WO1987007184A1 - Device for cleaning gases, in particular air - Google Patents

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Description

Vorrichtung zum Reinigen von Gasen, insbesondere
Luft
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Gasen, insbesondere Luft, bestehend aus einem mit Gaseintritts- und Gasaustrittsgitter versehenen Gehäuse mit einem Gebläse.
Vorrichtungen zum Reinigen von Luft, und darunter wird nicht nur die Entfernung von Peststoffpartikeln, sondern auch das Keimfreimachen, das Entfernen von Bakterien, Viren etc. verstanden, sind in großer Vielzahl bekannt geworden. Sie werden oftmals mit einem Filter ausgestattet, um in der Luft enthaltene Staub- und sonstige Schwebeteilchen zu entfernen. Es ist auch bekannt, die Luft zwischen elektrischen Filtern hindurchzuführen, die Staub- und Schwebestoffpartikel elektrostatisch aufzuladen und sie an elektrostatisch aufgeladenen Gegenständen niederzuschlagen. Derartige elektrische Filter sind aber teuer in der Anschaffung und weisen einen erheblichen Energieverbrauch auf. Die an ihren Elektroden wirksame Hochspannungen erfordern Schutzmaßnahmen, damit nicht Menschen mit diesen Hochspannung führenden Teilen in Berührung kommen. Diese Schutzmaßnahmen erweitern den sowieso schon erforderlichen großen Bauraum erheblich. Daher ist die Anwendung derartiger Filter auf industrielle Zwecke beschränkt, selbst bei großen Klimaanlagen für große Bürogebäude, Krankenhäuser, Industriehallen und dergl. werden sie kaum angewandt. Sie haben auch den Uachteil, daß sie allein durch elektrische Mittel nur geringfügig, wenn überhaupt, Keime und Bakterien abtöten. Die Vernichtung von Keimen und Bakterien ist aber für Klimaanlagen von hoher Wichtigkeit, da ohne Abtötung von Keimen und Bakterien Klimaanlagen hervorragende Ansteckungsherde für Infektionskrankheiten bilden. Aus diesem Grunde werden in Klimaanlagen Keime und Bakterien auf andere Weise, meist mit chemischen Mitteln, getötet. Das erfordert weiteren Aufwand in der Filteranlage.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfach aufgebaute Vorrichtung zum Reinigen von Luft, insbesondere für Klimaanlagen, zu schaffen, in der mit für den Menschen ungefährlichen elektrischen Mitteln Luft hervorragend gereinigt und von Keimen und Bakterien befreit wird.
Die Erfindung besteht darin, daß im Gehäuse mindestens ein elektrisch aufgeladenes Gitter einerEntladungsstrecke angeordnet ist, welches mit einem Anschluß der Sekundärwicklung eines Tesla-Transformators verbunden ist und welches den einen Pol einer Entladungsstrecke der im Tesla-Transformator erzeugten Hochfrequenzenergie bildet.
Die im Tesla-Transformator erzeugte Hochsparmungsenergie ist für den Menschen ungefährlich, da sie eine Frequenz von ca. loo kHz und mehr aufweist. Die Vorrichtung zum Reinigen von Luft kann daher in kleinen Geräten mit wenig Raumbedarf gebaut werden, bei denen keine besonderen Schutzmaßnahmen wegen der angewandten Hochfrequenzenergie vorzusehen sind, obwohl in der Vorrichtung Hochspannungen in der Größenord nung von 5 - 50.000 Volt wirksam sind. Durch die Anwendung von Entladungen der im Tesla-Transformator erzeugten Hochfrequenzenergie werden nicht nur Staub- und Schwebestoffteilchen elektrisch aufgeladen, sondern es werden auch in der zu reinigenden Luft vorhandene Gase, Dämpfe und Feststoffpartikel ionisiert und dadurch zur Ablagerung gebracht. Besonders wichtig ist aber die Bildung von Ozon in den elektrischen Entladungen, Ozon ist ein hervorragendes Mittel -zur Tötung von Keimen und Bakterien. Der Herstellungsaufwand für diese Vorrichtung zum Reinigen von Luft ist relativ niedrig. Der Tesla-Transformator kann mit Strom aus den in jedem Haushalt vorhandenen öffentlichen Versorgungsnetzen gespeist werden, sein Stromverbrauch ist im Verhältnis zum Stromverbrauch anderer Entladungsstrecken außerordentlich niedrich, denn es fließen wegen der hohen Frequenz nur niedrige Ströme, und der elektrische Wirkungsgrad eines Transformators ist hoch. Dabei ist der Abtötungsgrad von Keimen und Bakterien trotz des geringen Energieverbrauchs überraschend hoch.
Bei einem mit einem Papier, Faser-, Glasfritte oder Textilstoffilter ist es zweckmäßig, wenn die Entladungsstrecke vor dem Filter angeordnet ist, um im Filter die zurückzuhaltenden Teile aufzufangen. Dabei kann es zweckmäßig sein, das Filter elektrostatisch aufzuladen oder als Elektrode zu benutzen oder mit Elektroden zu belegen oder zu versehen.
Vorteilhaft ist es, wenn der andere Pol der Entladungsstrecke durch dicht vor oder hinter dem Papier-, Glasfaser- oder Textilstoffilter angeordnete Leitern in Form von Drähten, Stäben, Geflechten, Gittern oder dergl. oder durch die Flügel des Gebläses oder durch auf oder in dem Papier-, Glasfaser- oder Textilstoffilter angeordnete Leiter oder durch das
Eintrittsgitter gebildet ist. Die konstruktiven Möglichkeiten für die Ausbildung und Gestaltung der zweiten Elektrode der Sntladungsstrecke sind somit groß und geben dem Konstrukteur vielerlei Möglichkeiten anhand, einfach und mit wenig Aufwand sowie mit wenig Bauraum die Vorrichtung zum Reinigen von Luft zu gestalten.
Es kann insbesondere beim Betrieb in Krankenhäusern, aber auch für den Betrieb in Lagerhäusern für Lebensmittel, Arzne mittel und andere vor Keimen und Bakterien zu schützender Ware zweckmäßig sein, wenn hinter dem Papier-, Glasfaser- oder Textilstoffilter eine weitere, durch einen Tesla-Transformator gespeiste Sntladungsstrecke angeordnet ist.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn hinter dem Papier-, Glasfaser- oder Textilstoffilter und hinter dieser weiteren Entladungsstrecke ein Aktivkohlefilter angeordnet ist.
Ebenso wichtig kann es sein, daß die Elektroden oder Filter mit Stoffen beschichtet sind oder werden, die durch Einfluß von elektrischen Entladungen in gasförmigen Zustand übergehen und die gewünschte Wirkung beeinflussen oder verstärke
Die Filter- und Reinigungswirkung wird durch eine zwischen Elektrode und Filter angelegte in- oder externe Gleichstromquelle weiter erhöht.
In den verschiedenen Anwendungsbereichen ist es sinnvoll, die Elektrode oder beide ganz oder teilweise zu ummanteln.
Zur Erzielung bestimmter Wirkungen (u.a. Schutz der Elek¬troden) muß die Möglichkeit vorgesehen sein, daß zwischen Elektrode und Ummantelung ein Raum verbleibt, der mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt werden kann. Man kann während des Betriebes dieser Vorrichtung zum Reinigen von Luft das Papier-, Glasfaser- oder Textilstofffilter sich langsam bewegen lassen, dadurch immer wieder frische Teile in den Luftstrom geführt werden. Besonders vorteilhaft aber ist es, wenn der Bewegungsantrieb für das Papier, Glasfaser- oder Textilstoffilter sporadisch durch eine Steuervorrichtung in Tätigkeit gesetzt ist, deren steuerndes Element eine Uhr oder ein am oder hinter dem Filter angeordneter, den Verschmutzungsgrad des Filters oder den Verschmutzungsgrad der Luft hinter dem Filter messender Sensor ist.
Für diesen Zweck ist das Papier-, Glasfaser- oder Textilstoffilter bahnenförmig. Es kann auf Rollen aufgewickelt sein.
Vorteilhaft ist es, wenn das Filter nach dem Durchlaufen der Vorrichtung durch eine Reinigungs- oder Waschanlage geführt ist. Ist eine solche vorhanden, so kann die Papier-, Glasfaser- oder Textilstoffbahn auch endlos gestaltet sein und immer wieder den Luftström in der Vorrichtung zum Reini- gen von Luft durchlaufen.
Die Vorrichtung kann aber auch gleichzeitig zum Einbringen von Verdunstungs- oder Zersetzungsprodukten bestimmter Flüssigkeiten benutzt werden, um z.B. dessen Fiktionen zu erreichen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn oberhalb der ein Elektrode der Entladungsstrecke ein oder mehrere Tropfenspender, Zerstäuber oder eine Benstzungsvorrichtung. angeordnet sind, welche Flüssigkeit auf die Elektrode oder den Filter aufbringen.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von in derzeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Reinigen von Gasen, insbesondere Luft, mit zwei hintereinander geschalteten Papier-, Glasfaser- oder Feststoffiltern, zwei Entladungsvorrichtungen und einem Aktivkohlefilter,
Fig. 2 eine einfacher aufgebaute Vor chtung mit einer Ent ladungsstrecke und einem Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter, Fig. 3 eine einfach aufgebaute Vorrichtung mit zwei Entladungsstrecken und einem Textilstoffilter,
Fig. 4 eine Ansicht eines Teiles einer Textilstoffilter- bahn.
In dem Gehäuse 1 ist ein Gebläse angeordnet, welches Gase, insbesondere Luft, durch das Eintrittsgitter 3 in Richtung auf das Austrittsgitter 4 durch eine erste Entladungsstreck 5, ein erstes Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter 6, ein zweites Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter 7, eine zweite Entladungsstrecke 8, ein Aktivkohlefilter 9 und das Austrittsgitter 4 drückt. Die Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter 7, 8 sind lange Filterbahnen, welche von einer Rolle lo abgewickelt und auf eine Rolle 11 aufgewickelt werden. Die Bewegungsrichtung der beiden kontinuierlich angetriebenen Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilterbahnen 6, 7 ist gegenläufig.
Vor und hinter den Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilterbahnen 6, 7 ist je eine Entladungsstrecke 8 angeordnet. Diese besteht jeweils aus einem Gitter, welches aus Stäben ode aus Drahtstücken gefertigt sein kann, die zweckmäßigerweise parallel zueinander angeordnet sind und zumindest an ihrem einen Ende durch einen Leiter miteinander verbunden sind, die aber vorzugsweise als ein Drahtgeflecht ausgebildet sind. Diese beiden Gitter der Entladungsstrecke sind mit den end- seitigen Ausführungen der Sekundärspule je eines Tesla- Transformators verbunden.
Dieser Tesla-Transformator bezieht seine Energie aus einem öffentlichen Stromnetz über den Transformator 13, dessen Sekundärspule die elektrische Energie einem Schwingkreis zuführt, der aus dem Kondensator 14 und der Primärspule 15 gebildet ist. Eine Drossel 16 bildet einen Hochfrequenzwiderstand im Stromkreis der Sekundärspule des Transformators 13« Ein Schalter, vorzugsweise elektronischer Schalter 17, ist im Schwingkreis 14, 15 vorgesehen. Die im Hochfrequenztransformator 12, 15 auf hohe Spannungen gebrachte elektrische Schwingungsenergie des Schweingkreises 14, 15 ist an die beiden Flächenelektroden der Entladungsstrecke 5 bzw. 8 geschaltet. Wegen der hohen Schwingungsfrequenz von mehr als lo (hoch 4) Hz ist trotz der hohen erzeugten Spannungen im werte von etwa 5.000 bis 30.000 Volt ein Berühren der Elektroden der Entladungsstrecken 5, 8 für den Menschen völlig ungefährlich.
Zwischen den beiden Elektroden der Entladungsstrecken 5, 8 bilden sich Funken aus, die bei ebenen Elektroden sich in statistischer Verteilung über die ganze Fläche der Elektroden ausbilden, wobei bei 50.000 Entladungen pro Sekunde oder mehr der gesamte Zwischenraum zwischen den beiden Flächenelektroden einer Entladungsstrecke von elektrischer Entladungsenergie gefüllt ist, die Sauerstoffmoleküle in Ozon umzuwandeln vermag und Gase, Dämpfe und auch Festkörperpartikel zu ionisieren vermag. Diese elektrische Energie in ihrer hervorragend gleichmäßigen Verteilung in dem gesamten Raum zwischen den beiden Elektroden führt zu einer nahezu vollständigen Vernichtung aller Keime und Bakterien, die mit Gasen, insbesondere Luft, durch diese Entladungsstrecke hindurchgetragen werden.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind die Herausführungen der Sekundärspule 12 des Tesla-Transformators einerseits an das Eintrittsgitter, andererseits über die Bürste 18 an das Flügelrad 19 des Gebläses 2 angeschlossen, so daß sich die Entladungsstrecke zwischen dem Eintrittsgitter 3 und dem
Flügelrad 19 ausbildet. Das Papier-, Glasfaser- oder Feststofffilter 6 ist in diesem Falle nicht kontinuierlich, sondern sporadisch an einem Motor 20 angetrieben, welcher von der Steuervorrichtung 21 von Zeit zu Zeit in Bewegung gesetzt wird. Die Steuervorrichtung 21 wertet Messungen aus, die von einem Geber 22 oder einem Geber 23 aufgenommen werden. Diese Meßgeber 22, 23 arbeiten als Sensoren und stellen fest, ob der gerade im Betrieb befindliche Teil des Bandes des Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilters 6 noch ausreichend die Schmutz- und Schwebestoffteilchen herausfiltert. Der Meßgeber 22 führt die Messung über eine elektrische Leitfähigkeitsmessung durch, indem zwei Bürsten an dem Papier-, Glasfaseroder Feststoff des Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilters 6 anliegen, während der Meßgeber 23 den Gehalt an Schmutz- teilchen in den Gasen, insbesondere Luft hinter dem Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter 6 feststellt. Steigt die Anzahl der Schmutz-, Staub- und Schwebestoffteilchen im Raum hinter dem Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter 6 über einen bestimmten vorgebbaren Wert an, so setzt die Steuervorrichtung 21 den Motor 2o solange in Tätigkeit, bis der verschmutzte Teil der 3ahn des Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilters 6 auf die Aufwickelrolle 11 aufgewickelt ist und gleichzeitig von der Abwickelrolle lo ein gleichlanges Bahn stück des Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilters abgewickelt und in den von Gasen, insbesondere Luft, durchströmten Raum gebracht ist.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind wiederum zwei Ent- ladungsstrecken vorgesehen, wobei die Elektrode der Ξntladungsstrecke 5 das Eintrittsgitter 3 und die eine Elektrod der Entladungsstrecke 8 das Austrittsgitter 4 ist. Es ist hier ein Textilstoffilter 24 vorgesehen, welches gleichzei tig als Gegenelektrode ausgebildet ist. Und zwar sind zu d sem Zwecke auf dem Textilstoff 25 Drähte 26 oder Metallstafen 27 (vorzugsweise Aluminiumfolienstreifen) und/oder eine perforierte Metallfolie 28 angeordnet. Die elektrische Energie wird auf diese Teile 26, 27, 28 der Gegenelektrode der Entladungsstrecke mit Hilfe einer Metallbürste 29 geleitet .
In diesem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn die Richtung der Funkenbildung vom Eintrittsgitter 3 weg auf die Gegenelektrode 26,27,28 und damit auf das Textilstofffilter 24 gerichtet ist. Um diese Richtung der Funken zu erreichen, sind Hochfrequenzdioden 3o zwischen den Herausführungen der Sekundärspule 12 des Tesla-Transformators und den Elektroden der Entladungsstrecke 5 angeordnet.
Die zweite Entladungsstrecke im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist zwischen dem Flügelrad 19 des Gebläses 2 und dem Austrittsgitter 4 gebildet.

Claims

An s p r ü c h e :
1. Vorrichtung zum Reinigen von Gasen, insbesondere Luft, bestehend aus einem mit Gaseintritts- und Gasaustrittsgitter versehenen Gehäuse mit einem Gebläse, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse mindestens ein elek isch aufgeladenes Gitter einer Entladungsstrecke (5) geordnet ist, welches mit einem Anschluß der Sekundärwicklung (12) eines Tesla- Transformators (12, 15) verbunden ist und welches den einen Pol einer Entladungsstrecke der im Tesla-Transformator (12, 15) erzeugten Hochfrequenzenergie bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem oder mehreren Papier-, Faser-, Glasfaser- oder Textilstoffiltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecke (5) vor dem Filter angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Papier-, Faser-, Glasfaser- oder Textilstofffilter (6, 7) im Betrieb fest und/oder bewegbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Pol der Entladungsstrecke (5) durch dicht vor oder hinter dem Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter angeordnete Leiter in Form von Drähten (26), Stäben, Geflechten, Gittern oder dergl. oder durch den Flügel (19) des Gebläses (2) oder durch auf oder in den Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter (6, 7) angeordnete Leiter (26,27,28) oder durch das Eintrittsgitter (3) gebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter (6,7) eine weitere, durch einen Tesla-Transformator (12,15) gespeiste Entladungsstrecke (8) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter (6,7) ein Aktivkohlefilter (9) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsantrieb (20) für das Papier-, Glasfaseroder Feststoffilter (6) sporadisch durch eine Steuervorrichtung (21) in Tätigkeit gesetzt ist, deren steuerndes Element eine Uhr oder ein am oder hinter dem Filter angeordneter Sensor (22, 23) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Papier-, Glasfaser- oder Feststoffilter (6,7) bahnenförmig ist und auf Rollen (10,11) aufgewickelt ist oder als Endlosbahn gestaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (6,7,) nach dem Durchlaufen der Vorrichtung durch eine Reinigungs- oder Waschanlage geführt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der einen Elektrode der Entladungsstrecke (5, 8) ein Tropfenspender (31) oder eine Benetzungsvorrichtung angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sekundärspule (12) des Tesla-Transformators (12,15) und den Elektroden der Entladungsstrecke (5) geeignete elektrische oder elektronische Schaltungen oder Elemente, z.B. Hochfrequenzdioden (30), angeordnet sind, die die Form und Entladungsrichtung beeinflussen.
12.Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode oder Filter mit einem während der Entladungen sich verflüchtigenden flüssigen, pastösen oder festen Stoff versehen ist oder aus diesem Stoff besteht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführung von Sauerstoff oder anderen Gasen in das Gehäuse dieser Vorrichtung besteht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführung von Gas zur Vorrichtung und/oder der Zuführung in das Gehäuse geeignete Geräte zur physikalischen Vorbehandlung vorgeschaltet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode das Flügelrad (19) des Gebläses ist und die andere Elektrode ein ringförmig gestaltetes Gitter oder Geflecht ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode ganz oder zumindest teilweise von einem dielektrischen Werkstoff ummantelt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Elektrode und Ummantelung ein Raum ist, der mit festen, flüssigen, pastösen oder gasförmigen Stoffen füllbar ist, die unter Einfluß elektrischer Entladungen in einen gasförmigen Zustand übergehen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusätzlich angelegte in- oder externe Gleichspannung an Elektrode - Filter und/oder Filter - Filter.
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