest, so daß sich der Drehkörper und die Scheiben gemeinsam mit der Welle drehen.

Der Drehkörper 4 besitzt drei verhältnismäßig dicke Scheiben 6 und eine dünne vordere Scheibe 7, die einander mit ihren Stirnflächen berühren. Die Scheiben 6 und 7 bestehen aus einem nachgiebigen Stoff, Tuch, Gewebe oder Gespinst, der bzw. das jeweils auf einer Innenscheibe 8 aus Pappe oder dergleichen sitzt. Der Stoff, beispielsweise ein Faservlies, kann in mehreren Richtungen miteinander verbundene oder verklebte Fasern, beispielsweise selbstklebende Acetatfasern oder mittels eines Harzes miteinander verbundene Polyamidfasern, aufweisen. Es kann ein Filterwerkstoff verwendet werden, der nur als mechanisches Filter wirkt Es können aber auch Körner aus Aktivkohle eingelagert werden, um eine Adsorptionsfiltrierung zu erzielen. Zweckmäßig werden die Aktivkohleteilchen mit einem aktiven Lösungsmittel getränkt; alles überschüssige flüssige Lösungsmittel läßt man ablaufen. Die Körner werden dann mit einer verhältnismäßig kleinen Menge eines teilchenförmigen festen Polymers gründlich gemischt, das durch das von den Körnern absorbierte Lösungsmittel klebrig gemacht wird. Der Mischung aus Körnern und Teilchen werden die Fasern zugemischt, aus denen der Filterwerkstoff gebildet wird. Nach dem Abtrocknen des restlichen Lösungsmittels haften die Körner an den Fasern und aneinander. Es kann aber auch ein Lösungsmittel verwendet werden, das gegenüber den Fasern oder dem Faserbindematerial aktiv ist In diesem Falle kann das teilchenförmige feste Polymer nicht erforderlich sein.

Während in den Zeichnungen vier aneinanderstoßende Scheiben veranschaulicht sind, können mehr oder weniger als vier Scheiben vorgesehen werden.

Der Drehkörper 4 und der Elektromotor 2 sind in einem Metallgehäuse untergebracht, das einen mit einem Lufteinlaß 10 versehenen Teil 9 mit kleinem Durchmesser und einen Teil 11 mit größerem Durchmesser aufweist, an dem bei 12 ein ringförmiges Filterelement 13 angebracht ist, das aus Aktivkohlekörnern besteht, die unter Bildung eines festen Körpers miteinander verbunden sind. Das Filterelement 13 ist mit einem Filtertuch 14 überzogen und wird von einem zylindrischen Gitter oder Käfig 15 aus Draht oder Kunststoff umschlossen, das bzw. der von einer ringförmigen vorderen Abdeckung 16 ausgeht. Eine vordere Öffnung 17 der ringförmigen Abdeckung 16 kann mit einem gestrichelt dargestellten Drahtgitter 18 versehen sein. Das Gehäuseteil 11 ist auf Gelenkzapfen 19 zwischen Armen 20 gelenkig abgestützt, die auf einer Tragplatte 21 montiert sind, so daß die Anordnung in die gewünschte Winkellage gebracht werden kann.

Im Betrieb des motorisch angetriebenen Filters wird Luft als ein im wesentlichen axialer Strom in erster Linie durch die vordere öffnung 17 hindurch eingeführt, trifft auf die Filterscheibe 7 und gelangt durch diese hindurch in die Scheiben 6. Durch den hinteren Lufteinlaß 10 tritt ebenfalls Luft mindestens in die diesem Einlaß zugekehrte Filterscheibe 6 ein. Der letztgenannte Luftstrom kühlt außerdem den Motor 2. Die einströmende Luft wird beim Durchlaufen der Scheiben 7 und 6 vorgefiltert und tritt dann durch die Umfangsflächen der Scheiben nach außen aus, von wo sie durch das äußere Filterelement 13 hindurchströmt und in gereinigter Form in die Atmosphäre zurückgelangt.

Das oben beschriebene Filter hat einen einfachen und robusten Aufbau. Da es keine bewegten Flügel besitzt, ist die Betriebssicherheit besonders hoch. Die Zentrifugalgebläsewirkung der Faserscheiben ist überraschend groß. Bei einer zweistufigen Drehzahlsteuerung können eine im wesentlichen geräuschfreie aber leistungsfähige niedrige Drehzahl (beispielsweise 1400 U/min) und eine hohe Drehzahl (beispielsweise 2600 U/min) eingestellt werden.

Die Scheiben 6 und 7 können, insbesondere durch Verwendung der aufschiebbaren vorderen Gummischeibe 5, leicht ausgetauscht werden. Die vordere Scheibe 7 verschmutzt wesentlich rascher als die Scheiben 6 und kann häufiger ausgewechselt werden.

Die dünne Scheibe 7 wird zweckmäßigerweise weggeworfen, nachdem sie verschmutzt ist, während die dickeren und kostspieligeren Scheiben 6 gereinigt und erneut verwendet werden können.

Die den Drehkörper 4 bildenden Scheiben können unterschiedliche Filter- oder Luftbehandlungseigenschaften aufweisen; sie können in dieser Beziehung aber auch untereinander identisch sein. Durch Austausch einer oder mehrerer Scheiben gegen eine Scheibe mit anderen Eigenschaften können die Eigenschaften des zusammengesetzten Filterkörpers nach Wunsch beeinflußt werden, beispielsweise in Abhängigkeit von der Art der in der Luft oder in anderen zu behandelnden Medien befindlichen Stoffe.

Während bei der veranschaulichten Ausführungsform der Drehkörper 4 eine Folge von koaxialen Scheiben ähnlichen Durchmessers aufweist, können statt dessen auch eine Folge von koaxialen Scheiben mit unterschiedlichen Durchmessern oder ein aus Scheiben aufgebauter ringförmiger Filterkörper verwendet werden, der von einem Innenträger aus Metall oder Kunststoff abgestützt ist. Während ferner normalerweise ein zylindrischer Filterkörper mit kreisförmigem Querschnitt benutzt wird, lassen sich auch andere

ίο Querschnitte verwenden, beispielsweise ein quadratischer, elliptischer oder sternförmiger Querschnitt.

Gemäß einer weiteren Abwandlung kann der Drehkörper 4 den Motor 2 umfassen und auf diese Weise für eine Einheit mit besonders kompakter Form sorgen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Motorisch angetriebenes Luftfilter mit einem aus porösem oder halbporösem Filterwerkstoff bestehenden und um eine von dem Motor angetriebene Welle rotierbaren Drehkörper, der mit einer kraftschlüssig mit ihm und mit der rotierenden Welle verbundenen Haltevorrichtung gehalten wird und gegen dessen eine oder beide Stirnflächen verschmutzte Luft gezogen und beim Strömen durch den oder über den porösen oder halbporösen Filterwerkstoff mindestens vorgefiltert wird, sowie mit einem den Drehkörper umfassenden, feststehenden, ringförmigen Filterelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (4) aus einer Mehrzahl von Filterscheiben (6, 7) aufgebaut ist, die mit ihren Stirnseiten aneinander anliegen, und daß die Haltevorrichtung aus Scheiben (3,5) besteht, von denen mindestens eine mit Schiebesitz auf der rotierenden Welle (1) angeordnet ist und die gegen die Stirnseiten des Drehkörpers (4) anlegbar sind und den Drehkörper (4) durch Reibung festhalten.

2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der äußeren Filterscheiben (7) eine geringere Dicke als die andere Filterscheibe oder die anderen Filterscheiben (6) besitzt.

3. Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheiben (6, 7) aus einem Werkstoff mit Faser- oder Zellenstruktur bestehen.

4. Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens eine der Filterscheiben (6, 7) Körner aus Aktivkohle eingelagert sind.