DD293087A5

DD293087A5 - Aerodynamischer filter

Info

Publication number: DD293087A5
Application number: DD90339110A
Authority: DD
Inventors: Robert Gielow; James C Paul
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-08-22
Also published as: US5002597A; BR9001539A; AU642643B2; KR910009319A; PT93613A; US5118330A; EP0391041A2; MX170470B; CA1330202C; AU5254190A; EP0391041A3

Abstract

Es wird ein Filter zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Fluid beschrieben. Insbesondere wird ein aerodynamischer Filter beschrieben, welches den Fahrzeugraum eines Fahrzeugs kontinuierlich mit Frischluftzufuhr versorgt, auch unter hoechst harten Umgebungsbedingungen. Das Filter enthaelt eine Einlaszflaeche, eine Auslaszflaeche, Waende, welche eine Vielzahl von Passagen bestimmen, die sich von der Einlaszflaeche zur Auslaszflaeche erstrecken, und ein Filtrationsmittel zum Entfernen der Verunreinigungen aus dem Fluid. Das Filter kann vorzugsweise in eine Vielzahl von Schichten unterteilt werden, einschlieszlich einer Einlaszschicht, einer Zwischenschicht, einer Auslaszschicht. Jede Schicht enthaelt eine Vielzahl von Zellen, welche Waende einer im allgemeinen krummlinigen Form besitzen. Vorzugsweise ist eine Vielzahl der Passagen in fluider Verbindung mit einer Vielzahl anderer Passagen. Es wird Oberflaechenfiltration angewandt, um die Verunreinigungen aus dem die Passagen durchstroemenden Fluid zu entfernen. Die Verunreinigungen werden innerhalb der Filtrationsmittel zurueckgehalten, welche an den Waenden angeordnet sind, wobei das Fluid die Passagen im wesentlichen unbehindert durchstroemt, selbst wenn das Entfernungsmittel mit Verunreinigungen gesaettigt ist.{Filter; Fahrzeugraum; Frischluftzufuhr; Filterschichten; Oberflaechenfiltration; Filtrationsmittel}

Description

Hierzu 6 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Filter zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Fluid. Insbesondere betrifft die Erfindung ein aerodynamisch geformtes Filter, d. h. ein Filter mit aerodynamischen Konturen, welches Fremdkörper von einem Fluid entfernt, vor allem ein Filter, das mittels Oberflächenfiltration Verunreinigungen von Luft entfernt, wenn man Luft, die mit Teilchen beladen ist und Aerosole durch das Filter zirkulieren läßt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In die Luftzuleitung geschlossener Räume, wie z. B. in die Fahrgastabteile von Fahrzeugen, werden häufig Verschmutzungsstoffe, Pollen, Staubteilchen und andere Fremdkörper eingeführt. Das Problem von Luftverunreinigungen in Fahrzeugen istinsbesondere be! hohen Verkehrsdichten akut oder in harten Klimateh mit hohen Gehalten an Staub, Smog, Neben,

Industrieabgasen oder dergleichen.

MBn hat viele Versuche unternommen, um Verschmutzungsstoffe, Pollen, Staubteilchen und andere Fremdkörper aus der Luft durch Anwendung von Filtrationssystemen zu entfernen. Üblicherweise werden Filtrationseinrichtungen, welche die Luft durch Filtermedien wie Matten oder Siebe leiten, in den Einlaßkanal der Fahrzeugkabine eingesetzt, um diese Verunreinigungen auszufilter·,. Um kleine Teilchen effektiv auszufiltern, muß die Maschenweite des Siebs klein sein. Die kleinen Maschen werden häufig nach einer kurzen Zeitspanne verstopft, und es ist nötig, das Filterelement häufig zu reinigen oder auszuwechseln. Diekleine Maschenweite bzw. die kleinen Maschen bewirken auch einen Druckabfall, welcher der wesentliche begrenzende Faktor bei Anwendung eines Filters in der Einlaßleitung eines Belüftungssystems für ein Fahrzeug ist.

Die Anmeldung PCT/De 87/00489 beschreibt ein poröses Mehrschichtenfilter, das mit Glycerin imprägniert ist. Das Filter umfaßt zahlreiche Öffnungen, wobei die Öffnungen einer Schicht gegenüber den öffnungen der benachbarten Schichten versetzt sind. Ein solches Filter idt jedoch für Fahrzeuge mit Aircondition unzureichend, da der Druckabfall quer durch das Filter zu groß ist. Die oben genannten Probleme haben die Anwendung eines Filters für ultrafeine Teilchen in dem Lüftungssystem eines Fahrzeugs verhindert. Alle Fahrzeuge sind in kritischer Weise von einer ausreichenden Zufuhr von Frischluft abhängig, um eine angemessene Entfrostung und Entnebelung zu gewährleisten. Es ist auch unumgänglich notwendig, daß Personen mit chronischen Allergien und Asthmazuständen in allen Situationen während der Fahrt eine kontinuierliche Zufuhr an Frischluft haben. Infolgedessen kann die Unfähigkeit, die Fahrzeugkabine mit einer ausreichenden Frischluftzufuhr zu versorgen, eine schwerwiegende Gefährdung von Gesundheit und Sicherheit darstellen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein neues Luftfilter für Räume mit Aircondition, insbesondere für Fahrzeuge, zu finden, das diese bekannten Nachteile nicht aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein neues Filter zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Fluid unter Anwendung der Prinzipien der Aerodynamik zu schaffen, um die Strömung des Fluids durch dasselbe stromlinienförmig, d. h. windschnittig oder windschlüpfrig zu machen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Mehrschichtenkörper gelöst, der eine Einlaßfläche und eine Auslaßfläche, krummlinige Wände, welche eine Vielzahl von Passagen begrenzen, die sich von der Einlaßfläche zu der Auslaßfläche erstrecken, und Mittel zum Entfernen der Verunreinigungen von dem Fluid umfaßt.

Erfindungsgemäß sind die Mittel zum Entfernen der Verunreinigungen aus dem die Passagen durchströmenden Fluid entlang den Wänden angeordnet. Die Verunreinigungen werden innerhalb der Entfernungsrtrttel zurückgehalten, wobei die Entfernungsmittel das Fluid befähigen, die Passagen im wesentlichen ungehindert zu durchströmen, selbst wenn das Entfernungsmittel mit Verunreinigungen gesättigt ist. Bei dem Entfernungsmittel handelt es sich um Oberflächenfiltrationsmedien, die entweder feucht oder trocken sein können. Wenn das Medium feucht ist, wird vorzugsweise ein offenflächiger Schaum angewandt wie Polyurethan, der im allgemeinen mit einer nicht-toxischen, nicht-reaktiven viskosen Lösung imprägniert ist. Das feuchte Medium behandelt das einkommende Fluid, welches schwer beladen ist mit Staubteilchen,Verschmutzungsstoffen, Pollen und anderen Fremdkörpern. Wenn das Medium trocken ist, werden geladene Fasern an den Seitenwänden der Filter befestigt. Die von der Luft mitgeführten Teilchen werden an die Oberfläche der Faser angezogen und durch eine magnetartige Wirkung der Faser abgeschieden.

Vorzugsweise kann das Filter in eine Vielzahl von Schichten unterteilt sein einschließlich einer Einlaßschicht, einer oder mehrerer Zwischenschichten und einer Auslaßschicht. Das Fluid nähert sich der Einlaßschicht, bewegt sich durch die Zwischenschichten und verläßt das Filter durch die Auslaßschicht. Jede Schicht beinhaltet eine Vielzahl von Zellen, welche Zellwände von im allgemeinen krummliniger Form aufweisen. Jede Zellwand oder Zelle hat einen Fluideinlaßteil und einen Fluidauslaßteil. Der Fluidauslaßteil einer an der Einlaßschicht gelegenen Zelle ist in fluider Verbindung mit dem Fluideinlaßteil einer benachbarten Zelle, die an der benachbarten Zwischenschicht angeordnet ist. Der Fluidauslaßteil einer an einer Zwischenschicht gelegenen Zelle ist in fluider Verbindung mit dem Fluideinlaßteil einer angrenzenden Zelle, die an der Auslaßschicht gelegen ist. Die Zellwände sind derart verbunden, daß sie eine Vielzahl von Passagen begrenzen, welche von der Einlaßfläche zur Auslaßfläche verlaufen. Vorzugsweise sind viele der Passagen in fluider Verbindung mit vielen anderen Passagen. Zum besseren Verständnis des aerodynamischen Filters der Erfindung wird auf die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verwiesen, in welchen die zur Zeit bevorzugte Ausbildungsweise der Erfindung beispielhaft illustriert ist. Die Zeichnungen dienen jedoch ausdrücklich nur dem Zweck der Illustration, und sind nicht beschränkend anzusehen. In der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen beziehen sich identische Bezugsnummern bei verschiedenen Ansichten auf den gleichen Bestandteil.

Fig. 1: ist eine perspektivische Ansicht des Filters der Erfindung, in welcher eine Vielzahl von Zellen dargestellt ist, welche an jeder Schichtreiha angeordnet sind, wobei jede Schicht räumlich entfernt von jeder benachbarten Schicht ist, um die Zellstruktur zu illustrieren und die strukturelle Beziehung zwischen den benachbarten Zellen.

Fig. 2: zeigt skelettartig perspektivisch ein Computerbild eines Teils des Filters von Figur 1, in welchem eine Zelle an einer ersten Zwischenschicht und die vier an einer benachbarten Zwischenschicht angeordneten Zellen dargestellt sind.

Fig. 3: ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Filters von Figur 1, in welcher ein erstes Paar Zellen auf der Einlaßseite oder Schicht, Teile eines zweiten Paars benachbarter Zellen entlang einer ersten Zwischenschicht, und Teile eines dritten Paars benachbarter Zellen entlang einer zweiten Zwischenschicht dargestellt sind.

Fig. 4: ist eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen Zelle, die an der Einlaßseite des Filters von Figur 1 angeordnet ist.

Fig. 5: ist eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen ZHIe des Filters von Figur 1, d>e auf einer

Zwischenschicht angeordnet ist

Fig. 6: ist eine Ansicht der Zelle von Figur 5 von unten

Fig. 7: ist eine Ansicht des Filters von Figur 1 von oben, in welcher die Symmetrie der Oberschicht und der zweiten Schicht dargestellt ist, wobei die Anordnung der benachbarten Zellen der zweiten Schicht „mit versteckten Linien" wiedergegeben ist.

Fig. 8: ist ein Computerbild und zeigt in skelettartiger perspektivischer Darstellung einen Teil des Filters von Figur 1, wobei vier Zellen dargestellt sind, von denen jede auf vier benachbarten Schichten angeordnet ist, wobei die Fluidpassage zum Zweck der Illustration hervorgehoben ist.

Figur 1 ist eine perspektivische Darstellung des Filters 10 der Erfindung. Das Filter 10 ist vorzugsweise ein offenzelliges Schaummaterial wie geschäumtes Polyethylen, Polyurethan oder dergleichen. Das Filter 10 umfaßt eine Einlaßfläche 12 und eine Auslaßfläche 14, Wände 30, welche eine Vielzahl von Passagen oder Durchgänge 40 begrenzen, die sich von der Einlaßfläche 12 zur Auslaßfläche 14 erstrecken, und Filtrationsmittel 60 zum Entfernen der Verunreinigungen aus dem Fluid. Vorzugsweise sind die Einlaßfläche 12, Wände 30 und eine Vielzahl der vorstehenden Teile 70, welche sich in die Passagen 40 erstrecken, aerodynamisch geformt und besitzen solche Umrisse, daß die Strömung des Fluids durch das Filter 10 stromlinienförmig ist. Die Wände 30 begrenzen ein Labyrinth krummliniger Passagen 40, wobei sich jede Passage 40 von der Einlaßfläche 12 bis zur Auslaßfläche 14 erstreckt. Jede Passage 4OA ist in fluider Verbindung mit einer Reihe von anderen krummlinigen Passagen 4OB. Jede Passage 40 weist eine im allgemeinen symmetrische Konfiguration auf. Ein Fluid, das in jeweils eine Passage 40 A eintritt, wird in eine Reihe benachbarter Passagen 4OB geführt, und das Fluid in den Passagen 40 A wird mit Fluid von anderen benachbarten Passagen 4OB (siehe Figur 8) wieder vereinigt. Obgleich der Durchmesser der Wände 30 im Verlauf der Passagen 40 variiert, bleibt der Oberflächenbereich bei den Passagen 40 über die Länge der Passagen 40 im wesentlichen der gleiche.

Die Wände 30, welche die Passagen 40 umgeben, umfassen eine Vielzahl von Zellen 50. Jede Zelle 50 besitzt eine durch diese verlaufende Rinne 52, die in fluider Verbindung mit einem Teil einer verbundenen Zelle 50 ist, die auf einer benachbarten Schicht 20 angeordnet ist. Insbesondere und wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt, ist jede Zelle 50 durch einen kegelstumpfförmigen Teil 54 und eine damit integral ausgebildete Rinne 52 definiert. Gemäß dieser Bauweise ist somit jede

Zelle 50 in oine Vielzahl von Abschnitten 65 geteilt. Jeder Abschnitt 55 ist somit in fluider Verbindung mit einer Vielzahl von

benachbart angeordneten Zellen 50. Wie in diesen Zeichnungen dargestellt ist, ist somit jede Zelle 50 in fluider Verbindung mitvier Zellen 50 angeordnet, da in Verbindung mit jeder Zelle 50 darin vier Abschnitte 55 dargestellt sind. Es versteht sich, daß die

Zahl der Abschnitte 55, in welche jede Zelle 50 geteilt wird, durch Strömungserfordernisse geboten ist, doch in optimaler Weise

ist die Zelle 50 in mindestens drei und vorzugsweise in vier Abschnitte geteilt.

Das aus dem Schaummaterial gebildete Filter 10 ist vorzugsweise in eine Vielzahl von Schichten 20 teilbar, einschließlich der Einlaßflächenschicht 12, mindestens einer Zwischenschicht 22 und einer Auslaßschicht 14. Das Fluid nähert sich der Einlaßschicht 12, bewegt sich durch die Zwischenschicht 22 und tritt aus dem Filter durch die Auslaßschicht 14 aus. Jede Zelle 50 ist vorzugsweise entlang einer Schicht 20 angeordnet. Alle Zellen 50 auf derselben Schicht 20 sind formgleich. Bei

der bevorzugten Ausbildungsweise des Filters 10 der Erfindung gibt es drei Zeilengrundkonfigurationen. Eine auf der

Einlaßschicht 12 angeordnete Zelle 5OA ist in Figur 4 wiedergegeben. Eine auf irgendeiner der Zwischenschichten angeordnete Zelle 5OB ist in Figur 5 wiedergegeben. Eine auf der Auslaßschicht 14 angeordente Zelle 5OC ist ähnlich der in Figur 4

dargestellten Zelle, mit der Ausnahme, daß sich innerhalb der Zelle 5OC kein vorstehendes Teil 70 befindet.

Die Schicht 20 jeder Zelle 50 ist normalerweise senkrecht zur Achse 59 der Zelle 50. Die Zellen 50 befinden sich im allgemeinen in

gleichmäßigem Abstand auf jeder der verschiedenen Schichten 30 bzw. 20. In der bevorzugten Ausbildungsweise der Erfindungsind alle Zellen 50 an vier Schichten 20 angeordnet, wie in Figur 1 gezeigt.

Die Wände 30 des Filters 10 besitzen eine im allgemeinen krummlinige Form. Eine auf der Einlaßschicht 12 angeordnete Zellwand 30 besitzt einen Einlaßteil 53 und einen Auslaßteil 56.Der Einlaßteil 53 verläuft konisch nach innen, der Auslaßteil 56

verläuft konisch nach außen. Bei den Zellen 5OB, die stromabwärts von der Einlaßfläche 12 angeordnet sind, ist der Einlaßteil 53koextensiv mit dem Auslaßteil 56 der stromaufwärts liegenden Zelle.

Figur 2 oder 3 gibt ein erstes Paar Zellen 5OA wieder, die an der Einlaßfläche 12 angeordnet sind, Teile eines zweiten Paars

benachbarter Zellen 50 B, ausgerichtet in einer geraden Linie auf einer ersten Zwischenschicht 20 A, und Teile eines dritten Paarsbenachbarter Zellen 5OB oder 5OC, ausgerichtet auf einerzweiten Zwischenschicht 20B. Die an der Einlaßfläche 12 angeordneten

Zellen 50 A haben sowohl einen Einlaßteil 53 A als auch einen Auslaßteil 56A, während die stromabwärts liegenden Zellen einen Einlaßteil 55 B besitzen, der mit dem Auslaßteil 56A der stromaufwärts liegenden benachbarten Zelle 5OA koextensiv ist. Figur 3

zeigt eine Zelle 50 A, die an der Einlaßfläche 12 angeordnet ist, und eine benachbarte Zelle 5OB, die auf einer Zwischenschicht20 B angeordnet ist. Jede Zelle 50 befindet sich in fluider Verbindung mit vorzugsweise entweder drei, vier oder sechs Zellen 50,die angrenzend entlang einer benachbarten Schicht 20 angeordnet sind, obgleich alle Zeichnungen eine Zelle 5OA wiedergeben,die an vier benachbarte Zellen 50 B anstößt.

Der oder das Filter 10 besitzt vorzugsweise eine Porosität von 36% und einen Schichtabstand von 0,889cm (0,35inch). Der Filter 10 besitzt vorzugsweise vier Schichten, die Einlaßflächenschicht 17, die Zwischenschicht 13 und die Auslaßf lächenschicht,

die im wesentlichen von gleicher Dicke sind, wobei der Filter 10 eine Gesamtdicke von zwischen 2,54 und 3,81 cm (1 und1 Vi inches) besitzt. Eine Rinne 52 verläuft durch jede Zelle 50, und eine Zentralachse 59 verläuft durch jede Rinne 52. Die Achse 59jeder Zelle ist vorzugsweise senkrecht zur Einlaßfläche 12 und Auslaßfläche 1", wodurch eine tany entiale Strömung der Luftdurch jede der Passagen oder Durchgänge 40 ermöglicht wird.

Mit Ausnahme jener Zellen 5OC, die an der Auslaßschicht angeordnet sind, besitzt jede Zelle 50 ein darin verlaufendes konturiertes oder profiliertes vorstehendes Teil 70. Das vorstehende Teil 70 ist symmetrisch um die Zellachse 59 angeordnet. Die Spitze 74 des vorstehenden Teils 70 erstreckt sich in die Gegend des Mittelpunktes der Zelle 50. Wie in Figur 4 gezeigt, besitzt die Zellwand 30 einen im allgemeinen krummlinigen Querschnitt. Wenn jede Zelle 5OA vier benachbarte Zellen 5OB beschickt, wird das vorstehende Teil 70 von vier Graten 72 gebildet, welche die Rinne 52 in vier Quadranten teilen, die in der Mitte der Zelle 50 „ihren Gipfel haben" (peak). Das vorstehende Teil 70 lenkt das Fluid durch den Auslaßteil 56A der Zelle 50 A, und in den Einlaßteil 55B der benachbarten Zellen 50B.

Figur 7 ist eine Ansicht des Filters 10 von oben und zeigt die Symmetrie der Einlaßschicht 12 und einer benachbarten Zwischenschicht 2OA, wobei die Anordnung der benachbarten Zellen 50 auf der Zwischenschicht 20A als „verborgene Linien" wiedergegeben ist.

Das Filtrationsmittel 60 zum Entfernen der Verunreinigungen aus dem die Passagen 40 durchströmenden Fluid ist längs der Wände 30 angebracht. Die Verunreinigungen werden innerhalb des Filtrationsmittels 60 zurückgehalten, wobei es das Filtrationsmittel 60 dem Fluid möglich macht, die Passagen 40 im wesentlichen ungehindert zu durchströmen, selbst wenn das Filtrationsmittel 60 mit Verunreinigungen gesättigt ist. Das Filtrationsmittel 60 ist ein Oberflächenfiltrationsmedium, das entweder feucht oder trocken sein kann. Wenn das Medium feucht ist, wird bevorzugt ein offenflächiger Schaum verwendet, wie z.B. Polyurethan, der im allgemeinen mit einer nicht-toxischen, nicht-reaktiven viskosen Lösung imprägniert ist. Das feuchte Medium behandelt das einkommende Fluid, das schwer beladen ist mit Staubteilchen, Verschmutzungsstoffen, Pollen und anderen Fremdkörpern. Wenn das Medium trocken ist, werden geladene Fasern an den Seitenwänden des Filtrationsmittels 60 befestigt. Die von der Luft getragenen Teilchen werden an die Faseroberfläche gezogen und durch eine magnetartige Wirkung an der Faser abgeschieden. Die Funktion des Filtrationsmittels besteht darin, die Verunreinigungen einzufangen und ihnen nicht zu gestatten, in den Fluidstrom zurückzufallen, wenn sie auf das Medium aufgestoßen sind.

Der größte 1 eil der Filtration erfolgt zwischen dem Auslaßteil 56A einer Zelle 50 und dem Einlaßteil 55 B einer benachbarten Zelle 50. Die profilierte oder konturierte Wand 30 der Zelle 50 führt den Luftstrom in den konturierten Einlaßteil der benachbarten Zellen. Die Luft hat die Tendenz, an den konturierten Wänden 30 jeder Zelle hängen zu bleiben, etwa wie Saft an der Oberfläche eines Krugs hängt, wenn man ihn daraus ausgießt. Dieses Phänomen ist in der Avionik als Coanda-Effekt gut bekannt. Diese konturierten Zellwände 30 leiten somit das Fluid durch die Passagen 40.

Das Wirkprinzip des Filters der Erfindung ergibt sich aus der Ausnutzung der im folgenden dargelegten Mechanismen. Dabei ist zu beachten:

Das Filter 10 leitet das Fluid nicht durch das Modium, da „Oberflächenfiltration" dominanter ist als „Tiefenfiltration". Die hauptsächlichen bei der Filtration durch das Filter der Erfindung involvierten Mechanismen sind der „träge Prall", die „Strömungsunterbrechung", die „Diffusionsablagerung", die elektrostatische Ablagerung sowie die „London-van-der-Waals-Ablagerung", alles dem Fachmann gut bekannte Phänomene.

Der „träge Prall" wird bewirkt, wenn das Fluid seine Strömungsrichtung ändert, was in einer Krümmung der Stromlinien resultiert. Die Trägheit der Teilchen verhindert, daß dieTeilchen ungehindert durch die Passagen 40 gehen. Die Trägheit stößt die Teilchen in die konturierten Wände 30, wo die Teilchen abgelagert werden. Die Intensität dieses Mechanismus steigt mit steigender Teilchengröße und steigenden Strömungsgeschwindigkeiten. Die Teilchen werden auch durch „Strömungsunterbrechung" gesammelt. Die Teilchen können der Strömungslinie des Fluids folgen und ohne „trägen Prall" gesammelt werden, wenn die Strömungslinie sich innerhalb enger Nachbarschaft zu dem sammelnden Körper befindet.

Die Bahnkurven der einzelnen kleinen Teilchen fallen wegen der Brownschen Bewegung nicht mit den Strömungslinien der Fluids zusammen. Mit abnehmender Teilchengröße steigt die Intensität der Brownschen Bewegung und infolgedessen gleichfalls Intensität der Diffusionsablagerung.

Aerosolteilchen und die Fasern eines Filtrationsmediums 60 tragen im allgemeinen elektrostatische Ladungen, welche die Teilchenablagerung beträchtlich beeinflussen. Geladene Fasern und Teilchen beeinflussen das Filtrationsverfahren durch Änderung der Flugbahnen der Teilchen und durch wechselnde Teilchenhaftung an den Filtermedienflächen. Wenn der Abstand zwischen einem Teilchen und dem sammelnden Körper gering ist, wird die Ablagerung durch intermolekulare London-van-der-Waals-Kräfte beeinflußt.

Hieraus ergibt sich, daß das Wirkprinzip der Erfindung im wesentlichen darauf beruht, daß die Entfernung der Verunreinigungen aus dem Fluid überwiegend durch Oberflächenfiltration erfolgt, wobei dies» Oberflächenfiltration durch die tangentiale Strömung des Fluids durch ein aerodynamisch geformtes Filter erreicht wird.

Wenn das Medium feucht ist, wird bevorzugt ein offenflächiger Schaum verwendet, wie zum Beispiel Polyurethan, der im allgemeinen mit einer nicht-toxischen, nicht-reaktiven viskosen Lösung imprägniert ist, zum Beispiel mit Glycerin, Petrolatum, Fett, Ethylenglykolen oder eßbaren Ölen. Das feuchte Medium behandelt das eintretende Fluid, vorzugsweise Luft, die schwer beladen ist mit Staubteilchen, Verschmutzungsstoffen, Pollen und anderen Fremdkörpern. Um kleinere Teilchen aus dem Fluidstrom abzuscheiden, können der viskosen Lösung Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zeolith, Diatomeenerde zugesetzt werden. Ebenfalls zugesetzt werden können chemisorptive Massen wie Zitronensäure, Weinsäure, Calciumchlorid, Natriumcarbonat, um Gerüche und schädlich saure und alkalische Verunreinigungen zu beseitigen.

Das bevorzugte trockene Medium sind Fasern mit eingebetteten positiven und negativen Ladungen. Das bevorzugte Fasermaterial des Fittrete R. Das Fasermaterial kann auf die konturierten Seitenwände aufgesprüht oder aufgepreßt werden. Mit der Luft mitgetragene Teilchen unterhalb von 5 Mikron worden in natürlicherweise von der Oberfläche der Faser angezogen und durch eine magnetartige Wirkung auf der Faser abgeschieden.

Das Filter 10 hat eine Schichtstruktur, die präzisionsgeformt oder auf irgendeine andere ähnliche Weise gebildet sein kann. Die Schichten 20 sind durch verschiedene chemische Klebstoffe, die dem Fachmann bekannt sind, aneinander befestigt. Die an jeder Schicht 20 angeordneten Zellen 50 können eine separate Form benötigen. Alternierende Schichten 20 A sind phasenverschieden mit benachbarten Schichten 2OB (siehe Figur 6), und die alternierenden Schichten können durch die gleichen Formen gebildet werden.

Typischerweise nähert sich die Luft dem Filter 10 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 6,096 bis 9,144m (20 bis 30 Fuß) je Sekunde, und die Luft verläßt das Filter 10 mit 15,24 bis 21,336m (50 bis 70 Fuß) je Sekunde. Der Druckabfall durch das Filter 10 ist unabhängig von der Zahl der Schichten 20, ist aber hauptsächlich abhängig von der Geschwindigkeit der aus dem Filter 10 austretenden Luft. Die Zahl der Schichten 20 ist nicht durch Druckabfall begrenzt, ist jedoch begrenzt durch den Raum für das

Filter 10 in der Strömungslinie und der Dauer des Verbleibens von Filter 10 in der Strömungslinie, bis es ersetzt wird

Die tangentiale Strömung durch die Zellen GO dient dazu, die Luft zu beschleunigen. Der typische Druckabfall durch das Filter 10 variiert von 2 bis 3%. Die Verunreinigungen werden innerhalb des Filters 10 zurückgehalten, und die gereinigte Luft strömt von der Auslaßfläche 14 des Filters 10 aus.

Obgleich das aerodynamische Filter anhand einer speziellen Ausbiidungsweise beschrieben wurde, ist ersichtlich, daß

zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Variationen für den Fachmann möglich sind. Diese Alternativen, Modifikationen und Variationen sollen in den Schutz eingeschlossen sein.

Claims

1. Filter zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Fluid, enthaltend

(a) eine Einlaßfläche und eine Auslaßfläche;

(b) eine Vielzahl von krummlinigen Wänden, wobei die krummlinigen Wände eine Vielzahl von Passagen begrenzen und sich die Passagen von der Einlaßfläche zu der Auslaßfläche erstrecken; und

(c)' Filtrationsmittel zum Entfernen der Verunreinigungen aus dem die Passagen durchströmenden Fluid, wobei die Filtrationsmittel entlang den Innenwänden angeordnet sind, die Verunreinigungen innerhalb der Filtrationsmittel zurückgehalten werden und die Filtrationsmittel das Fluid befähigen, die Passagen im wesentlichen ungehindert zu durchströmen, selbst wenn das Filtrationsmittel mit Verunreinigungen gesättigt ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine Vielzahl von vorstehenden Teilen umfaßt, die sich in einige der Passagen erstrecken, wobei die vorstehenden Teile das diese durchströmende Fluid ablenken.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste der Passagen in fluider Verbindung mit einer zweiten der Passagen ist derart, daß das in die erste Passage eintretende Fluid in die zweite Passage geleitet wird.

4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter eine Vielzahl von Schichten umfaßt einschließlich einer Einlaßschicht, einer Zwischenschicht und einer Auslaßschicht.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schicht eine Vielzahl von Zellen enthält, wobei die Zellen einen Fluideinlaßteil und einen Fluidauslaßteil besitzen.

6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidauslaßteil einer Zelle an der Einlaßschicht in fluider Verbindung steht mit dem Fluideinlaßteil einer benachbarten Zelle, die an der Zwischenschicht angeordnet ist, und daß der Fluidauslaßteil einer an der Zwischenschicht angeordneten Zelle in fluider Verbindung mit dem Fluideinlaßteil einer benachbarten Zelle steht, die an der Auslaßschicht angeordnet ist.

7. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßfläche konturiert ist, daß die

krummlinigen Wände konturiert sind und daß die verschiedenen Teile konturiert sind,

8. Filter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl von Schichten enthält, einschließlich einer Einlaßschicht, einer Zwischenschicht, einer Auslaßschicht, wobei jede Schicht eine Vielzahl von Zellen hat, die Zellen Wände haben, die Wände einen Fluideinlaßteil und einen Fluidauslaßteil haben, der Fluidauslaßteil einer an der Einlaßschicht angeordneten Zellen in fluider Verbindung mit dem Fluideinlaßteil einer benachbarten Zelle steht, die an der Zwischenschicht angeordnet ist, der Fluidauslaßteil einer an der Zwischenschicht angeordneten Zelle in fluider Verbindung mit dem Fluideinlaßteil einer benachbarten Zelle steht, die an der Auslaßschicht angeordnet ist, wobei ein sich einer an der Einlaßschicht angeordneten Zelle näherndes Fluid zu einer benachbarten Zelle geht, die an der Zwischenschicht angeordnet ist, und aus einer angrenzenden Zelle austritt, die an der Auslaßschicht angeordnet ist, wobei die Wände eine Vielzahl von Passagen bestimmen und sich die Passagen von der Einlaßfläche zu der Auslaßfläche erstrecken.

9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen konturierte Teile besitzen, welche in die Zellen derart vorragen, daß sie das diese durchströmende Fluid ablenken.

10. Filter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen im allgemeinen gleichmäßig räumlich über eine Schicht verteilt sind.

11. Filter nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidauslaßteil einer an der Einlaßschicht angeordneten Zelle im allgemeinen koextensiv mit dem Fluideinlaßteil einer benachbarten Zelle auf der Zwischenschicht ist.