EP0049454B1

EP0049454B1 - Elektrostatische Filtervorrichtung zur Reinigung von Gasen

Info

Publication number: EP0049454B1
Application number: EP81107704A
Authority: EP
Inventors: Manfred R. Burger
Original assignee: TRANSBET AG
Current assignee: TRANSBET AG
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1981-09-28
Publication date: 1984-08-08
Also published as: ES504616A0; ES8206217A1; EP0049454A2; ATE8848T1; DE3165420D1; EP0049454A3

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Filtervorrichtung zur Reinigung von Gasen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere zur Luftreinigung mit einem in ein Filtergehäuse eingebauten mikroporösen Filtermedium insbesondere einem Aktivkohlefilter.
Aus der DE-A-2721 528 sowie der DE-A-2 802 965 sind elektrostatische Luftreinigungsgeräte bekannt, bei denen im Luftstrom zwischen einem Lufteinlaß und einem Luftaustritt im Filtergehäuse ein wenigstens geringfügig leitendes mikroporöses Filtermedium, insbesondere ein Aktivkohlefilter, beispielsweise in Form einer flachen Filterschicht angeordnet ist. Das Aktivkohlefilter ist auf der Luftabströmseite mit dem einen Quellenpol einer Hohspannungsquelle verbunden; der andere Pol dieser Hochspannungsquelle ist an eine lonisierungsvorrichtung angeschlossen, die beispielsweise in Form von gespannten Drähten oder dünnen Sägeblättern im Luftstrom vor dem Filtermedium angeordnet ist und die in das Filtergehäuse eintretende verschmutzte Luft ionisiert, bevor diese das Aktivkohlefilter durchsetzt. Das Aktivkohlefilter wirkt als sehr großflächiger zweiter Quellenpol eines elektrostatischen Felds zwischen der lonisierungsvorrichtung und der Innenfläche des Aktivkohlefilters.
Gasreinigungsgeräte dieser bekannten Art zeichnen sich durch einen extrem hohen Wirkungsgrad aus, so daß luftverschmutzende Bestandteile auch in sehr kleiner Partikelgröße weitgehend vollständig und über lange Zeiträume im elektrostatischen Aktivkohlefiltermedium festgehalten werden können.
In der Praxis werden die bekannten Luftreinigungsgeräte auf einen variabel einstellbaren Luftdurchsatz von beispielsweise 100 bis 1000 m³/h ausgelegt. Für solche Luftdurchsatzmengen ist es, um eine zu starke Geräuschbildung durch zu starke Druckdifferenz zwischen der An- und Abströmseite des Filters zu vermeiden erforderlich, die Filterquerschnittsfläche auf der An- und Abströmseite des Filters ausreichend groß zu bemessen. Aus diesem Grund werden, um zu große Filtergehäuse zu vermeiden, entweder trommelförmige Filterelemente oder billiger herstellbare Plattenfilterelemente verwendet, die in Längsrichtung des Filtergehäuses und so angeordnet sind, daß das Gas vom Gaseinlaß am Filtergehäuse zum Gasauslaß im Bereich des Filtermediums umgelenkt wird. Die lonisierungsvorrichtung in Form von gespannten Drähten oder zur Erhöhung der Ablösung von Ionen in Form von gespannten Sägeblättern liegt dann in einer Ebene parallel zur Gaseintrittsrichtung und zwischen den Filterplatten. Bei der bekannten elektrostatischen Gasreinigungsvorrichtung ist der Abstand zwischen der lonisierungsvorrichtung und der Anströmoberfläche des Filtermediums stets konstant, so daß auch die Stärke des elektrostatischen Felds über die gesamte Filterfläche annähernd gleichmäßig verteilt ist. Bei röhrenförmigen Filtern und bei Plattenfilterelementen, die parallel stehen zur Gaszuströmrichtung, liegt die lonisierungsvorrichtung in der Achse der Filterröhre bzw. in der Mittenebene zwischen einem parallel stehenden Filterplattenpaar bzw. in einer Ebene parallel zur Filterplatte, wenn nur ein Filterplattenelement verwendet wird. Das in den Innenraum auf der Gasanströmseite des Filtermediums eintretende verschmutzte und zu reinigende Gas enthält Schmutzpartikel, Staub, Bakterien usw., welche durch die vor dem Eintritt des Gases in das Filtermedium liegende lonisierungsvorrichtung mehr oder weniger stark ionisiert werden. Die ionisierten Partikel durchlaufen dann unter der Wirkung des elektrostatischen Felds zwischen der lonisierungsvorrichtung und dem Filtermedium bzw. unter der Wirkung des Lüfters eine mehr oder weniger stark gekrümmte parabelförmige Flugbahn bis sie auf oder in dem Filtermedium landen und durch elektrostatische Kräfte im Filtermedium festgehalten werden. Obwohl die Wirkung der bisher erprobten Filtervorrichtungen dieser Art über lange Zeit ausgezeichnet ist hat sich doch gezeigt, daß eine ungleichmäßige Verteilung der Abscheidung von Schmutzpartikeln über die Fläche des Filtermediums auftritt und zwar eine relativ stärkere Verschmutzung in den Flächenbereichen des Filters, die näher am Gaseinlaß liegen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der größte Teil der Schmutzpartikel unter der Wirkung des elektrostatischen Felds bzw. der Saug- oder Druckwirkung des Lüfters bestrebt ist, auf dem kürzest möglichen Weg die Filteroberfläche zu erreichen. Es ist anzustreben, eine vollkommen gleichmäßige Abscheidung über die gesamte Filterfläche zu erreichen. Auch besteht der Wunsch, die bekannten Geräte insbesondere für eine technisch günstige Serienfertigung möglichst mit standardisierten Bauteilen für einen großen Bereich von Anwendungsmöglichkeiten auszulegen. Auch hier zeigten sich einige Verbesserungswünsche. So ist in Büros und Wartezimmern, auch wenn dort gelegentlich geraucht wird, die Luftverschmutzung relativ gering. Andererseits soll das Luftreinigungsgerät in diesem Anwendungsbereich so leise wie möglich arbeiten und keine störende Geräuschquelle darstellen. Bei Gaststätten und in Kaffeehäusern ist bei starker Besetzung die Raumluftbelastung wesentlich größer. Hier kommt es in erster Linie auf eine rasche effektive Reinigung der Luft von Essensgerüchen, Tabakqualm und dergleichen an; der Geräuschpegel des Luftreinigungsgeräts ist meist von geringerer Bedeutung.
Noch extremer sind die Verhältnisse in einem Schweißereibetrieb. Hier ist eine rasche Verschmutzung der Raumluft nicht nur mit feinsten Metall- und Rußpartikeln, sondern auch mit stark geruchbelästigenden Substanzen zu beobachten. Es kommt auf eine rasche effektive Reinigung der Luft an; der Geräuschpegel des Luftreinigungsgeräts tritt in den Hintergrund, weil andere Lärmquellen weit stärker sind.
Bei dem Bestreben, die gleichen Baugruppen, wie Ventilatoren (Lüfter), Hochspannungs-Ionisierungseinrichtung, Gehäuse- und Filterelemente für einen großen Bereich von Anwendungsgebieten einzusetzen, um eine möglichst kostengünstige Fertigung zu erzielen, zeigt sich nun, daß sich die Forderungen nach einem möglichst geringen Geräuschpegel (Arztpraxis, Wohn- und Schlafzimmerbereich etc.) und die Forderung nach einem möglichst hohen Luftdurchsatz mit sehr hoher Reinigungsqualität (Schweißereibetrieb) mindestens partiell widersprechen. So kann zwar etwa durch eine stufenlose Regulierung der Lüfterleistung die Luftdurchsatzmenge beispielsweise im Verhältnis von 1 : 4 verändert werden, so daß hinsichtlich eines optimalen Luftdurchsatzes ein weiter Bereich von unterschiedlichen Anwendungsarten abgedeckt werden könnte. Bei großem Luftdurchsatz jedoch steigt unvermeidbarerweise der Geräuschpegel am Lüfter bzw. am Filter an, wenn eine Druckdifferenz von beispielsweise 30 mmWs zwischen dem Filterein- und dem Filterauslaß überschritten wird. Es wäre naheliegend, das Problem der Geräuschpegel vom Lüfter her anzugehen, also etwa eine bessere Lagerung für das rotierende Teil des Lüfters, etwa ein Sinterlager oder ein Kugellager vorzusehen oder an Stelle eines Axialgebläses ein Querstromgebläse zu verwenden. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß sich bei vorgegebenem Luftdurchsatz durch solche Maßnahmen der Geräuschpegel nur etwa um 2 dB reduzieren läßt, selbst wenn sehr teure Lüfter mit extrem laufruhiger Lagerung verwendet werden. Die wesentliche Geräuschquelle liegt bei ansteigendem Luftdurchsatz im Bereich des Filters, weil hier erhöhte Luftwirbelkerne entstehen.
Natürlich könnte daran gedacht werden, für Anwendungsbereiche, wo es auf möglichst geringe Geräuschentwicklung bei ausreichend guter Luftreinigung ankommt, eine Filterschicht zu verwenden, die eine lockere Packungsdichte des aktiven Filtermaterials, also etwa der im ionisierenden Hochspannungsfeld liegenden Aktivkohle aufweist. Auch bei größerem Luftdurchsatz würde dann der Luftdurchsatzdruck am Filtermedium nicht übermäßig ansteigen, so daß zwischen der Anström- und der Abströmseite der Filterschicht ein Druckunterschied von beispielsweise 15 mmWs gewährleistet werden kann. Bei diesem geringen Druckunterschied ist noch keine störende Geräuschentwicklung zu beobachten. Diese Lösung würde jedoch wiederum die Fertigung und Lagerhaltung von unterschiedlichen Filtermedien erforderlich machen, nämlich solcher mit geringer Packungsdichte des aktiven Materials für die Anwendung beispielsweise in Wohnräumen, Wartezimmern, Arztpraxen etc. und solcher mit hoher Packungsdichte für Anwendungsfälle beispielsweise im industriellen Bereich.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, Gasreinigungsgeräte insbesondere Luftreinigungsgeräte der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß eine weitgehend gleichmäßige Schadstoffabscheidung über die gesamte Filterfläche auftritt und eine einfache und kostengünstigere Fertigung möglich wird, so daß die gleichen Gerätebaugruppen für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche verwendet werden können.
Eine erfindungsgemäße elektrostatische Filtervorrichtung der vorstehend beschriebenen Gattung weist die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale auf.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch die erfindungsgemäße zunehmende Verkleinerung des Abstands zwischen der lonisierungsvorrichtung, gesehen von der Gasanströmseite aus, wird erreicht, daß die elektrostatischen Feldkräfte vom Eintritt des Gases in den Innenraum des Filters auf der Gasanströmseite vor Eintritt des Gases in das Filtermedium zunehmend größer werden. Dadurch wird zweierlei gewährleistet: Zum einen wird die Schmutzabscheidung über die Filterfläche gleichmäßiger, zum anderen wird etwa bei Verwendung eines Sauglüfters der Unterdruck auf der Außenseite gegen das Ende der Filterbahn zu größer, so daß die Partikel stärker in das Filter hineingezogen werden. Die Krümmungsbahn der Flugparabel der Partikel wird also einerseits durch das stärker werdende elektrostatische Feld und andererseits durch den stärker werdenden Sog stärker gekrümmt, so daß sichergestellt ist, daß praktisch alle Partikel bereits die Filteroberfläche erreicht haben und im Filter verschwunden sind, bevor das Ende der Anströmseite der Filteroberfläche erreicht ist. Damit ist es möglich, auf der Seite der kleineren Querschnittsfläche des Anströmkanals der konisch zulaufenden Filter eine Unterdruckklappe anzuordnen, ohne daß ein nennenswerter Nebenstrom von noch nicht gereinigtem Gas entsteht, weil durch das stärker werdende Feld alle ionisierten Partikel bereits in das Filter eingetreten sind. Der Vorteil eines verstellbaren Wandelements oder eines klappbaren Wandelements (Unterdruckklappe) ist vor allem der, daß das Filter insgesamt mit einer geringeren Druckdifferenz zwischen der Gasanströmseite und der Gasabströmseite betrieben werden kann, was wesentlich zur leiseren Betriebsweise beiträgt bzw. höhere Luftdurchsätze bei gleichem Geräuschpegel ermöglicht. Versuche haben gezeigt, daß durch diesen Gasnebenstromweg für viele Anwendungsfälle bei mittlerer bis geringer Gasverschmutzung (Luftbelastung) keine Beeinträchtigung des Filterwirkungsgrads eintritt, andererseits aber eine deutliche Verminderung des Geräuschpegels erreicht werden kann, so daß die Filtervorrichtung im Betrieb fast geräuschlos arbeitet.
In vorteilhafter Ergänzung kann auf der Gasanströmseite der elektrostatischen mikroporösen Filterschicht noch eine leicht auswechselbare Glasfilter- oder Glasfaserfilterschicht vorgesehen sein. Dieses leicht zu reinigende Glasfilter ermöglicht eine erheblich größere Betriebszeit für das mikroporöse Filter, weil gröbere Schmutzpartikel durch das Glasfilter abgehalten werden. Dieses Glas-Vorfilter empfiehlt sich insbesondere bei industrieller Anwendung mit hoher Luftverschmutzung. Das Glas-Vorfilter kann leicht ausgewechselt und ausgewaschen werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in Explosionsdarstellung eine erprobte Ausführungsform eines elektrostatischen Filters mit erfindungsgemäßen Merkmalen;
Fig. 2 die Filtervorrichtung nach Fig. 1 in Draufsicht-Schnittdarstellung;
Fig. 3 einen Schnitt, gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie 111/111 in Fig. 2;
Fig. 4 das Filtermedium in vergrößerter Teilschnittdarstellung;
Fig. das Filtermedium gemäß Fig. 4 in Verbindung mit einer weiteren Vorfilterschicht;
Fig. 6 die schematische Perspektivdarstellung eines rohrförmigen Aktivkohlefilters und einer konzentrisch angeordneten lonisierungsvorrichtung, die in Kombination das erfindungsgemäße Prinzip verwirklichen;
Fig. 7 eine andere Lösungsmöglichkeit zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Prinzips;
Fig. 8 in schematischer Darstellung ein elektrostatisches Filter gemäß der Erfindung mit einer zusätzlichen Reguliervorrichtung für den Luftdurchsatz und
Fig 9 und 10 andere Ausführungsformen der Reguliervorrichtung für den Luftdurchsatz.

Einander entsprechende Teile sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet.
Die auseinandergezogenen Perspektivdarstellung der Fig. 1 sowie die Schnittdarstellungen der Fig. 2 und 3 zeigen ein Luftreinigungsgerät mit einem Filtergehäuse 1, das auf der Eintrittseite A für die ungereinigte Luft sowie auf der Austrittseite B für die gereinigte Luft mit einer gitterartigen Sichtblende 2 versehen ist. Auf die Sichtblende 2 folgt ein geerdetes Schutzgitter 3 bevor die Luft unter der Saugwirkung eines oder mehrerer Lüfter 5 in den Innenraum 12 zwischen insgesamt vier plattenartigen Aktivkohlefilterelementen 7 eintritt. Halte- und Traggriffe auf der Oberseite des Geräts sind mit Bezugshinweis 4 angegeben. Die obere Abdeckwand des Gehäuses 1 ist in einen mit dem übrigen Gehäuse fest verbundenen Wandabschnitt 13a sowie in ein herausnehmbares Wandteil 13b unterteilt, der mittels Schraubelementen 14 oder dergleichen am Innenrahmen 15 des Gehäuses 1 fixierbar ist. Mit dem herausnehmbaren Wandteil 13b ist ein Halte- und Führungsrahmen 16 für die Plattenfilterelemente 7 verbunden, der bei eingeschobenen Plattenfilterelementen 7 den nur auf der Luftanströmseite A offenen Innenraum 12 umgrenzt. Der Halte- und Führungsrahmen 16 weist auf der Luftanströmseite A ein vorderes Rahmenteil 17 auf, dem auf der gegenüberliegenden Seite eine Abschlußplatte 11 gegenübersteht. Unterseitig sind das vordere Rahmenteil 17 und die Abschlußplatte 11 durch eine Bodenplatte 19 miteinander verbunden, die in Längsrichtung des Filtergehäuses verlaufende Führungsschienen 18a trägt, denen oberseitig entsprechende Führungsschienen 18b gegenüberstehen, die an einer Isolierplatte 20 befestigt sind, welche mit dem oberen herausnehmbaren Gehäusewandteil 13b verbunden, beispielsweise verschraubt oder verklebt ist. Bei in die Führungsschienen 18a, 18b eingeschobenen Filterplattenelementen 7 bildet der Halte- und Führungsrahmen 16 mit dem vorderen Rahmenteil 17, der Bodenplatte 19, der oberen Isolierplatte 20 und der am herausnehmbaren oberen Wandteil 13b befestigten oberen Isolierplatte 20 eine aus dem Filtergehäuse 1 nach oben herausziehbare Filtereinheit. Diese Filtereinheit ist im Gehäuse 1 in Führungsschienen 6 bzw. 21 gehalten, wobei die Führungsschiene 6 mit den vertikalen Außenkanten der Abschlußplatte 11 und die Führungsschienen 21 mit den vertikalen Außenkanten des vorderen Rahmenteils 17 zusammenwirken, wie die Fig. 2 gut erkennen läßt. In der vertikalen Mittenebene der herausnehmbaren Filtereinheit befindet sich die lonisierungsvorrichtung, welche im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 aus in Vertikalrichtung verlaufenden gespannten einzelnen Sägeblattelementen 8 besteht. Diese Sägeblattelemente 8 sind über kleine Zugfedern 9 zwischen einer an der Bodenplatte 19 befestigten unteren Schiene 10 und einer mit der oberen Isolierplatte 20 verbundenen oberen Schiene 22 gespannt. Die Verwendung von Sägeblattelementen ergibt eine robuste vibrationsfreie Konstruktion für die lonisierungsvorrichtung und gewährleistet durch die zahlreichen spitzen Sägezahnkanten einen hohen lonisierungsgrad für die in den Innenraum der Filtereinheit einströmende verschmutzte Luft.
Wie die Fig. 2 und 3 gut erkennen lassen, verlaufen die Führungsschienen 18a und 18b und damit auch die Flächen der Filterelemente 7 nicht genau parallel zur Längsachse des Geräts bzw. nicht parallel zu den Gehäusewandflächen des Gehäuses 1. Wie die Fig. 2 am deutlichsten zeigt, sind die Führungsschienen 18a, 18b um einen Winkel t\ gegen die horizontale bzw. gegen die Längsachse des Gehäuses 1 schräggestellt, so daß sich auf der Lufteinströmseite A ein größerer Querschnitt des Innenraums zwischen den Filterelementen 7 ergibt als auf der der Anströmseite A gegenüberliegenden und durch die Abschlußplatte 11 verschlossenen Seite des Innenraums 12. Die Filterplattenelemente 7 stehen also um den Winkel n versetzt schräg im Filtergehäuse 1. Durch diese Schrägstellung der Filterplattenelemente 7 verengt sich einerseits der Strömungsquerschnitt von der Lufteinlaßseite A bis zur Abschlußplatte 11, andererseits aber wird der Abstand I zwischen den Sägeblattelementen 8 und der Luftanströmfläche der Filterplattenelemente 7 laufend kleiner, d. h. der größte Wert für I ergibt sich für das dem Lufteinlaß A bzw. dem Schutzgitter 3 am nächsten liegende Sägeblattelement, während der Abstand 1 beim letzten, am nächsten bei der Abschlußplatte 11 stehenden Sägeblattelement am geringsten ist.
Durch diese Schrägstellung der Filterplattenelemente 7 im Filtergehäuse 1 wird zweierlei erreicht: Es entsteht zum einen ein vom Lufteinlaß A bis zur Abschlußplatte 11 zunehmend stärkerer Sog auf der stromab liegenden Seite der Filterelemente 7 bzw. ein entsprechender Druck im Innenraum 12, so daß sich die im Luftstrom enthaltenden Schmutzpartikel auf einer im Innenraum 12 zunehmend stärker gekrümmten Bahn bewegen. Entsprechendes gilt andererseits für das elektrostatische Feld, das zwischen den Sägeblättern 8 der lonisierungsvorrichtung und den Filterelementen 7 existiert. Die Feldkräfte werden vom Einlaß A bis zur Abschlußplatte 11 zunehmend stärker, so .daß praktisch alle Schmutzpartikel, die durch das Schutzgitter 3 in den Innenraum 12 eintreten, in den Filterelementen 7 verschwunden sind, bevor die Luftströmung das hintere Ende des Raums 12, d. h. die Abschlußplatte 11 erreicht hat. Durch diese Schrägstellung der Filterelemente 7 wird der Wirkungsgrad des Gasreinigungsgeräts deutlich verbessert.
In Verbindung mit den erläuterten Vorteilen aufgrund der Schrägstellung der Filterplattenelemente 7 ergibt sich als weitere vorteilhafte Ergänzung die Möglichkeit, einerseits den Luftdurchsatz auf die jeweils gewünschten und optimalen Verhältnisse für den Einsatzort anzupassen und gleichzeitig eine ganz wesentliche Verminderung der Geräuschbildung zu erreichen. Zu diesem Zweck sind die durch die Filterelemente 7 gebildeten Wandflächen des Innenraums 12 am hinteren Ende, d. h. angrenzend an die Abschlußplatte 11 zu beiden Seiten um jeweils ein verschiebbares und herausnehmbares Wandelement 23 ergänzt, wobei in Fig. 2 das eine Element 23 eingesetzt dargestellt ist, während auf der gegenüberliegenden Seite das entsprechende Element 23 entfernt ist.
Zur Regulierung des Luftdurchsatzdrucks an den Filterelementen 7 kann das eine oder das andere oder können beide Wandelemente 23 entfernt sein. Mit dieser Verstelleinrichtung für den Luftdurchsatzdruck kann außerdem der Pegel einer möglichen Geräuschentwicklung auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Die Geräuschentwicklung im Filter hängt nämlich - wie oben erwähnt - in erster Linie vom Luftdurchsatzdruck an den Filterelementen 7 ab. Für die Anwendung des Filters in Wohn- und Schlafräumen, in Büros, Arztpraxen und dergleichen wird man, auch bei einer möglichen Regulierung des Luftdurchsatzes über eine Steuerung der Leistungsaufnahme der Lüfter 5, die Verstelleinrichtung also die Wandelemente 23 so in die Führungsschienen 18a, 18b einschieben und arretieren, daß bei maximalem Luftdurchsatz ein Luftdurchsatzdruck zwischen der Anströmseite und der Abströmseite der Filterelemente 7 von höchstens 20 mm Wassersäule gegeben ist. Für Anwendungsbereiche mit starker Luftverschmutzung dagegen, etwa für stark frequentierte Gaststätten, für Großküchen, für Schweißereibetriebe etc. wird man die Wandelemente 23 ganz oder wenigstens soweit einschieben, daß der gesamte Luftdurchsatz auch bei voller Leistung der Lüfter 5 im wesentlichen vollständig durch die Filterelemente 7 hindurchtreten muß.
Versuche mit der neuartigen Reguliervorrichtung für den Luftdurchsatzdruck mittels der verschiebbaren Wandelemente 23 haben ergeben, daß sich stets eine sehr gute Luftreinigung gewährleisten läßt, auch wenn über die ganz oder teilweise herausgezogenen Wandelemente 23 ein Luftnebenweg gegeben ist. Aus den oben erläuterten Gründen wird durch die Schrägstellung der Filterelemente 7 und durch die damit gegebene stärkere Krümmung der Flugbahn der ionisierten Schmutzpartikel erreicht, daß praktisch alle luftverschmutzenden Bestandteile in den Filterelementen 7 verschwunden sind, bevor, gesehen vom Lufteintritt A aus, das hintere Ende des Raums 12 erreicht ist.
In der aus der DE-A-2 802 965 bekannten Weise sind die die lonisierungsvorrichtung bildenden Sägeblattelemente 8 mit dem einen Pol, beispielsweise dem Minuspol einer Gleich-Hochspannungsquelle 24 verbunden, die in Fig. 2 nur schematisch durch einen Block veranschaulicht ist. Der Aufbau der elektrischen Schaltung der Hochspannungsquelle 24 ist von herkömmlicher Bauart. Der andere Pol der Hochspannungsquelle 24, beispielsweise der Pluspol ist mit der stromab liegenden Oberfläche der Filterelemente 7 direkt, d. h. galvanisch verbunden. Wie in der DE-A-2 802 965 erläutert, wird durch diesen stromabseitig liegenden Anschluß der im übrigen im Gehäuse 1 elektrisch isoliert gehaltenen Filterelemente 7 eine weitgehend vollständige Felddurchsetzung der Filterelemente 7 erreicht, d. h. das ionisierende und elektrostatisch anziehende Feld erstreckt sich zwischen den Sägeblattelementen 8 der lonisierungsvorrichtung und der gesamten Innenfläche der aus Aktivkohle bestehenden Filterelemente 7.
Die Fig. 3 läßt erkennen, daß die den Halte-und Führungsrahmen 16 mit dem Gehäusewandteil 13b bildende herausnehmbare Filtereinheit im eingeschobenen Zustand unterseitig über zwei Steckverbindungen 25 kontaktiert wird, über welche der Anschluß der lonisierungsvorrichtung mit den Sägeblattelementen einerseits und der stromab liegenden Seite der Filterplattenelemente andererseits erfolgt. Wird die Filtereinheit aus dem Gehäuse 1 herausgezogen, so wird die Hochspannungsverbindung über die Steckverbindung 25 automatisch unterbrochen. Gleichzeitig erfolgt über eine in den Zeichnungen nicht dargestellte Kurzschlußschaltverbindung mit einem Mikroschalter der Kurzschluß der Hochspannung, so daß auch evtl. statische Aufladungen vollständig beseitigt sind, bevor die Filtereinheit aus dem Gehäuse 1 herausgezogen werden kann.
Der Winkel a, um den die Filterplattenelemente 7 im Gehäuse 1 in der dargestellten Weise gegen die Horizontale schräggestellt sind, liegt zwischen 1 und ca. 15°, vorzugsweise bei etwa 4 bis 7°.
Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei unterschiedliche Varianten für den Aufbau der Filterelemente 7. Bei der Fig. 4, welche eine vergrößerte Teilschnittdarstellung eines der Plattenfilterelemente 7 zeigt, ist das aus granuliertem Aktivkohlmaterial bestehende Filtermedium F zwischen zwei Deckschichten eingeschlossen, von denen die der Einlaßseite A, also auf der stromauf liegenden Seite vorgesehene perforierte Deckschicht 26 aus einem Isoliermaterial, beispielsweise aus harzgetränktem Papiermaterial besteht, während die auf der stromab liegenden Seite B angeordnete perforierte Deckschicht 27 aus Metall, beispielsweise aus vergütetem Eisenblech oder perforiertem Aluminiumblech besteht. Wie dargestellt, ist der eine Pol der Hochspannungsquelle 24, also beispielsweise der Pluspol mit der stromab liegenden metallischen Deckschicht 27 unmittelbar, d. h. galvanisch verbunden.
Das in Fig. 5 gezeigte Filterelement 7 entspricht in seinem Aufbau vollständig jenem der Fig. 4 mit dem einzigen Unterschied, daß auf der stromauf liegenden Seite A als Ergänzungsmaßnahme eine relativ dünne Vorfilterschicht 28 aus einem gasdurchlässigen Glasmaterial liegt. Diese Vorfilterschicht 28 kann unabhängig von den Filterelementen 7 in den Führungsschienen 18a, 18b gehalten und geführt sein und im Bedarfsfall ausgewechselt bzw. ausgewaschen werden. Die Glasfilterschicht 28 wirkt dann bei starker Raumluftbelastung als Vorfilter, durch das eine längere Standzeit der Aktivkohlefilterelemente 27 gewährleistet werden kann.
Die Fig. 6 und 7 zeigen zwei alternative Ausführungsformen für den Fall von Rundfilterelementen 7'. Im Falle der Fig. verläuft in der Achse des zylindrischen Aktivkohlefilterelements 7' die lonisierungsvorrichtung, welche in etwa gleichen Abständen mit scheibenförmigen lonisierungselementen 8' besetzt ist, welche kreisförmige Sägeblattelemente, Rundbürstenelemente oder dergleichen sein können. Bei der Fig. 6 nimmt der Durchmesser des Filterelements 7' von der vorderseitigen Anströmseite A zum hinteren Ende kontinuierlich ab, so daß die gleiche Wirkung erzielt wird, wie mit der Schrägstellung der Filterplattenelemente 7 bei der Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 1 bis 3.
Bei der Fig. 1 ist der Durchmesser des Filterelements 7' über die gesamte Länge dieses Elements konstant, jedoch nimmt der Durchmesser der lonisierungselemente 8' von der Anströmsei te A bis zum hinteren Ende laufend zu, so daß die Kräfte des elektrostatischen Felds, welches auch hier zwischen der lonisierungsvorrichtung 8' und dem Filterelement 7' besteht, von der Anströmseite Azum hinteren Ende laufend ansteigen.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen verschiedene Ausfüh- .ungsmöglichkeiten der Reguliervorrichtung für den Luftdurchsatzdruck. Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist die hintere Abschlußplatte 11 durch eine verschwenkbare oder verdrehbare Klappe 30 ersetzt. Mit dieser verschwenkbaren Klappe kann - je nach Einsatz und Anwendungsbereich des Filters - wiederum ein gewünschter Luftdurchsatzdruck eingestellt werden, wobei gleichzeitig der Pegel einer möglichen Geräuschentwicklung je nach Öffnungsgrad der Klappe 30 vermindert oder erhöht wird.
Bei der Lösung nach Fig. besteht die Verstelleinrichtung für den Luftdurchsatz aus einem an ihrem unteren Ende verschwenkbar gelagerten Plattenelement 31. An einer Skala 32 kann der Verschwenkwinkel des Plattenelements 31 abgelesen werden, so daß je nach Anwendungsbereich ein Einstellwinkel für das Plattenelement 31 vorgegeben werden kann, den der Gerätebenutzer selbst auf einfache Weise einstellen kann.
Die Fig. 10 zeigt eine andere sehr einfache Lösungsmöglichkeit für die Verstelleinrichtung für den Luftdurchsatz, die im wesentlichen aus einer in vorgefertigten Nuten 33 geführten und gehaltenen Verstellplatte 34 besteht. Der Luftdurchsatznebenweg kann dann durch Einstellung des Abstands der Verstellplatte 34 vom Filterelement 7 aus festgelegt werden.
Die Lösungen nach den Fig.9 und 10 lassen erkennen, daß die Erfindung sich auch bei Verwendung nur eines einzigen Filterplattenelements 7 verwirklichen läßt. Dieses Filterplattenelement 7 ist ebenfalls in bezug auf die Gehäusewände im Gehäuse schräggestellt, so daß sich der Abstand zwischen der Anströmfläche des Filterplattenelements 7 und den Sägezahnblättern 8 der lonisierungsvorrichtung von der Anströmseite A zum verstell- oder verschwenkbaren Plattenelement 31 bzw. 34 laufend verringert.
Mit der Erfindung wurde eine deutliche Verbesserung des Wirkungsgrads von elektrostatischen Filtereinrichtungen mit im Hochspannungsfeld liegenden mikroporösen Filtermedien erreicht, und zwar im wesentlichen durch eine zunehmende Verengung des Anströmkanals für das zu reinigende Gas vor Eintritt in das Filtermedium. Durch eine zusätzliche Verstelleinrichtung kann der Luftdurchsatzdruck reguliert werden, so daß die Filtervorrichtung mit geringerer Geräuschentwicklung betrieben werden kann.
Die Erfindung ermöglicht für ein weites Feld von Einsatzmöglichkeiten die Verwendung der gleichen Baugruppen, wie Gehäusefilterelemente, Hochspannungseinrichtungen, Lüfter usw., so daß eine günstige Fertigung erreicht werden kann.

Claims

1. Elektrostatische Filtervorrichtung zur Reinigung von Gasen mit

- einem in ein Filtergehäuse zwischen einem Gaseinlaß und -auslaß in den Gasströmungsweg eingebauten mikroporösen Filtermedium mit wenigstens geringer elektrischer Leitfähigkeit, das auf der Gasabströmseite an einen Quellenpol einer Gleich-Hochspannungsquelle angeschlossen und so in das Filtergehäuse eingebaut ist, daß die Gasströmung umgelenkt wird,

- einer mit dem anderen Quellenpol der Gleich-Hochspannungsquelle verbundenen lonisierungsvorrichtung zur wenigstens teilweisen lonisierung des Gases vor Eintritt in das Filtermedium sowie mit

- einem Lüfter, der das Gas durch das Filtergehäuse hindurchfördert,

dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (I) zwischen der lonisierungsvorrichtung (8) und der Eintrittsfläche des Gases in das Filtermedium (7) vom Gaseinlaß (A) zum Gasauslaß (B) gesehen, zunehmend verkleinert ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Gasströmungskanals im Bereich des Filtermediums auf der stromauf liegenden Seite des Filtermediums (7) vom Gaseinlaß (A) aus in Gasströmungsrichtung gesehen zunehmend verjüngt ist.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichbleibender Querschnittsfläche des Gasströmungskanals im Bereich des Filtermediums (7') vom Gaseinlaß (A) aus gesehen der Querschnitt der lonisierungselemente (8') der lonisierungsvorrichtung zunehmend größer ist.

4. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium (7') in Form eines sich verjüngenden Rohres gestaltet ist, in dessen Achse die lonisierungsvorrichtung (8') verläuft, wobei der größere Rohrquerschnitt der Gaseinlaßseite (A) zugekehrt ist.

5. Filtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium aus mindestens zwei sich gegenüberstehenden Aktivkohlefilterplatten (7) besteht deren gegenseitiger Abstand vom Gaseinlaß (A) aus gesehen in Strömungsrichtung zunehmend verkleinert ist und daß die lonisierungsvorrichtung aus lonisierungsdrähten oder Sägeblattelementen (8) besteht, die in der Mittenebene zwischen den Filterplatten (7) gespannt sind.

6. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur ergänzenden Regulierung des Gasdurchsatzdrucks mit einem zwischen der An- und Abströmseite (A, B) des Filtermediums (7) angeordneten verstellbaren Wandelement (23; 30; 31; 34), das in einer geöffneten Stellung einen Nebenstromweg für den Gasstrom im Filtergehäuse (1) freigibt, während in einer Schließstellung im wesentlichen der gesamte Gasstrom im Filtergehäuse das Filtermedium passiert.

7. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Wandelement als schwenkbare Klappe (30; 31) ausgebildet ist.

8. Filtervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenstellung in unterschiedlichenWinkelpositionen arretierbar ist.

9. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Wandelement ein verschiebbares Plattenelement (23; 34) ist.

10. Filtervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenelement (23; 34) in unterschiedliche Gasnebenstrom-Durchtrittsquerschnitte freigebenden Positionen arretierbar ist.

11.Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Wandelement (23) ein einsetzbares Plattenelement ist.

12. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorfilterschicht (28) aus einem luftdurchlässigen Glasmaterial, die auswechselbar vor der Anströmfläche des Filtermediums (7) angeordnet ist.