DE3933620A1 - Geraet zum reinigen von raumluft - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Reinigen von Raumluft, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Zum Reinigen von Raumluft, insbesondere zur Ab­ scheidung von festen Teilchen, wie Staub, Blütenpollen und ähnlichem werden sowohl Geräte mit trockenen, mechanischen Filterelementen verschiedenster Ausführungsarten als auch Geräte mit flüssigen Filtermedien verwendet. Bei Geräten mit trockenen, mechanischen Filterelementen müssen die Fil­ ter so ausgestaltet sein, daß das Material sehr feinporig ist, um zu einem befriedigenden Abscheidegrad zu gelangen. Filter mit sehr feiner Struktur sind daher einer sehr star­ ken Verschmutzung ausgesetzt, was nicht nur zu einem hohen Druckabfall infolge der geringen Durchlässigkeit, sondern auch zu einer erheblichen Belastung des Gebläseaggregates führt. Bei starken Gebläsen kann es durchaus vorkommen, daß Partikel durch das Filtermaterial gerissen werden und damit das Filter zerstört wird. Bei Luftreinigungsgeräten mit ei­ nem Wasserfilter wird üblicherweise der Luftstrom durch ei­ nen bewegten Wasserfilm oder durch einen Wassernebel ge­ führt, wobei die Staubpartikel von der Flüssigkeit aufge­ fangen und abgeleitet werden sollen. Solchen Anordnungen haftet jedoch der Nachteil an, daß Luftblasen, welche die Staubpartikel enthalten, durch den Wasserfilm oder den Wassernebel hindurchtreten, so daß ein Teil der Staubpar­ tikel nicht vom Wasser erfaßt und ausgefällt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zum Reinigen von Raumluft der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das bei einer langen Standzeit des mechanischen Filters einen sehr hohen Abscheidegrad auch kleinster Par­ tikel gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einem Gerät zum Reinigen von Raum­ luft der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß bereits ein großer Anteil der im Luftstrom enthaltenen Verunreinigungen intensiv mit den Flüssigkeitströpfchen vermischt werden und dann der mit den Flüssigkeitströpfchen vermengte Luftstrom einem Vorabschei­ der zugeleitet wird, der so gestaltet ist, daß aufgrund ei­ ner Richtungsänderung die festen Teilchen und die Wasser­ tröpfchen eine andere Richtung in ihrer Bewegung nehmen als die gasförmigen Bestandteile des Luftstromes. Somit erfolgt eine intensive Verbindung von festen und flüssigen Bestand­ teilen, die aufgrund der sehr unterschiedlichen Masse zu den Gasbestandteilen aus dem Luftstrom ausgefällt werden können. Auf diese Weise werden die mechanischen Filterele­ mente mit einem wesentlich geringeren Schadstoffanteil be­ aufschlagt, so daß deren Standzeit auf ein Vielfaches er­ höht wird. Zur guten Zerstäubung der Flüssigkeit sind In­ jektordüsen mit entsprechend gestalteten Mündungsöffnungen geeignet. Um eine möglichst vollständige Beaufschlagung des Luftstromes mit dem Flüssigkeitsnebel zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß mehrere der Injektordüsen über die Quer­ schnittsfläche des Ansaugkanals gleichmäßig verteilt ange­ ordnet sind. Dabei sollen die Injektordüsen derart ausge­ richtet sein, daß ihre Mündungsöffnungen in Strömungsrich­ tung des Luftstromes weisen. Die Injektordüsen sind vor­ zugsweise an Rohre angeschlossen, die in einen Vorratsbe­ hälter eintauchen.

Zur Erzeugung eines feinen Flüssigkeitsnebels ist es vor­ teilhaft, die Flüssigkeit mit Überdruck aus den Injektordü­ sen zu spritzen. Der entsprechend hohe Druck kann durch ei­ ne Flüssigkeitspumpe erzeugt werden. Der Betrieb einer Flüssigkeitspumpe kann mit der Steuerung des Gebläseaggre­ gates gekoppelt werden, so daß die Menge des Flüssigkeits­ nebels auf das ein Durchsatzvolumen des Luftstromes abge­ stimmt ist. Außerdem können andere Maßnahmen, die eine gute Zerstäubung bewirken, vorgesehen werden, wie beispielsweise durch die Anwendung von Ultraschall. Als Reinigungsflüssig­ keit kann Wasser benutzt werden, wobei es sich jedoch em­ pfiehlt, kalkfreies Wasser zu verwenden, damit die feinen Düsenöffnungen nicht verstopft werden.

Der Vorabscheider ist vorzugsweise als Zyklon ausgebildet, in dem aufgrund der Fliehkraftwirkung die festen Teilchen und die Wassertröpfchen nach außen geschleudert und krei­ send abgeführt werden. Eine günstige Ausgestaltung des Vor­ abscheiders besteht darin, daß mindestens zwei Zyklone pa­ rallel zueinander angeordnet sind und jeder der Zyklone von einem Teilluftstrom beaufschlagt wird. Der aus den Zyklonen austretende Luftstrom wird in einen Absetzbehälter einge­ leitet, in dem die festen und flüssigen Bestandteile gesam­ melt werden. Um einen möglichst hohen Abscheidegrad des durch den Absetzbehälter geführten Luftstromes zu errei­ chen, ist es zweckmäßig, daß die Einleitung des Luftstromes in den Absetzbehälter mindestens annähernd senkrecht nach unten erfolgt. Somit ist dann die Bewegungsbahn der festen und flüssigen Bestandteile auf den Boden des Absetzbehäl­ ters gerichtet und durch eine extreme Umlenkung des Luft­ stromes wird ein nur noch im geringen Maße mit festen Par­ tikeln belasteter Luftstrom den nachgeschalteten Filterele­ menten zugeleitet. Es ist zweckmäßig, daß der Querschnitt des Absetzbehälters im Verhältnis zum Strömungsquerschnitt der Zyklone so groß dimensionert ist, daß die Strömungsge­ schwindigkeit des Luftstromes reduziert wird. Auf diese Weise behalten die festen Bestandteile ihre Bewegungsrich­ tung zum Boden des Absetzbehälters bei, so daß ein Mitrei­ ßen vom Luftstrom aufgrund der relativ geringen Strömungs­ geschwindigkeit vermieden wird.

Es hat sich gezeigt, daß nach einer bestimmten Zeit eine Entmischung der festen Partikel von der Flüssigkeit er­ folgt, wobei die festen Partikel den unteren Teil des Ge­ samtvolumens bilden und die abgesonderte Flüssigkeit sich darüber befindet. Insbesondere in Zeiten, in denen das Ge­ rät außer Betrieb gesetzt ist, werden die festen Partikel nach unten sinken und unverschmutztes Wasser an der Ober­ fläche vorhanden sein. Dieses Wasser kann zum Zwecke des Recyclings in den Vorratsbehälter zurückgeführt werden, so­ fern dort ein entsprechender Nachfüllbedarf entsteht. Zu diesem Zweck besteht eine bevorzugte Ausgestaltung des Er­ findungsgegenstandes darin, eine Rückströmleitung zwischen Absetzbehälter und Vorratsbehälter vorzusehen, die mit ei­ ner Rückströmsperre ausgestattet ist, wobei letztere in Ab­ hängigkeit des Flüssigkeitsspiegels im Vorratsbehälter den Durchtritt von Flüssigkeit vom Absetzbehälter in den Vor­ ratsbehälter steuert und in umgekehrter Richtung grundsätz­ lich sperrt. Zur weiteren Reinigung der Luft im Anschluß an die Vorreinigung in den Zyklonen bzw. dem Absetzbehälter sind noch mechanische Filter und gegebenenfalls chemische Sorbtionsfilter vorgesehen. Darüber hinaus kann das Gerät mit einer Bestrahlungseinrichtung zum Entkeimen der Luft ausgestattet sein. Derartige Bestrahlungseinrichtungen kön­ nen beispielsweise in Form eines Ozonbrenners oder eines Ultraviolettstrahlers vorgesehen werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Luftreinigungsgerät,

Fig. 2 eine schematische Darstellung von zwei neben­ einander angeordneten Vorabscheider - Zyklonen nach der Schnittlinie II-II in Fig. 1.

Das Luftreinigungsgerät besteht aus einem auf Rädern 2 fahrbar gelagerten Gehäuse 1, in welchem ein einen Saug­ luftstrom erzeugendes Gebläseaggregat 6, das ein Radial­ gebläse 3 mit einem Antriebsmotor 4 umfaßt, untergebracht ist. Der vom Gebläseaggregat 6 erzeugte Saugluftstrom strömt durch eine Saugöffnung 5 in einen Ansaugkanal 8. In dem Ansaugkanal 8 sind mehrere Injektordüsen 9 angeordnet, deren Mündungsöffnungen 10 in Strömungsrichtung X des Saug­ luftstromes gerichtet sind. Die Mündungsöffnungen 10 der Injektordüsen 9 sind gleichmäßig über den Querschnitt des Ansaugkanals 8 verteilt. Die Injektordüsen 9 sind an Rohre 12 angeschlossen, die in einen Wasservorratsbehälter 14 ra­ gen, wobei sich die freien Enden 13 der Rohre 12 in der Nä­ he des Bodens des Wasservorratsbehälters 14 befinden.

In Strömungsrichtung X des Saugluftstromes und den Mün­ dungsöffnungen 10 der Injektordüsen 9 nachgeordnet, befin­ det sich - wie aus Fig. 2 ersichtlich - zunächst ein Ab­ schnitt 11 mit größerem Querschnitt, der jedoch vor einem Bogen 7 mit 90° Umlenkung wieder auf den ursprünglichen Querschnitt des Ansaugkanals 8 reduziert ist. An den Bogen 7 schließen sich zwei Vorabscheider, die als Zyklone 15 ausgebildet sind, an. Der Saugluftstrom wird in zwei Strö­ mungszweige unterteilt und jeder der Strömungszweige wird in einen der Zyklone 15 eingeleitet. In jedem Zyklon 15 wird der Saugluftstrom nach einer Umlenkung seiner Strö­ mungsrichtung in die Wirbelkammer 16 des Zyklons 15 ein­ geleitet. Hier erfährt der mit den festen Teilchen und den von den Injektordüsen abgegebenen Wassertröpfchen ver­ mischte Saugluftstrom eine Kreiselbewegung mit hoher Dreh­ geschwindigkeit, wodurch die festen Teilchen und die Wassertröpfchen an die Innenwandfläche der Wirbelkammer 16 geschleudert werden und somit die festen Teilchen und die Wassertröpfchen aneinander gebunden werden.

Austrittsöffnungen 17 an der Unterseite der Zyklone 15 sind in einen Absetzbehälter 19 gerichtet, in welchen der Saug­ luftstrom einströmt. Bedingt durch das große Volumen dieses Absetzbehälters 19 wird die Strömungsgeschwindigkeit des Saugluftstromes so stark reduziert, daß die an die Wasser­ tröpfchen gebundenen Staubteilchen aus dem Luftstrom aus­ fallen und zu Boden sinken. Durch die Befeuchtung der Staubteilchen haften diese aneinander, so daß keine Aufwir­ belung der abgesetzten Teilchen mehr stattfindet. Der so durch Vorabscheidung entlastete Luftstrom durchströmt die nachgeschalteten mechanischen Filter 20 und 21, oberhalb von denen das Radialgebläse 3 saugseitig angeordnet ist. Auf der Druckseite des Radialgebläses 3 ist eine entkei­ mende Bestrahlungsvorrichtung vorgesehen, wie z.B. ein so­ genannter Ozonbrenner 24 und ein Ultraviolettstrahler 25.

Dort erfolgt die Entkeimung der durchströmenden Luft, die durch eine groß dimensionierte Austrittsöffnung 26 als ge­ reinigter Luftstrom in den Umgebungsraum eingeleitet wird. Selbstverständlich können auch wahlweise ein Ozonbrenner 24 oder ein Ultraviolettstrahler 25 vorgesehen sein. Es ist jedoch auch die in Fig. 1 dargestellte Kombination beider Bestrahlungseinrichtungen möglich.

Im Absetzbehälter 19 wird ein Gemisch aus Wasser und Staub­ teilchen angesammelt, wobei sich das Wasser später wieder von den Staubteilchen trennt. Es bildet sich dadurch ein entmischtes Abscheidevolumen, bei dem sich die festen Par­ tikel unten absetzen, und das Wasser den darüber befind­ lichen Anteil bildet. Bei Erreichen einer vorgegebenen Füllhöhe im Absetzbehälter 19 kann durch eine Rückströmlei­ tung 22 das Wasser wieder dem Vorratsbehälter 14 zugeführt werden. Damit wird vermieden, daß der Spiegel des im Ab­ setzbehälter 19 angesammelten Wassers nach längerer Benut­ zung des Gerätes den Ausströmöffnungen 17 der Zyklone 15 zu nahe kommt und die freie Ausströmung des Wasser-/Staubge­ misches und damit die Funktion des Vorabscheiders beein­ trächtigt wird.

Eine Rückströmsperre 23 verhindert eine Einströmung des Vorratswassers aus dem Vorratsbehälter 14 in den Absetz­ behälter 19 via Rückströmleitung 22. Damit ist es möglich, die maximale Füllhöhe des Wassers im Vorratsbehälter 14 über das Niveau der Mündung der Rückströmleitung 22 zu le­ gen, da der Rückfluß des Wassers aus den Absetzbehälter 19 durch die Rückströmleitung 22 erst dann einsetzt, wenn sich nach längerer Betriebsdauer des Gerätes das Wasser im Ab­ setzbehälter 19 so hoch angesammelt hat, daß es die Höhe der Einströmöffnung der Rückströmleitung 22 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist der Spiegel des Wassers im Vorratsbe­ hälter 14 bereits unter die Mündungshöhe der Rückströmlei­ tung 22 abgesunken.

Durch die sehr intensive Reinigung des Saugluftstromes in den Zyklonen 15 und Ausscheidung der Partikel in dem Ab­ setzbehälter 19 ist der Reststaubanteil des die mechani­ schen Filter 20 und 21 durchströmenden Luftstromes äußerst gering, so daß die Durchströmöffnungen dieser Filter sehr klein gehalten werden können, was zu einer geringen Be­ aufschlagung bei gleichzeitig hohem Abscheidegrad dieser Filter führt, so daß eine langzeitig hoch wirksame Luft­ reinigung gewährleistet ist, die insbesondere allergiean­ fälligen Personen eine spürbare Entlastung bringt.

Claims (18)

1. Gerät zum Reinigen von Raumluft, welches einen Ansaug­ kanal, mindestens ein mechanisches Filterelement, ein Gebläseaggregat und eine Austrittsöffnung aufweist, wobei die zu reinigende Luft mittels des Gebläseaggre­ gates über Strömungswege durch das Gerät transportiert und in dem Filterelement bzw. den Filterelementen ge­ reinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ansaugkanal (8) Mittel vorgesehen sind, durch die dem in das Gerät einströmenden Luftstrom eine Flüssigkeit in Form feinster Tropfen zugemengt wird, und daß der mit den Flüssigkeitströpfchen vermengte Luftstrom in mindestens einen Vorabscheider geleitet wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Beimengen der Flüssigkeit mindestens eine Injektordüse (9) mit zum Zerstäuben der Flüssigkeit geeigneter Mündungsöffnung umfaßt.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Injektordüsen (9) über die Querschnittsfläche des Ansaugkanals (8) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

4. Gerät zum Reinigen von Raumluft nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die In­ jektordüsen (9) derart ausgerichtet sind, daß ihre Mündungsöffnungen (10) in Strömungsrichtung des Luft­ stroms weisen.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektordüsen (9) an Rohre (12) angeschlossen sind, die in einen Vorratsbehälter (14) eintauchen.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist , die mit Überdruck die Flüssigkeit aus den Injektordüsen (9) spritzt.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zerstäubung der Flüssigkeit schwingungserzeugende Mittel, beispielsweise mit Hilfe von Ultraschall, vorgesehen sind.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Wasser, vorzugsweise entkalktes und entspanntes Wasser benutzt wird.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorabscheider als Zyklon (15) ausgebildet ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens zwei Zyklone (15) parallel zueinander ange­ ordnet sind und jeder der Zyklone (15) von einem Teil­ luftstrom beaufschlagt wird.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 1, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Vorabscheider bzw. den Zyklonen (15) austretende Luftstrom in einen Absetzbehälter (19) eingeleitet wird.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des Luftstromes in den Absetzbehälter (19) mindestens annähernd senkrecht nach unten und im Ab­ setzbehälter (19) eine extreme Umlenkung des Luft­ stromes erfolgt.

13. Gerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Absetzbehälters (19) im Verhältnis zum Strömungsquerschnitt der Zyklone (15) so groß dimensio­ niert ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Luft­ stromes so stark reduziert wird, daß die im Luftstrom enthaltenen Staub- und Wasserpartikel ausgefällt wer­ den.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Absetzbehälter (19) mit dem Vorratsbehälter (14) durch eine Rückströmleitung (22) verbindbar ist.

15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückströmleitung (22) mit einer Rückströmsperre (23) versehen ist, die in Abhängigkeit des Flüssigkeitsspie­ gels im Vorratsbehälter (14) gesteuert wird.

16. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in Luftströmungsrichtung gesehen dem Absetzbehälter (19) das mechanische Filter (20) nachgeschaltet ist.

17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zusätz­ lich zu dem mechanischen Filter (20) ein chemisches Sorbtionsfilter (21) vorgesehen ist.

18. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß inner­ halb des Gerätes eine Bestrahlungseinrichtung zur Ent­ keimung der Luft, beispielsweise ein Ozonbrenner (24) und/oder ein Ultraviolettstrahler (25) vorhanden ist.