DE4005297C2 - Filter für den Einbau in Lüftungskanälen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter für den Einbau in Lüftungskanälen zum Ausfiltern von elektromagnetischen Wellen zwecks Raumschirmung.

Der zunehmende Einsatz von Elektrotechnik und Elektronik in Produktion, Organisation, Datenverarbeitung und Forschung verlangt elektromagnetisch geschirmte Räume. Dadurch sollen einerseits Störungen, die von elektrischen Geräten ausgehen, nicht aus den Räumen gelangen, andererseits sollen elektromagnetische Störungen auf die in den Räumen befindlichen elektrischen oder elektronischen Geräte vermieden werden.

Die Raumschirmung wird nach den Gesetzen eines Faradayschen Käfigs mit einer metallenen Hülle, z. B. aus Stahlblech, Kupferblech oder Aluminiumblech, ausgeführt. Aufgrund der heute in der Elektrotechnik benutzten Frequenzen werden Raumschirmungen bis zu Frequenzen von 100 GHz benötigt.

Aufgrund der Arbeitsstättenverordnung und anderer rechtlicher und technischer Randbedingungen müssen die geschirmten Räume belüftet werden. Für die Lüftung werden aber Öffnungen benötigt, die die gesamte Raumschirmung unwirksam machen.

Aus der DE-GM 89 09 815 ist eine Lüftungsvorrichtung für geschirmte Kabinen und Raumabschirmungen bekannt, bei der im Bereich einer rechtwinkligen Strömungsumlenkung im Ansaugkanal vor dem Gebläse mindestens zweimal an den Wänden des Absorberkanals wellenreflektierende Pyramiden angeordnet sind. Diese lediglich ergänzen die Wirkung eines Wabenkamineinsatzes, der elektromagnetische Wellen bis zu einigen GHz unterdrückt. Die Reflektionsflächen dagegen können elektromagnetische Wellen bis zu 100 GHz dämpfen. Jedoch ist durch die zweimalige rechtwinklige Umlenkung des Strömungskanals der Luftdurchfluß ungünstig. Ein Wabenkamineinsatz ist auch aus der EP-OS 0042369 bekannt. Dieser kann jedoch allein die erforderliche Dämpfung nicht bewirken und stellt im übrigen für den Lüftungsdurchlaß ebenfalls ein Hindernis dar, da er einen Druckabfall und damit eine Beeinträchtigung der Lüftung hervorruft.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Filter zu schaffen, der den Durchtritt elektromagnetischer Störwellen durch Lüftungskanäle einerseits wirksam verhindert, gleichzeitig aber auch einen guten Luftdurchfluß ermöglicht und damit eine gute Lüftung bewirkt. Der Filter soll dabei die Klimaversorgung (Lüftung) geschirmter Räume ermöglichen. Als schirmungstechnische Forderung gilt eine Schirmdämpfung von 100 dB bis zu Frequenzen von 100 GHz.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Filter der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, der gekennzeichnet ist durch ein Gehäuse mit einem Lochboden, der mit an die Löcher anschließenden Röhrchen bestückt ist, deren Länge und Innendurchmesser der geforderten Grenzfrequenz entsprechend ausgelegt sind, mit einer Öffnung an dem dem Lochboden gegenüberliegenden Ende des Gehäuses und mit in mehreren Querschnittsebenen des Gehäuses derart versetzt angeordneten prismatischen oder kegeligen Absorbern, daß die gesamte Querschnittsfläche des Gehäuses mindestens einfach durch Absorber belegt ist, wobei die Erstreckung der jeweils in derselben Querschnittsebene des Gehäuses angeordneten Absorber in X- und/oder Y-Richtung kleiner ist als die entsprechenden Seitenlängen des Gehäuses in diesen Richtungen.

Der erfindungsgemäße Filter löst die gestellte Aufgabe, denn er ermöglicht eine vollständige Absorption von in den Lüftungskanal unbeabsichtigt eindringenden elektromagnetischen Wellen. Dabei weicht der erfindungsgemäße Filter vom Prinzip der Innenrohrpackung bei sogenannten Wabenkaminfiltern ab, die aus wabenförmig eng gepackten Röhrchen gebildet sind und vor zu schirmende Öffnungen, wie Fenster, gesetzt werden. Der erfindungsgemäße Filter ist ein Kombinationsfilter, bestehend aus zwei Stufen mit unterschiedlicher Funktion. Die erste aus dem mit Röhrchen bestückten Lochboden bestehende Stufe basiert in ihrer Funktionsweise auf der elektromagnetischen Filterwirkung von metallenen Rohren. Hier werden elektromagnetische Signale und Wellen bis zu Frequenzen von einigen GHz unterdrückt. Die zweite Filterstufe arbeitet nach dem Reflektions- und Absorptionsprinzip. Hier werden elektromagnetische Wellen mit Frequenzen, beginnend bei einigen GHz, also der Grenzfrequenz der ersten Stufe, bis zu Frequenzen von 100 GHz ausgefiltert. Infolge der Form und Verteilung der Einbauten über den Querschnitt und die Länge des Filters bietet er darüber hinaus eine gute Luftdurchströmung mit geringem Druckabfall.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filters weist der Lochboden einen der Länge der Röhrchen entsprechend hohen einstückigen Rand auf. Der Raum zwischen den Röhrchen ist mit Kunststoff- und/oder Kohlenstoffpulver mindestens teilweise gefüllt. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filters sind die Röhrchen mit dem Lochboden verlötet oder verschweißt. Ferner wird es bevorzugt, daß die Absorber aus einem Kunststoff-Trägermaterial bestehen, welches mit Kohlenstoffpartikeln angereichert ist.

Anhand der Zeichnung wird der erfindungsgemäße Filter an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Filters,

Fig. 2 eine Draufsicht des Röhrchen-bestückten Lochbodens,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-B aus Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt des Filtergehäuses mit einer Drauf­ sicht auf eine Lage von prismatischen Absorbern und

Fig. 5 einen teilweisen Längsschnitt des Filtergehäuses mit einer Sicht auf die in unterschiedlichen Quer­ schnittsebenen angeordneten Absorber.

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die zweite Filterstufe.

Der Filter besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Lochboden 2 und in verschiedenen Querschnittsebenen derart angeordneten prismatischen Absorbern 3, daß der gesamte Querschnitt des Gehäuses 1 mindestens einfach durch in verschiedenen Querschnittsebenen angeordnete Absorber 3 belegt ist. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, daß im Gehäuse 1 reflektierte elektromagnetische Wellen mindestens einmal auf einen Absorber 3 treffen und von ihm absorbiert werden.

Nicht vollständig absorbierte elektromagnetische Wellen, die von einem Absorber 3 reflektiert werden, sollen von einem oder mehreren der übrigen Absorber 3 absorbiert werden.

Das Ziel ist dabei, durch eine Vielfachanordnung von Absorbern 3 im Gehäuse 1 des Filters elektromagnetische Wellen, die in das Filtergehäuse gelangen, darin vollständig zu absorbieren, um den Ein- und Austritt elektromagnetischer Wellen in bzw. aus geschirmten Räumen zu unterdrücken.

Der Lochboden 2 besteht gemäß den Fig. 2 und 3 aus einem Lochblech 2a mit hochgewölbtem Außenrand 2b. In die Löcher 4 im Lochboden 2 sind Röhrchen 5 eingesetzt und durch Löten oder Schweißen mit dem Lochboden 2 verbunden. Die Länge der Röhrchen 5 entspricht dabei der Höhe des Außenrandes 2b des Lochbodens 2. Der Zwischenraum zwischen den Röhrchen 5 und dem Außenrand 2b kann mit Kunststoff- oder Kohlenstoffpulver mindestens teilweise gefüllt sein. Der Lochboden 2 bildet die erste Stufe des Filters, wobei die Luft durch die Löcher 4 im Lochboden 2 und die Röhrchen 5 in das Gehäuse 1 des Filters strömt.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Röhrchen 5 in aufeinanderfolgenden Reihen versetzt angeordnet. Die Röhrchen 5, die runden oder eckigen Querschnitt haben können, sind über das Lochblech 2 elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Länge und der Innendurchmesser der metallenen Röhrchen 5 werden in Abhängigkeit von der geforderten Grenzfrequenz der ersten Filterstufe, die sich aus den jeweiligen Anwendungsforderungen ergibt, entsprechend ausgelegt.

Die zweite Filterstufe wird durch die Absorber 3 gebildet, deren Anordnung aus den Fig. 1, 4 und 5 ersichtlich ist. Die Absorber 3 haben kegelige oder prismatische Form, um nicht von ihnen absorbierte elektromagnetische Wellen quer im Gehäuse 1 des Filters reflektieren zu lassen. Dabei ist die Anordnung der Absorber 3 auf verschiedenen Querschnittsebenen so getroffen, daß reflektierte elektromagnetische Wellen, die eine von Absorbern 3 besetzte Ebene noch passsieren in einer der nächsten Ebenen von dort angeordneten Absorbern 3 absorbiert werden.

Die Absorber 3 sind entweder an der Wand des Gehäuses 1 angebracht oder im Gehäuse 1 aufgehängt. Sie bestehen aus Kunststoff, wie Polyurethan oder Polyester, als Trägermaterial, welches mit elektrisch absorbierendem Material, wie Kohlenstoff, angereichert ist. Die Absorber 3 sind mit dem Gehäuse 1 des Filters elektrisch leitend verbunden und über das metallene Gehäuse 1 mit der durch den Lochboden 2 und die darin angeordneten Röhrchen 5 gebildeten ersten Filterstufe elektrisch in Reihe geschaltet.

Die versetzte Anordnung der Absorber 3 innerhalb einer Quer­ schnittsebene zeigt Fig. 4, während aus Fig. 5 die Anordnung der Absorber 3 in mehreren Querschnittsebenen des Gehäuses 1 übereinander ersichtlich ist.

Eine weitere Ausführung des Filters besitzt gemäß Fig. 6 in der zweiten Filterstufe für den Eingang und Ausgang Wellenführungen 7 zur Erzeugung ebener oder angenähert ebener Wellenfronten. Die Wellenführungen 7 bestehen aus Rohrstücken runden oder eckigen Querschnitts aus Stahlblech und sind mit Absorbermaterial 8 bestückt. Die Wellenführungen 7 sind auf verschiedenen Ebenen zueinander versetzt.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Lochboden
3 Absorber
4 Loch
5 Röhrchen
6 Kohlenstoffpulver
7 Wellenführungen
8 Absorbermaterial

Claims (5)

1. Filter für den Einbau in Lüftungskanälen zum Ausfiltern von elektromagnetischen Wellen zwecks Raumschirmung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1) mit einem Lochboden (2), der mit an die Löcher (4) anschließenden Röhrchen (5) bestückt ist, deren Länge und Innendurchmesser der geforderten Grenzfrequenz entsprechend ausgelegt sind, mit einer Öffnung an dem dem Lochboden gegenüberliegenden Ende des Gehäuses und mit in mehreren Querschnittsebenen des Gehäuses (1) derart versetzt angeordneten prismatischen oder kegeligen Absorbern (3), daß die gesamte Querschnittsfläche des Gehäuses (1) mindestens einfach durch Absorber (3) belegt ist, wobei die Erstreckung der jeweils in derselben Querschnittsebene des Gehäuses angeordneten Absorber in X- und/oder Y-Richtung kleiner ist als die entsprechenden Seitenlängen des Gehäuses (1) in diesen Richtungen.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochboden (2) einen der Länge der Röhrchen (5) entsprechend hohen einstückigen Rand (2b) aufweist und daß der Raum zwischen den Röhrchen (5) mit Kunststoff- und/oder Kohlenstoffpulver (6) mindestens teilweise gefüllt ist.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrchen (5) mit dem Lochboden (2) verlötet oder verschweißt sind.

4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorber (3) aus einem Kunststoff-Trägermaterial bestehen, das mit Kohlenstoff­ partikeln angereichert ist.

5. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Absorbern (3) Wellenführungen (7) in Form von Rohrstücken angeordnet sind, die mit Absorbermaterial (8) bestückt sind.