WO2014015862A1 - Abgasfiltervorrichtung - Google Patents

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Tz Technisches Zentrum Entwicklungs- & Handelsgesellschaft Mbh
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Definitions

  • the invention relates to an exhaust filter apparatus for filtering out contaminants (e.g., odors) from exhaust gases, e.g. for use in the odor neutralization of waste gases produced in wastewater treatment or other processes.
  • contaminants e.g., odors
  • Exhaust gas filter devices generally comprise a filter unit, wherein exhaust gases to be filtered are passed through the filter unit and thereby filtered.
  • a filter unit can filter out solids from a gas flow, for example by means of mechanical action.
  • a filter unit can bind a significant amount of noxious gases by absorption or adsorption until its capacity is exhausted and breakdown of noxious gases occurs. It can be provided, for example, that in an absorption phase by means of a suitable liquid, the component to be removed from the gas stream "washed" or “stripped” (with steam instead of liquid) is.
  • the components of the component to be removed may be selectively bound - usually in granulate beds (eg, molecular sieves or activated charcoal) or by mats coated with adsorbents.
  • Physical and chemical binding forces are the determining parameters, whereby the effectiveness of the bonds depends eg on the gas temperature, the gas humidity and the pressure.
  • biological components eg microorganisms
  • this can lead to the extent that the biological components supply the determining forces and dominate the physical or chemical processes.
  • the filter unit can be embodied, for example, as a biological filter unit, wherein microorganisms (eg fungi or bacteria) use substances to be filtered out, which are contained in the exhaust gas stream, as nutrients - ie metabolise - and thereby degrade them.
  • the filter unit has a limited filter capacity. Since an exchange of the used filter unit is displayed against an unused filter unit as soon as the filter unit used has lost its filtering effect at one position (even if the filter effect is still present at other positions thereof), with a uniform distribution of the contaminants to be filtered out in the exhaust gases for As complete as possible utilization of this filter capacity over the filter unit across uniform load with the contaminants and over the filter unit of time uniform filter activity or filter rate advantageous.
  • the invention provides a versatile and compact executable exhaust filter device with a straightforward structure, by means of which an effective utilization of the filter capacity of a filter device of the exhaust gas filter device is made possible.
  • an exhaust gas filter device for filtering out contaminants, e.g. Odors, provided from exhaust gases, which has a filter device for filtering the exhaust gases.
  • the exhaust gas may e.g. Exhaust air laden with contaminants in the form of noxious gases.
  • the exhaust filter device is particularly intended for outdoor use.
  • the exhaust gas filter device is designed in such a way that the exhaust gases to be filtered enter the filter device at a filter entry surface of the filter device, flow through the filter device at a throughflow rate and thereby be filtered or cleaned, and the filtered exhaust gases exit at a filter exit surface of the filter device exit the filter device.
  • the exhaust filter device has a distribution channel for distributing the exhaust gases to be filtered along the filter entry surface and a collection channel for collecting the filtered exhaust gases exiting the filter exit surface.
  • the collecting channel is formed with a cross section increasing in the flow direction of the exhaust gases flowing through it (or along the longitudinal direction of the collecting channel), wherein the collecting channel can be formed, for example, with a continuous (eg uniform) or stepwise increasing cross-sectional area along its entire length.
  • the collecting channel is formed with a cross section that increases uniformly along its entire length in such a way that a (constant) opening angle between 2 ° and 10 ° is enclosed by the side walls of the collecting channel along the direction of flow.
  • the distribution channel is formed with a decreasing in the flow direction of the exhaust gas flowing through it (or along the longitudinal direction of the distribution channel), wherein the distribution channel, for example, with a continuous (eg evenly) or gradually decreasing over its entire length cross-sectional area can be trained.
  • the distribution channel with a uniformly decreasing in the flow direction along its entire length cross-section designed such that a (constant) opening angle between 2 ° and 10 ° is enclosed by the side walls of the distribution channel along the flow direction.
  • it can also be provided to form the distribution channel with the formation of the collection channel with a cross section increasing in the flow direction of the exhaust gases, with a constant or increasing cross-section in the flow direction of the exhaust gases flowing through it.
  • the collecting channel and / or the distribution channel With spatially varying cross-sections as described above, a homogenization of the throughflow velocities present across the filter inlet face (ie the flow velocity, ie the flow velocity) of the collecting channel and the distribution channel with a spatially constant cross section with which the exhaust gases flow through the filter device) achieved; wherein the flow characteristic (resulting from the geometry of these channels) of the exhaust gas filter device can be adjusted such that the exhaust gases flow through the filter device over the entire filter device or over the entire filter inlet surface at (substantially) the same flow rate.
  • the collecting channel and / or the distribution channel with a varying cross section as described above are even in training these channels with a small cross-sectional area a uniform flow rate can be realized, creating a compact (ie space-saving) and at the same time effective exhaust filter device is made possible.
  • the spatial equalization of the flow rate is achieved, for example, by increasing the volume of the collecting channel in the collecting channel with increasing volume of the collected filtered exhaust gases.
  • the variation of the cross section of the collecting channel and / or of the distribution channel can be effected, for example, by means of a shaped body arranged in the flow path of the exhaust gases.
  • the distribution channel and the collecting channel can be designed with a small cross-section while maintaining a small spatial variation of the throughflow velocity.
  • the cross-sectional area (e.g., the average or maximum value of the cross-sectional area) of the distribution channel and / or the cross-sectional area (e.g., the average or maximum cross-sectional area) of the collection channel is less than 5% of the filter entry area.
  • the formation of the collecting channel and / or the distribution channel with an opening angle of 3 ° has proven to be particularly advantageous.
  • the exhaust filter device can (by means of a corresponding design of the collecting channel and / or of the distribution channel) e.g. be formed such that the flow rates at all positions of the filter entry surface have a maximum deviation of 30%, 20% or even 10% of the (average, obtained by averaging over the filter entrance surface away) average of this mean.
  • the exhaust gas filtering device may include a housing having an inlet for receiving the exhaust gases to be filtered and an outlet for discharging the filtered exhaust gases, the exhaust filter device further comprising an inflow channel extending from the inlet opening to the filter inlet surface for supplying the exhaust gases to be filtered to the filter device may have from the filter outlet surface to the outlet opening extending discharge channel for discharging the filtered exhaust gases from the filter device.
  • the distribution channel is that portion of the inflow channel along which the exhaust gases to be filtered are distributed across the filter entry surface and enter the filter device. wherein the filter entry surface in this section, for example, can define or form a (permeable) boundary surface of the inflow channel.
  • the distribution channel may be a partial section of the inflow channel or be identical to the inflow channel.
  • the collection channel is that portion of the outflow channel along which the filtered exhaust gases exiting the filter exit surface exit and collect from the filter device, wherein the filter exit surface in this section may define or form, for example, a (permeable) confinement surface of the outflow channel ,
  • the collecting channel may be a partial section of the outflow channel or be identical to the outflow channel.
  • the exhaust filtering device may include an air conveying device (e.g., a fan or a blower) for conveying the exhaust gases through the filter device.
  • the air conveying device may e.g. be arranged at the inlet opening of the housing, whereby the use of the heat loss of the air conveyor device for heating the exhaust gases is made possible.
  • the filter means is provided with microorganisms for decomposing the contaminants (e.g., filled).
  • the filter device may e.g. an activated carbon layer (e.g., in the form of an activated carbon mat) for receiving the contaminants to be filtered out, wherein the activated carbon layer may be filled with the microorganisms.
  • an activated carbon layer e.g., in the form of an activated carbon mat
  • the filter means may also comprise other filter materials or mats (e.g., microorganized), e.g.
  • the respective filter mats can also be arranged in multiple layers.
  • the component separation from the gas stream can also take place simultaneously in a complex, absorptive, adsorptive and biological manner.
  • the exhaust gas filter device also has a heating device for heating the exhaust gases to be filtered.
  • a heating device for heating the exhaust gases to be filtered.
  • the relative humidity can be measured without condensation.
  • ability of the exhaust gases are lowered before entering the same in the filter device, whereby, for example, a deposition of water or moisture can be effectively suppressed at the filter device.
  • the moisture present in the region of the microorganisms or microbes can also be regulated when the filter device is designed as a biological filter device with microorganisms.
  • the heating device can be designed, for example, such that it heats the exhaust gases to be filtered before they enter the filter device to a predetermined temperature, for example within the metabolization temperature range of the microorganisms (ie within the temperature range in which the microorganisms capable of metabolizing the contaminants).
  • the heating device may be designed such that it heats the exhaust gases to be filtered in such a way that the resulting (relative) humidity of the exhaust gases lies within the metabolisation moisture range of the microorganisms (ie within the moisture range in which the microorganisms for metabolizing - being capable of contaminants).
  • the exhaust gas filter device can in particular be configured without a cooling device for cooling the exhaust gases, for example, provided for condensing and separating liquid; whereby, for example, an energy-intensive reheating of the exhaust gases before entry into the filter device can be avoided.
  • Organisms on the filter device a correspondingly uniformed filter rate, whereby an effective use of the filter capacity of the filter device is additionally supported.
  • the heating device it can also be ensured that the microorganisms can always be kept within their metabolization temperature range independently of the ambient conditions or outside temperatures present outside the exhaust gas filter device, as a result of which the exhaust gas filter device can be used in a variety of ways largely independent of the external ambient conditions.
  • the heater may be an unregulated heater, i. a heating device with non-variable heating power (for example, when the temperature of the exhaust gases to be filtered and / or the outside temperature at the site have a sufficiently small fluctuation).
  • the heating device can also be an adjustable heating device, wherein the heating power (for example, based on the output value of a positioned in the flow path of the exhaust gases to be filtered temperature sensor and / or humidity sensor) is variably adjustable.
  • the heater may also be provided for direct heating of the filter means (e.g., in direct contact therewith).
  • the heating device is arranged in the flow path of the exhaust gases to be filtered, ie with respect to the flow direction in front of the filter device. According to this embodiment, only the exhaust gases to be filtered need to be tempered by the heater (and not for example the entire exhaust filter device).
  • the heating device may, for example, be arranged in the distribution channel and may, for example, be in contact with the filter device (in this case, direct heating of the filter device and thus eg the microorganisms is possible by means of the heating device). Alternatively or additionally, it may also be provided to arrange a heating element of the heating device at the outlet of the air conveying device (or at the inlet of the inflow channel).
  • the heating device can be arranged and designed in such a way that it can be supplied by way of a complete flow cross-section. Cut the exhaust gases away - for example over a complete cross-sectional area of the inflow channel, in particular the distribution channel, away - a spatially uniform heat input per area is generated (ie the heating power is not varied locally).
  • the heating device is an electrically operated heating device.
  • it may be provided to form the heating device in the form of a metallic heating network or in the form of a capillary tube mat (the capillary tube mat can form a closed water cycle, for example, the water of the water cycle being electrically temperature-controlled).
  • the exhaust filter apparatus may further include a flow path of the filtered exhaust gases, i. with respect to the flow direction after the filter device (for example in the collecting channel) arranged heating element, said heating element may be formed analogous to the arranged with respect to the flow direction in front of the filter device Schuvorrich-.
  • the exhaust filter device has at least one support grid for holding the filter device, wherein the filter device or at least a portion of the filter device is releasably attached to the support grid to form a package and the package thus formed is pivotally mounted about a horizontal axis.
  • the filter device or a section of the filter device, for example a filter mat
  • the heating device or a heating element of the heating device
  • a support grid as a package may be provided, in particular when designing the filter device with a polygonal horizontal cross section this package (possibly after opening the housing of the exhaust filter device) is pivotable about a horizontally extending, arranged at the lower end portion of the package axis around.
  • the distribution channel is designed and arranged such that the exhaust gases to be filtered flow in the distribution channel along the filter entry surface prior to their entry into the filter device, i. the flow direction of the exhaust gases to be filtered extends (substantially) parallel to the filter entry surface.
  • the distribution channel may be arranged with its longitudinal direction running along (or substantially parallel to) the filter entry surface.
  • the collection channel may be configured and arranged such that the filtered exhaust gases, after exiting the filter device, flow in the collection channel along the filter exit surface, i. the flow direction of the filtered exhaust gases is (substantially) parallel to the filter exit surface.
  • the collection channel may be arranged with its longitudinal direction along (or substantially parallel to) the filter exit surface extending.
  • the filter device with a given total volume of the exhaust filter device, effective space utilization with a large filter area can be enabled.
  • a closed circumferential contour e.g., in the form of a hollow cylinder
  • an activated carbon mat is rolled up into a hollow cylinder, wherein the interior of the filter device acts as a distribution channel or collecting channel and connects to the outside of the filter device of the respective other channel.
  • the filter device, the distribution channel, the collecting channel and the heating device are arranged in a housing, wherein at least a part of the outer wall of the housing or the entire outer wall of the housing has a thermal insulation.
  • the exhaust filter device is thermally insulated to the outside, the temperature control of the exhaust gases by means of the heater (substantially) can be independent of the outside temperature, so that the heater can be configured as an unregulated heater, for example.
  • the heat insulation moreover, the freezing of moisture condensing on the wall of the housing can be prevented.
  • the thermal insulation helps to even out the temperature of the exhaust gases to be filtered by reducing the thermal coupling or heat losses to the outside environment.
  • the Abgasfiltervornchtung can also be isolated by means of a fluidic shield against external weather conditions.
  • the fluidic shielding can be realized, for example, by arranging the outlet opening, through which the filtered exhaust gases escape from the exhaust gas filter device (eg at such a height) and formed (eg with such a cross-sectional area), that the overpressure of the filtered exhaust gases at the outlet opening is greater than the wind pressure at the level of the outlet opening, and thus from the exiting through the outlet exhaust gases a fluidic shielding of the Abgasfiltervorrich- device is formed.
  • the housing can be closed at the top in such a way that the penetration of rainwater is reliably prevented.
  • the housing can be designed in such a way that any accumulating condensation on the outer jacket or the outer wall of the housing can run off (and escape from the housing through apertures provided for this purpose, for example).
  • the exhaust gas filter device can be designed as an independent, freestanding stand cell or filter cell. However, it can also be provided to integrate the exhaust filter device in a building, wherein parts of the exhaust filter device of the building or of components that are already present on or in the building, and the exhaust filter device and the building so at least partially integral with each other are formed. By integrating the exhaust filter device into a building by utilizing already existing building components, the exhaust filter apparatus can be realized and integrated into the building at a low cost (in particular at a lower cost than in the self-standing stand-alone configuration).
  • the same filtering means eg, microorganism-equipped filtering means / charcoal mats
  • supporting grilles and / or heaters may be used as in a freestanding standing cell; wherein, for example, the filter device, the support grid and a heating device with the formation of a filter pack or filter stack (releasably) can be interconnected.
  • These filter packages can advantageously be arranged in a building with distribution channel and collecting channel.
  • the functions of the housing, the roof hood, the inlet opening, the outlet opening, the air conveyor (where appropriate, the natural train, for example based on temperature or altitude differences natural air flow, can be exploited) and / or the thermal insulation layer of the exhaust filter device are wholly or partly taken over by appropriate components of a building.
  • Such buildings can be, for example, production halls, remodeling facilities producing waste gas, animal houses, etc. Some of these buildings already have fans, air conditioners, heat sources, sufficient heat insulation, etc., which already meet the applicable regulations (eg TA Lärm). The not yet fulfilled by the building functions of the exhaust filter device must be supplemented appropriately.
  • the collecting channel between a wall -. a vertical wall (e.g., an outer wall or partition wall) or roofing of the building and the filter exit surface, and / or the distribution channel is formed between a wall of the building and the filter entry surface.
  • the distribution channel becomes a (relatively large) space or is formed by a space of the building from which the exhaust air to be filtered flows directly into the filtering device (e.g., provided with microorganisms).
  • FIG. 1 schematically shows a sectional illustration of an exhaust gas filter device with a distribution channel and a collecting channel with a constant cross section, a sectional illustration of a further exhaust gas filter device with a distribution channel and a collecting channel with a constant cross section, a sectional illustration of an exhaust gas filter device according to an embodiment
  • FIG. 3b shows a sectional view of an exhaust gas filter device according to a further embodiment
  • Figure 4a is a sectional view of an exhaust filter device according to another
  • Figure 4b is a sectional view of an exhaust filter device according to another
  • Figure 4c is a sectional view of an exhaust filter device according to another
  • FIG. 4d is a sectional view of an exhaust gas filter device according to another
  • FIG. 4e is a sectional view of an exhaust gas filter device according to another
  • FIG. 5 is a sectional view of an exhaust filter device integrated inside a building according to an embodiment
  • FIG. 6 shows a sectional illustration of an exhaust gas filter device integrated inside a building according to a further embodiment
  • FIG. 7 is a sectional view of an exhaust filter device integrated externally on a building according to an embodiment
  • FIG. 8 is a sectional view of an exhaust filter device integrated with a building according to a further embodiment.
  • FIGS. 1a and 1b illustrate, for comparison purposes, an exhaust gas filter device 1 with a distribution channel and a collecting channel, wherein the distribution channel and the collecting channel each have a constant, spatially uniform cross section.
  • Figures 2 to 8 each illustrate different embodiments of an exhaust filter device 1 according to the invention, wherein the distribution channel and / or the collecting channel are formed with a spatially varying cross-section.
  • the exhaust gas filter device 1 has a housing 3 with an inlet opening 5 for receiving exhaust gases to be filtered and an outlet opening 7 for emitting filtered exhaust gases, the outlet opening 7 being provided with an outlet grille as an example (eg for protection against the exhaust gas) Penetration of impurities).
  • FIGS. 1a housing 3 with an inlet opening 5 for receiving exhaust gases to be filtered and an outlet opening 7 for emitting filtered exhaust gases, the outlet opening 7 being provided with an outlet grille as an example (eg for protection against the exhaust gas) Penetration of impurities).
  • FIGS. 1a housing 3 with an inlet opening
  • the exhaust gas filter device 1 is formed by means of a corresponding design of the housing 3 as a rain-proof standing cell and provided for outdoor use; the housing eg a Has roof section or a roof cap 4, which is designed such that the penetration of rainwater is reliably prevented.
  • the vertical direction or the perpendicular direction runs along the z-direction of the xz-coordinate system shown by way of example in FIGS. 1a, 2.
  • the exhaust gas filter device 1 is integrated in each case in a building 45.
  • the exhaust gas filter device 1 in each case has a filter device 9 for filtering out contaminants in the form of odor substances from the exhaust gases, wherein the exhaust gases to be cleaned enter the filter device 9 at a filter inlet surface 11 of the filter device 9, flow through the filter device 9 and on a filter exit surface 13 from the filter device 9 exit.
  • the filter device 9 consists of one or more activated carbon mats 9, which are filled with microorganisms for degrading the contaminants.
  • the exhaust gas filter device 1 has a distribution channel 15 for distributing the exhaust gases to be filtered along the filter entry surface 11 and a collection channel 17 for collecting the filtered exhaust gases exiting at the filter exit surface 13.
  • the flow path of the exhaust gases is illustrated partially schematically in the figures by means of a flow arrow 19.
  • the exhaust gases are conveyed into the housing 3 and through the filter device 9 by means of an air conveying device 21 arranged at the inlet opening 5 in the form of a ventilator 21.
  • the activated carbon mats 9 are fastened to a support grid 23 (eg a wire grid), wherein the support grid 23 according to FIGS. 1 a to 4 e is arranged downstream of the filter device 9 in the flow direction.
  • a support grid 23 eg a wire grid
  • the filter device 9 is pressed by the flow pressure of the exhaust gases against the support grid 23 and thus reliably held on the same.
  • the activated carbon mat 9 is fastened to the support grid 23.
  • one of the activated carbon mat 9 with respect to the flow direction upstream support grid may be provided, which is arranged in the flow direction in front of the activated carbon mat 9 (eg such that the activated carbon mat 9 is clamped between the upstream and downstream support grids).
  • the exhaust filter device 1 also has a heater 25 for heating the exhaust gases to be filtered.
  • the heating device 25 is arranged in the flow path of the exhaust gases to be filtered with respect to the flow direction in front of the filter device 9 in the distribution channel 15, for example on the filter entry surface 11 in direct contact with the filter device 9.
  • the heating device 25 is designed such that it a uniform heating power is provided over its entire surface, wherein the heater 25 spans as an example the entire filter inlet surface 11 and thus allows a temperature control of the entering into the filter device 9 exhaust gases on a spatially over the entire filter inlet surface 11 away uniform temperature.
  • the heating device 25 is designed as an electric heater, here as an example in the form of a metallic heating network with heating wires.
  • the heating device 25 may also be provided to carry out the heating device 25 as a capillary tube heating element.
  • one or more (e.g., electric) heating elements may be disposed at the inlet 5 and at the outlet of the fan 21, e.g. to be in it; However, this is - at least when using only such a heating element - a good homogenization of the air temperature required.
  • uniform heating of the entire exhaust gas flow to be filtered is possible in such a way that the living conditions and metabolizing conditions (temperature and relative humidity) necessary for the microbes or microorganisms are maintained.
  • a support grid 23 and a heating element of the heater 25 are formed as a package, said package in the embodiments of Figures 2 to 4e after opening the housing 3 about a horizontally extending, at the lower end portion of Package arranged axis (not shown) is pivotable around, whereby an easy replacement of the filter device 9 can be done by the package is pivoted from a vertical orientation in a horizontal orientation or folded outwards and then the filter device 9 is replaced ,
  • the housing 3 has a thermal insulation or thermal insulating layer 27 on its outer wall.
  • the heat insulation 27 prevents the freezing of condensate on the outer wall of the housing 3 and thus the formation of ice in the interior of the exhaust filter device 1.
  • the exhaust gas filter device 1 is formed (by means of a corresponding design of the air conveying device 21 and the heat insulation 27) in such a way that the activated carbon mats 9 are largely thermally decoupled from the outside environment.
  • the shielding of the filter device 9 against the (usually too low) outside temperatures except on the isolati- on 27 by a fluidic shield by the outlet opening 7 is formed with such an outlet cross-section that the pressure of the exhaust gases at the outlet opening 7 is greater than the wind pressure at the level of the outlet opening 7.
  • the housing 3 is designed such that on the inside of the outer wall of the housing 3 accumulating condensate can escape from the housing 3 by means of a condensate drain, for example, flow down and through designated drain holes through from the housing 3 can be discharged.
  • the heat insulation 27 may limit or prevent the use of solar heat acting on the housing 3 (eg in summer) to heat the exhaust gases, so that it may also be provided to form the exhaust filter device 1 without heat insulation - in this case the exhaust filter device 1 may have one or more Whirl generators (not shown), by means of which warmer and colder gas components mixed together and so the heat transfer can be improved, so that a uniform temperature can be ensured within the exhaust gases.
  • the exhaust gas filter device 1 has an inlet channel 29 running from the inlet opening 5 to the filter inlet surface 11 for supplying the exhaust gases to be filtered to the activated carbon mat 9 and a discharge channel 31 extending from the filter outlet surface 13 to the outlet opening 7 for discharging the filtered exhaust gases from the Activated carbon mat 9 on.
  • the distribution channel 15 is that portion of the inflow channel 29, along which the exhaust gases to be filtered are distributed over the filter entry surface 11 (and along which the filter entry surface 11 forms a boundary surface of the inflow channel 29).
  • the collecting channel 17 is that portion of the outflow channel 31, along which the filtered exhaust gases emerging at the filter exit surface 13 are collected (and along which the filter exit surface 13 forms a boundary surface of the discharge passage 31).
  • the distribution channel 15 is identical to the inflow channel 29 and the collecting channel 17 is a partial section of the outflow channel 31;
  • the distribution channel 15 is a partial section of the inflow channel 29 and the collecting channel 17 is a partial section of the outflow channel 31.
  • the exhaust-gas filter device 1 according to the embodiments according to FIGS. 1 a to 4 e can be arranged in the horizontal plane perpendicular to the z-axis or height direction with a, e.g. may be formed rectangular or round cross-section, may e.g. be rotationally symmetric with respect to their height direction.
  • a round design of the exhaust filter device 1 the activated carbon mat or the activated carbon mats 9 can be laid with their long side in the circumferential direction with staggered joints.
  • the distribution channel 15 is designed such that the exhaust gases to be cleaned each flow along at least part of the filter inlet surface 11 prior to their entry into the filter device 9; moreover, the collecting channel 17 is designed such that the cleaned exhaust gases after emerging from the filter device 9 along at least a portion of the filter outlet surface 13 to flow.
  • a large part of the total volume of the exhaust filter device 1 can be filled by the filter elements or activated carbon mats 9 and thus a - as far as the total volume of the exhaust filter device - the largest possible active filter area are provided.
  • the exhaust gas filter device 1 is designed in such a way that the exit speed with which the filtered exhaust gases exit from the outlet opening 7 is sufficiently large (but not too large, since otherwise excessive noise generation may occur).
  • the exhaust gas filter devices 1 according to FIGS. 1 a and 1 b are designed such that the flow of current through the filter device or activated charcoal mat 9 takes place from the inside to the outside, the distribution channel 15 being arranged between two activated carbon mat strips. 9 (or between two sections of the filter inlet surface 11) and the collecting channel 17 between the filter outlet surface 13 and a portion of the outer wall or peripheral wall of the housing 3 is formed. According to FIGS. 1 a and 1 b, both the distribution channel 15 and the collecting channel 17 are formed with a constant cross-section along the flow direction of the exhaust gases (or along their longitudinal direction parallel to the z-direction).
  • the exhaust gas filter devices according to FIGS. 1 a and 1 b differ in that in the exhaust gas filter device 1 according to FIG.
  • the outlet opening 7 is arranged in the upper end section or roof area whereas the outlet opening 7 is arranged in the lower end section or bottom area according to FIG is and thus in these two exhaust filter devices a different flow guidance and thus also a different mixing of the filtered exhaust gases with the ambient air (with dilution of the residues) is present.
  • a greater flow velocity can be made possible, but the lance emerging at the outlet opening 7 is more at the level of the human nose.
  • the exhaust gas filter device 1 is formed by means of the formation of the distribution channel 15 and / or the collecting channel 17 with a spatially varying cross section such that a very uniform velocity distribution of the flow velocity (ie the flow velocity with which the exhaust gases flow through the filter device) is present over the entire surface of the activated carbon mat 9 or over the entire filter inlet surface 11.
  • the distribution channel 15 is formed with a constant cross section, whereas the cross section of the collecting channel 17 along the flow direction of the exhaust gases flowing through it is varied such that the collecting channel along this direction has an opening angle of 3 °.
  • the collecting channel 17 is formed with a uniformly increasing cross section along its entire length (in the flow direction of the exhaust gases flowing through it), the variation of the cross section of the collecting channel 17 being effected by means of a shaped body 33 arranged in the flow path of the exhaust gases.
  • the shaped body 33 has a triangular cross-section in a vertical section (ie, parallel to the xz plane according to the coordinate system illustrated in FIG. 2). cut and can be formed, for example, as a pyramid, prism, cone or truncated cone.
  • the shaped body 33 may be formed, for example, as a pyramid with a triangular, square, rectangular or generally polygonal base surface; wherein the formation is advantageous as a pyramid with a polygonal base, in particular in cases in which the filter elements or activated carbon mats 9 - for example, for weight reasons - are divided.
  • the current flow through the activated carbon mat 9 extends from the outside in, the distribution channel 15 being formed between the filter inlet surface 11 and a section of the wall of the housing 3, and the collecting channel 17 between the filter outlet surface 13 and a side surface of the molded body 33 is formed.
  • the ventilator 21 has a vertical axis and is designed without a volute casing (in which condensate could collect).
  • the fan 21 has a radial impeller and a downstream bladed or unbladed diffuser, wherein the bladed diffuser acts as a stator.
  • the bladed diffuser acts as a stator and the diffuser adjoining the diffuser, the flow entering the fan 21 is retarded and evened out.
  • a condensate drain 39 is illustrated in FIG.
  • the distribution channel 15 is designed with a cross-section decreasing in the flow direction of the exhaust gases flowing through it, the collecting channel 17 having a cross-section increasing along the flow direction of the exhaust gases flowing through it; wherein the cross-sectional variation of these two channels is realized by arranging the filter means in the form of the activated carbon mat 9 at an angle (i.e., not parallel) to the peripheral wall of the housing 3.
  • FIG. 3b illustrates an exhaust gas filter device 1 with an outwardly-extending flow guide, wherein the collection channel 17 is formed with a step-increasing cross-section by means of a shaped body 35, which is rectangular in the illustrated vertical section.
  • FIGS. 4a to 4e illustrate further possibilities of forming the sam- melkanals 17 with a cross-sectional along the direction of flow by means of a design of the housing 3 (Fig. 4a, 4d, 4e) and the heat insulation 27 (Fig. 4c) with a corresponding shape and / or by means arranged in the flow path of the exhaust body molding 33 with a corresponding shape ( Figure 4b);
  • the distribution channel 15 is also formed by means of a shaped body 33 with a decreasing cross section.
  • a heating element 37 arranged at the entrance of the distribution channel 15 is provided.
  • the (maximum) cross section of the collecting channel and the (maximum) cross section of the distribution channel are smaller than 5% of the surface of the activated carbon mat 9 or of the filter inlet surface 11.
  • FIGS. 5 to 8 illustrate embodiments according to which the exhaust filter device 1 is integrated into a building 45, wherein for the exhaust filter device 1 in particular no separate housing is required and realized the functions of thermal insulation, temperature control and air delivery at least partially by means of the building 45 are.
  • the building 45 has inter alia a roof 41 with a thermal insulating layer and a building wall 42, wherein the roof 41 and the building wall 42 form a building space 44.
  • a filter device 9 a heating device 25 and a support grid 23 are connected together to form a filter pack 40.
  • the collecting channel 17 is in each case formed with an increasing cross-section in the flow direction of the exhaust gases flowing through it.
  • the filter packs 40 are mounted by means of a bracket 43 on the roof 41 of the building 45, that the collecting channel 17 between the inside of the roof 41 and the filter outlet surface 13 is formed.
  • the filter packs 40 are attached to the wall 42 by means of a holder 43 such that the collecting channel 17 is formed between the inside of the wall 42 and the filter outlet surface 13.
  • the filter pack 40 is attached to the wall 42 such that the distribution channel 15 is formed between the outside of the wall 42 and the filter entry surface 11.
  • the filter packs 40 are arranged under a roof hood 4 of the building 45 such that the collecting duct 17 is formed between the roof hood 4 and the filter outlet surface 13.
  • the distribution channel 15 is formed by the space 44 of the building 45.
  • the cross-section of the collecting channel in the flow direction increases suitably, it is possible to achieve a very uniform velocity distribution over the filter surface. Therefore, the arrangement of the filter packs 40 in the interior of the building 45 (in particular according to FIG. 6) is significantly more advantageous. In addition, the filter packs 40 are secured against wanton damage.
  • the filter pack 40 is attached to the outside of the building 45 (as for example in accordance with FIG. 7), greater expenditures for achieving a uniform speed distribution over the width result. If the heat in the building is large, the natural draft may be sufficient and no fan must be installed ( Figures 7, 8). In Figure 8, the filter packs are integrated directly into the roof 41. Depending on the task with regard to the exhaust gas volume flow, the service life of the filter packs or filter cells, etc., one, two or more filter packs can be arranged.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasfiltervorrichtung zum Herausfiltern von Kontaminationsstoffen aus Abgasen, aufweisend: eine Filtereinrichtung zum Filtern der Abgase, wobei die Abgase an einer Filter-Eintrittsfläche in die Filtereinrichtung eintreten, durch die Filtereinrichtung hindurchströmen, und an einer Filter-Austrittsfläche aus der Filtereinrichtung austreten; und einen Verteilungskanal zum Verteilen der zu filternden Abgase entlang der Filter-Eintrittsfläche und einen Sammelkanal zum Sammeln der an der Filter-Austrittsfläche austretenden gefilterten Abgase; wobei der Querschnitt des Sammelkanals in Strömungsrichtung der Abgase zunimmt und/oder der Querschnitt des Verteilungskanals in Strömungsrichtung der Abgase abnimmt.

Description

Abgasfiltervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Abgasfiltervorrichtung zum Herausfiltern von Kontaminationsstoffen (z.B. Geruchsstoffen) aus Abgasen, z.B. zur Verwendung zur Geruchsneu- tralisierung von in der Abwassertechnik oder anderen Prozessen anfallenden Abgasen.
Abgasfiltervorrichtungen weisen in der Regel eine Filtereinheit auf, wobei zu filternde Abgase durch die Filtereinheit hindurchströmen und dabei gefiltert werden. Eine solche Filtereinheit kann z.B. mittels mechanischer Wirkungsweise Feststoffe aus einem Gas- ström herausfiltern. Des Weiteren kann eine solche Filtereinheit eine beträchtliche Menge von Schadgasen durch Absorption oder Adsorption binden, bis ihre diesbezügliche Kapazität erschöpft ist und es zum Durchbruch der Schadgase kommt. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass in einer Absorptionsphase mittels einer geeigneten Flüssigkeit die zu entfernende Komponente aus dem Gasstrom„gewaschen" oder„gestrippt" (bei Dampf statt Flüssigkeit) wird. Als ein anderes Beispiel können die Bestandteile der zu entfernenden Komponente selektiv - meist in Schüttungen aus Granulat (z.B. Molekularsiebe oder Aktivkohle) oder aber mittels Matten, auf die Adsorbens aufgetragen sind - gebunden werden. Physikalische und chemische Bindungskräfte sind dabei die bestimmenden Parameter, wobei die Effektivität der Bindungen z.B. von der Gastempe- ratur, der Gasfeuchte und dem Druck abhängt. Sowohl bei der Absorption als auch bei der Adsorption können biologische Komponenten (z.B. Mikroorganismen) zugegeben werden oder sich bilden. Das kann im Prozess soweit führen, dass die biologischen Komponenten die bestimmenden Kräfte liefern und die physikalischen bzw. chemischen Prozesse dominieren. Die Filtereinheit kann z.B. als biologische Filtereinheit ausgebil- det sein, wobei Mikroorganismen (z.B. Pilze oder Bakterien) herauszufilternde Stoffe, die in dem Abgasstrom enthalten sind, als Nährstoff verwenden - d.h. verstoffwechseln - und dabei abbauen. Die Filtereinheit weist eine begrenzte Filterkapazität auf. Da ein Austausch der benutzten Filtereinheit gegen eine unbenutzte Filtereinheit angezeigt ist, sobald die benutzte Filtereinheit ihre Filterwirkung an einer Position verloren hat (auch wenn an anderen Positionen davon die Filterwirkung noch vorhanden ist), ist bei gleichmäßiger Verteilung der herauszufilternden Kontaminationsstoffe in den Abgasen für ein möglichst vollständiges Ausnutzen dieser Filterkapazität eine über die Filtereinheit hinweg gleichmäßige Belastung mit den Kontaminationsstoffen und eine über die Filtereinheit hinweg gleichmäßige Filteraktivität bzw. Filterrate vorteilhaft. Durch die Erfindung wird eine vielseitig einsetzbare und kompakt ausführbare Abgasfiltervorrichtung mit einem unkomplizierten Aufbau geschaffen, mittels derer eine effektive Ausnutzung der Filterkapazität einer Filtereinrichtung der Abgasfiltervorrichtung ermög- licht ist.
Hierzu ist erfindungsgemäß eine Abgasfiltervorrichtung zum Herausfiltern von Kontaminationsstoffen, z.B. Geruchsstoffen, aus Abgasen vorgesehen, die eine Filtereinrichtung zum Filtern der Abgase aufweist. Das Abgas kann z.B. Abluft sein, die mit Kontaminati- onsstoffen in Form von Schadgasen beladen ist. Die Abgasfiltervorrichtung ist insbesondere für den Einsatz im Freien vorgesehen. Die Abgasfiltervorrichtung ist derart ausgebildet, dass die zu filternden Abgase an einer Filter-Eintrittsfläche der Filtereinrichtung in die Filtereinrichtung eintreten, mit einer Durchströmgeschwindigkeit durch die Filtereinrichtung hindurchströmen und dabei gefiltert bzw. gereinigt werden, und die gefilterten Abgase an einer Filter-Austrittsfläche der Filtereinrichtung aus der Filtereinrichtung austreten.
Die Abgasfiltervorrichtung weist einen Verteilungskanal zum Verteilen der zu filternden Abgase entlang der Filter-Eintrittsfläche und einen Sammelkanal zum Sammeln der an der Filter-Austrittsfläche austretenden gefilterten Abgase auf. Der Sammelkanal ist mit einem in Strömungsrichtung der durch ihn hindurchströmenden Abgase (bzw. entlang der Längsrichtung des Sammelkanals) zunehmenden Querschnitt ausgebildet, wobei der Sammelkanal z.B. mit einer entlang seiner gesamten Länge stetig (z.B. gleichmäßig) oder auch stufenweise zunehmenden Querschnittsfläche ausgebildet sein kann. Bevorzugt ist der Sammelkanal mit einem in Strömungsrichtung entlang seiner gesamten Länge gleichmäßig derart zunehmenden Querschnitt ausgebildet, dass von den Seitenwänden des Sammelkanals entlang der Strömungsrichtung ein (konstanter) Öffnungswinkel zwischen 2° und 10° eingeschlossen wird. Alternativ oder zusätzlich ist der Verteilungskanal mit einem in Strömungsrichtung der durch ihn hindurchströmenden Ab- gase (bzw. entlang der Längsrichtung des Verteilungskanals) abnehmenden Querschnitt ausgebildet, wobei der Verteilungskanal z.B. mit einer entlang seiner gesamten Länge stetig (z.B. gleichmäßig) oder auch stufenweise abnehmenden Querschnittsfläche ausgebildet sein kann. Bevorzugt ist der Verteilungskanal mit einem in Strömungsrichtung entlang seiner gesamten Länge gleichmäßig derart abnehmenden Querschnitt ausgebildet, dass von den Seitenwänden des Verteilungskanals entlang der Strömungs- richtung ein (konstanter) Öffnungswinkel zwischen 2° und 10° eingeschlossen wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, den Verteilungskanal - bei Ausbildung des Sam- melkanals mit einem in Strömungsrichtung der Abgase zunehmenden Querschnitt - mit einem konstanten oder einem in Strömungsrichtung der durch ihn hindurchströmenden Abgase zunehmenden Querschnitt auszubilden.
Indem der Sammelkanal und/oder der Verteilungskanal mit wie oben beschrieben räumlich variierenden Querschnitten ausgebildet sind, wird (gegenüber einer Ausbildung des Sammelkanals und des Verteilungskanals mit einem räumlich konstanten Querschnitt) eine Vergleichmäßigung der über die Filter-Eintrittsfläche hinweg vorliegenden Durchströmgeschwindigkeiten (d.h. der Strömungsgeschwindigkeit, mit der die Abgase durch die Filtereinrichtung hindurchströmen) erzielt; wobei die (aus der Geometrie dieser Kanäle resultierende) Strömungscharakteristik der Abgasfiltervorrichtung derart eingestellt werden kann, dass die Abgase über die gesamte Filtereinrichtung bzw. über die gesamte Filter-Eintrittsfläche hinweg mit (im Wesentlichen) derselben Durchströmgeschwindigkeit durch die Filtereinrichtung hindurchströmen. Dadurch kann (bei gleichmäßiger Verteilung der herauszufilternden Kontaminationsstoffe in den Abgasen) eine entsprechende Vergleichmäßigung der pro Fläche der Filtereinrichtung anfallenden Menge an herauszufilternden Kontaminationsstoffen erzielt werden, sodass ein effektives Ausnutzen der Filterkapazität der Filtereinrichtung ermöglicht ist.
Zudem erfordert eine effektive Raumausnutzung, wobei ein möglichst großer Volumenanteil der Abgasfiltervorrichtung mit Filterelementen ausgefüllt ist, bei vorgegebenem Gesamtvolumen der Abgasfiltervorrichtung eine Ausbildung des Verteilungskanals und des Sammelkanals mit einem entsprechend geringen Querschnitt, wobei aufgrund strömungstechnischer Gesetzmäßigkeiten bei Ausbildung dieser Kanäle mit einem räumlich konstanten (geringen) Querschnitt eine ungleichmäßige räumliche Geschwindigkeitsverteilung der Durchströmgeschwindigkeit über die Filter-Eintrittsfläche hinweg hervor- gerufen wird, wobei an unterschiedlichen Positionen der Filtereinrichtung bzw. der Filter-Eintrittsfläche stark unterschiedliche Durchströmgeschwindigkeiten vorliegen und somit auch entsprechend unterschiedliche Mengen herauszufilternder Kontaminationsstoffen anfallen. Im Gegensatz dazu kann, indem der Sammelkanal und/oder der Verteilungskanal mit einem wie oben beschrieben variierenden Querschnitt ausgebildet sind, auch bei Ausbildung dieser Kanäle mit einer geringen Querschnittsfläche eine vergleichmäßigte Durchströmgeschwindigkeit realisiert werden, wodurch eine kompakte (d.h. platzsparende) und zugleich effektive Abgasfiltervorrichtung ermöglicht ist. Die räumliche Vergleichmäßigung der Durchströmgeschwindigkeit wird z.B. erzielt, indem in dem Sammelkanal mit zunehmendem Volumen der gesammelten gefilterten Abgase auch das Volumen des Sammelkanals zunimmt. Die Variation des Querschnitts des Sammelkanals und/oder des Verteilungskanals kann z.B. mittels eines in dem Strömungsweg der Abgase angeordneten Formkörpers erfolgen.
Mittels der beschriebenen Ausgestaltungen können der Verteilungskanal und der Sammelkanal unter Einhaltung einer geringen räumlichen Variation der Durchströmgeschwindigkeit mit einem geringen Querschnitt ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführung ist die Querschnittsfläche (z.B. der Mittelwert oder der Maximalwert der Quer- schnittsfläche) des Verteilungskanals und/oder die Querschnittsfläche (z.B. der Mittelwert oder der Maximalwert der Querschnittsfläche) des Sammelkanals kleiner als 5% der Filter-Eintrittsfläche. Bei dieser Ausgestaltung hat sich die Ausbildung des Sammelkanals und/oder des Verteilungskanals mit einem Öffnungswinkel von 3° als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Abgasfiltervorrichtung kann (mittels entsprechender Ausgestal- tung des Sammelkanals und/oder des Verteilungskanals) z.B. derart ausgebildet sein, dass die Durchströmgeschwindigkeiten an allen Positionen der Filter-Eintrittsfläche eine maximale Abweichung von 30%, 20% oder sogar 10% des (räumlichen, durch Mittelung über die Filter-Eintrittsfläche hinweg erhaltenen) Mittelwerts von diesem Mittelwert aufweisen.
Die Abgasfiltervorrichtung kann ein Gehäuse mit einer Eintrittsöffnung zum Aufnehmen der zu filternden Abgase und einer Austrittsöffnung zum Abgeben der gefilterten Abgase aufweisen, wobei die Abgasfiltervorrichtung zudem einen von der Eintrittsöffnung zu der Filter-Eintrittsfläche verlaufenden Zuströmkanal zum Zuführen der zu filternden Abgase zu der Filtereinrichtung und einen von der Filter-Austrittsfläche zu der Austrittsöffnung verlaufenden Abströmkanal zum Abführen der gefilterten Abgase von der Filtereinrichtung aufweisen kann. Gemäß der vorliegend verwendeten Terminologie ist der Verteilungskanal derjenige Abschnitt des Zuströmkanals, entlang dessen die zu filternden Abgase über die Filter-Eintrittsfläche verteilt werden und in die Filtereinrichtung eintreten, wobei die Filter-Eintrittsfläche in diesem Abschnitt z.B. eine (permeable) Begrenzungsfläche des Zuströmkanals definieren oder bilden kann. Der Verteilungskanal kann ein Teilabschnitt des Zuströmkanals sein oder mit dem Zuströmkanal identisch sein. Der Sammelkanal ist derjenige Abschnitt des Abströmkanals, entlang dessen die an der Fil- ter-Austrittsfläche austretenden, gefilterten Abgase aus der Filtereinrichtung austreten und gesammelt werden, wobei die Filter-Austrittsfläche in diesem Abschnitt z.B. eine (permeable) Begrenzungsfläche des Abströmkanals definieren oder bilden kann. Der Sammelkanal kann ein Teilabschnitt des Abströmkanals sein oder mit dem Abströmkanal identisch sein.
Die Abgasfiltervorrichtung kann zum Fördern der Abgase durch die Filtereinrichtung hindurch eine Luftfördervorrichtung (z.B. einen Ventilator oder ein Gebläse) aufweisen. Die Luftfördervorrichtung kann z.B. an der Eintrittsöffnung des Gehäuses angeordnet sein, wodurch die Nutzung der Verlustwärme der Luftfördervorrichtung zum Erwärmen der Abgase ermöglicht ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Filtereinrichtung mit Mikroorganismen zum Abbauen bzw. Verstoffwechseln der Kontaminationsstoffe versehen (z.B. befüllt). Die Filtereinrichtung kann z.B. eine Aktivkohleschicht (z.B. in Form einer Aktivkohlematte) zum Aufnehmen der herauszufilternden Kontaminationsstoffe aufweisen, wobei die Aktivkohleschicht mit den Mikroorganismen versehen bzw. befüllt sein kann. Mittels der Aktivkohleschicht kann eine Depot- und Pufferwirkung erzielt werden, indem die herauszufilternden Kontaminationsstoffe an der Aktivkohle angelagert bzw. gespeichert werden und die Aktivkohleschicht mittels der Mikroorganismen regeneriert wird, indem die ge- speicherten Kontaminationsstoffe von den Mikroorganismen abgebaut werden. Die Filtereinrichtung kann jedoch auch (z.B. mit Mikroorganismen versehene) andere Filtermaterialien bzw. Filtermatten aufweisen, z.B. zum Abbau von Schwefelwasserstoff. Die jeweiligen Filtermatten können auch mehrschichtig angeordnet sein. Durch eine entsprechende Prozessführung kann die Komponentenabtrennung aus dem Gasstrom auch gleichzeitig komplex absorptiv, adsorptiv und biologisch erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Abgasfiltervorrichtung zudem eine Heizvorrichtung zum Beheizen der zu filternden Abgase auf. Indem die Abgase mittels der Heizvorrichtung erwärmt werden, kann ohne Kondensation die relative Luftfeuchtig- keit der Abgase vor Eintreten derselben in die Filtereinrichtung gesenkt werden, wodurch z.B. ein Ablagern von Wasser bzw. Feuchtigkeit an der Filtereinrichtung wirksam unterdrückt werden kann. Durch das Absenken der relativen Luftfeuchte kann zudem bei Ausführung der Filtereinrichtung als biologische Filtereinrichtung mit Mikroorganis- men die im Bereich der Mikroorganismen bzw. Mikroben vorliegende Feuchte reguliert werden. Die Heizvorrichtung kann z.B. derart ausgebildet sein, dass von ihr die zu filternden Abgase vor ihrem Eintritt in die Filtereinrichtung auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden, die z.B. innerhalb des Verstoffwechselungs-Temperaturbereichs der Mikroorganismen liegt (d.h. innerhalb des Temperaturbereichs, in dem die Mikroor- ganismen zum Verstoffwechseln der Kontaminationsstoffe fähig sind). Alternativ oder zusätzlich kann die Heizvorrichtung derart ausgebildet sein, dass von ihr die zu filternden Abgase derart erwärmt werden, dass die resultierende (relative) Feuchte der Abgase innerhalb des Verstoffwechselungs-Feuchtebereichs der Mikroorganismen liegt (d.h. innerhalb des Feuchtebereichs, in dem die Mikroorganismen zum Verstoffwech- sein der Kontaminationsstoffe fähig sind). Die Abgasfiltervorrichtung kann insbesondere ohne eine - z.B. zum Kondensieren und Abscheiden von Flüssigkeit vorgesehene - Kühlvorrichtung zum Kühlen der Abgase ausgebildet sein; wodurch z.B. ein energieintensives Wiederaufheizen der Abgase vor Eintritt in die Filtereinrichtung vermieden werden kann.
Da bei lokal unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten das lokal von einem Teilabschnitt der Heizvorrichtung pro Zeit zu erwärmende Abgasvolumen variiert, führen unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten zu Teilströmungen mit unterschiedlichen Temperaturen und somit zu entsprechenden, über die Filtereinrichtung hinweg auftre- tenden räumlichen Temperaturunterschieden. Indem die Strömungsgeschwindigkeit, mit der die Abgase durch die Filtereinrichtung hindurchströmen, wie oben beschrieben vergleichmäßigt ist, können daher auch über die Filtereinrichtung hinweg auftretende räumliche Temperaturunterschiede, die durch lokal unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten hervorgerufen werden, zumindest teilweise ausgeglichen werden, so- dass an allen Positionen der Filtereinrichtung im Wesentlichen dieselbe Temperatur vorliegt. Da die biologische Aktivität bzw. Fressaktivität der Mikroorganismen mit der Temperatur variiert, ermöglicht eine über die Filtereinrichtung hinweg vergleichmäßigte Temperatur eine entsprechend vergleichmäßigte Fressaktivität bzw. Filteraktivität der Mikroorganismen und somit (bei gleichmäßiger Verteilung der Mikroben bzw. Mikro- Organismen über die Filtereinrichtung) eine entsprechend vergleichmäßigte Filterrate, wodurch ein effektives Ausnutzen der Filterkapazität der Filtereinrichtung zusätzlich unterstützt ist. Mittels der Heizvorrichtung kann zudem sichergestellt werden, dass die Mikroorganismen unabhängig von den außerhalb der Abgasfiltervorrichtung vorliegen- den Umgebungsbedingungen bzw. Außentemperaturen stets innerhalb ihres Verstoff- wechselungs-Temperaturbereichs gehalten werden können, wodurch die Abgasfiltervorrichtung weitgehend unabhängig von den äußeren Umgebungsbedingungen vielseitig einsetzbar ist. Mittels der oben beschriebenen Vergleichmäßigung der Durchströmgeschwindigkeiten ist somit neben der räumlichen Vergleichmäßigung der Filterbelastung (Menge anfallender Kontaminationsstoffe pro Abschnitt der Filtereinrichtung) auch die räumliche Vergleichmäßigung der Filteraktivität (Fressaktivität der Mikroorganismen) unterstützbar.
Die Heizvorrichtung kann eine ungeregelte Heizvorrichtung sein, d.h. eine Heizvorrichtung mit nicht variierbarer Heizleistung (z.B., wenn die Temperatur der zu filternden Abgase und/oder die Außentemperatur am Einsatzort eine hinreichend geringe Schwankung aufweisen). Die Heizvorrichtung kann jedoch auch eine regulierbare Heizvorrichtung sein, wobei die Heizleistung (z.B. anhand des Ausgabewertes eines im Strömungsweg der zu filternden Abgase positionierten Temperatursensors und/oder Feuchtesensors) variabel einstellbar ist. Die Heizvorrichtung kann auch zum unmittelbaren Beheizen der Filtereinrichtung vorgesehen sein (z.B. in direktem Kontakt zu derselben angeordnet sein).
Gemäß einer Ausführungsform ist die Heizvorrichtung in dem Strömungsweg der zu fil- ternden Abgase, d.h. bezüglich der Strömungsrichtung vor der Filtereinrichtung, angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform müssen lediglich die zu filternden Abgase von der Heizvorrichtung temperiert werden (und z.B. nicht die gesamte Abgasfiltervorrichtung). Die Heizvorrichtung kann z.B. in dem Verteilungskanal ange-ordnet sein und kann z.B. im Kontakt zu der Filtereinrichtung stehen (in diesem Fall ist mittels der Heiz- Vorrichtung auch ein unmittelbares Temperieren der Filtereinrichtung und somit z.B. der Mikroorganismen ermöglicht). Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, ein Heizelement der Heizvorrichtung am Ausgang der Luftfördervor-richtung (bzw. am Eingang des Zuströmkanals) anzuordnen. Die Heizvorrichtung kann insbesondere derart angeordnet und ausgebildet sein, dass von ihr über einen komplet-ten Strömungsquer- schnitt der Abgase hinweg - z.B. über eine vollständige Quer-schnittsfläche des Zu- strömkanals, insbesondere des Verteilungskanals, hinweg - ein räumlich gleichmäßiger Wärmeeintrag pro Fläche generiert wird (d.h. die Heizleistung nicht lokal variiert). Gemäß einer Ausführungsform ist die Heizvorrichtung eine elektrisch betriebene Heizvorrichtung. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, die Heizvorrichtung in Form eines metallischen Heiznetzes oder in Form einer Kapillarrohrmatte auszubilden (wobei die Kapillarrohrmatte z.B. einen geschlossenen Wasserkreislauf bilden kann, wobei das Wasser des Wasserkreislaufs elektrisch temperierbar ist).
Die Abgasfiltervorrichtung kann ferner ein in dem Strömungsweg der gefilterten Abgase, d.h. bezüglich der Strömungsrichtung nach der Filtereinrichtung (z.B. in dem Sammelkanal) angeordnetes Heizelement aufweisen, wobei dieses Heizelement analog zu der bezüglich der Strömungsrichtung vor der Filtereinrichtung angeordneten Heizvorrich- tung ausgebildet sein kann. Mittels dieses der Filtereinrichtung nachgelagerten Heizelements kann die Filtereinrichtung und somit ggf. auch die Mikroorganismen zusätzlich gegen äußere Temperatureinflüsse geschützt sein.
Gemäß einer Ausführung weist die Abgasfiltervorrichtung mindestens ein Stützgitter zum Halten der Filtereinrichtung auf, wobei die Filtereinrichtung oder zumindest ein Abschnitt der Filtereinrichtung unter Ausbildung eines Pakets lösbar an dem Stützgitter befestigt ist und das derart gebildete Paket um eine horizontal verlaufende Achse herum schwenkbar angeordnet ist. Zum Beispiel kann - insbesondere bei Ausgestaltung der Filtereinrichtung mit einem vieleckigen Horizontalquerschnitt - vorgesehen sein, die Fil- tereinrichtung (bzw. einen Abschnitt der Filtereinrichtung, z.B. eine Filtermatte), die Heizvorrichtung (bzw. ein Heizelement der Heizvorrichtung) und ein Stützgitter als ein Paket auszubilden, wobei dieses Paket (ggf. nach Öffnen des Gehäuses der Abgasfiltervorrichtung) um eine horizontal verlaufende, am unteren Endabschnitt des Pakets angeordnete Achse herum schwenkbar ist. Dadurch kann z.B. bei Wartungsarbeiten auf unkomplizierte Art und Weise ein Austausch der Filtereinrichtung erfolgen, indem das Paket aus einer Vertikalausrichtung in eine Horizontalausrichtung geschwenkt bzw. nach außen geklappt wird und daraufhin die Filtereinrichtung ausgewechselt wird. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die horizontal verlaufende Achse einerseits mit dem unteren Endabschnitt des Stützgitters und andererseits mit dem Gehäuse der Abgasfil- tervorrichtung verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Verteilungskanal derart ausgebildet und angeordnet, dass die zu filternden Abgase vor ihrem Eintritt in die Filtereinrichtung in dem Ver- teilungskanal entlang der Filter-Eintrittsfläche strömen, d.h. die Strömungsrichtung der zu filternden Abgase (im Wesentlichen) parallel zu der Filter-Eintrittsfläche verläuft. Zum Beispiel kann der Verteilungskanal mit seiner Längsrichtung entlang (bzw. im Wesentlichen parallel zu) der Filter-Eintrittsfläche verlaufend angeordnet sein. Der Sammelkanal kann derart ausgebildet und angeordnet sein, dass die gefilterten Abgase nach ihrem Austritt aus der Filtereinrichtung in dem Sammelkanal entlang der Filter-Austrittsfläche strömen, d.h. die Strömungsrichtung der gefilterten Abgase (im Wesentlichen) parallel zu der Filter-Austrittsfläche verläuft. Zum Beispiel kann der Sammelkanal mit seiner Längsrichtung entlang (bzw. im Wesentlichen parallel zu) der Filter-Austrittsfläche verlaufend angeordnet sein.
Gemäß diesen Ausgestaltungen kann bei einem vorgegebenen Gesamtvolumen der Abgasfiltervorrichtung eine effektive Raumausnutzung mit einer großen Filterfläche ermöglicht sein. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, die Filtereinrichtung mit einer geschlossen umlaufenden Kontur (z.B. in Form eines Hohlzylinders) auszubilden, z.B. in- dem eine Aktivkohlematte zu einem Hohlzylinder zusammengerollt wird, wobei der Innenraum der Filtereinrichtung als Verteilungskanal oder Sammelkanal fungiert und an der Außenseite der Filtereinrichtung der jeweils andere Kanal anschließt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Filtereinrichtung, der Verteilungskanal, der Sammelkanal und die Heizvorrichtung in einem Gehäuse angeordnet, wobei zumindest ein Teil der Außenwandung des Gehäuses oder die gesamte Außenwandung des Gehäuses eine thermische Isolierung aufweist. Indem die Abgasfiltervorrichtung nach außen hin thermisch isoliert ist, kann die Temperierung der Abgase mittels der Heizvorrichtung (im Wesentlichen) unabhängig von der Außentemperatur erfolgen, sodass die Heizvorrichtung z.B. als ungeregelte Heizvorrichtung ausgeführt sein kann. Mittels der Wärmeisolation kann zudem das Gefrieren von an der Gehäusewandung kondensierender Feuchtigkeit verhindert werden. Des Weiteren unterstützt die thermische Isolierung die Vergleichmäßigung der Temperatur der zu filternden Abgase, indem die thermische Kopplung bzw. die Wärmeverluste zur Außenumgebung hin vermindert werden. Die Abgasfiltervornchtung kann zudem mittels einer strömungstechnischen Abschirmung gegen äußere Witterungseinflüsse isoliert sein. Die strömungstechnische Abschirmung kann z.B. realisiert sein, indem die Austrittsöffnung, durch welche hindurch die gefilterten Abgase aus der Abgasfiltervorrichtung entweichen, derart angeordnet (z.B. in einer derartigen Höhe) und ausgebildet (z.B. in mit einer derartigen Querschnittsfläche) ist, dass der Überdruck der gefilterten Abgase an der Austrittsöffnung größer ist als der Winddruck in Höhe der Austrittsöffnung, und somit von den durch die Austrittsöffnung austretenden Abgasen eine strömungstechnische Abschirmung der Abgasfiltervorrich- tung gebildet ist.
Das Gehäuse kann nach oben hin derart geschlossen sein, dass ein Eindringen von Regenwasser zuverlässig verhindert ist. Zudem kann das Gehäuse derart ausgebildet sein, dass etwaig anfallendes Kondenswasser am Außenmantel bzw. der Außenwan- dung des Gehäuses ablaufen kann (und z.B. durch dafür vorgesehene Öffnungen nach unten hin aus dem Gehäuse entweichen kann).
Die Abgasfiltervorrichtung kann als unabhängige, freistehende Standzelle bzw. Filterzelle ausgebildet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Abgasfiltervorrichtung in ein Gebäude zu integrieren, wobei Teile der Abgasfiltervorrichtung von dem Gebäude bzw. von Bestandteilen, die bereits an oder in dem Gebäude vorhanden sind, gebildet sind und die Abgasfiltervorrichtung und das Gebäude also zumindest teilweise integral miteinander ausgebildet sind. Indem die Abgasfiltervorrichtung unter Ausnutzung bereits vorhandener Gebäude-Bestandteile in ein Gebäude integriert ist, kann die Abgasfilter- Vorrichtung mit geringen Kosten (insbesondere mit geringeren Kosten als bei der Ausbildung als autarke Standzelle) realisiert und in das Gebäude integriert werden.
Bei einer derartigen Gebäudeintegration können die gleichen Filtereinrichtungen (z.B. mit Mikroorganismen versehene Filtereinrichtungen / Aktivkohlematten), Stützgitter und/oder Heizvorrichtungen verwendet werden wie bei einer freistehenden Standzelle; wobei z.B. die Filtereinrichtung, das Stützgitter und eine Heizvorrichtung unter Ausbildung eines Filterpakets bzw. Filterstapels (lösbar) miteinander verbunden sein können. Diese Filterpakete können mit Verteilungskanal und Sammelkanal vorteilhaft in einem Gebäude angeordnet werden. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Funktionen des Gehäuses, der Dachhaube, der Eintrittsöffnung, der Austrittsöffnung, der Luftfördereinrichtung (wobei gegebenenfalls auch der natürliche Zug, z.B. die auf Temperatur- oder Höhendifferenzen beruhende na- türliche Luftströmung, ausgenutzt werden kann) und/oder der thermischen Isolierschicht der Abgasfiltervorrichtung ganz oder teilweise von entsprechenden Bestandteilen eines Gebäudes übernommen werden. Solche Gebäude können z.B. Produktionshallen, Um- hausungen von Abgas erzeugenden Einrichtungen, Tierställe usw. sein. Teilweise weisen diese Gebäude bereits Ventilatoren, Klimageräte, Wärmequellen, ausreichend Wärmeisolation usw. auf, die die geltenden Vorschriften (z. B. TA Lärm) bereits erfüllen. Die durch das Gebäude noch nicht erfüllten Funktionen der Abgasfiltervorrichtung müssen geeignet ergänzt werden.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass der Sammelkanal zwischen einer Wandung - z.B. einer vertikalen Wand (z.B. einer Außenwand oder Trennwand) oder einer Bedachung - des Gebäudes und der Filter-Austrittsfläche gebildet ist und/oder der Verteilungskanal zwischen einer Wandung des Gebäudes und der Filter-Eintrittsfläche gebildet ist. Als ein anderes Beispiel kann vorgesehen sein, dass der Verteilungskanal zu einem (vergleichsweise großen) Raum wird bzw. von einem Raum des Gebäudes gebildet ist, von dem die zu filternden Abgase bzw. Abluft direkt in die (z.B. mit Mikroorganismen versehene) Filtereinrichtung strömt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren veranschaulicht, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind; hierbei zeigen schematisch: eine Schnittdarstellung einer Abgasfiltervorrichtung mit einem Verteilungs kanal und einem Sammelkanal mit konstantem Querschnitt, eine Schnittdarstellung einer weiteren Abgasfiltervorrichtung mit einem Verteilungskanal und einem Sammelkanal mit konstantem Querschnitt, eine Schnittdarstellung einer Abgasfiltervorrichtung nach einer Ausführungsform,
eine Schnittdarstellung einer Abgasfiltervorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform, Figur 3b eine Schnittdarstellung einer Abgasfiltervorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform,
Figur 4a eine Schnittdarstellung einer Abgasfiltervorrichtung nach einer weiteren
Ausführungsform,
Figur 4b eine Schnittdarstellung einer Abgasfiltervorrichtung nach einer weiteren
Ausführungsform,
Figur 4c eine Schnittdarstellung einer Abgasfiltervorrichtung nach einer weiteren
Ausführungsform,
Figur 4d eine Schnittdarstellung einer Abgasfiltervorrichtung nach einer weiteren
Ausführungsform,
Figur 4e eine Schnittdarstellung einer Abgasfiltervorrichtung nach einer weiteren
Ausführungsform,
Figur 5 eine Schnittdarstellung einer innen in ein Gebäude integrierten Abgasfiltervorrichtung nach einer Ausführungsform,
Figur 6 eine Schnittdarstellung einer innen in ein Gebäude integrierten Abgasfiltervorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform,
Figur 7 eine Schnittdarstellung einer außen an einem Gebäude integrierten Abgasfiltervorrichtung nach einer Ausführungsform,
Figur 8 eine Schnittdarstellung einer an einem Gebäude integrierten Abgasfilter- Vorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform.
Die Figuren 1 a und 1 b veranschaulichen zu Vergleichszwecken jeweils eine Abgasfiltervorrichtung 1 mit einem Verteilungskanal und einem Sammelkanal, wobei der Verteilungskanal und der Sammelkanal jeweils einen konstanten, räumlich gleichbleibenden Querschnitt aufweisen. Die Figuren 2 bis 8 veranschaulichen jeweils unterschiedliche Ausführungsformen einer Abgasfiltervorrichtung 1 gemäß der Erfindung, wobei der Verteilungskanal und/oder der Sammelkanal mit einem räumlich variierenden Querschnitt ausgebildet sind. Gemäß den Figuren 1 a bis 4e weist die Abgasfiltervorrichtung 1 ein Gehäuse 3 mit einer Eintrittsöffnung 5 zum Aufnehmen zu filternder Abgase und einer Austrittsöffnung 7 zum Abgeben gefilterter Abgase auf, wobei die Austrittsöffnung 7 als Beispiel mit einem Auslassgitter versehen ist (z.B. zum Schutz gegen das Eindringen von Verunreinigungen). Gemäß den Figuren 1 a bis 4e ist die Abgasfiltervorrichtung 1 mittels einer entsprechenden Ausbildung des Gehäuses 3 als regendichte Standzelle ausgebildet und zur Verwendung im Freien vorgesehen; wobei das Gehäuse z.B. einen Dachabschnitt bzw. eine Dachhaube 4 aufweist, die derart ausgebildet ist, dass ein Eindringen von Regenwasser zuverlässig verhindert ist. Die Vertikalrichtung bzw. Lotrichtung verläuft entlang der z-Richtung des exemplarisch in den Figuren 1 a, 2 dargestellten xz-Koordinatensystems. Gemäß den Figuren 5 bis 8 ist die Abgasfiltervorrichtung 1 jeweils in ein Gebäude 45 integriert.
Die Abgasfiltervorrichtung 1 weist jeweils eine Filtereinrichtung 9 zum Herausfiltern von Kontaminationsstoffen in Form von Geruchsstoffen aus den Abgasen auf, wobei die zu reinigenden Abgase an einer Filter-Eintrittsfläche 11 der Filtereinrichtung 9 in die Filter- einrichtung 9 eintreten, durch die Filtereinrichtung 9 hindurchströmen und an einer Filter-Austrittsfläche 13 aus der Filtereinrichtung 9 austreten. Die Filtereinrichtung 9 besteht aus einer oder mehreren Aktivkohlematten 9, die mit Mikroorganismen zum Abbauen der Kontaminationsstoffe befüllt sind.
Die Abgasfiltervorrichtung 1 weist einen Verteilungskanal 15 zum Verteilen der zu filternden Abgase entlang der Filter-Eintrittsfläche 11 und einen Sammelkanal 17 zum Sammeln der an der Filter-Austrittsfläche 13 austretenden gefilterten Abgase auf. Der Strömungsverlauf der Abgase ist in den Figuren teilweise schematisch mittels eines Strömungspfeils 19 veranschaulicht. Gemäß den Figuren 1 a bis 4e werden die Abgase mittels einer an der Eintrittsöffnung 5 angeordneten Luftfördervorrichtung 21 in Form eines Ventilators 21 in das Gehäuse 3 hinein und durch die Filtereinrichtung 9 hindurch gefördert.
Die Aktivkohlematten 9 sind an einem Stützgitter 23 (z.B. einem Drahtgitter) befestigt, wobei das Stützgitter 23 gemäß den Figuren 1 a bis 4e in Strömungsrichtung hinter der Filtereinrichtung 9 angeordnet ist. Indem das Stützgitter 23 der Filtereinrichtung 9 bezüglich der Strömungsrichtung nachgeschaltet ist, wird die Filtereinrichtung 9 durch den Strömungsdruck der Abgase gegen das Stützgitter 23 gepresst und somit zuverlässig an demselben gehalten. Damit die Aktivkohlematte 9 auch im Ruhezustand der Abgas- filtervorrichtung 1 (d.h. bei abgeschaltetem Ventilator 21 ) sicher an dem Stützgitter 23 positioniert bleibt, ist die Aktivkohlematte 9 an dem Stützgitter 23 befestigt. Statt des nachgelagerten Stützgitters 23 oder zusätzlich dazu kann auch ein der Aktivkohlematte 9 bezüglich der Strömungsrichtung vorgelagertes Stützgitter (siehe z.B. Figur 5) vorgesehen sein, das in Strömungsrichtung vor der Aktivkohlematte 9 angeordnet ist (z.B. derart, dass die Aktivkohlematte 9 klemmend zwischen dem vorgelagerten und dem nachgelagerten Stützgitter gehalten ist).
Die Abgasfiltervorrichtung 1 weist zudem eine Heizvorrichtung 25 zum Beheizen der zu filternden Abgase auf. Die Heizvorrichtung 25 ist in dem Strömungsweg der zu filternden Abgase bezüglich der Strömungsrichtung vor der Filtereinrichtung 9 in dem Verteilungskanal 15 angeordnet, als Beispiel an der Filter-Eintrittsfläche 11 in direktem Kontakt zu der Filtereinrichtung 9. Die Heizvorrichtung 25 ist derart ausgebildet, dass von ihr eine über ihre gesamte Fläche hinweg gleichmäßige Heizleistung bereitgestellt wird, wobei die Heizvorrichtung 25 als Beispiel die gesamte Filter-Eintrittsfläche 11 überspannt und somit ein Temperieren der in die Filtereinrichtung 9 eintretenden Abgase auf eine räumlich über die gesamte Filter-Eintrittsfläche 11 hinweg vergleichmäßigte Temperatur ermöglicht. Die Heizvorrichtung 25 ist als elektrische Heizvorrichtung ausgebildet, hier als Beispiel in Form eines metallischen Heiznetzes mit Heizdrähten. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Heizvorrichtung 25 als Kapillarrohrmatten-Heizelement auszuführen. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere (z.B. elektrische) Heizelemente (ähnlich wie in Wäschetrocknern) an der Eintrittsöffnung 5 bzw. am Ausgangsquerschnitt des Ventilators 21 angeordnet, z.B. in dieselbe eingesetzt, sein; hierbei ist jedoch - zumindest bei alleiniger Verwendung eines solchen Heizelements - eine gute Vergleichmäßigung der Lufttemperatur erforderlich. Mittels der Heizvorrichtung 25 ist ein gleichmäßiges Beheizen des gesamten zu filternden Abgasstroms derart möglich, dass die für die Mikroben bzw. Mikroorganismen notwendigen Lebensbedingungen und Verstoffwechse- lungs-Bedingungen (Temperatur und relative Feuchte) eingehalten werden.
Jeweils eine Aktivkohlematte als Abschnitt der Filtereinrichtung 9, ein Stützgitter 23 und ein Heizelement der Heizvorrichtung 25 sind als ein Paket ausgebildet, wobei dieses Paket bei den Ausführungen nach den Figuren 2 bis 4e nach Öffnen des Gehäuses 3 um eine horizontal verlaufende, am unteren Endabschnitt des Pakets angeordnete Achse (nicht dargestellt) herum schwenkbar ist, wodurch bei Wartungsarbeiten auf unkomplizierte Art und Weise ein Austausch der Filtereinrichtung 9 erfolgen kann, indem das Paket aus einer Vertikalausrichtung in eine Horizontalausrichtung geschwenkt bzw. nach außen geklappt wird und daraufhin die Filtereinrichtung 9 ausgewechselt wird. Gemäß den Figuren 1 a bis 4e weist das Gehäuse 3 an seiner Außenwandung eine Wärmeisolation bzw. thermische Isolierschicht 27 auf. Die Wärmeisolation 27 verhindert das Gefrieren von Kondensat an der Außenwandung des Gehäuses 3 und somit die Bil- dung von Eis im Inneren der Abgasfiltervorrichtung 1 . Die Abgasfiltervorrichtung 1 ist (mittels entsprechender Ausbildung der Luftfördervorrichtung 21 und der Wärmeisolation 27) derart ausgebildet, dass die Aktivkohlematten 9 von der Außenumgebung thermisch weitestgehend entkoppelt sind. Die Abschirmung der Filtereinrichtung 9 gegenüber den (meist zu niedrigen) Außentemperaturen erfolgt außer über die Wärmeisolati- on 27 auch durch eine strömungstechnische Abschirmung, indem die Austrittsöffnung 7 mit einem derartigen Austrittsquerschnitt ausgebildet ist, dass der Überdruck der Abgase an der Austrittsöffnung 7 größer ist als der Winddruck auf Höhe der Austrittsöffnung 7. Das Gehäuse 3 ist derart ausgebildet, dass an der Innenseite der Außenwandung des Gehäuses 3 anfallendes Kondensat mittels eines Kondensatablaufs aus dem Gehäuse 3 entweichen kann, z.B. nach unten hin abfließen und durch dafür vorgesehene Abflussöffnungen hindurch aus dem Gehäuse 3 abgeführt werden kann. Allerdings kann die Wärmeisolation 27 die Nutzung von auf das Gehäuse 3 wirkender Sonnenwärme (z.B. im Sommer) zum Erwärmen der Abgase einschränken oder verhindern, sodass auch vorgesehen sein kann, die Abgasfiltervorrichtung 1 ohne Wärmeisolation auszubilden - in diesem Fall kann die Abgasfiltervorrichtung 1 einen oder mehrere Wirbelgeneratoren (nicht dargestellt) aufweisen, mittels derer wärmere und kältere Gasanteile miteinander vermischt und so der Wärmeübergang verbessert werden kann, sodass eine gleichmäßige Temperatur innerhalb der Abgase gewährleistet werden kann.
Die Abgasfiltervorrichtung 1 weist einen von der Eintrittsöffnung 5 zu der Filter-Eintrittsfläche 11 verlaufenden Zuströmkanal 29 zum Zuführen der zu filternden Abgase zu der Aktivkohlematte 9 und einen von der Filter-Austrittsfläche 13 zu der Austrittsöffnung 7 verlaufenden Abströmkanal 31 zum Abführen der gefilterten Abgase von der Aktivkohlematte 9 auf. Der Verteilungskanal 15 ist derjenige Abschnitt des Zuströmkanals 29, entlang dessen die zu filternden Abgase über die Filter-Eintrittsfläche 11 verteilt werden (und entlang dessen die Filter-Eintrittsfläche 11 eine Begrenzungsfläche des Zuströmkanals 29 bildet). Der Sammelkanal 17 ist derjenige Abschnitt des Abströmkanals 31 , entlang dessen die an der Filter-Austrittsfläche 13 austretenden, gefilterten Abgase gesammelt werden (und entlang dessen die Filter-Austrittsfläche 13 eine Begrenzungsfläche des Abströmkanals 31 bildet). Als Beispiel ist bei der Abgasfiltervorrichtung 1 gemäß Figur 1 a der Verteilungskanal 15 mit dem Zuströmkanal 29 identisch und der Sam- melkanal 17 ein Teilabschnitt des Abströmkanals 31 ; bei der Abgasfiltervorrichtung 1 gemäß Figur 2 ist der Verteilungskanal 15 ein Teilabschnitt des Zuströmkanals 29 und der Sammelkanal 17 ein Teilabschnitt des Abströmkanals 31 .
Die Abgasfiltervorrichtung 1 gemäß den Ausführungen nach den Figuren 1 a bis 4e kann in der zur z-Achse bzw. Höhenrichtung senkrechten Horizontalebene mit einem z.B. rechteckigen oder runden Querschnitt ausgebildet sein, kann z.B. rotationssymmetrisch bezüglich ihrer Höhenrichtung sein. Bei runder Bauform der Abgasfiltervorrichtung 1 können die Aktivkohlematte oder die Aktivkohlematten 9 mit ihrer langen Seite in Um- fangsrichtung mit versetzten Stoßstellen verlegt sein.
Gemäß den Figuren 1 a bis 4e ist der Verteilungskanal 15 derart ausgebildet, dass die zu reinigenden Abgase vor ihrem Eintritt in die Filtereinrichtung 9 jeweils entlang zumindest eines Teils der Filter-Eintrittsfläche 11 strömen, zudem ist der Sammelkanal 17 derart ausgebildet, dass die gereinigten Abgase nach ihrem Austritt aus der Filtereinrichtung 9 entlang zumindest eines Teils der Filter-Austrittsfläche 13 strömen. Mittels dieser Anordnung kann ein großer Teil des Gesamtvolumens der Abgasfiltervorrichtung 1 durch die Filterelemente bzw. Aktivkohlematten 9 ausgefüllt werden und somit eine - bezogen auf das Gesamtvolumen der Abgasfiltervorrichtung - größtmögliche aktive Filterfläche bereitgestellt werden. Die Abgasfiltervorrichtung 1 ist derart ausgebildet, dass die Austrittsgeschwindigkeit, mit der die gefilterten Abgase aus der Austrittsöffnung 7 austreten, ausreichend groß ist (jedoch nicht zu groß, da es ansonsten zu übermäßiger Geräuschentwicklung kommen kann).
Im Folgenden wird die unterschiedliche Ausbildung des Verteilungskanals und des Sammelkanals der Abgasfiltervorrichtungen gemäß den Figuren 1 a bis 4e erläutert.
Die Abgasfiltervorrichtungen 1 gemäß den Figuren 1 a und 1 b sind derart ausgebildet, dass die Stromführung durch die Filtereinrichtung bzw. Aktivkohlematte 9 von innen nach außen erfolgt, wobei der Verteilungskanal 15 zwischen zwei Aktivkohlematte-Ab- schnitten 9 (bzw. zwischen zwei Abschnitten der Filter-Eintrittsfläche 11 ) und der Sam- melkanal 17 zwischen der Filter-Austrittsfläche 13 und einem Abschnitt der Außenwandung bzw. Umfangswandung des Gehäuses 3 gebildet ist. Gemäß den Figuren 1 a und 1 b sind sowohl der Verteilungskanal 15 als auch der Sammelkanal 17 mit einem entlang der Strömungsrichtung der Abgase (bzw. entlang ihrer parallel zur z-Richtung verlaufenden Längsrichtung) konstanten Querschnitt ausgebildet. Die Abgasfiltervorrichtungen gemäß den Figuren 1 a und 1 b unterscheiden sich dahingehend, dass bei der Abgasfiltervorrichtung 1 nach Figur 1 a die Austrittsöffnung 7 im oberen Endabschnitt bzw. Dachbereich angeordnet ist, wohingegen gemäß Figur 1 b die Austrittsöffnung 7 im unteren Endabschnitt bzw. Bodenbereich angeordnet ist und somit bei diesen beiden Abgasfiltervorrichtungen eine unterschiedliche Strömungsführung und somit auch eine unterschiedliche Vermischung der gefilterten Abgase mit der Umgebungsluft (unter Verdünnung der Reststoffe) vorliegt. Gemäß der Abgasfiltervorrichtung 1 nach Figur 1 a kann eine größere Strömungsgeschwindigkeit ermöglicht werden, die an der Austrittsöffnung 7 austretende Fahne liegt jedoch eher auf Höhe der menschlichen Nase.
Bei jeder der Ausführungsformen gemäß den Figuren 2 bis 4e ist die Abgasfiltervorrichtung 1 mittels der Ausbildung des Verteilungskanals 15 und/oder des Sammelkanals 17 mit einem räumlich variierenden Querschnitt derart ausgebildet, dass eine sehr gleich- mäßige Geschwindigkeitsverteilung der Durchströmgeschwindigkeit (d.h. der Strömungsgeschwindigkeit, mit der die Abgase durch die Filtereinrichtung hindurchströmen) über die gesamte Fläche der Aktivkohlematte 9 bzw. über die gesamte Filter-Eintrittsfläche 11 hinweg vorliegt. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist der Verteilungskanal 15 mit einem konstanten Querschnitt ausgebildet, wohingegen der Querschnitt des Sammelkanals 17 entlang der Strömungsrichtung der durch ihn hindurchströmenden Abgase derart variiert ist, dass der Sammelkanal entlang dieser Richtung einen Öffnungswinkel von 3° aufweist. Insbesondere ist der Sammelkanal 17 mit einem entlang seiner gesamten Länge (in Strömungsrichtung der durch ihn hindurchströmenden Abgase) gleichmäßig zunehmenden Querschnitt ausgebildet, wobei die Variation des Querschnitts des Sammelkanals 17 mittels eines in dem Strömungsweg der Abgase angeordneten Formkörpers 33 erfolgt. Der Formkörper 33 weist in einem Vertikalschnitt (d.h. gemäß dem in Figur 2 veranschaulichten Koordinatensystem parallel zur xz-Ebene) einen dreieckigen Quer- schnitt auf und kann z.B. als Pyramide, Prisma, Kegel oder Kegelstumpf ausgebildet sein. Der Formkörper 33 kann z.B. als Pyramide mit einer dreieckigen, quadratischen, rechteckigen oder allgemein vieleckigen Grundfläche ausgebildet sein; wobei die Ausbildung als Pyramide mit einer vieleckigen Grundfläche insbesondere in Fällen vorteil- haft ist, in denen die Filterelemente bzw. Aktivkohlematten 9 - z.B. aus Gewichtsgründen - unterteilt sind. Bei der Abgasfiltervorrichtung 1 gemäß Figur 2 verläuft die Stromführung durch die Aktivkohlematte 9 hindurch von außen nach innen, wobei der Verteilungskanal 15 zwischen der Filter-Eintrittsfläche 11 und einem Abschnitt der Wandung des Gehäuses 3 gebildet ist und der Sammelkanal 17 zwischen der Filter-Austrittsfläche 13 und einer Seitenfläche des Formkörpers 33 gebildet ist. Indem der Sammelkanal 17 mit einem zunehmenden Querschnitt ausgebildet ist, wird eine Vergleichmäßigung der Durchströmgeschwindigkeit über die Fläche der Aktivkohlematte 9 hinweg erzielt. Bei der Abgasfiltervorrichtung 1 gemäß Figur 2 weist der Ventilator 21 eine vertikale Achse auf und ist ohne Spiralgehäuse (in welchem sich Kondensat sammeln könnte) ausge- führt. Gemäß dieser Ausführung weist der Ventilator 21 ein radiales Laufrad und einen demselben nachgeschalteten beschaufelten oder unbeschaufelten Diffusor auf, wobei der beschaufelte Diffusor als Leitrad fungiert. In dem unbeschaufelten Diffusor unmittelbar stromab des Laufrades, dem als Leitrad fungierenden beschaufelten Diffusor und dem an das Leitrad anschließenden Diffusor wird die in den Ventilator 21 eintretende Strömung verzögert und vergleichmäßigt. In Figur 2 ist zudem ein Kondensatablauf 39 veranschaulicht.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3a ist der Verteilungskanal 15 mit einem in Strömungsrichtung der durch ihn hindurchströmenden Abgase abnehmenden Querschnitt ausgebildet, der Sammelkanal 17 mit einem entlang der Strömungsrichtung der durch ihn hindurchströmenden Abgase zunehmenden Querschnitt; wobei die Querschnittsvariation dieser beiden Kanäle realisiert ist, indem die Filtereinrichtung in Form der Aktivkohlematte 9 in einem Winkel (d.h. nicht parallel) zu der Umfangswandung des Gehäuses 3 angeordnet ist. Figur 3b veranschaulicht eine Abgasfiltervorrichtung 1 mit einer von innen nach außen verlaufenden Strömungsführung, wobei der Sammelkanal 17 mittels eines Formkörpers 35, der in dem dargestellten Vertikalschnitt rechteckförmig ist, mit einem stufenweise zunehmenden Querschnitt ausgebildet ist.
Die Figuren 4a bis 4e veranschaulichen weitere Möglichkeiten der Ausbildung des Sam- melkanals 17 mit einem entlang der Strömungsrichtung zunehmenden Querschnitt mittels einer Ausbildung des Gehäuses 3 (Fig. 4a, 4d, 4e) bzw. der Wärmeisolation 27 (Fig. 4c) mit einer entsprechenden Form und/oder mittels eines in dem Strömungsweg der Abgase angeordneten Formkörpers 33 mit einer entsprechenden Form (Fig. 4b); ge- mäß Figur 4e ist zudem der Verteilungskanal 15 mittels eines Formkörpers 33 mit einem abnehmenden Querschnitt ausgebildet. In Figur 4b ist zusätzlich zu der an der im Kontakt zu der Filter-Eintrittsfläche 11 angeordneten Heizvorrichtung 25 ein am Eingang des Verteilungskanals 15 angeordnetes Heizelement 37 vorgesehen. Bei den Ausführungen nach den Figuren 2 bis 4e sind der (maximale) Querschnitt des Sammelkanals und der (maximale) Querschnitt des Verteilungskanals kleiner als 5 % der Fläche der Aktivkohlematte 9 bzw. der Filter-Eintrittsfläche 11 .
Die Figuren 5 bis 8 veranschaulichen Ausführungsformen, gemäß denen die Abgasfiltervorrichtung 1 in ein Gebäude 45 integriert ist, wobei für die Abgasfiltervorrichtung 1 insbesondere kein separates Gehäuse erforderlich ist und die Funktionen der thermischen Isolierung, der Temperierung und der Luftförderung zumindest teilweise mittels des Gebäudes 45 realisiert sind. Das Gebäude 45 weist unter anderem ein Dach 41 mit einer thermischen Isolierschicht und eine Gebäudewand 42 auf, wobei die Bedachung 41 und die Gebäudewand 42 einen Gebäuderaum 44 bilden. Jeweils eine Filtereinrich- tung 9, eine Heizvorrichtung 25 und ein Stützgitter 23 sind unter Ausbildung eines Filterpakets 40 miteinander verbunden. Gemäß den Ausführungen nach den Figuren 5 bis 8 ist der Sammelkanal 17 jeweils mit einem in Strömungsrichtung der durch ihn hindurchströmenden Abgase zunehmenden Querschnitt ausgebildet. Gemäß Figur 5 sind die Filterpakete 40 mittels einer Halterung 43 derart an der Bedachung 41 des Gebäudes 45 angebracht, dass der Sammelkanal 17 zwischen der Innenseite der Bedachung 41 und der Filter-Austrittsfläche 13 gebildet ist. Gemäß Figur 6 sind die Filterpakete 40 mittels einer Halterung 43 derart an der Wand 42 angebracht, dass der Sammelkanal 17 zwischen der Innenseite der Wand 42 und der Filter-Austritts- fläche 13 gebildet ist. Gemäß Figur 7 ist das Filterpaket 40 derart an der Wand 42 angebracht, dass der Verteilungskanal 15 zwischen der Außenseite der Wand 42 und der Filter-Eintrittsfläche 11 gebildet ist. Gemäß Figur 8 sind die Filterpakete 40 derart unter einer Dachhaube 4 des Gebäudes 45 angeordnet, dass der Sammelkanal 17 zwischen der Dachhaube 4 und der Filter-Austrittsfläche 13 gebildet ist. Gemäß den Figuren 5, 6 und 8 ist der Verteilungskanal 15 von dem Raum 44 des Gebäudes 45 gebildet. Dadurch lässt sich, wenn der Querschnitt des Sammelkanals in Strömungsrichtung geeignet zunimmt, eine sehr gleichmäßige Geschwindigkeitsvertei- lung über der Filterfläche erreichen. Deshalb ist die Anordnung der Filterpakete 40 im Innern des Gebäudes 45 (insbesondere gemäß Fig. 6) deutlich vorteilhafter. Außerdem sind die Filterpakete 40 so vor mutwilligen Beschädigungen gesichert.
Wird das Filterpaket 40 außen am Gebäude 45 angesetzt (wie z.B. gemäß Figur 7), er- geben sich größere Aufwendungen zum Erreichen einer gleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung über die Breite. Ist die Wärmeentwicklung im Gebäude groß, reicht eventuell der natürliche Zug aus und es muss kein Ventilator installiert werden (Figuren 7, 8). In Figur 8 sind die Filterpakete direkt in das Dach 41 integriert. Je nach Aufgabenstellung hinsichtlich des Abgasvolumenstroms, der Standzeit der Filterpakete oder Filterzellen usw. können ein, zwei, oder mehrere Filterpakete angeordnet sein.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
I Abgasfiltervorrichtung
3 Gehäuse
4 Dachhaube / Dachabschnitt des Gehäuses
5 Eint ttsöffnung
7 Aust ttsöffnung
9 mit Mikroorganismen versehene Filtereinrichtung / Aktivkohlematte
I I Filter-Eintrittsfläche
13 Filter-Austrittsfläche
15 Verteilungskanal
17 Sammelkanal
19 Strömungsverlauf
21 Luftfördervorrichtung / Ventilator
23 Stützgitter
25 Heizvorrichtung
27 thermische Isolierschicht
29 Zuströmkanal
31 Abströmkanal
33 Formkörper mit dreieckigem Querschnitt
35 Formkörper mit rechteckigem Querschnitt
37 Heizelement
39 Kondensatablauf
40 Filterpaket
41 Bedachung mit thermischer Isolierschicht
42 Gebäudewand
43 Halterung
44 Verteilungsraum / Gebäuderaum
45 Gebäude

Claims

Patentansprüche
1 . Abgasfiltervornchtung (1 ) zum Herausfiltern von Kontaminationsstoffen aus Abgasen, aufweisend:
- eine Filtereinrichtung (9) zum Filtern der Abgase, wobei die Abgase an einer Filter-Eintrittsfläche (11 ) in die Filtereinrichtung eintreten, durch die Filtereinrichtung hindurchströmen, und an einer Filter-Austrittsfläche (13) aus der Filtereinrichtung austreten, und
einen Verteilungskanal (15) zum Verteilen der zu filternden Abgase entlang der Filter-Eintrittsfläche (11 ) und einen Sammelkanal (17) zum Sammeln der an der
Filter-Austrittsfläche (13) austretenden gefilterten Abgase,
wobei der Querschnitt des Sammelkanals (17) in Strömungsrichtung der Abgase zunimmt und/oder der Querschnitt des Verteilungskanals (15) in Strömungsrichtung der Abgase abnimmt.
2. Abgasfiltervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Filtereinrichtung (9) mit Mikroorganismen zum Abbauen der Kontaminationsstoffe versehen ist.
3. Abgasfiltervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Filtereinrichtung (9) eine Aktiv- kohleschicht (9) aufweist, die mit den Mikroorganismen versehen ist.
4. Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend eine Heizvorrichtung (25, 37) zum Beheizen der von der Filtereinrichtung (9) zu filternden Abgase.
5. Abgasfiltervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Heizvorrichtung (25, 37) in dem Strömungsweg der Abgase bezüglich der Strömungsrichtung vor der Filtereinrichtung (9) angeordnet ist. 6. Abgasfiltervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Heizvorrichtung (25, 37) eine elektrisch betriebene Heizvorrichtung ist.
7. Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Verteilungskanal (15) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Abgase vor ihrem Ein- tritt in die Filtereinrichtung (9) entlang der Filter-Eintrittsfläche (11 ) strömen und/oder der Sammelkanal (17) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Abgase nach ihrem Austritt aus der Filtereinrichtung (9) entlang der Filter- Austrittsfläche (13) strömen.
Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Variation des Querschnitts des Verteilungskanals (15) und/oder des Sammelkanals (17) mittels eines in dem Strömungsweg der Abgase angeordneten Formkörpers (33, 35) erfolgt.
Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Mittelwert der Querschnittsfläche des Verteilungskanals (15) und/oder des Sammelkanals (17) kleiner ist als 5% der Filter-Eintrittsfläche (11 ).
Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend eine Luftfördervorrichtung (21 ) zum Fördern der Abgase durch die Filtereinrichtung (9) hindurch.
Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Filtereinrichtung (9), der Verteilungskanal (15), der Sammelkanal (17) und die Heizvorrichtung (25, 37) in einem Gehäuse (3) angeordnet sind, und wobei zumindest ein Teil der Außenwandung des Gehäuses (3) eine thermische Isolierung (27) aufweist.
Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Abgasfiltervorrichtung eine Austrittsöffnung zum Abgeben der gefilterten Abgase aufweist, und wobei die Austrittsöffnung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass von den durch die Austrittsöffnung austretenden Abgasen eine strömungstechnische Abschirmung der Abgasfiltervorrichtung gebildet ist.
Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Sammelkanal (17) und/oder der Verteilungskanal (15) mit einem Öffnungswinkel zwischen 2° und 10° ausgebildet ist.
14. Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Abgasfiltervorrichtung ein Stützgitter aufweist, zumindest ein Abschnitt der Filtereinrichtung unter Ausbildung eines Pakets lösbar an dem Stützgitter befestigt ist, und das Paket um eine horizontal verlaufende Achse herum schwenkbar ist.
15. Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Sammelkanal (17) zwischen einer Wandung eines Gebäudes (45) und der Filter- Austrittsfläche (13) gebildet ist und/oder der Verteilungskanal (15) zwischen einer Wandung eines Gebäudes (45) und der Filter-Eintrittsfläche (11 ) gebildet ist.
16. Abgasfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Verteilungskanal (15) von einem Raum eines Gebäudes (45) gebildet ist.
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