DE2348096A1 - Filtereinheit - Google Patents

Description

• Fi lt ereinhei t Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit mit einem Gehäuse,. das einen Einlass für kontaminierte und einen Auslass für gereinigte Luft aufweist, insbesondere für die Kombination von in einem einzigen Gehäuse angeordneten Schwebstoff- und Gasfiltern für Livilschutzanlagen.
• Die Anforderungen an die Standzeit solcher Zivilschutz-Filtereinheiten im Dauerbetrieb ohne Giftgasbelastung sind in letzter Zeit erheblich gestiegen. Eine Yergrösserung der rilterfläche der Schwebstoff-Filter, welche ohne Giftgasbelastung die Standzeit bestimmen, zieht eine entsprechende Vergrösserung der Filtergehäuse nach sich, was für die belange des Zivilschutzes nur in geringem Masse gestattet werden kann.
• Die durch die Erfindung gelöste Aufgabe bestand darin, eine Konstruktion einer Filtereinheit zu finden, bei welcher bei praktisch gleichem oder nur unaresentlich grösserem Mehrbedarf an Platz eine wesentlich verlängerte Standzeit der Filtereinheit erreicht wird. Die Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass einem Zylinder- oder Kegelform aufweisenden Schwebstoff-Filter in Strömungsrichtung der Luft ein Zylinder- oder Kegelform aufweisender, grossflächiger Vorfilter vorgeschaltet ist.
• Die in der Beschreibung verwendeten Bezeichnungen Feinstaubfilter" und 1Schwebstoff-Filter" sollen im Sinne der Richtlinien des Schweiz. Vereins von Wärme- und limaingenieuren Nr. 68-3 verstanden werden.
• Zwar ist ea bei Xlimaanlagen bekannt, die Laft zur Verlängerung der Standzeit der Hauptfilter durch Vorfilter strömen zu lassen.
• Solche Vorfilter sind meist in einer einzigen Ebene angeordnet oder weisen V-Form oder Taschenform auf. Sie sind in der Regel aus 8-50 mm dicken Satten hergestellt und weisen eins relativ kleine Fläche auf. Um den gewünschten Filtrierungs-Effekt durch Trägheitswirkung zu gewährleisten, muss die spszifische Luftbelastnng dieser Filter hoch sein, d.h. ca. 20-150 cm pro Sekunde betragen. In den meisten Fällen ist der Ventilator der Klirnaanlage zwischen Vorfilter und Hauptfilter angeordnet, so das3 eine kompakte Anordnung von Yor-und Hauptfilter schon aus geometrischen Gründen nicht möglich ist, Eine Abstimmung der Standzeit zwischen VOrfilter und Hauptfilter erfolgt meistens nicht und ist oft auch nicht ernunscht. Ueblicerweise werden solche Vorfilter viel häufiger gewechselt als die Eauptfilter.
• Die Abscheidegrade solcher Vorfilter liegen häufig in der Gegend von 80 %, gemessen nach der AFI 1 Methode, was, nach AFI (Dust spot) oder M3S System 2 umgerechnet, einen Abscheidegrad von unter 20 % entsprechen dürfte.
• iMr die Belange des ivilschutzes stellen sich vollkommen andere Probleme. nchwebstoff-"ilter und das die Giftgase neutralisierende Filter, welches meistens ein Aktivkohlefilter ist, bilden dort eine in einem relativ kleinen Gehäuse untergebrachte Sinheit, deren Grösse durch die Breite der relativ schmalen Schutzraumtüren begrenzt ist. Vorfilter, wie sie in den üblichen Klimaanlagen verwendet werden, sind wegen der beschränkten Ausdehnungen des Gehäuses und wegen der Kombination mit Schwebstoff-Filtern in einem einzigen gehäuse nicht verwendbar Durch die Unordnung eines grossflächigen Vorfilters vom Typ eines Feinstaubfilters, mit gegenüber einem üblichen Vorfilter wesentlich erhöhtem Abscheidegrad und wesentlich geringerer spezifischer Belastung durch den Luftstrom, vor dem Schwebstoff-Filter, ist die Standzeit der beiden Filter optimal aufeinander abgestimmt worden, d.h. beide filter erreichen annähernd gleichzeitig ihren durch die Vorschriften noch als zulässig bezeichneten oberen Grenztnert des Druckabfalles. Wie sich bei versuchen gezeigt hat, ist d a d u r c h die Standzeit einer solchen Kombination Feinstaub/Schwebstoff-Filter auf den überraschend hohen mindestens vierfachen er verlängert worden, wobei Platzbedarf und Kosten der ganzen Filtereinheit nur minim angestiegen sind. Mit einer solchen Filtereinheit kann daher eine Zivilschutz-Konzeption verwirklicht vierdens welche gestattet, die Filtereinheit schon prophylaktisch unmittelbar nach dem Bezug eines Schutzraumes in Betrieb zu nehmen. Da bui den modernen bekannten Giftgasen schon Spuren genügen, um tödliche Wirkungen heroeizuführen, ergibt sich durch die mÖglichkeit der prophylaktischen Inbetrieonahme der Filtereinheiten für die Insassen eines Schutzraumes eine wesentliche Erhöhung und grösstmögliche Sicherheit vor chemischen Kampfstoffen, da die Aussenluft ständg die Filtereinheit durchtritt, gereinigt und allenfalls entgiftet wird. Ferner sind doppelt angeordnete er wesentlich widerstandsfähige gegenüber den-in den Schutzraum durch die.Expo'sionsschutzventile noch durchgehenden Stosswellenspitzen von Atombomben-Explosionen, was ebenfalls eine erhöhte SicherheIt für die Insassen des Schutzraumes bedeutet.
• In einer bevorzugten Ausfünrungsform ist der Vorfilter von zylindrischer Form, ausserhalb und konzentrisch zum zylindrischen Schwebstoff-Filter angeordnet und die äussersten Teile des Schwebstoff-Filters liegen radial innerhalb und im Abstand von den innersten Teilen des Vorfilters. Ferner sind beide Teile zickzackförmig gefaltet. lurch diese Anordnung lässt sich eine wesentlich grössere Filterflache auch r den Vorfilter unterbringen, wodurch die spezifische Belastung durch den Luftstrom sinkt.
• In der Zeichnung ist eine erfindungsgemässe Filtereinheit am Beispiel einer Zivilscnutzeinrichtung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Filtereinheit für Zivilschutzzwecke Fig. 2 einen einzelnen Feinstaub-Schwebstoff-Filtereinsatz der riltereinheit in vergrössertem Masstab.
• Die in Fig. 1 dargestellte Filtereinheit weist ein zylindrisches Gehäuse 10 auf, welches durch oerveriaufende Trennwände in drei Kammern aufgeteilt ist: eine Rohluftkammer 13, eine Zwischenkammer 15 und eine Reinluftkammer 17. In der Rohluftkam£aer 13 sind auf der Trennwand 18 ein oder mehrere Filtereinsätze 20 angeordnet.
• Ein Kanal 22 verbindet die Rohluftkammer 13 über ein nicht dargestelltes Vorfilter und ein Explosionsschutzventil mit der äusseren Atmosphäre. Die Zwischenkammer 15 ist unter der Trennwand 18 angel ordnet und nach unten durch irn Aktivkohlefilter 26 begrenzt, welcher zwischen zwei luftdurchlässigen kosten 27 und 30 angeordnet ist.
• Unterhalb des Aktivkohlefilters 26 ist die Reinluftkammer 17 angeordnet, welche durch einen Stutzen 33 mit einem Ventilator 36 verbunden ist. Die ganze Filtereinheit ist in einem Zivilschutzraum aufgestellt.
• In Fig. 2 ist ein einzelner Filtereinsatz 20 dargestellt, der auf der Trennwand 18 derart befestigt ist, dass keine Luft zwischen ihm und der Trennwand 18 durchtritt. Die Trennwand 18 west für jeden Filtereinsatz 20 eine Luftdurchtrittsöffnung 28 auf. Der Filtereinsatz 20 besten aus zwei ineinander gestellten geraden Kreiszylindern, die in axialer Richtung durch luftundurchlästige Deckel 29, 31 begrenzt sind, mit denen sie luftdicht verbunden sind.
• Die Mantelflächen der Zylinder sind duch Filtermadien gebildet, welche dünner als 2 mm, vorzugsweise dünner als 0,5 nn sind und vorzugsweise zickzackförmig gefaltet sind, so dass sich die Filtermedien in radialer Richtung hin und her erstrecken. Das Verhältnis der Mantelflächen der Zylinder zur Fläche der ungefalteten Filtermedien beträgt vorzugsweise mehr als 1:10, wodurch sich grossflächige Filter ergeben. Der äussere Zylinder bildet den Vorfilter. vom Typ eines Feinstaubfilters 34, der innere den Schwebstoff-rilter 32.
• Die äussersten Teile des Schwebstoff-Filters 32 weisen einen Abstand von einigen Millimetern von den innersten Teilen des Beinstaubfilters 34 auf.
• Der Feinstaubfilter 34 ist erfindungsgemäss von grosflächiger Art und weist einen Abscheidegrad von über 40 $, vorzugsweise von 60-95 i, nach AFI 2 (Dust Spot) Methode gemessen, auf und ist derart auszuwählen, dass sich eine optimale Standzeit für die Kombination Feinstaub- und Schwebstoff-Filter ergibt, d.n. beide Filter sollen gleichzeitig die durch die Vorschriften noch als zulässig erachteten oberen Grenzwerte des Druckabfalles erreichen. Der optimale Abscheidegrad des Finstaubfilters 34 muss jedoch für jede Art von bchwebstoff-Filtermaterial einzeln bestimmt werden Der auf der Trennwand 18 aufliegende Deckel 29 weist eine kreisförmige Oeffnung 35 auf, welche den Innenraum des Schwebstoff-Filters 32 über die Oeffnung 28 in der Trennwand 18 mit der wiscnenkammer 15 verbindet. sie Deckel 31 und 29 begrenzen sowohl den Schwebstoff-Filter 32 wie auch den Feinstaubfilter 34 in axialer Richtung. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, dass sowohl der Schvbstoff-r'ilter wie auch der einstaubfilter 34 je separate Deckel aufweisen, welche durch ein geneinsames element zu einem einzigen Filtereinsatz 20 verbunden werden.
• Der Feinstaubfilter 34 und der Schwebstoff-Filter 32 können anstatt die Form eines geraden Kreiszylinders auch eine allgemeine zylindrische oder sogar kegelförmige Gestalt aufweisen mit einer beliebigen geschlossenen Kurve als Basisfigur. Die Achsen der beiden Kegel bzw. Zylinder müssen auch nicht zusammenfallen. Ferner ist es auch möglich, dass die Basisfiguren verschieden sind. Es kann z.fl. ein kegelförmiger Schwebstoff-Filter mit einem Kreis als Basisfigur von einem zylindrischen Feinstaubfilter umgeben sein, der ein Quadrat als Basisfigtir aufweist. Es ist seibstverständlich auch ohne weiteres möglich, dass der Feinstaubfilter innerhalb des Schwebstoff-Filters angeordnet ist, wobei der Luftdurchtritt dann von innen nach aussen arfolgt. Ferner können mehrere Schwebstoff-Filter von einem einzigen Feinstaubfilter umgeben sein.
• Feinstaub- und Schwebstoff-Filter können ohne weiteres acn direkL ohne Abs Land aninander anliegen.
• Die m Betrieb der Filtereinheit durch den von 1and od Elektromotor angetriebenen Ventilator 36 angesaugte Aussenluft durchtritt bei Verwendung der Filtereinheit im Zivilschutz zuerst ein Explosionsschutzventil und enen Grobstaubfilter der Klasse G 3, durch welchen die Luft vorgereinigt wird. Darauf gelangt die Luft durch den kanal 22 in die Rohluftkammer 13, durchtritt radial den Feinstaubfilter 34 und den Schwebstoff-Filter 32, in denen feste und flüssige (giftige) Schwabstoffe und Aerosole abgeschieden werden. Anschliessend wird die Luft in axiale Richtung der Filtereinsätze umgelenkt und gelangt durch die Oeffnungen 35 und 23 in die Zwischenkammer 15. Dann durchtritt die Luft den Aktivkohlefilter 26, durch den.
• ihr die gasförmigen Giftstoffe entzogen werden, durchströmt die Reinluftkammer 17 und gelangt durch den Stutzen 33 ist Ventilator 36, welcher die gereinigte und entgiftete Luft in den Schutzraum Ausbläst.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Filtereinheit mit einem Gehause, das einen Einlass für kontaminierte und einen Auslass für gereinigte Luft aufweist, insbesondere für die Kombination von in einem einzigen Gehäuse angeordneten Schwebstoff- und Gas filter für Zivilschutz-Anlagen, dadurch gekennzeichnet, dass einem Zylinder- oder Kegelform aufweisenden Schwebstoff-Filter in Strömungsrichtung der Luft ein Zylinder- oder Kegelform aufweisender, grossflächiger Vorfilter vorgeschaltet ist.

2. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorfilter ein Feinstaubfilter ist.

3. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schwebstoff-Filter ein Feinstaubfilter zugeordnet ist.

4. Filtereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Schwebstoff- und Feinstaubfilter mindestens angenähert koaxial zueinander angeordnet sind.

5. Filtereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinstaubfilter ausserhalb des Schwebstoff-Filters angeordnet ist.

6. Filtereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schwebstoff-Filter. und Feinstaubfi)ter zickzackförmig gefaltet sind.

7. Filtereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äussersten Teile des Schwebstoff-Filters radial weiter innen liegen als die innersten Teile des Feinstaubfilters.

8. Filtereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinstaubfilter und der Schwebstoff-Filter stirnseitig ein gemeinsames Element aufweisen, das sich quer zur Längsachse des Filters erstreckt.

9. Filtereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinstaubfilter einen Abscheidegrad, nach AFI (Dust Spot) oder NBS System 2 gemessen, von über 40% aufweist.