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Filter zur Ausfilterung von fettartigen Teilchen aus
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einem Gasstrom, insbesondere aus Küchenabluft Die Erfindung betrifft
einen Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Ausfilterung von fettartigen
Teilchen aus einem Gasstrom, insbesondere aus Küchenabluft.
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Zur Ausfilterung von Fetteilchen oder dergleichen insbesondere aus
der Abluft von Groß küchen werden im Abluft kanal hinter den Absaughauben im allgemeinen
als Haufwerkfilter oder Feststoffbettfilter ausgebildete Filtereinheiten verwendet.
In derartigen Filtern ist zwischen beispielsweise als Siebwänden ausgebildeten Begrenzungen
ein Feststoffbett aus beispielsweise Aktivkohle bestimmter Körnung angeordnet, welche
die in der Abluft enthaltenen Fetteilchen bindet.
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Neben einem vergleichsweise hohen spezifischen Strömungswiderstand
ist Hauptnachteil derartiger Filter, daß bei hohem Anfall an Verunreinigungen in
der Abluft die Aufnahmefähigkeit des Feststoffbettes relativ schnell
überschritten
wird und das Filter dann, neben einer weiteren Erhöhung des Strömungswiderstandes,
kaum noch wirksam ist. Beim Erreichen der Sättigung des Feststoffbettes mit Verunreinigungen
muß das Filter bzw. das Feststoffbett ausgewechselt werden. Wird dies, was im rauhen
Küchenbetrieb häufig der Fall ist, übersehen, so gelangen die Fetteilchen auch in
den Bereich des Abluftkanals hinter den Filtern. Nicht zuletzt aus diesem Grunde
sind behördlich bestimmte Sicherungsmaßnahmen gegen eine Brandgefahr auch in der
Kanalführung stromab der Filter zu beachten, was nicht unerheblichen Aufwand verursacht.
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Aus der DE-PS 28 32 864 ist ein Filter, der im Oberbegriff des Anspruchs
1 umrissenen Gattung bekannt, bei dem eine Vielzahl von insbesondere aufrecht angeordneten
Stäben vorgesehen ist, deren Oberflächen die Filterflächen des Filters darstellen.
Zwischen den einzelnen Stäben und durch in den einzelnen Stäben vorgesehenen Durchbrüchen
strömt die Abluft, so daß durch die Stäbe Strömungskanäle für die Abluft gebildet
werden. Durch Wirbelbildung der strömenden Abluft an den V-förmigen Stäben werden
die ölhaltigen Teilchen auszentrifugiert und an den Filterflächen niedergeschlagen,
so daß sie an den Filterflächen, d. h. an den Stäben unter Schwerkrafteinwirkung
abfließen können.
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Nachteilig ist jedoch, daß dieser bekannte Filter nur mit Abluft beschickt
werden kann, die eine Temperatur aufweist, die eine Verfestigung der niedergeschlagenen
01-bzw. Fetteilchen ausschließt. Bei jahreszeitlich und/oder vom Einbauort her zu
kühler Abluft bzw. falls die Temperatur der Stäbe zu gering ist, würden sich Ablagerungen
in der V-förmigen Rinne der Stäbe bilden und zum einen die einwandfreie Verwirbelung
der Abluft und damit das Auszentrifugieren der Fetteilchen beeinträchtigen; zum
anderen würden die auszentrifugierten Fetteilchen bei
anwachsender Fettschicht die Durchbrüche in den Stäben zusetzen. Wegen der insoweit
nicht immer zuverlässigen Filterwirkung sind auch stromab des Filters brandpolizeiliche
Auflagen zu beachten und ist ggf. sehr erheblicher Aufwand für die Erzeilung einer
hohen Feuerwiderstandsklasse der Kanalummantelung sowie die Abluftabführung durch
einen Kamm zu treiben.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Filter
der im Oberbegriff des Anspruches 1 umrissenen Gattung zu schaffen, welches auch
bei schwankenden Temperaturen der Abluft, bedingt etwa durch Schwankungen der Außentemperatur
oder ungünstigen Einbauort, eine gleichbleibend zuverlässige Abscheidung der öligen
oder fettigen Partikel in der Abluft ermöglicht, so daß zusätzlicher Aufwand für
die Ausgestaltung der Luftführung stromab der Filteranlage vermieden werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs
1.
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Dadurch, daß die Filterflächen mit einer Kühlflüssigkeit, z. B. Kühlwasser,
beaufschlagt sind, wird die warme Abluft unter die Kondensations- bzw. Schmelztemperatur
der in ihr enthaltenen Ö1- bzw. Fetteilchen abgekühlt, so daß sich diese an den
Filterflächen niederschlagen. Durch die Beaufschlagung der Filterflächen bzw. der
den Filterflächen abgewendeten Kühlflächen mit Kühlflüssigkeit wird deren gegenüber
Gas viel höhere Wärmekapazität und der viel bessere Wärmeübergang fest-flüssig genutzt
und so eine gleichbleibend zuverlässige Aus- bzw. Abscheidung der in der Abluft
enthaltenen Fetteilchen erzielt. Da die Abluft im Filter ohnehin stark abgekühlt
wird, ist auch die Zufuhr kühlerer Abluft möglich. Bei Filterung von kühlerer Abluft
ist die notwendige Kühlleistung zum Abscheiden der Fetteilchen entsprechend geringer.
Infolge der starken Abkühlung wird auch in der Abluft enthaltener
Wasserdampf
in nicht unerheblichen Mengen auskondensiert, wodurch ein gewisser "Wascheffekt"
bzw. Selbstreinigungseffekt der Filterflächen erzielt wird. Durch die starke Kühlung
im Laufe der Zeit unvermeidliche Ablagerungen von Fetteilchen an den Filterflächen
werden durch die beweglichen mechanischen Reinigungselemente, die in den Strömungskanälen
für die Abluft angeordnet sind, periodisch wieder entfernt. Bei Bedarf kann ein
Aktivkohlefilter nachgeschaltet werden, das letzte Reste von Verunreinigungen aus
der Abluft entfernt. Die so gereinigte Abluft ist unter allen Betriebsbedingungen
zuverlässig von brennbaren und/oder umweltbelastenden Stoffen befreit und kann wie
Reinluft geführt und, nach außen abgeführt werden.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch das
Filter gemäß der vorliegenden Erfindung der zu filternden warmen Abluft Wärme entzogen
und auf das Kühlwasser übertragen wird. Damit steht die der Abluft entzogene Wärme
beispielsweise über einen herkömmlichen Registerwärmetauscher zur Vorwärmung der
zugeführten Frischluft zur Verfügung.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen
der Erfindung zum Inhalt.
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Gemäß der Ausführungsform nach Anspruch 2 ist eine konstruktiv einfache
Ausbildung der mechanischen Reinigungselemente möglich, da sich diese nicht an unterschiedliche
Querschnitte der Strömungskanäle für die Abluft in Bewegungsrichtung der Reinigungselemente
anpassen müssen.
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Durch die parallele Anordnung von ebenen Filterflächen gemäß Anspruch
3 wird einerseits in einfachster Form ein konstanter Querschnitt der Strömungskanäle
für die Abluft erreicht und andererseits verringert sich der Strömungs-
widerstand
für die zu reinigende Abluft auf ein Minimum.
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Damit ist es möglich den erfindungsgemäßen Filter in bereits bestehende
Abluftkanäle einzubauen, ohne das die Saugleistung einer derartigen Abluftanlage
erhöht werden müßte.
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Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 läßt sich auf einfache Weise
eine Beaufschlagung der Kühlflächen mit Kühlflüssigkeit erreichen. Außerdem ergibt
sich dadurch eine kompakte Bauform des erfindungsgemäßen Filters.
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Die Ausbildung der Strömungskanäle gemäß Anspruch 5 wird die Kühlflüssigkeit
in den Strömungskanälen verwirbelt, wo#durch sich der Wärmeübergang von Kühlflüssigkeit
auf die Begrenzungswände 2 verbessert. Damit wird die Kühlung der Filterflächen
2 einmal durch unmittelbare Beaufschlagung mit der Kühlflüssigkeit bzw. durch Wärmeleitung
über die wärmeleitenden Umlenkteile erreicht.
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Durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 ergibt sich eine erhöhte
Wartungsfreundlichkeit und eine verlängerte Lebensdauer des Filters. Darüber hinaus
werden hygienische Ansprüche, wie sie vor allem im Küchenbereich erfüllt sein müssen,
ohne weiteres erreicht.
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Die Ausbildungen der Reinigungselemente gemäß den Ansprüchen 7 und
8 stellen einfach zu fertigende Ausführungsformen für die Reinigungselemente dar.
Durch die besonders bevorzugte Ausgestaltung der Reinigungselemente gemäß Anspruch
9 wird erreicht, daß bei Bewegung der Reinigungselemente in einer Richtung Fettanlagerungen
nicht abgeschabt werden.
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Durch die Ausbildung der Reinigungselemente gemäß Anspruch 10 ist
eine gründliche Reinigung der Filterflächen gewährleistet.
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Durch die Ausgestaltung der Reinigungselemente nach Anspruch 11 wird
zum einen deren Lebensdauer verlängert und andererseits auch deren Reinigungswirkung
erhöht.
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Durch die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filters nach Anspruch
12 ist ein ständiger kontinuierlicher Betrieb des Filters möglich, ohne das zu Reinigungszwecken
die Abluftanlage abgeschaltet werden müßte.
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Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 13 wird verhindert, daß die mechanischen
Reinigungselemente im Ruhezustand das einwandfreie Ablaufen des Kondensats an den
Filterflächen behindern.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Es zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters, Fig. 2 eine Seitenansicht in Strömungsrichtung
der Abluft der Ausführungsform nach Fig. 1, Fig. 3 eine perspektivische Darstelleng
eines in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendeten Reinigungselementes, und Fig.
4 eine Schnittansicht entlang Linie I - I in Fig.
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3, und Fig. 5 eine Ausgestaltung der Strömungskanäle für die Kühlflüssigkeit.
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Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Filters 1 gemäß
der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Mehrzahl von Begrenzungswänden 2 mit je
einer Filterfläche 3a und einer Kühlmediumfläche 3b aufrecht in bestimmten Abständen
parallel zueinander in einem Rahmen 4 angeordnet sind. Die Begrenzungswände 2 sind
so angeordnet, daß sich jeweils abwechselnd zwei Filterflächen 3a und zwei Kühlflächen
3b gegenüberstehen. Die sich ergebenden Zwischenräume zwischen zwei Filterflächen
3a werden als Strömungskanäle 5 für zu filternde Abluft 6 und die Zwischenräume
zwischen zwei Kühlflächen 3b werden als Strömungskanäle 8 für eine Kühlflüssigkeit
10 verwendet.
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Die Strömungskanäle 8 für die Kühlflüssigkeit 10 werden gegenüber
den Strömungskanälen 5 für die Abluft 6 flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Zur Zuführung
und Abführung der Kühlflüssigkeit 10 zu den einzelnen Strömungskanälen 8 ist eine
Kühlflüssigkeitszuleitung 12 und eine Kühlflüssigkeitsableitung 14 vorgesehen. Die
Kühlflüssigkeitszuleitung 12 und die Kühlflüssigkeitsableitung 14 weisen jeweils
eine Hauptleitung 12a bzw. 14a auf, von denen einzelen Zu- bzw. Ableitungen 12b
bzw. 14b zu den einzelnen Strömungskanälen 8 abgehen, so daß die einzelnen Strömungskanäle
8 für die Kühlflüssigkeit miteinander verbunden sind. In der beispielhaften Ausführungsform
gemäß Fig. 1 sind die Kühlflüssigkeitszu- und die Kühlflüssigkeitsableitung 12 bzw.
14 oben zwischen den aufrecht stehenden Begrenzungswänden 2 angeordnet.
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In den Strömungskanälen 5 für die Abluft sind bewegliche mechanische
Reinigungselemente 16 angeordnet, wobei in der Zeichnung aus Gründen der Einfachheit
lediglich ein Reinigungselement eingezeichnet ist. Eine bevorzugte Ausgestaltung
der Reinigungselemente 16 wird später noch anhand von Fig. 3 erläutert werden.
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Unter den aufrecht stehenden Begrenzungswänden 2 ist eine Fettauffangwanne
18 angeordnet, in der das von den Fil-
terflächen 3a abtropfende Kondenswasser mit Fetteilchen bzw. die durch die Reinigungselemente
16 abgestreiften Fettanlagerungen aufgefangen werden. Die Fettauffangwanne 18 ist
bevorzugt ausziehbar, beispielsweise in der Art eines Schubladens, ausgebildet,
so daß die sich darin ablagernden Rückstände ohne Schwierigkeiten entfernt werden
können. Unter der Auffangwanne 18 ist ein Kondensatablauf 20 vorgesehen über den
sich das in der Fettauffangwanne 18 sammelnde Konddnswasser von Zeit zu Zeit oder
kontinuierlich abziehen läßt. Das Filter 1 ist von einer Ummantelung 22 umgeben,
so daß sich einer quaderförmige Form ergibt an deren vorderer bzw, hinterer Stirnseite
24 bzw. 26 die zu filternde Abluft 6 zu- bzw.
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abgeführt wird.
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Fig. 2 zeigt eine Aufsicht der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform
von der vorderen Stirnseite 26 des Filters 1 aus. Wie in der Darstellung in Fig.
1 wurde aus Gründen der Einfachheit lediglich ein Reinigungselement 16 in einem
der Strömungskanäle 5 für die Abluft 6 dargestellt.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen eine beispielhafte Ausgestaltung der in den
Strömungskanälen 5 für die Abluft 6 angeordneten mechanischen Reinigungselemente
16. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines der in den Strömungskanälen
5 für die Abluft 6 angeordneten mechanischen Reinigungselemente 16. Die mechanischen
Reinigungselemente 16 bestehen aus zwei Schabeleisten 28 und 30, die über ein gemeinsames
Halteteil 32 verbunden sind.
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Durch elastisch federnde Schleifkontakte 34, die an den Filterflächen
3a ansetzen, sind die mechanischen Reinigungselemente leicht in die Strömungskanäle
5 für die Abluft eingeklemmt.
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An dem bzw. an den Halteteilen 32 greift ein Führungsgestänge 36 ein,
durch das die Reingigungselemente 16 zur
Reinigung der Filterflächen 3a bewegt werden können.
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Hierbei drückt bei einer Abwärtsbewegung in Richtung der Fettauffangwanne
18 (Pfeil 38) das Führungsgestänge 36 aufgrund der Ausgestaltung des Halteteils
32 die beiden Schabeleisten 28 und 30 gegen die jeweiligen Filterflächen 3a (in
Richtung der Pfeile 40 bzw. 42), wodurch Fettanlagerungen auf den Filterflächen
3a zuverlässig entfernt werden. Bei Bewegung des Führungsgestänges 36 in entgegengesetzter
Richtung werden die Schabeleisten 28 und 30 nicht mehr gegen die Filterflächen 3a
gedrückt und die Reinigungselemente 16 sind nur über die Schleifkontakte 34 in schleifendem
Kontakt mit den Filterflächen 3a. Auf diese Weise wird verhindert, das Fettanlagerungen
entgegen der Richtung des Pfeiles 38 verschleppt werden.
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Die Abmessungen des Führungsgestänges 36 sind so gewählt, daß es nicht
nach unten aus den Reinigungselemente 16 herausgleiten kann, und daß gleichzeitig
das Andrücken der Schabeleisten 28 und 30 an die Filterflächen 3a bei Bewegung des
Führungsgestänges in Richtung des Pfeiles 38 gewährleistet ist.
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Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines Strömungskanals 8
für die Kühlflüssigkeit 10 zwischen zwei Begrenzungswänden 2 bzw. Filterflächen
3a. In den einzelnen Strömungskanälen 8, d. h. zwischen zwei Begränzungswänden 2,
Umlenkteile 11, beispielsweise aus Blech, angeordnet. Die Dicke der Umlenkteile
11 entspricht der Breite der Strömungskanäle 8 für Kühlflüssigkeit, so daß die die
Strömungskanäle 8 bildenden Begrenzungswende 2 lediglich noch rundum flüssigkeitsdicht
abgeschlossen und mit Anschlüssen für die Zu- bzw. Ableitungen der Kühlflüssigkeit
12b bzw. 14b versehen werden müssen.
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Durch die Umlenkteile 11 wird die Kühlflüssigkeit 10 in den Strömungskanälen
mäanderartig geführt, so daß die Kühlflächen 3b und damit die Filterflächen 3a gleichmäßig
gekühlt werden. Da die Umlenkteile 11 vorzugsweise aus Metall bestehen, werden auch
die nicht direkt mit Kühlflüssigkeit 10 beaufschlagten, von den Umlenkteilen 11
bedeckten Flächen der Begrenzungswände 2 durch Wärmeleitung gleichmäßig gekühlt.
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Nachfolgend wird die Funktion der erläuterten beispielhaften Ausführungsform
des Filters 1 beschrieben. Bei Verwendung des Filters 1 strömt' über die Kühlflüssigkeitszuleitung
12 kalte Kühflüssigkeit 10 in die Strömungskanäle 8 ein und kühlt dadurch die Filterflächen
3a ab. An der vorderen Stirnseite 24 des Filters 1 wird die zu filternde warme oder
heiße Abluft 6 zugeführt und streicht an den Filterflächen entlang. Da die Filterflächen
3a durch die Kühlflüssigkeit 10 gekühlt werden, kondensiert ein Teil der in der
Abluft 6 enthaltenen Feuchtigkeit aus und das sich bildende Kondenswasser fließt
unter Schwerkrafteinwirkung an den Filterflächen 3a ab und tropft in die Fettauffangwanne
18. Gleichzeitig verfestigen sich an den Filterflächen 3a auch die in der Abluft
befindlichen Fett- und Ölteilchen und werden entweder durch das abfließende Kondenswasser
mitgespült oder aber durch die periodisch erfolgende Reinigung mittels mechanischen
Reinigungselemente 16 von den Filterflächen 3a abgestreift und in die Fettauffangwanne
18 befördert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die beweglichen
mechanischen Reinigungselemente 16 durch eine in den Zeichnungen nicht näher dargestellte
Antriebsvorrichtung periodisch in voreinstellbaren Zeitabständen bewegt, so daß
mit Sicherheit eine Zusetzung des erfindungsgemäßen Filters verhindert wird. Da
die Abscheideleistung von Fett und öligen Rückständen in der Abluft an den Filterflächen
3a in erster Linie durch den Wärmeübergang zwischen den Filterflächen 3a und der
in den Strömungskanälen 5 strömenden Abluft bestimmt ist, führt die periodische
Reinigung der Filterflächen auch zu
einer dauerhaft guten Abscheideleistung
des Filters, da den' Wärmeübergang verschlechternde Fett schichten immer wieder
durch die Reinigungselemente 16 entfernt werden.
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Neben den in den Fign. 3 und 4 dargestellten Reinigungselementen ließen
sich beispielsweise auch Bürsten verwenden. Auch kann es unter Umständen vorteilhaft
sein die zu filternde Abluft nicht an den Stirnseiten des Filters zu- und abzuführen,
sondern von im Bereich zwischen der Fettauffangwanne 18 und den Begrenzungswände
2 zuzuführen und oben im Bereich der Kühlflüssigkeittszu- und ableitung 12 und 14
wieder abzuführen.
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Durch entsprechende Ausgestaltung der Kühlflüssigkeitszu-bzw. Kühlflüssigkeitsableitungen
12 und 14 lassen sich die einzelnen Strömungskanäle 8 für die Kühlflüssigkeit 10
strömungstechnisch parallel oder kaskadenförmig schalten. Durch Anbringung von Ventilen
in den Kühlflüssigkeitszuleitungen bzw. Kühlflüssigkeitsableitungen läßt sich wahlweise
eine Parallel- oder Reihenschaltung der Strömungskanäle 8 für die Kühlflüssigkeit
10 verwirklichen. Auch ist wahlweise eine Gegenstrom- oder Gleichstromführung zwischen
Abluft 6 und Kühlflüssigkeit 10 möglich. Bei Zuführung der Abluft 6 im Bereich der
Fettauffangwanne 18 läßt sich auch eine Kreuzstromführung zwischen Abluft 6 und
Kühlflüssigkeit 10 verwirklichen.
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Die durch die Kühlflüssigkeit 10 aufgenommene Wärme kann durch einen
Wärmetauscher, beispielsweise einen herkömmlichen Registerwärmetauscher in nicht
näher dargestellter Weise auf zugeführte kalte Frischluft übertragen werden.
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Eine weitere Möglichkeit der Verwendung der der Abluft entzogenen
Wärme besteht darin, daß die erwärmte Kühlflüssigkeit 10 zur Aufladung eines Wärmespeichers
oder als Wärmequelle für die Niedertemperaturseite einer Wärmepumpe verwendet wird.
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Um die Verwirbelung der zugeführten zu filternden Abluft 6 zu verbessern,
lassen sich die Filterflächen 3a bzw.
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die Begrenzungswände 2 auch gewellt oder gezackt ausführen. Allerdings
müßten dann die Reinigungselemente 16 in ihrer Form dieser Ausgestaltung der Filterflächen
3a angepaßt werden.
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Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Verwirbelung der zugeführten
Abluft 6 in den Strömungskanälen 5 besteht darin, daß an den Filterflächen 3a Strömmungshindernisse
angebracht sind. Eine derartige Maßnahme würde zwar einerseits den Kontakt zwischen
der zu filternden Abluft 6 und den Filterflächen 3a verbessern, andererseits jedoch
auch die Ausgestaltung der Reinigungselemente 16 verkomplizieren.