DE3622673A1 - Vorrichtung zum filtern von luft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern eines gas­ förmigen Mediums, insbesondere von Luft in einem Raum, gege­ benenfalls mit mindestens einem Ventilator.

Es sind aufwendige Klima- und Filteranlagen zur Klimatisierung und Reinigung der Luft sämtlicher Räume eines Gebäudes, wie eine Werkhalle oder ein Verwaltungsgebäude bekannt. Weiterhin sind Abluftfilter bekannt, die beispielsweise in Küchen eingesetzt werden, bei denen Essendämpfe abgesaugt und in einer Filtermatte gefiltert werden. Die gefilterten Dämpfe können entweder als Abluft ins Freie oder als Umluft wieder in den Raum zurückge­ führt werden. Diese Filter filtern zwar insbesondere Fettstoffe und Rußteilchen aus der Luft, arbeiten aber insbesondere bei Umluftbetrieb nicht zufriedenstellend, da die Gerüche im Raum verbleiben. Auch in anderen Fällen, beispielsweise in Räumen, bei denen Rechner, Lochkartenstanzer oder dergleichen im Ein­ satz sind, ist eine Aufbereitung der Luft wünschenswert, insbe­ sondere wenn die Raumluft noch mehr als ausreichenden Sauer­ stoffgehalt aufweist, aber dennoch mit Dünsten, Gerüchen oder auch Schwebeteilchen belastet ist. Da viele Gebäude an Orten stehen, die mit Immissionen belastet sind, sei es durch Straßen­ verkehr oder dergleichen, ist es oft auch wünschenswert zuge­ führte Frischluft weitgehend aufzubereiten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine preis­ werte, kompakte und fertigungstechnisch einfach herzustellende, effektive Vorrichtung zum Filtern von Luft zu schaffen, die sowohl zur Raumluft als auch zur Frischluftfilterung eingesetzt werden kann.

Die Elektroanordnung ist derart, daß die innere Elektrode eine geschlossene Querschnittskontur aufweist. Der Querschnitt der Elektroden kann quadratisch oder mehreckig sein und ist vorzugs­ weise kreis- bzw. ringförmig.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der genannten Aufgabe vorgesehen, daß eine Elektrofilteranordnung zwei sich konzentrisch umgeben­ de Elektroden aufweist. Eine bevorzugte Ausbildung sieht vor, daß mindestens eine Filteranordnung vorgesehen ist, bei der ein zylindrischer Elektrofilter aus einer zentralen Rohrelektrode konzentrisch von einem Aktivkohlefilter umgeben ist. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird eine kompakte höchst wirksame Filteranordnung geschaffen, mit der unterschiedliche Immissionen und Belastungen der Raumluft, wie kleine und grobe Schwebteil­ chen, metallische Teilchen, Dünste etc. aus der Luft heraus ge­ filtert und diese durch Ozonisierung aufbereitet werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Aktivkohlefilter ein zylindermantelförmiges Gefäß aufweist, das aus zwei sich konzentrisch umgebenden Gitternetzen besteht, zwischen denen sich die Aktivkohle befindet und deren inneres Gitternetz die Gegenelektrode für das Elektrofilter ist, wobei weiterhin vorgesehen sein kann, daß auf der Rohrelektrode Orte hoher Feldstärke dadurch geschaffen sind, daß Laschen aus der Mantelfläche der Rohrelektrode herausgebogen sind. Durch letztere Ausgestaltung wird in fertigungstechnisch einfacher Weise eine hochwirksame und effektive Hochspannungselektrode für die den Elektrofilter der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschaffen. Es ist dabei insbesondere vorgesehen, daß die Laschen einen Winkel ungleich 90 Grad zur Tangente an die Mantelfäche ein­ schließen, wobei weiterhin die Lasche einen Winkel von ca. 50 bis 70 Grad zur Tangente an die Mantelfläche einschließen.

Eine Rohrelektrode mit einem Durchmesser von etwa 5 cm und damit mit einem Umfang von etwa 15 cm, befinden sich etwa über den Umfang verteilt, 26 Laschen mit jeweils einer axialen Höhe von ca. 4 cm und einer radialen Erstreckung von ca. 4 bis 5 mm, wobei mehrere Reihen derartiger Laschen in axialer Richtung übereinander angeordnet sein können. Die in der Mantelfläche verbleibenden Stege weisen eine Breite von ca. 1 bis 2 mm auf. Bei einer optimalen Ausgestaltung ist also vorgesehen, daß die Dichte der Hoch-Feldlaschen über den Umfang in der Größenordnung von 1,5 bis 2 pro Umfangszentimeter liegt. Der Radius der Innen­ elektrode beträgt etwa 5 cm und die Stärke des Kohlenfilters etwa 2 bis 2,5 cm.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anordnung können mehrere in sehr kompakter Weise nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden, wobei sich bei herkömmlichen Raum­ größen eine Anzahl von drei als ausreichend bei der vorgenannten Abmessung herausgestellt hat.

Wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Frischluftbetrieb ar­ beitet, also über die Frischluft in einen Raum zugeführt wird, so sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, daß ein Wärmetauscher im Zuluftweg der zu filternden Luft vorgesehen ist, wobei weiter­ hin vorgesehen sein kann, daß eine Leitung für die Abluft von einem Raum für Frischluft umgeben ist.

Eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung ist derart ausgebildet, daß eine Ventileinrichtung zum Einstellen der Zuleitungen von Raumluft und/oder Frischluft zu den Filteranordnungen vorge­ sehen ist, wobei dies konstruktiv insbesondere dadurch erreicht wird, daß die Ventileinrichtung ein T-Rohr mit zwei Zuluftan­ schlüssen aufweist, in denen Ventilklappen angeordnet sind, während der dritte Anschluß mit einem zu der Filteranordnung führenden Raum verbunden ist. Ein derart ausgestaltetes Gerät kann, wenn die Raumluft noch nicht sehr belastet ist, im Umluft­ betrieb arbeiten, so daß also die Ventilklappe für die Frisch­ luftzufuhr geschlossen und die Ventilklappe für die Raumluft vollständig geöffnet ist. Es wird dann Raumluft gefiltert, so daß in jeder Betriebweise keine Energie erforderlich ist, um ankommende Frischluft aufzuheizen. Die erfindungsgemäße Vor­ richtung kann mit einem Sauerstoff/CO-2-Fühler versehen sein, so daß bei Überschreiten des CO-2-Gehaltes bzw. Unterschreiten eines vorgegebenen Sauerstoffgehalts, das Gerät über eine Steuerelektronik auf Misch- oder Frischluftbetrieb umgeschaltet wird, indem über Stelleinrichtungen das Ventil im Raumluftein­ laß vollständig oder teilweise geschlossen und das Ventil im Frischlufteinlaß vollständig oder teilweise geöffnet wird. Es hat sich gezeigt, daß über 80 bis 95% der Zeit eine erfindungs­ gemäße Vorrichtung mit Umluft arbeiten kann, während für die Restzeit eine Frischluftzufuhr erforderlich ist. Insbesondere ist vorstehende Ausgestaltung und Arbeitsweise sinnvoll, wenn eine erhöhte Belastung der Luft mit Staubteilchen oder Dünsten nur über eine geringe Zeitdauer anfällt, wie dies beispielsweise während der Kochzeiten in Wohnungen der Fall ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur Luft­ filterung im vertikalen Längsschnitt;

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Filteranordnung III-III der Fig. 1;

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Schnitt entsprechend dem der Fig. 1; und

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 4.

Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung 1 ist ein Kompaktgerät in einem Gehäuse 2, daß gegebenenfalls auf Rollen angeordnet sein kann. Das Gerät weist zunächst in einer oberen Abdeckung 3 einen Einlaß 4 für verbrauchte Raumluft auf, an dem sich ein Ventilator 6 zum Absaugen der Raumluft und ein Rohr 7, das noch in zu erläuternder Weise zum Wärmetausch dient, anschließt. Das Rohr 7 kann dabei zum Wärmetausch in geeigneter Weise mit Innen- und/oder Außenrippen oder dergleichen versehen sein. An das Rohr 7 schließt sich ein Krümmer 8 an, der zu einem Auslaß 9 führt. An den Einlaß 4 und den Auslaß 9 können entsprechende Rohr­ leitungen oder Schläuche angebracht werden. So kann am Einlaß 4 ein hoch in den Raum ragendes Rohr angebracht werden, daß sich die vorzugsweise im oberen Bereich eines Raums sammelnde verbrauchte Luft absaugt, während an den Auslaß 9 ein ins Freie führender Schlauch angeordnet werden kann.

Weiterhin ist an einer Seitenwandung 11 ein weiterer Einlaß 12 vorgesehen, der durch einen in das Rohr 7 umgebenden Raum 13 zu einem zweiten Ventilator 14 führt. Durch den zweiten Ventilator 14 wird über den Einlaß 12 Luft, die sich im Rohr 13 gegebenenfalls im Wärmetausch mit der durch das Rohr 7 ge­ führten Luft erwärmen kann, in einen Vor-Filterraum 16 gefördert. Am Einlaß 12 kann ein Rohr oder ein Schlauch, der ins Freie führt, angeschlossen werden, um so Frischluft anzusaugen. Alter­ nativ kann durch den Einlaß 12 auch direkt Raumluft angesaugt werden, oder aber es kann ein Rohr, daß ebenfalls in obere Be­ reiche des Raumes, dessen Raumluft behandelt werden soll, reicht, angeschlossen werden, um so Frischluft aus oberen Schichten anzu­ saugen. In diesem Falle wird in der Regel durch den Einlaß 4 keine Raumluft angesaugt, deren Ventilator 6 also stillgelegt. Es ist aber auch grundsätzlich in diesem Falle möglich, bei­ spielsweise bei unterschiedlichen Temperaturschichtungen in einem Raum Luft durch das Rohr 7 zum Wärmetausch zu fördern, um so eine gleichmäßigere Temperaturverteilung zu erzielen.

In den Vor-Filterraum 16 ragen drei Filteranordnungen 21, die in der folgenden Weise ausgestaltet sind: Jede Filteranordnung 21 weist zunächst einen zylindermantelförmigen Kohlefilter 22 auf, der aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten, einander konzentrisch umgebenden Gitternetzen 23, 24 besteht, in denen Aktivkohle 26 eingefüllt ist. Die Filteranordnung 21 ist an ihrer Unterseite mit einer Abdeckplatte 27 versehen. Ebenfalls sind an der Oberseite Abdeckplatten 28 vorgesehen, die aller­ dings eine mittige Öffnung 29 aufweisen. Durch diese Ausge­ staltung wird zunächst erreicht, daß die im Vorfilterraum 16 befindliche Luft durch die Aktivkohlefilter 22 strömen muß. Kon­ zentrisch innerhalb der Aktivkohlefilter 22 ist die Hauptelek­ trode 33 eines durch diese und das innere Gitternetz 24 als Ge­ genelektrode gebildeten Elektrofilters angeordnet. Die Elektrode 31 besteht aus einer zylindrischen Rohrelektrode 33, die mit ihrem oberen Ende 34 durch den Durchbruch 29 der oberen Ab­ deckung 28 des Filterraums 16 ragt. Die Rohrelektrode 33 ist derart ausgebildet, daß entlang der Längsrichtung ihres Mantels drei Reihen von aus der Mantelfläche der Rohrelektrode 33 nach drei Seiten ausgeschnitten oder ausgestanzten und aus der Mantel­ fläche 36 herausgebogenen 37 versehen ist. Die Laschen 37 weisen ihre Haupterstreckungsrichtung achsparallel auf und sind unter einen Winkel von etwa 60 Grad zur Tangente an den Zylindermantel 36 auf das Gitternetz hingerichtet. Hierdurch werden in einfacher Weise effektive Bereiche hoher Feldstärke nach Anschluß der Hochspannung an die Rohrelektrode 33 erzielt. Die Auslässe der Rohrelektroden 33 sind in ihrem oberen Bereich 34 durch Gewebe­ filtermatten 41 abgedeckt. Schließlich befindet sich über der Gewebefiltermatte auf der Oberseite 3 des Kompaktgeräts ein Abdeckgitter 42, durch welches die im Gerät gefilterte Luft in den Raum austritt.

Die dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung bietet durch ihren Kombinationsaufbau bei kompakter Ausgestaltung eine effektive und wirksame Filterung unterschiedlichster Immissionen, wie kleiner und großer Partikel, insbesondere auch metallischer Partikel, verschiedener Gerüche und Ausdünstungen und gewähr­ leistet im übrigen eine Verbesserung der Luft durch Por­ tionierung.

Die Ausgestaltung der Fig. 4 und 5 ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut wie die der Fig. 1 und 2. Es ist hier lediglich kein Wärmetausch vorgesehen. Statt dessen ist am Einlaß 12′ für den Ventilator 14 ein T-Rohr 51 angebracht, dessen beide Ab­ zweigungen 52 und 53 mit Ventildrehklappen 54, 56 versehen sind, so daß durch die beiden Abzweigungen 52, 53 Frischluft bzw. Raumluft zugeführt werden kann. Die dem Gerät zugeführte Luft zwischen reiner Zufuhr von Frischluft über eine Mischung von Frischluft und Raumluft bis zu reiner Zuführung von Raum­ luft durch die Ventile 54, 56 geregelt werden kann, wobei im letzteren das Gerät als Umluftgerät arbeitet. Zusätzlich be­ findet sich oberhalb der Filtermatte 41 ein Nachfilterraum 56, der bis auf einen Rohranschlußstutzen 57 geschlossen ist, so daß mit der Ausgestaltung der Fig. 4 und 5 des Geräts die gefilterte Luft über Schläuche oder Rohre zu einer gewünschten, vom Gerät 1 selbst entfernt liegende Stelle geleitet und dort in den Raum eingegeben werden kann.

• Bezugszeichenliste  1 Filtervorrichtung, Gerät
   2 Gehäuse
   3 Abdeckung, Oberseite
   4 Einlaß
   5 -
   6 Ventilator
   7 Wärmetauscher, Leitung, Rohr
   8 Krümmer
   9 Auslaß
  10 -
  11 Seitenwandung
  12 Einlaß
  12′ Einlaß
  13 Wärmetauscher, Raum, Rohr
  14 Ventilator
  16 Raum, Vor-Filterraum, Filterraum
  17 -
  18 -
  19 -
  20 -
  21 Filteranordnung
  22 Aktivkohlefilter, Kohlefilter
  23 Gitternetz
  24 Gitternetz
  25 -
  26 Aktivkohle
  27 Abdeckplatte
  28 Abdeckplatte, Abdeckung
  29 Öffnung, Durchbruch
  30 -
  31 Elektrode
  32 -
  33 Rohrelektrode, Hauptelektrode
  34 Auslaß, Ende, oberer Bereich
  35 -
  36 Mantelfläche, Zylindermantel
  37 Laschen
  38 -
  39 -
  40 -
  41 Staubfilter, Gewebefiltermatten, Filtermatte
  42 Abdeckgitter
  43-50 -
  51 Ventileinrichtung, T-Rohr
  52 Ventileinrichtung, Zuluftanschluß, Abzweigung
  53 Ventileinrichtung, Zuluftanschluß, Abzweigung
  54 Ventileinrichtung, Ventilklappe, Ventil, Nachfilterraum
  55 -
  56 Ventileinrichtung, Ventilklappe, Ventil, Ventildrehklappe, Nachfilterraum
  57 Rohranschlußstutzen

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Filtern eines gasförmigen Mediums, insbe­ sondere von Luft in einem Raum, gegebenenfalls mit min­ destens einem Ventilator, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrofilteranordnung zwei sich konzentrisch umgebende Elektroden (33, 24) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ mindestens die eine Elektrode (33, 24) Durchbrüche auf­ weist, durch die das Medium radial hindurchtritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden (33, 24) Durchbrüche aufweisen und das Medium axial in der inneren Elektrode (33) geführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens eine Filteranordnung (21) vor­ gesehen ist, bei der der zylindrische Elektrofilter mit einer zentralen Rohrelektrode (33) konzentrisch von einem Aktivkohlefilter (22) umgeben ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Aktivkohlefilter (22) ein zylinder­ mantelförmiges Gefäß aufweist, das aus zwei sich konzentrisch umgebenden Gitternetzen (23, 24) besteht, zwischen denen sich die Aktivkohle (26) befindet und deren inneres Gitter­ netz (24) die Gegenelektrode für das Elektrofilter ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf der Rohrelektrode (33) Orte hoher Feld­ stärke dadurch geschaffen sind, daß Laschen (37) aus der Mantelfläche (36) der Rohrelektrode (33) herausgebogen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (37) einen Winkel ungleich 90 Grad zur Tangente an die Mantelfläche (36) einschließen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (37) einen Winkel von ca. 50 bis 70 Grad zur Tangente an die Mantelfläche (36) einschließen.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (34) des inneren Bereichs in der Rohrelektrode durch einen Staubfilter (41) abge­ deckt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise drei Filteran­ ordnungen (21) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher (7, 13) im Zuluft­ weg der zu filternden Luft vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (7) für die Abluft von einem Raum (13) für Frischluft umgeben ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54, 56) zum Einstellen der Zuleitungen von Raumluft und/oder Frischluft zu den Filteranordnungen (21) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein T-Rohr (51) mit zwei Zuluftan­ schlüssen (52, 53) aufweist, in denen Ventilklappen (54, 56) angeordnet sind, während der dritte Anschluß mit einem zu der Filteranordnung (21) führenden Raum (16) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als vorzugsweise fahr­ bares Kompaktgerät in einem umgebenden Gehäuse (2) ausge­ bildet ist.