DE832706C - Staubabscheider - Google Patents

Staubabscheider

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DE832706C
DE832706C DEA389A DEA0000389A DE832706C DE 832706 C DE832706 C DE 832706C DE A389 A DEA389 A DE A389A DE A0000389 A DEA0000389 A DE A0000389A DE 832706 C DE832706 C DE 832706C
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DE
Germany
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DEA389A
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English (en)
Inventor
Dr Georg Stetter
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ALPENLAENDISCHER ZENTRALVER ZU
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ALPENLAENDISCHER ZENTRALVER ZU
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Description

  • Staubabscheider Gegenstand der Erfindung ist ein Staubabscheider, der vermittels eines auf einer von der Raumluft verschiedenen Temperatur gehaltenen Rörpers wirkt und daher zugleich als Heizofen dienen kann.
  • Die Al>scheidung von Stauben aus Luft oder Gasen erfolgte bisher mechanisch entweder durch trockene oder nasse Filter; gegel>enenfalls auch durch Wasserschleier usw., durch Massenkräfte, wie Pral Iwirkung, Fliehkraftwirkung oder durch kräftige elektrostatische Felder. Alle diese Methoden scheiden jedoch nur verhältnismäßig grobe Staubteilchen aus und werden um so wirkungsloser, um je kleinere Staubteilchen es sich handelt, hzw. haben wie die elektrostatischen Methoden andere unerwünschte Nachteile.
  • Nach der Erfindung kommt zu diesen bekannten Methoden eine neue, ausschließlich auf Thermodiffusionswirkung I>eruhende hinzu, die weder mit Filtern noch mit hohen elektrischen Spannungen, sondern mit Temperaturdifferenzen innerhalb der Staul)luft lzw. mit gewissen zusätzlichen Bedingungen arbeitet, wobei die Staubabscheidung durch in der Staul,luft selbst erfolgende Bewegung der Staul)teilchen vor sich geht, welche sich bis auf die kleinsten Dimensionen erstreckt.
  • Der Mechanismus der Staubbewegung kann folgendermaßen bescllrieben werden: In einem verschieden temperierten Gase diffundieren Moleküle aus ärmeren und kälteren Zonen gegeneinander, wobei die Moleküle aus den kälteren Zonen in der Mehrzahl sind, so daß die Diffusion die Hauptrichtung von kalt nach warm hat. Natürlich hängt die Diffusionsgeschwindigkeit noch vom Molekulargewicht ab, so daß die leichteren Moleküle in der warmen Zone, die schwereren in der kalten sich anreichern. Dieser Effekt wird z. B. l>eim Trennrohr von Clusius und nickel zur Tsotopen- trennung verwendet. Er ist an sich klein und durch die sogleich einsetzende Rückdiffusion der getrenn. ten Gase begrenzt. Beim Trennrohr wird er in der Weise vervielfacht, daß unter Ausnutzung der Konvektion das angereicherte Gas immer wieder einer neuen Trennung unterworfen wird. Für die Staubabscheidung kann diese Maßnahme nicht benutzt werden, da der Mechanismus ein grundsätzlich anderer ist.
  • Wegen der überwiegenden Diffusion der Gasmoleküle von kalt nach warm muß sich nämlich das Gas als Ganzes in der umgekehrten Richtung bewegen, da in freier Luft kein merklicher Druckunterschied bestehen kann. Dieser Rückstrom nimmt nun den Staub nach der kalten Seite mit.
  • Die Eigendiffusion der Staubteilchen ist wegen der verhältnismäßig großen Masse zu vernachlässigen.
  • Da infolgedessen auch keine Rückdiffusion auftritt, hat eine Wiederholung der Trennung keinen Sinn, womit Anordnungen nach Art des Trennrohres wegfallen. Da die Geschwindigkeit des Rückstromes ziemlich klein ist, braucht man einen hohen Temperaturgradienten; das bedeutet also hohe Temperaturen oder kleine Abstände.
  • Hat man andererseits ein Gerät, in dem ohnehin hocherhitzte Teile, beispielsweise ein elektrisches Heizgitter, vorhanden sind, so muß dort jedenfalls die Bewegung des Staubes, nach obigem Mechanismus, vorhanden sein. Die Luft wird jedenfalls durch die Konvektion an das heiße Gitter herangebracht, der Staub, allenfalls verbrannt, wieder abgestoßen und in den Raum geblasen, was natürlich unerwünscht ist. Die Wirkung ist von der gewöhnlichen elektrischen Heizung her bekannt als unangenehme Reizung und Schädigung der Atmungsorgane. Diesem Obelstand wird erfindungsgemäß abgeholfen durch die konstruktiv richtige Anbringung des Heizgitters an einem entsprechend geformten Gehäuse. Dadurch werden bestimmte Wirkungen der sog. Thermodiffusion in der Weise gelenkt, daß die warme Luft rein austritt, der Staub aber im Gehäuse bleibt.
  • Man muß jedenfalls das wirksame Gitter (Lamellen, sonstwie durchbrochener Körper) so anordnen, daß die Luft durch das Gitter hindurch in den Raum austritt und der Staub in das Gehäuse zurückgetrieben wird.
  • Im folgenden sollen der Einfachheit halber vor allem Einrichtungen mit elektrisch geheizten Heizkörpern. Heizgitter o. dgl. beschrieben werden, wobei jedoch ausdrücklich erwähnt sei, daß die Heizung ebensogut beispielsweise auch durch Gas-oder auf eine andere Art und Weise erfolgen könnte.
  • Eine einfache horizontale Anordnung des Gitters, etwa als Deckel des Gehäuses, würde den Zweck gemäß der Erfindung nicht erfüllen. Wegen der stabilen Schichtung der Luft bei einer derartigen Anordnung wäre der Temperaturgradient nämlich zu klein. Er könnte nur durch eine höhere Durchströmungsgeschwindigkeit vergrößert werden; dann reicht aber der Rückstrom wieder nicht aus, um die Staubteilchen entgegen dem Strom zurückzutreiben. Man kann den höheren Temperaturgradienten auch dadurch erzwingen, daß man dem Heizgitter etwa ein gekühltes Sieb oder Gitter in geringem Abstand vorschaltet.
  • Einfacher ist es aber, die Luft vor dem Eintritt in das Heizgitter in Bewegung zu erhalten, und zwar erfindungsgemäß nicht auf das Gitter zu, sondern der Hauptsache nach parallel zu ihm, oder leicht turbulent. Dadurch wird immer frische kühle Luft, z. B. von Raumtemperatur, an das Gitter herangebracht und so der nötige Temperaturgradient aufrechterhalten. Die Durchströmgeschwindigkeit durch das Gitter wird dabei nicht vergrößert. Diese zusätzliche Luftbewegung kann durch mechanische Mittel oder automatisch durch Konvektion bei Schrägstellung des Gitters erreicht werden. Für die Erhaltung der im Gehäuse verbleibenden Luft auf niedrigerer Temperatur kann durch irgendwelche Mittel, z. B. große Oberfläche, Kühlrippen, Befeuchtung der Wand usw., vorgesorgt werden.
  • Das Heizgitter selbst soll eine möglichst ebene Temperatur-Niveau-Fläche darstellen, somit möglichst engmaschig sein. Ein weitmaschiges Gitter wird dadurch verbessert, daß man ein zweites dicht parallel dazu anordnet, oder auch durch die symmetrische, die zylindrische und die Innenanordnung in den Ausführungsbeispielen.
  • Bei der Luftbewegung durch Thermosiphonwirkung ist zu beachten, daß die Luft nach oben zu immer wärmer, der Gradient also immer kleiner wird. Hier hilft beispielsweise eine gegen den Luftstrom konvexe Krümmung des Gitters; im übrigen nimmt man das Gitter nicht zu hoch, die Wand darüber hingegen reichlich. Statt der üblichen Heizgitter kann auch ein ganzmetallisches Drahtnetz oder Sieb verwendet werden. das mit Niederspannung betrieben wird.
  • In den Ausführungsbeispielen zeigen die Fig. I bis 3 die einfachste Ausführung als kombinierter elektrischer Ofen und Staubabscheider, die Fig. 4 eine Zwillingsbauart, bei der es mehr auf Staubabscheidung als auf Heizung ankommt; die Fig. 5 und 6 beziehen sich auf eine rotationssymmetrische Ausführung (im Vertikal- bzw. Horizontalschnitt); die Fig. 7 bringt eine Variante der Ausführung nach Fig. 1 bis 3; die Fig. 8 und 9 sind Quer- und Längsschnitte durch eine Ausführung mit innenliegendem und gekrümmtem Heizgitter, die Fig. 10 gibt ein Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung mit Luftbewegung durch mechanische Mittel, während die Fig. II und I2 sich auf Beispiele mit durch Trägheitskräfte aufrechterhaltener Luftbewegung bzw. um eine Kombination mit einem als Vorabscheider dienenden Zyklonabscheider beziehen.
  • In den Figuren bedeutet I das Gehäuse, 2 ein Heizgitter, 2 und 2' ein doppeltes Heizgitter (in Fig. 7), 3 eine Einlaßöffnung für die Staubluft, 4 Kühlrippen, 5 einen Strahlungsschirm, 6 Zugkamine, 7 einen Motor mit Ventilatorflügeln, 8 ein Desinfektionsmittel, bakterizide Flüssigkeit o. dgl., g sind Ablenkbleche.
  • In der einfachsten Ausführung des Staubabscheiders, zugleich als Heizofen (Fig. I) tritt die Luft durch den unteren Spalt 3 ein und infolge der Erwärmung durch das schräg liegende Gitter 2 im Gehäuse I hoch; da der übrige Teil des Gehäuses I kühler ist, findet darin ein besonderer Vorgang statt: Es bildet sich darin in der angedeuteten Weise ein Wirbel aus, von dem ein Teil kontinuierlich durch das Gitter 2 hindurch, somit gereinigt, staubfrei nach außen abzweigt, während der Staub in dem Wirbel im Gehäuse 1 verbleibt und sich dort an den kühleren Stellen ablagert. Die Rückwand des Gehäuses I kann vorteilhaft auf irgendeine Art gekühlt werden, besonders vorteilhaft etwa mit einem feucht gehaltenen Gewebe bedeckt sein, wodurch zugleich der Raumluft Feuchtigkeit zugeführt werden kann.
  • Die Fig. 2 zeigt besonders angebrachte Kühlrippen 4 oder entsprechende Auswellungen der Gehäuserückwand I, die zur Oberflächenvergrößerung dienen, und zugleich einen (gegebenenfalls doppelten) Schirm 5 aus wärmeisolierendem oder reflektierendem Material, der den Zweck hat, die direkte Bestrahlung und somit Erwärmung der Gehäuserückwand zu verhindern.
  • Dieser Abschirmkörper kann, wie Fig. 3 zeigt, auch als Rohr ausgebildet sein und auch seitlich mit der Außenluft in Verbindung stehen.
  • Die in Fig. 4 dargestellte Zwillingsanordnung (geschnitten) ist ohne weiteres verständlich; sie ist empfehlenswert, wenn es sich vornehmlich um Staubabscheidung bei geringem Stromverbrauch handelt und die Heizwirkung nicht verlangt ist.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Beispiel einer Ausführungsform als Rotationskörper. In diesem Fall ist der Heizkörper 2, durch den hindurch der gsreinigte Luftstrom den Apparat verläßt, röhrenförmig gebildet und kann von einem zylindrischen Schirm 5 umgeben sein. Die Fig. 5 zeigt zugleich, wie im Boden des entsprechend ausgebildeten Gehäuses I z. B. eine Desinfektionsflüssigkeit 8 eingebracht sein kann, die zur Abtötung der mit dem Staub ebenfalls mit abgeschiedenen Bakterien dient.
  • In der Fig. 7 ist die Anbringung eines doppelten Heizgitters 2, 2' angedeutet; das zweite Gitter muß dabei innen im Gehäuse stehen, damit nicht Außenluft unmittelbar zwischen die Gitter gelangt. Auch sollen die Gitter so weit seitlich gegeneinander verschoben sein, daß die Heizdrähte des einen Gitters gerade die Spalte des anderen verdecken.
  • Außerdem zeigt Fig. 7 Ablenkbleche 9, deren Zweck es ist, äußere Staubluft von der Außenseite des Gitters 2 fernzuhalten, damit nicht dort Staubverbrennung mit ihren unangenehmen Nebenwirkungen und unnötige Abkühlung des Heizgitters auftreten.
  • Dieselbe Fig. 7 deutet auch an, daß das Heizgitter 2 nicht unbedingt schräg stehen muß, wenn z. B. durch besondere Ausbildung bzw. Stellung des Schirmkörpers 5 für entsprechende Ablenkung der Luft auf das Heizelement hin gesorgt ist.
  • Die Fig. 8 und 9 zeigen im Quer- und Längsschnitt eine andere Ausführungsform der Erfindung, und zwar mit zum Teil geheiztem Innenzylinder, um den herum der Staubluftwirbel kreist, während die gereinigte Luft staubfrei nach innen tritt und von dort, gegebenenfalls durch Zugkamine 6, austritt. Als Vorteile ergeben sich Schutz des Heizkörpers, Verbesserung der Temperaturfläche sowie eine Kompensation der Verminderung des Temperaturgradienten im oberen Teil des Heizgitters 2; durch die Krümmung hebt sich nämlich die Luft und insbesondere der Staub schon aus dvnamischen Gründen etwas vom Gitter 2 ab.
  • Im zu Im Beispiel der Fig. IO wird die theoretisch geforderte Bewegung der Luft innerhalb des Gehäuses I mit mechanischen Mitteln erzwungen. In solchem Fall darf das Gitter 2 beliebig, auch horizontal, liegen, wenn nur die Staubluft ungefähr parallel zu diesem in Bewegung erhalten wird.
  • Der Durchtritt durch das Gitter 2 kann auch hier gegebenenfalls durch einen Kamin 6 gefördert werden, durch den die gereinigte Luft staubfrei entweicht.
  • In den Beispielen der Fig. II und 12 endlich ist es die Trägheitskraft der zugeführten Luft selbst, die eine kreisende Bewegung parallel zum Gitter 2 bzw. um den Heizkörper herum aufrechterhält, wobei gleichzeitig eine Vorabscheidung des gröberen Staubes an den Wänden des Gehäuses I durch Fliehkraftwirkung nach dem Zyklonprinzip stattfindet.
  • Es sei hier betont, daß Apparate gemäß der Erfindung gerade auch die feinsten Staube (Schwebestaube) aus der Luft abzuscheiden imstande sind und auch Bakterien zurückzuhalten vermögen, während die Luft vollkommen gereinigt den Apparat verläßt.
  • Diese letztere Eigenschaft macht die Erfindung insbesondere auch für Krankenhäuser besonders wertvoll, ebenso für Wohnräume sowie für alle öffentlichen Räume, in denen viele Personen zusammenkommen. Selbstverständlich wirkt der Staubabscheider ebenso vollkommen auch als Rauchverzehrer.
  • Handelt es sich beispielsweise um Zuführung von Außenluft, die staub- und bakterienfrei einem geschlossenen Raum zugeführt werden soll, so kann beispielsweise ein Heizgitter direkt in eine Wand des Raumes eingebaut sein, woran die Außenluft vorbeistreicht; ein wiederholtes Vorbeiführen ist in solchem Fall nicht notwendig, ebenso ist es irrelevant, was dabei mit dem Staub selbst geschieht, so daß auch ein besonderes Gehäuse nicht unbedingt erforderlich ist.

Claims (20)

  1. PATENTANSPROCHE: I. Staubabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß ein für den Austritt der gereinigten Luft (Gas) mit engen Offnungen ausgestattetes Organ. welches die ungereinigte Luft (Gas) von der gereinigten Luft (Gas) trennt und an einer Seite von der ungereinigten Luft (Gas) bestrichen wird, auf erhöhter Temperatur gehalten wird, wodurch der darin befindliche Staub infolge Thermodiffusionswirkung abgestoßen und zur Ausscheidung gebracht wird.
  2. 2. Staubabscheider nach Anspruch I, gekennzeichnet durch einen an der Lufteintrittsseite vorgesehenen Raum, worin die zu reinigende Luft dauernd in Bewegung erhalten wird.
  3. 3. Staubabscheider nach den Ansprüchen I und 2, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des mit Oeffnungen ausgestatteten, zum Durchtritt der gereinigten Luft vorgesehenen Organs als engmaschiges Gitter.
  4. 4. Staubabscheider nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Durchtritt des gereinigten Luftstromes ein elektrisches Heizgitter angeordnet ist.
  5. 5. Staubabscheider nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Durchtritt des gereinigten Luftstromes ein gas-oder dampfbeheizter Lamellenkörper dient.
  6. 6. Staubabscheider nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Gases (der Luft) durch Konvektion aufrechterhalten wird.
  7. 7. Staubabscheider nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Durchtritt des Luftstromes ausgel>ildete Organ eine schräge Fläche bildet.
  8. 8. Staubabscheider nach den Ansprüchen I und 2 bzw. einem der Folgeansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern - des Gehäuses ein wärmeisolierender bzw. reflektierender Schirm angeordnet ist, der direkte Bestrahlung der kühleren Flächen des Umströmraumes durch die wärmeren verhindert.
  9. 9. Staubabscheider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er nach Form. Größe und Heizleistung zugleich als (Zimmer-)Heizofen ausgebildet ist.
  10. Io. Staubabscheider nach den Ansprüchen 1 und 2 bzw. nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehäuse mit äußeren Kühlrippen versehen ist.
  11. 11. Staul>abscheider nach den Ansprüchen I,2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der innen angebrachte Schirm (5) zugleich zur Lenkung des Luftstromes ausgebildet ist (Fig. 7).
  12. 12. Staubabscheider nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch seine Ausführung in Zwillingsform mit einander zugekehrten Heizkörpern.
  13. 13. Staubabscheider nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehäuse im wesentlichen als Rotationskörper mit innenliegendem Heizkörper ausgebildet ist.
  14. 14. Staubabscheider nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigende Luft den zylindrisch gekrümmten. in seinem unteren Teil teilweise beheizten Heizkörper außen umkreist und durch denselben nach innen abströmt (Fig. 8, 9).
  15. 15. Staubabscheider nach den Ansprüchen I bis 14, dadurch gekennzeichnet daß zur Erzeugung bzw. Unterstützung der Luftströmung Zugkamine (6) vorgesehen sind.
  16. I6 Staubabscheider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daR die Rewegung des Gases durch Trägheitskräfte zustande kommt.
  17. 17. Staubabscheider nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Raumes, in dem die zu reinigende Luft in Bewegung erhalten wird. als Vorabscheider, insliesondere nach dem Fliehkraftprinzip.
  18. I8. Staubabscheider nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Bewegung des Gases durch mechanische Mittel bewirkt wird.
  19. 19. Staubabscheider nach den Ansprüchen t und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum. in dem die zu reinigende Luft dauernd in Rewegung erhalten wird und wo die Staul,abscheidung erfolgt. zur Aufnahme und zum Festhalten v $ von Bakterien eingerichtet ist.
  20. 20. Staubal,scheider nach den Ansprüchen 1.2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß er in Form eines auf seiner Schmalseite stehenden dreikantigen Prismas mit abgerulldeten Kanten ausgeführt ist und gegebenenfalls mit im Bereich des Heizgi tterumfanges angeordneten I,uftal,lenkl,lechen versehen ist.
    Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. SS 649, 521 682, 529 755.
DEA389A 1948-12-10 1949-12-07 Staubabscheider Expired DE832706C (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE388649C (de) * 1922-10-19 1924-01-21 Marie Diehl Geb Pauque Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung und Gewinnung des Staubes aus staubhaltiger Luft, Gas u. dgl.
DE521682C (de) * 1931-03-26 Johann Weber Fliehkraftstaubabscheider
DE529755C (de) * 1928-10-27 1931-07-16 Hans Wittemeier Filter zum Reinigen von Luft oder Gasen

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