DE29714203U1 - Luftreinigungsgerät und eine Anlage zum Reinigen von Raumluft - Google Patents

Description

LTA Lufttechnik GmbH 8. August 1997

J 25875 Ro/Ze/bb/hg

Luftreinigungsgerät und eine Anlage zum Reinigen von Raumluft

Die Erfindung betrifft ein Luftreinigungsgerät und eine Anlage zum Reinigen von Raumluft, insbesondere zum Reinigen von Luft, die mit Öl- oder Emulsionsnebeln beladen ist, wie sie in und in der Umgebung von Metallbearbeitungsmaschinen auftritt.

Bei der spanabhebenden Bearbeitung von Werkstoffen, beispielsweise von Metallen, werden Emulsionen und Öle eingesetzt, die zur Schmierung und Kühlung von Werkstück und Werkzeug benötigt werden. Die dabei entstehenden Nebel, in denen diese Kühl- und Schmiermittel als feinste Tröpfchen enthalten sind, reichern sich in der Luft im Maschineninnenraum an und können auch die Raumluft in der Werkshalle belasten. Die Arbeitsbedingungen für die Menschen, die diese Maschinen bedienen und in solchen Werkshallen arbeiten, sind unbefriedigend. Außerdem besteht bei der Ölnebelbildung im Maschineninnenraum unter Umständen die Gefahr einer Verpuffung. Diese verunreinigte Hallenluft darf auch nicht in das Freie abgeleitet werden, weil damit eine die Umwelt belastende Verschleppung der Öl- und Emulsionsbestandteile besteht. Aus Gründen der Sorgfaltspflicht der Betreiber von metallbearbeitenden Unternehmen gegenüber den Mitarbeitern und aus Gründen des Umweltschutzes und der Sicherheitsbestimmungen ist es geboten, Filteranlagen für diese Maschinen in den entsprechenden Bereichen zu installieren, um auf diese Weise die Umgebungsluft von diesen Nebeln frei zu halten.

Zum Stand der Technik gehört DE-G 9205887.6, das ein Reinluftfiltergerät zum Ausfiltern nebelähnlicher Umgebungsluft mittels einer Luftzentrifuge betrifft. Danach wird die mit vernebelten Öl- und Emulsionspartikeln belaste-

te Umgebungsluft von Zerspanungsmaschinen, bei denen zwecks Kühlung und Schmierung der Werkstücke und der Werkzeuge Öle und Emulsionen eingesetzt werden müssen, von einer Zentrifugentrommel angesaugt, wodurch der Luftstrom steil radial in den peripher konzentrisch dazu angeordneten Filterring gezwungen wird, in dem der Luftstrom achsparallel peripher in ein nach diesem Filterrad konzentrisch angeordneten Filterring sanft bogenförmig, radial zu Längsachse abfallend, befördert wird. Dort stellt sich praktisch eine laminare Luftströmung ein, die auf eine vertikal dazu angeordnete Filterscheibe trifft. Danach ist ein Elektrostat mit Kondensatorplatten vorgesehen, um die Luft von Ölresten zu befreien. Die verwendeten Filter bestehen aus Papier oder Aktivkohle.

Zum Stand der Technik gehört auch der alleinige Einsatz von Zentrifugalfiltern, die jedoch nur eine unzureichende Luftreinigung leisten. Außerdem is weisen die bisher eingesetzten elektrostatischen Luftfilter nur geringe Standzeiten auf.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein kompaktes, leistungsfähiges Luftreinigungsgerät und eine Luftreinigungsanlage zu schaffen, die auf einer kompakten Modulbauweise beruht und hohe Standzeiten aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst. Die hierauf bezogenen Unteransprüche gestalten mit ihren Merkmalen die Lehre des Schutzanspruches 1 in vorteilhafter Weise weiter aus.

Das erfindungsgemäße Luftreinigungsgerät umfaßt ein Gehäuse 100, in dem ein Zentrifugalvorfilterteil A, ein Luftstromberuhigungsteil B und ein elektrostatisches Filterteil C vorgesehen sind. Danach wird die mit Öl- oder Emulsionsnebel angereicherte Luft am Entstehungsort abgesaugt und über ein Rohrleitungssystem in einen Ansaugstutzen des Luftreinigungsgerätes geleitet.

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In dem Zentrifugalvorfilterteil A trifft die Luft auf eine Zentrifugaltrommel, die durch ihre Rotation einerseits die Luftansaugung und andererseits die radiale Luftumlenkung in den peripheren Bereich des Zentrifugalteiles des Luftreinigungsgerätes besorgt. Die angesaugte verunreinigte Luft durchströmt dabei mindestens einen koaxial in der Zentrifugal trommel angeordneten Filterring und mindestens einen weiteren konzentrisch dazu angeordneten peripheren Filter, der von der Innenwand des entsprechenden Bereiches des Gehäuses 100 ausgeht.

to Dem angesaugten Luftstrom ist zentral entgegengerichtet eine Ablenkeinrichtung vorgesehen, die den Strom bogenförmig radial in den peripher angeordneten äußeren Filterring achsparallel zwingt. Unterstützt wird dieser Verlauf der Luftströmung durch geeignete Ausführungsformen der Schaufeln der Zentrifugaltrommel im ansaugseitigen peripheren Bereich. Die Schaufeln der Zentrifugaltrommel tragen beispielsweise radial bogenförmige Schaufeln.

Nach Verlassen des peripher angeordneten Filterringes wird der periphere Luftstrom über eine mit Öffnungen versehene Trennwand in einen hinter der Zentrifugaltrommel konzentrisch zur Längsachse angeordneten Filter mit etwas kleinerem Radius gezwungen, so daß der Luftstrom steil radial zur Längsachse des Luftreinigungsgerätes bzw. des Luftreinigers abgelenkt und danach achsparallel, d.h. praktisch laminar, durch mindestens eine orthongonal dazu angeordnete Filterscheibe geleitet. Dabei erfolgt die notwendige Beruhigung der Luftströmung für die nachfolgende elektrostatische Filterung.

Durch diese konstruktiven Maßnahmen wird der Strömungsverlauf der zu reinigenden Luft mäanderformig durch den Zentrifugalvorfilterteil A und den Luftberuhigungsteil B gezwungen, wobei im Rotationsbereich der Zentrifugaltrommel die Luft in Strömungsrichtung eine weiche, radial zur Peripherie weisende Ablenkung und am Ende der Zentrifuge die Luft eine harte radial zur Längsachse des Luftreinigers weisende Ablenkung erfährt.

Durch diesen konstruktiv erzwungenen Strömungsverlauf der zu reinigenden Luft wird ein wesentlicher Beitrag zu einer kompakten Bauweise der erfindungsgemäßen Anlage geleistet.

Zur Erzielung einer hohen Absaug- und Reinigungsleistung können mehrere Einzelgeräte zum Einsatz kommen und mehrere Einzelgeräte modulartig zu einer Anlage zusammengefaßt werden. Im Zentrifugalvorfilter können ein oder mehrere elektrostatische Filter nachgeschaltet werden.

&iacgr;&ogr; Das erfindungsgemäße Luftreinigungsgerät und die modulartig zu einer Anlage zusammengesetzten Luftreinigungsgeräte sind in den Zeichnungen gemäß den Fig. 1 bis 4 dargestellt.

Fig. 1 zeigt in Bezug auf die Strömungsrichtung der Luft einen Längsschnitt eines quaderförmigen Luftreinigungsgerätes mit einem Zentrifugalvorfilterteil A, einem Luftstromberuhigungsteil B und einem elektrostatischen Filterteil C sowie dazugehörige Schnitte a-a, b-b und c-c.

Fig. 2 zeigt zwei Luftreinigungsgeräte in schematischer Darstellung, bei dem das Zentrifugalvorfilterteil A und das Luftstromberuhigungsteil B über ein Zwischenstück mit dem elektrostatischen Filterteil C fluchtend sowie über ein abgewinkeltes Zwischenstück das Zentrifugalvorfilterteil A und das Luftberuhigungsteil B unter einem vorbestimmten Winkel bogenförmig mit dem elektrostatischen Filterteil verbindet.

Fig. 3 zeigt in Bezug auf die Luftströmungsrichtung einen Längsschnitt durch eine modulartig aufgebaute Anordnung von vier Luftreinigungsgeräten mit Schnitten a-a.

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Fig. 4 zeigt in Bezug auf die Strömungsrichtung der Luft einen Längsschnitt durch eine modulartig aufgebaute Anordnung von vier Luftreinigungsgeräten mit einem gemeinsamen Zentrifugalvorfllterteil A sowie Schnitten a-a und c-c.

Nach Fig. 1 ist das Luftreinigungsgerät von einem Gehäuse (100) erfaßt, in dem ein Zentrifugalvorfilterteil A, ein Luftstromberuhigungsteil B und ein elektrostatisches Filterteil C vorgesehen sind. Die zu reinigende Luft wird von dem nicht dargestellten Entstehungsort der Luftverunreinigung abgesaugt

&iacgr;&ogr; und über ein ebenfalls nicht dargestelltes Rohrleitungssystem in den Ansaugstutzen 1 des Zentrifugalvorfilterteils A des Luftreinigungsgerätes mittels einer in Absaugrichtung arbeitenden, hinter dem Ansaugstutzen 1 angeordneten Zentrifugaltrommel 2 geleitet. Dort wird die mit Öl- und/oder Emulsionsnebein belastete Luft von der Zentrifugaltrommel 2 in Rotation versetzt und durch die dabei entstehende Fliehkraft radial in Richtung der Außenwand des Gehäuses des Zentrifugalvorfilterteils A bewegt. Die Zentrifugalfiltertrommel 2, die ein Zentrifugalschaufelrad sein kann, ist mit einem koaxial angeordneten Filterring 3 ausgestattet, in dem sich die sehr kleinen Öl- und/oder Emulsionströpfchen sammeln und zu großen Tropfen agglomerieren. Diese Tropfen werden zusammen mit der Luft infolge der mit der Zentrifugaltrommel 2 erzeugten Fliehkraft in radialer Annäherung einem im peripheren Bereich des Zentrifugalvorfilterteils A konzentrisch angeordneten äußeren Filterring 4 zugeführt, von dem die Öl- und Emulsionstropfen aufgenommen und über eine Abflußleitung 5 abgeführt werden. Hinter der Zentrifugaltrommel 2 ist eine senkrecht zur Gehäuselängsachse angeordnete Trennwand

6 vorgesehen, an der die Zentrifugaltrommel befestigt ist und die Öffnungen

7 für den Durchtritt der vorgereinigten Luft aufweist. Der Filter 4, der quader- oder zylinderförmig ausgeführt ist, wird seitlich einerseits von der Trennwand 6 und andererseits luftansaugseitig von einer die Stärke des Filters 4 überdeckenden, von der Innenwand des Gehäuses 100 ausgehenden,

zur Luftansaug- bzw. Rotationsachse der Zentrifugaltrommel senkrecht weisenden Ringwand 61 begrenzt. Die in den Filterringen 3 und 4 vorgereinigte Luft wird durch Öifnungen 7 der Trennwand 6 in das Luftstromberuhigungsteil B gezwungen. Dabei erfährt der Luftstrom, ausgehend von einem kurzen peripheren parallelen Verlauf zur Innenwand des Gehäuses 100, eine radiale, im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Luftreinigungsgerätes gerichtete Umlenkung, um danach in Luftströmungsrichtung achsparallel umgelenkt zu werden und in dem anschließenden Luftstromberuhigungsteil B mindestens einen Filter 9 zu durchströmen. Die Luftumlenkung &iacgr;&ogr; wird in diesem Raumbereich durch den Druckanstieg der sich komprimierenden Luft erreicht. Der Filter 8 kann nach einer Ausführungsform zylinderförmig sein. Seitlich ist der Filter 8 einerseits von der Trennwand 6 und andererseits von einer die Stärke des Filters 8 überdeckenden, von der Innenwand des Gehäuses 100 ausgehenden, zur Luftströmungs- bzw- Rotais tionsachse senkrecht weisenden Ringwand 62 begrenzt. In dem Luftberuhigungsteil B wird die Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten, vorgereinigten Luft verlangsamt und dabei beruhigt. Dieser beruhigte Luftstrom wird dem elektrostatischen Filterteil C entweder gerade oder bogenförmig zugeleitet. Der elektrostatische Filterteil C umfaßt die Ionisationsbereiche 10, 13, in denen die im Luftstrom eventuell noch vorhandenen Verunreinigungen ionisiert werden. In dem/den anschließenden Kollektorbereich/-en 11, 14 werden die ionisierten Verunreinigungen des Luftstromes durch ein angelegtes elektrostatisches Feld in Richtung auf Kollektorplatten abgelenkt. Dort schlagen sich die Verunreinigungen unter Entladung nieder und können als Tröpfchen rinnenförmig ablaufen. Am Boden des elektrostatischen Filterteils C befindet sich mindestens eine Abflußleitung 12 für das aus der Luft restlich niedergeschlagene Material.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der elektrostatische Filterteil C modulartig erweitert werden, so daß die in dem ersten elektrostati-

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sehen Filterteil C noch nicht abgeschiedenen Verunreinigungen der Luft ionisiert, und in weiteren nachgeschalteten elektrostatischen Filterteilen C, die ebenfalls lonisationsbereiche 13 und Kollektorbereiche 14 umfassen und an Kollektorplatten abgeschieden werden, abgelenkt und an Kollektorplatten abgeschieden werden.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Filtermaterialien ist spätestens nach dem Durchlauf eines dritten elektrostatischen Filterteils C die Luft nahezu schadstoffrei gereinigt.

Zu diesem Zweck bestehen nach der Lehre der Erfindung die Filter 3, 4, 8, 9 des Zentrifugalvorfilterteils A und des Luftstromberuhigungsteils B aus mehrlagigen Fließ- oder Schaumstoffen oder Streckmetall. Vorzugsweise bestehen die Filter 3, 4, 8 des Zentrifugalvorfilterteils A aus mehrlagigen is Fließ- oder Schaumstoffen, während die Filter 9 des Luftstromberuhigungsteils B vorzugsweise aus Streckmetall bestehen. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die im Zentrifugalvorfilterteil A angeordneten Filter 3, 4 aus Schaumstoff und die Filter 8, 9 aus Streckmetall.

In Fig. 2 sind zwei Ausführungsformen für das Luftreinigungsgerät dargestellt. Eine Ausführungsform betrifft die fluchtende Aneinanderkoppelung des Zentrifugalvorfilterteils A mit dem Luftstromberuhigungsteils B über ein Zwischenstück 17 an das elektrostatische Filterteil C. Eine andere Ausführungsform betrifft eine winkelige Ankoppelung des Zentrifugalvorfilterteils A und Luftstromberuhigungsteils B über ein bogenförmiges Zwischenstück an das elektrostatische Filterteil C.

In Fig. 3 ist im Längsschnitt eine modulartige Obereinanderkoppelung von zwei über- und nebeneinander angeordneten Luftreinigungsgeräten dargestellt, wobei auch der konstruktive Aufbau mit der Darstellung gemäß Fig. 1

übereinstimmt. Damit wird eine hohe Absaugleistung durch die Zusammenfassung von vier Geräten zu einer Anlage erreicht, wie der Schnitt a-a zeigt.

In Fig. 4 ist eine vorteilhafte modulartige Anordnung des erfindungsgemäßen Luftreinigers zu einer Anlage dargestellt, wobei einem Zentrifugalvorfilterteil A mindestens zwei parallel angeordnete elektrostatische Filterteile C nachgeschaltet sind. Der konstruktive Aufbau des Zentrifugalvorfilterteils A entspricht dabei der Konstruktion gemäß Fig. 1. Nach Verlassen des Filters

&iacgr;&ogr; 8 wird jedoch der Luftstrom aufgeteilt auf die nachfolgenden elektrostatischen Filter C, in denen eingangsseitig jeweils ein Luftstromberuhigungsteil B integriert ist.

Der Aufbau des elektrostatischen Filterteiles C wird auch durch die eingangsseitig integrierte Streckmetallfilteranordnung nicht verlassen. In diesem Bereich erfolgt jedenfalls wie bisher die Beruhigung des Luftstromes, der im lonisationsbereich 10 auf vertikal angeordnete Ionisationsdrähte trifft. Dort werden wie bisher die im Luftstrom noch vorhandenen Verunreinigungen ionisiert und in dem nachfolgenden Kollektorbereich 11 an Kollektorflächen, die aus vertikal angeordneten plattenförmigen Elementen bestehen, abgeschieden.

In diesen erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden FilterstofFe, wie bereits beschrieben, verwendet.

Auch bei diesen konstruktiven Ausführungsformen können mehrere elektrostatische Filterteile in Reihe nachgeschaitet sein.

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Durch den nach der Erfindung mit den beschriebenen Mitteln erzeugten mäanderförmigen Strömungsverlauf der zu reinigenden Luft wird eine kompakte Bauweise erreicht, und die Lebensdauer durch das erfindungsgemäße Filtermaterial verbessert.

Claims (8)

1 - LTA Lufttechnik GmbH 8. August 1997 J 25875 Ro/Ze/bb/hg Schutzansprüche

1. Luftreinigungsgerät zum Ausfiltern von öl- und/oder emulsionsnebelenthaltender
Luft,

dadurch gekennzeichnet, daß
in einem Gehäuse (100), das einen Zentrifugalvorfilterteil (A), einen

&iacgr;&ogr; Luftstromberuhigungsteil (B) und einen elektrostatischen Filterteil (C)

umfaßt, luftansaugseitig zur Längsachse des Gehäuses (100) ein koaxialer Ansaugstutzen (1) vorgesehen ist,

hinter dem Ansaugstutzen (1) eine axial angeordnete Zentrifugaltrommel (2) vorgesehen ist,

in der Zentrifugaltrommel (2) ein konzentrischer Filter (3) integriert ist, die Zentrifugaltrommel (2) von einem konzentrisch dazu im peripheren Bereich der Innenwand des Gehäuses (100) angeordneten Filter (4) umgeben ist,
hinter der Zentrifugaltrommel (2) und parallel dazu eine bis zur Gehäusewand reichende Trennwand (6) vorgesehen ist, an der die Zentrifugaltrommel (2) befestigt ist,

die Trennwand (6) im Bereich des peripheren Filters (4) mit Öffnungen (7) versehen ist,
hinter der Trennwand (6) mindestens ein Filter (8) sowie Mittel zur radialen und danach achsparallelen laminaren Umlenkung des Luftstromes vorgesehen sind,

nach dem Filter (8) in dem Luftstromberuhigungsteil B senkrecht zum Luftstrom angeordnete Filter vorgesehen sind,
hinter dem Luftstromberuhigungsteil B der elektrostatische Filterteil C mit mindestens einem lonisationsbereich 10 und mindestens einem Kollektorbereich 11 vorgesehen ist,

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im Bodenbereich des Zentrifugalvorfilterteils A mindestens eine Abflußleitung (5) vorgesehen ist, und

im elektrostatischen Filter teil C mindestens eine Abfluß leitung (12) vorgesehen ist.

2. Luftreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hinter der Trennwand (6) angeordnete Filter (8) zylindrisch geformt und konzentrisch zur Rotationsachse der Zentrifugaltrommel (2) im peripheren Bereich der Innenwand des Gehäuses angeordnet ist, und anschließend der Luftstrom umgelenkt wird, um danach in nahezu laminarer Strömung in achsparalleler Richtung den Filterteil C zu durchströmen.

3. Luftreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftfilter (8) rechteckig geformt und senkrecht zur Rotationsachse der Zentrifugaltrommel (2) angeordnet ist.

4. Luftreinigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugalvorfilterteil A und der Luftstromberuhigungsteil B über ein Zwischenstück (17) fluchtend mit dem elektrostatischen Filterteii C verbunden sind.

5. Luftfiltergerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrifugalvorfilterteil A und das Luftstromberuhigungsteil B über ein Bogenstück (17) unter einem beliebigen Winkel mit dem elektrostatischen Filterteil C verbunden sind.

6. Luftreinigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere hintereinandergeschaltete elektrostatische Filter C vorgesehen sind.

7. Luftreinigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugalvorfilterteil A an mindestens zwei parallel geschaltete elektrostatische Filter C angekoppelt ist, wobei jeweils eingangsseitig der Luftstromberuhigungsteil B mit mindestens einem orthogonal zum Luftstrom angeordneten Filter (9) in den elektrostatischen Filterteilen C integriert ist.

8. Luftreinigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (3, 4, 8 und 9) aus mehrlagigen Fließ-,

&iacgr;&ogr; Schaumstoff- oder Streckmetallfiltern bestehen.

9. Luftreinigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem elektrostatischen Filterteil C der Ionisationsbereich (10, 13) vertikal angeordnete Ionisationsdrähte und im Kollektorbereich (11,

14) vertikal angeordnete Kollektorflächen aus plattenförmigen Elementen enthält.