Elektroabscheider zum Filtern von Luft

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern von Luft in einem Raum, mit mindestens einem Ventilator, daß dadurch ausgestaltet ist, daß mindestens eine Filteranordnung (21) vorgesehen ist, bei der ein zylindrischer Elektrofilter aus einer zentralen Rohrelektrode (33) konzentrisch von einem Aktivkohlefilter (32) umgeben ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern eines gasförmigen Mediums, insbesondere von Luft in einem Raum, gegebenenfalls mit mindestens einem Ventilator, wobei eine Elektroabscheideranordnung zwei sich konzentrisch umgebende Elektroden aufweist.

[0002] Es sind aufwendige Klima- und Filteranlagen zur Klimatisierung und Reinigung der Luft samtilcher Räume eines Gebaudes, wie eine Werkhalle oder ein Verwaltungsgebäude bekannt. Weiterhin sind _Abluftfilter bekannt, die beispielsweise in Küchen eingesetzt werden, bei denen Essendämpfe abgesaugt und in einer _Filtermatte gefiltert werden. Die gefilterten Dämpfe können entweder als Abluft ins Freie oder als Umluft wieder in den Raum zurückgeführt werden. Diese Filter filtern zwar insbesondere Fettstoffe und Rußteilchen aus der Luft, arbeiten aber insbesondere bei Umluftbetrieb nicht zufriedenstellend, da die Gerüche im Raum verbleiben. Auch in anderen Fällen, beispielsweise in Räumen, bei denen Rechner, Lochkartenstanzer oder dergleichen im Einsatz sind, ist eine Aufbereitung der Luft wünschenswert, insbesondere wenn die Raumluft noch mehr als ausreichenden Sauerstoffgehalt aufweist, aber dennoch mit Dünsten, Gerüchen oder auch Schwebeteilchen belastet ist. Da viele Gebäude an Orten stehen, die mit Immissionen belastet sind, sei es durch Straßenverkehr oder dergleichen, ist es oft auch wünschenswert zugeführte Frischluft weitgehend aufzubereiten.

[0003] Aus der DE-OS 25 39 311 ist eine Vorrichtung zum Filtern gasförmigen Mediums mit einem Ventilator bekannt, die eine Elektroabscheideranordnung bei sich konzentrisch umgebenden gitterartigen Elektroden aufweist, zwischen denen ein Filter aus Gewebematerial angeordnet ist, auf der Achse der beiden vorgenannten Gitterelektroden vorgesehen. Die AT-PS 372 300 zeigt ebenfalls einen Elektrofilter bei der eine zentrale im Schnitt kreuzförmige Elektrode durch ein Aktivkohlefilter umgeben ist, welches zwischen zwei konzentrischen Käfigen aus perforierten Blech angeordnet ist.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine preiswerte, kompakte und fertigungstechnisch einfach herzustellende, effektive Vorrichtung zum Filtern von Luft zu schaffen, die sowohl zur Raumluft als auch zur Frischluftfilterung eingesetzt werden kann.

[0005] Erfindungsgemäß ist zur Lösung der genannten Aufgabe vorgesehen, daß zumindest eine Elektrode als Rohrelektrode mit aus ihrer Mantelfläche zur Schaffung Orte hoher Feldstärke herausgebogenen Laschen ausgebildet ist. Hierdurch wird eine gattungsgemäße Vorrichtun erfindungsgemäß mit einer in fertigungstechnisch einfachen, hochwirksamen und effektiven Hochspannungselektrode für die den Elektrofilter versehen. Die Elektrodenanordnung ist derart, daß die innere Elektrode eine geschlossene Querschnittskontur aufweist. Der Querschnitt der Elektroden kann quadratisch oder mehreckig sein und ist vorzugsweise kreis- bzw. ringförmig.

[0006] Eine bevorzugte Ausbildung sieht vor, daß mindestens eine Filteranordnung vorgesehen ist, bei der ein zylindrischer Elektrofilter aus einer zentralen Rohrelektrode konzentrisch von einem Aktivkohlefilter umgeben ist. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird eine kompakte höchst wirksame Filteranordnung geschaffen, mit der unterschiedliche Immissionen und Belastungen der Raumluft, wie kleine und grobe Schwebeteilchen, metallische Teilchen, Dünste etc. aus der Luft heraus gefiltert und diese durch Ozonisierung_aufbereitet werden kann.

[0007] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Aktivkohlefilter ein zylindermantelförmiges Gefäß aufweist, das aus zwei sich konzentrisch umgebenden Gitternetzen besteht, zwischen denen sich die Aktivkohle befindet.und deren inneres Gitternetz die Gegenelektrode für das Elektrofilter ist.

[0008] Die Laschen schließen in bevorzugter Weise einen Winkel ungleich 90 Grad zur Tangente an die Mantelfläche der Rohrelektrode ein, wobei weiterhin die Laschen insbesondere einen Winkel von ca. 50 bis 70 Grad zur Tangente an die Mantelfläche einschließen können.

[0009] Eine Rohrelektrode mit einem Durchmesser von etwa 5 cm und damit mit einem Umfang von etwa 15 cm, befinden sich etwa über den Umfang verteilt, 26 Laschen mit jeweils einer axialen Höhe von ca. 4 cm und einer radialen Erstreckung von ca. 4 bis 5 mm, wobei mehrere Reihen derartiger Laschen in axialer Richtung übereinander angeordnet sein können. Die in der Mantelfläche verbleibenden Stege weisen eine Breite von ca. 1 bis 2 mm auf. Bei einer optimalen Ausgestaltung ist also vorgesehen, daß die Dichte der Hoch-Feldlaschen über den Umfang in der Größenordnung von 1,5 bis 2 pro Umfangszentimeter liegt. Der Radius der Innenelektrode beträgt etwa 5 cm und die Stärke des Kohlenfilters etwa 2 bis 2,5 cm.

[0010] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anordnung können mehrer in sehr kompakter Weise nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden, wobei sich bei herkömmlichen Raumgrößen eine Anzahl von drei als ausreichend bei der vorgenannten Abmessung herausgestellt hat.

[0011] Wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Frischluftbetrieb arbeitet, also über die Frischluft in einen Raum zugeführt wird, so sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, daß ein Wärmetauscher im Zuluftweg der zu filternden Luft vorgesehen ist, wobei weiterhin vorgesehen sein kann, daß eine Leitung für die Abluft von einem Raum für Frischluft umgeben ist.

[0012] Eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung ist derart ausgebildet, daß eine Ventileinrichtung zum Einstellen der Zuleitungen von Raumluft und/oder Frischluft zu den Filteranordnungen vorgesehen ist, wobei dies konstruktiv insbesondere dadurch erreicht wird, daß die Ventileinrichtung ein T-Rohr mit zwei Zuluftanschlüssen aufweist, in denen Ventilklappen angeordnet sind, während der dritte Anschluß mit einem zu der Filteranordnung führenden Raum verbunden ist. Ein derart ausgestaltetes Gerät kann, wenn die Raumluft noch nicht sehr belastet ist, im Umluftbetrieb arbeiten, so daß also die Ventilklappe für die Frischluftzufuhr geschlossen und die Ventilklappe für die Raumluft vollständig geöffnet ist. Es wird dann Raumluft gefiltert, so daß in jeder Betriebweise keine Energie erforderlich ist, um ankommende Frischluft aufzuheizen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit einem Sauerstoff/CO-2-Fühler versehen sein, _so daß bei Überschreiten des CO-2-Gehalte^p bzw. Unterschreiten eines vorgegebenen Sauerstoffgehalts, das Gerät über eine Steuerelektronik auf Misch- oder Frischluftbetrieb umgeschaltet wird, indem über Stelleinrichtungen das Ventil im Raumlufteinlaß vollständig oder teilweise geschlossen und das Ventil im Frischlufteinlaß vollständig oder teilweise geöffnet wird. Es hat sich gezeigt, daß über 80 bis 95 % der Zeit eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Umluft arbeiten kann, während für die Restzeit eine Frischluftzufuhr erforderlich ist. Insbesondere ist vorstehende Ausgestaltung und Arbeitsweise sinnvoll, wenn eine erhöhte Belastung der Luft mit Staubteilchen oder Dünsten nur über eine geringe Zeitdauer anfällt, wie dies beispielsweise während der Kochzeiten in Wohnungen der Fall ist.

[0013] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergebeb sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur Luftfilterung im vertikalen Längsschnitt;

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung der Figur 1 in Richtung des Pfeiles II;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Filteranordnung III-III der Figur 1;

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Schnitt entsprechend dem der Figur 1; und

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Vorrichtung der Figur 4.

[0014] Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung 1 ist ein Kompaktgerät in einem Gehäuse 2, daß gegebenenfalls auf Rollen angeordnet sein kann. Das Gerät weist zunächst in einer oberen Abdeckung 3 einen Einlaß 4 für verbrauchte Raumluft auf, an dem sich ein Ventilator 6 zum Absaugen der Raumluft und ein Rohr 7, das noch in zu erläuternder Weise zum Wärmetausch dient, anschließt. Das Rohr ₇ kann dabei zum Wärmetausch in geeigneter Weise mit.Innen- _und/oder Außenrippen oder dergleichen versehen sein. An das Rohr 7 schließt sich ein Krümmer 8 an, der zu einem Auslaß 9 führt. An den Einlaß 4 und den Auslaß 9 können entsprechende Rohrleitungen oder Schläuche angebracht werden. So kann am Einlaß ₄ ein hoch in den Raum ragendes Rohr angebracht werden, daß sich die vorzugsweise im oberen Bereich eines Raums sammelnde verbrauchte Luft absaugt, während an den Auslaß 9 ein ins Freie führender Schlauch angeordnet werden kann.

[0015] Weiterhin ist an einer Seitenwandung 11 ein weiterer Einlaß 12 vorgesehen, der durch einen in das Rohr 7 umgebenden Raum 13 zu einem zweiten Ventilator 14 führt. Durch den zweiten Ventilator 14 wird über den Einlaß 12 Luft, die sich im Rohr 13 gegebenenfalls im Wärmetausch mit der durch das Rohr 7 geführten Luft erwärmen kann,in einen Vor-Filterraum 16 gefördert. Am Einlaß 12 kann ein Rohr oder ein Schlauch, der ins Freie führt, angeschlossen werden, um so Frischluft anzusaugen. Alternativ kann durch den Einlaß 12 auch direkt Raumluft angesaugt werden, oder aber es kann ein Rohr, daß ebenfalls in obere Bereiche des Raumes, dessen Raumluft behandelt werden soll, reicht, angeschlossen werden, um so Frischluft aus oberen Schichten anzusaugen. In diesem Falle wird in der Regel durch den Einlaß 4 keine Raumluft angesaugt, deren Ventilator 6 also stillgelegt. Es ist aber auch grundsätzlich in diesem Falle möglich, beispielsweise bei unterschiedlichen Temperaturschichtungen in einem Raum Luft durch das Rohr 7 zum Wärmetausch zu fördern, um so eine gleichmäßigere Temperaturverteilung zu erzielen.

[0016] In den Vor-Filterraum 16 ragen drei Filteranordnungen 21, die in der folgenden Weise ausgestaltet sind: Jede Filteranordnung 21 weist zunächst einen zylindermantelförmigen Kohlefilter ₂₂ auf, der aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten, einander konzentrisch umgebenden Gitternetzen 23, 24 besteht, in denen Aktivkohle 26 eingefüllt ist. Die Filteranordnung 21 ist an ihrer Unterseite mit einer Abdeckplatte 27 versehen. Ebenfalls sind an der Oberseite Abdeckplatten 28 vorgesehen, die allerdings eine mittige Öffnung 29 aufweisen. Durch diese Ausgestaltung wird zunächst erreicht, daß die im Vorfilterraum 16 befindliche Luft durch die Aktivkohlefilter 22 strömen muß. Konzentrisch innerhalb der Aktivkohlefilter 22 ist die Hauptelektrode 33 eines durch diese und das innere Gitternetz 24 als Gegenelektrode gebildeten Elektrofilters angeordnet. Die Elektrode 31 besteht aus einer zylindrischen Rohrelektrode 33, die mit ihrem oberen Ende 34 durch den Durchbruch 29 der oberen Abdeckung 28 des Filterraums 16 ragt. Die Rohrelektrode 33 ist derart ausgebildet, daß entlang der Längsrichtung ihres Mantels drei Reihen von aus der Mantelfläche der Rohrelektrode 33 nach drei Seiten ausgeschnitten oder ausgestanzten und aus der Mantel fläche 36 herausgebogenen 37 versehen ist. Die Laschen 37 weisen ihre Haupterstreckungsrichtung achsparallel auf und sind unter einen Winkel von etwa 60 Grad zur Tangente an den Zylindermantel 36 auf das Gitternetz hingerichtet. Hierdurch werden in einfache Weise effektive Bereiche hoher Feldstärke nach Anschluß der Hochspannung an die Rohrelektrode 33 erzielt. Die Auslässe der Rohrelektroden 33 sind in ihrem oberen Bereich 34 durch Gewebefiltermatten 41 abgedeckt. Schließlich befindet sich über der Gewebefiltermatte auf der Oberseite 3 des Kompaktgeräts ein _Abdeckgi_tter 42, durch welches die im Gerät gefilterte Luft in den Raum austritt.

[0017] Die dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung bietet durch ihrer Kombinationsaufbau bei kompakter Ausgestaltung eine effektive und wirksame Filterung unterschiedlichster Immissionen, wie kleiner und großer Partikel, insbesondere auch metallischer Partikel, verschiedener Gerüche und Ausdünstungen und gewährleistet im übrigen eine Verbesserung der Luft durch Portionierung.

[0018] Die Ausgestaltung der Figur 4 und 5 ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut wie die der Figuren 1 und 2.Es ist hier lediglich keir Wärmetausch vorgesehen. Statt dessen ist am Einlaß 12'für den Ventilator 14 ein T-Rohr 51 angebracht, dessen beide Abzweigungen 52 und 53 mit Ventildrehklappen 54, 56 versehen sind, so daß durch die beiden Abzweigungen 52, 53 FrischluFt _bzw. Raumluft zugeführt werden kann. Die dem Gerät zugeführte Luft zwischen reiner Zufuhr von Frischluft über eine Mischung von Frischluft und Raumluft bis zu reiner Zuführung von Raumluft durch die Ventile 54, 56 geregelt werden kann, wobei im letzteren das Gerät als Umluftgerät arbeitet. Zusätzlich befindet sich oberhalb der Filtermatte 41 ein Nachfilterraum 56, der bis auf einen Rohranschlußstutzen 57 geschlossen ist, so daß mit der Ausgestaltung der Figuren 4 und 5 des Geräts die gefilterte Luft über Schläuche oder Rohre zu einer gewünschten, vom Gerät 1 selbst entfernt liegende Stelle geleitet und dort in den Raum eingegeben kann.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Filtern eines gasförmigen Mediums, insbesondere von Luft in einem Raum, gegebenenfalls mit mindestens einem Ventilator, wobei eine Elektroabscheideranordnung zwei sich konzentrisch umgebende Elektroden (33, 24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Elektrode als Rohrelektrode mit aus ihrer Mantelfläche (36) zur Schaffung Orte hoher Feldstärke herausgebogenen Laschen ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens eine Elektrode (33, 24) Durchbrüche aufweist, durch die das Medium radial hindurchtritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden (33, 24) Durchbrüche aufweisen und das Medium axial in der innere Elektrode (33) geführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Filteranordnung (21) vorgesehen ist, bei der der zylindrische Elektrofilter mit einer zentralen Rohrelektrode (33) konzentrisch von einem Aktivkohlefilter (22) umgeben ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivkohlefilter (22) ein zylindermantelförmiges Gefäß aufweist, das aus zwei sich konzentrisch umgebenden Gitternetzen (23, 24) besteht, zwischen denen sich die Aktivkohle (26) befindet und deren inneres Gitternetz (24) die Gegenelektrode für das Elektrofilter ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (37) einen Winkel ungleich 90 Grad zur Tangente an die Mantelfläche (36) einschließen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (37) einen Winkel von ca. 50 bis 70 Grad zur Tangente an die Mantelfläche (36) einschließen.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (34) des inneren Bereichs in der Rohrelektrode durch einen Staubfilter (41) abgedeckt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, daduran gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise drei Fi teranordnungen (21) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher (7, 13) im Zuluftweg der zu filternden Luft vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (7) für die Abluft von einem Raum (13) für Frischluft umgeben ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54, 56) zum Einstellen der Zuleitungen von Raumluft und/ oder Frischluft zu den Filteranordnungen (21) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein T-Rohr (51) mit zwei Zuluftanschlüssen (52, 53) aufweist, in denen Ventilklappen (54, 56) angeordnet sind, während der dritte Anschluß mit einem zu der Filteranordnung (21) führenden Raum (16) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als vorzugsweise fahrbares Kompaktgerät in einem umgebenden Gehäuse (2) ausgebildet ist.

Zeichnung