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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zum Abscheiden von Schmutzpartikeln aus einem Luftstrom. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Filtervorrichtung, die Teil einer Dunstabzugshaube oder dieser nachgeschaltet sein kann, zur Abscheidung von in einem Luftstrom vorhandenen Aerosolen und insbesondere Öltröpfchen.
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Hintergrund der Erfindung
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Dunstabzugshauben werden insbesondere in Küchen eingesetzt, um über einer Kochstelle bzw. einem Herd entstehende Kochdünste abzusaugen, ggf. zu filtrieren und abzuführen. Prinzipiell werden Dunstabzugshauben je nach der Art der Abluftführung in zwei Gruppen unterschieden. Bei so genannten Ablufthauben wird die Abluft über eine Rohrleitung nach außen geführt, um die Abluft an die Atmosphäre außerhalb des Gebäudes abzugeben, in dem sich die Kochstelle bzw. die Ablufthaube befindet, und dadurch Geruchbelästigungen und Schmutzablagerungen im Kochraum und im Gebäude insgesamt zu vermeiden. Bei so genannten Umlufthauben wird die von der Dunstabzugshaube angesogene Luft durch einen Filter gesäubert und sodann wieder in den Kochraum zurück geblasen.
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Ein Hauptbestandteil von Abluft bzw. Kochdünsten, die über einer Kochstelle bzw. einem Herd entstehen, sind Aerosole und insbesondere Tröpfchen von Ölen, die zum Braten oder Frittieren verwendet werden. Obgleich einige bekannte Dunstabzugshauben zum Teil bereits einen sehr guten Wirkungsgrad bei der Abscheidung von in einem Luftstrom enthaltenden Aerosolen und insbesondere Öltröpfchen aufweisen, hat sich gezeigt, dass unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise bei Luftströmen mit einer hohen Konzentration an Öltröpfchen, der aus einer derartigen Dunstabzugshaube austretende Luftstrom immer noch einen nicht zu vernachlässigenden Rest an Öltröpfchen aufweisen kann. Dabei besteht das Problem, dass sich die nicht abgeschiedenen Öltröpfchen an den sich stromabwärts der Dunstabzugshaube befindenden Komponenten, wie beispielsweise den Rohrleitungen und dem Abluftgebläse, ablagern können, was zu einer Verschmutzung dieser Komponenten führt. Derartig verschmutzte Komponenten stellen eine Geruchsbelästigung und ein potentielles Brandrisiko dar.
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Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Abscheidung von Schmutzpartikeln und insbesondere Öltöpfchen aus einem Luftstrom verbessert werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch eine Filtervorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Filtervorrichtung umfasst ein Gehäuse mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung und wenigstens ein Abscheidelement, das in dem Gehäuse derart angeordnet ist, dass das Abscheideelement einen über die Einlassöffnung in die Filtervorrichtung eintretenden und aus der Auslassöffnung austretenden Luftstrom mindestens einmal ablenkt und dabei Schmutzpartikel an dem Abscheideelement abgeschieden werden.
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Wesentlich für die Erfindung ist, dass das wenigstens eine Abscheideelement eine Kapillarkavität mit einer Kapillaröffnung aufweist, wobei die an dem Abscheideelement abgeschiedenen Schmutzpartikel aufgrund einer durch den Kapillareffekt verursachten Sogwirkung von dem Luftstrom über die Kapillaröffnung weg in die Kapillarkavität geführt werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung, den Merkmalen der Unteransprüche und den Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung in perspektivischer Ansicht.
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2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung von 1 im Querschnitt.
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3 zeigt die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung von 1 in perspektivischer Ansicht, wobei eine Endwand des Gehäuses weggelassen worden ist.
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4 zeigt eine vergrößerte Detailansicht eines der in den 2 und 3 dargestellten Abscheideelemente der bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung im Querschnitt.
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5 zeigt eine perspektivische Teilansicht des Abscheideelements der bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung von 4 von schräg unten.
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Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
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Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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In den beigefügten 1 bis 5 sind eine Filtervorrichtung 10 sowie erfindungsgemäße Komponenten dieser Filtervorrichtung 10 dargestellt. Wie sich dies insbesondere 1 entnehmen lässt, weist die Filtervorrichtung 10 ein im Wesentlichen hohlquader- bzw. schachtförmiges Gehäuse 11 mit einer stromaufwärts gelegen Einlassöffnung 13 (siehe 3) und einer stromabwärts gelegenen Auslassöffnung 15 auf, wobei das Gehäuse 11 im Wesentlichen durch zwei gegenüberliegende Seitenwände 12, 14 und zwei gegenüberliegende Endwände 16, 18 ausgebildet wird. Für ein einfaches Reinigen der Filtervorrichtung 10 und ihrer Komponenten sind vorzugsweise drei dieser Wände einstückig ausgestaltet und die vierte Wand ist entfernbar mit diesen verbunden. Wie sich 1 entnehmen lässt, sind in der dort gezeigten Ausführungsform die zwei gegenüberliegenden Endwände 16, 18 einstückig mit der Seitenwand 14 verbunden, während die Seitenwand 12 abnehmbar an diesen Wänden 14, 16, 18 angebracht ist. Vorzugsweise bestehen die Seiten- und Endwände 12, 14, 16 und 18 aus Edelstahl.
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Wie sich dies der 2, die einen Querschnitt durch die Filtervorrichtung 10 zeigt, und der 3 entnehmen lässt, umfasst die Filtervorrichtung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ferner drei Abscheideelemente 20a, 20b und 20c, wobei die Abscheideelemente 20a und 20c an der Seitenwand 14 und das Abscheideelement 20b an der Seitenwand 12 angebracht sind. Dabei sind die Abscheideelemente 20a, 20b und 20c der Reihe nach und abwechselnd mit zunehmender Höhe entlang der Seitenwand 12 bzw. der Seitenwand 14 angeordnet, wie sich dies den 2 und 3 entnehmen lässt. Ferner erstrecken sich die Abscheideelemente 20a, 20b und 20c vorzugsweise im wesentlichen entlang der gesamten Breite der Seitenwände 12 bzw. 14, wie dies in 3 dargestellt ist.
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Aufgrund der vorstehend beschriebenen und in den 2 und 3 dargestellten räumlichen Anordnung der drei Abscheideelemente 20a, 20b und 20c in dem Gehäuse 11 der Filtervorrichtung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfährt ein in die Einlassöffnung 13 der Filtervorrichtung 10 eintretender Luftstrom, der mit Öltröpfchen und anderen Schmutzpartikeln behaftet sein kann, in der Filtervorrichtung 10 wenigstens eine zweifache Ablenkung, wie dies schematisch mittels eines punktierten Pfeils angedeutet ist. Wie der Fachmann erkennen wird und wie dies nachstehend ausführlicher beschrieben wird, sorgt diese mehrfache Umlenkung des mit flüssigen und festen Schmutzpartikeln behafteten Luftstroms dafür, dass diese Schmutzpartikel mittels der Abscheideelemente 20a, 20b und 20c aus dem Luftstrom abgeschieden werden und dieser somit im Wesentlichen schmutzpartikelfrei aus der stromabwärts gelegenen Auslassöffnung 15 aus der Filtervorrichtung 10 wieder austreten kann.
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Die 4 und 5 zeigen vergrößerte Ansichten eines Abscheidelements. Da die Abscheideelemente 20a, 20b und 20c bis auf deren räumliche Anordnung in der Filtervorrichtung 10 im Wesentlichen identisch zueinander sind, wird nachstehend lediglich ein Abscheideelement eingehender beschrieben, das in den 4 und 5 mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet ist. Ein Abscheideelement 20 der Filtervorrichtung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht im Wesentlichen aus einem Abscheideblech 22 und einem Kapillarblech 24. Das Abscheideblech 22 weist einen stromaufwärts gelegenen ebenen Abscheideabschnitt 22a auf, der von einer der Seitenwände 12, 14 in den durch das Gehäuse 11 ausgebildeten Hohlraum derart absteht, dass dieser einem in die Filtervorrichtung 10 eingebrachten Luftstrom ausgesetzt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bilden der Abscheideabschnitt 22a des Abscheideblechs 22 und die angrenzende Seitenwand 12 bzw. 14 einen Winkel vor ca. 50 Grad aus.
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An den Abscheideabschnitt 22a des Abscheideblechs 22, der sich in den durch das Gehäuse 11 ausgebildeten Hohlraum erstreckt, schließt sich ein ebener Kapillarabschnitt 22b an, der sich mit einer leichten Neigung gegenüber der Horizontalen wieder in Richtung der angrenzenden Seitenwand 12 bzw. 14 erstreckt, von der der Abscheideabschnitt 22a absteht. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass das Abscheideblech 22 beim Übergang zwischen dem Abscheideabschnitt 22a und dem Kapillarabschnitt 22b geeignet gebogen ist, wie sich dies insbesondere den 4 und 5 entnehmen lässt. Der Abscheideabschnitt 22a und der Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 bilden dabei vorzugsweise einen Winkel von ungefähr 32,5 Grad aus.
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Wie vorstehend erwähnt und wie sich dies insbesondere den 2 und 4 entnehmen lässt, erstreckt sich der Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 mit einer leichten Neigung (vorzugsweise in einem Winkel von ungefähr 7,5 Grad) hinsichtlich der Horizontalen wieder in Richtung der angrenzenden Seitewand 12 bzw. 14, an der das Abscheideelement 20 angebracht ist. Oberhalb des Kapillarabschnitts 22b des Abscheideblechs 22 erstreckt sich plan-parallel und in beabstandeter Beziehung hierzu ein Kapillarabschnitt 24a eines Kapillarblechs 24 derart, dass der Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 und der Kapillarabschnitt 24a des Kapillarblechs 24 eine Kapillarkavität mit einer Kapillaröffnung 25 zwischen sich ausbilden. Die beabstandete Beziehung und damit die Kapillarkavität zwischen dem Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 und dem Kapillarabschnitt 24a des Kapillarblechs 24 wird vorzugsweise folgendermaßen bereitgestellt. Wie sich dies der Schnittzeichnung von 4 entnehmen lässt, weist das Kapillarblech 24 des erfindungsgemäßen Abscheideelements 20 ferner vorzugsweise zwei zungen- bzw. hakenförmige Befestigungsabschnitte 24b (nur einer dargestellt) auf. Diese Befestigungsabschnitte 24b des Kapillarbleches 24 werden beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 10 in entsprechende Schlitze (nicht dargestellt) in dem Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 eingebracht, und anschließend wird das Kapillarblech 24 in Richtung der angrenzenden Seitenwand verschoben, an der das Abscheideblech 22 befestigt ist. Durch diese Bewegung rasten die Befestigungsabschnitte 24b in den entsprechenden, in dem Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 ausgebildeten Schlitzen ein und das Kapillarblech 24 ist hinsichtlich des Abscheideblechs 22 räumlich fixiert. Vorzugsweise sind die Befestigungsabschnitte 24b und die entsprechenden Schlitze in dem Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 derart ausgestaltet, dass der vertikale Abstand zwischen dem Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 und dem Kapillarabschnitt 24a des Kapillarblechs 24 vorzugsweise höchstens 1 mm beträgt, um den nachstehend detaillierter beschriebenen Kapillareffekt zu ermöglichen. Weiter bevorzugt beträgt der Abstand zwischen 0,1 und 0,5 mm. Alternativ kann die Kapillarkavität zwischen dem Abscheideblech 22 und dem Kapillarblech 24 durch ein Abstandsblech ausgebildet sein, dass an den seitlichen Enden des Kapillarblechs 24 um den Kapillarabschnitt 24a gebogen bzw. gefaltet ist.
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Wie sich dies insbesondere den 3 und 4 entnehmen lässt, endet die durch den Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 und den Kapillarabschnitt 24a des Kapillarblechs 24 ausgebildete Kapillarkavität in einem Sammelbereich bzw. einer Ölwanne 28, in dem die an dem Abscheideabschnitt 22a des Abscheideblechs 22 abgeschiedenen und über die durch den Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 und den Kapillarabschnitt 24a des Kapillarblechs 24 ausgebildete Kapillarkavität mit Kapillaröffnung 25 abgeführten Schmutzpartikel und insbesondere Öltröpfchen gesammelt werden. Der Sammelbereich 28 wird im wesentlichen durch einen parallel zu dem Kapillarabschnitt 22b jedoch nach unten versetzt verlaufenden Wannenabschnitt 22c des Abscheideblechs 22 und ein Übergangsstück zwischen diesem Wannenabschnitt 22c und dem Kapillarabschnitt 22b bereitgestellt.
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Der Wannenabschnitt 22c des Abscheideblechs 22 endet in einem Befestigungsabschnitt, der an einer Seitenwand 12 bzw. 14 des Gehäuses 11 anliegt und parallel zu dieser verläuft und beispielsweise mittels einer oder mehrerer Blindnieten 29 an dieser Seitenwand des Gehäuses 11 der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 10 befestigt ist. Auf gleiche Art und Weise kann auch der Abscheideabschnitt 22a des Abscheideblechs 22, wie dies in 4 dargestellt ist, in einem weiteren Befestigungsabschnitt enden, der an der angrenzenden Seitenwand des Gehäuses 11 anliegt und parallel zu dieser verläuft und ebenfalls mittels einer oder mehrerer Blindnieten 29 an dieser Seitenwand des Gehäuses 11 der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 10 befestigt sein kann.
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Neben der Befestigung des Abscheideblechs 22 an der Seitenwand 12 bzw. 14 mittels der Blindnieten 29 kann das Abscheideblech 22, das sich, wie vorstehend bereits erwähnt, vorzugsweise im wesentlichen entlang der gesamten Breite der Seitenwand 12 bzw. 14 erstreckt, auch an den Endwänden 16 und 18 befestigt sein. Hierzu sind gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Befestigungsabschnitte 22d und 22e an den Seiten des Kapillarabschnitts 22b und des Wannenabschnitts 22c des Abscheideblechs 22 vorgesehen, die im flächenberührenden Kontakt mit der Endwand 16 bzw. 18 stehen und beispielsweise wiederum mittels Blindnieten an diesen befestigt sein können. Wie der Fachmann erkennen wird, können andere als die hierin beschriebenen Befestigungsarten des Abscheideblechs 22 des Abscheideelements 20 an den Seiten- und Endwänden 12, 14, 16 und 18 der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 10 vorgesehen werden, wie beispielsweise ein Verschrauben oder ein Verschweißen, die denselben Zweck erfüllen wie die hierin beschriebenen Befestigungsabschnitte, die mittels Blindnieten an den Seiten- bzw. Endwänden 12, 14, 16 und 18 befestigt sind.
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Das Kapillarblech 24, das, wie vorstehend beschrieben, mittels der in entsprechenden Schlitzen eingerasteten Befestigungsabschnitte 24b derart hinsichtlich des Abscheideblechs 22 räumlich fixiert ist, dass das Abscheideblech 22 und das Kapillarblech 24 eine Kapillarkavität mit einer Kapillaröffnung 25 an einer Seite und einem Sammelbereich 28 an einem anderen Ende ausbilden, endet gemäß der bevorzugten Ausführungsform in einem vertikal verlaufenden Endabschnitt 24c oberhalb des Sammelbereichs 28. Vorzugsweise ist der Endabschnitt 24c des Kapillarblechs 24 derart von der angrenzenden Seitenwand beabstandet, dass der Sammelbereich 28 manuell zugänglich ist, um diesen beispielsweise zu reinigen bzw. auszuwischen. Wie sich dies aus der nachstehenden Beschreibung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 10 ergibt, sorgt diese, beispielsweise in 4 dargestellte Ausgestaltung des Kapillarbleches 24 und dessen Endabschnitts 24c dafür, dass das im Sammelbereich 28 gesammelte Öl nicht durch Luftwirbel aus diesem heraus gerissen werden kann und wieder von dem Luftstrom mitgeführt werden kann.
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Nachdem vorstehend die strukturellen Elemente der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 10 beschrieben worden sind, wird nachstehend die Wirkungsweise dieser Elemente sowie deren Zusammenwirken bei der Abscheidung von Schmutzpartikeln und insbesondere Öltröpfchen aus einem Luftstrom beschrieben.
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Wie bereits vorstehend beschrieben, wird ein Luftstrom in die ”untere” Einlassöffnung 13 eingeleitet. Um sicherzustellen, dass dieser in die Einlassöffnung 13 eintretende Luftstrom zunächst möglichst in Richtung des ersten Abscheidelements 20a gerichtet ist, kann die Einlassöffnung 13 durch eine Bodenwand 30 begrenzt sein (siehe 3). Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung und der Anordnung der Abscheideelemente 20a, 20b und 20c in der Filtervorrichtung 10 werden insbesondere Öltröpfchen aufgrund ihrer Trägheit der Umlenkung der Bewegung des Luftstroms nur langsamer folgen können und sich daher hauptsächlich auf den Abscheideabschnitten 22a der Abscheideelemente 20a, 20b und 20c abscheiden, wodurch auf den jeweiligen Abscheideabschnitten 22a ein Ölfilm ausgebildet wird. Da dieser jeweilige Ölfilm auf den Abscheideabschnitten 22a der Abscheideelemente 20a, 20b und 20c weiterhin einem kontinuierlichen Luftstrom ausgesetzt ist, wirkt auf diesen eine Kraft (in 4 durch einen dicken durchgezogenen Pfeil dargestellt) entlang der Abschneideabschnitte 22a in Richtung der Kapillaröffnung 25 der Kapillarkavität, die zwischen dem Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 und dem Kapillarabschnitt 24a des Kapillarblechs 24 ausgebildet ist.
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An der Kapillaröffnung 25 der Kapillarkavität sind die jeweiligen Ölfilme bzw. Öltröpfchen einer durch den Kapillareffekt hervorgerufenen Sogwirkung ausgesetzt, die die jeweiligen Ölfilme bzw. Öltröpfchen in die Kapillarkavität zieht und in Richtung des Sammelbereichs bzw. der Ölwanne 28 führt, wie dies durch den dicken gestrichelten Pfeil in 4 schematisch angedeutet ist. Dem Fachmann ist bekannt, dass der Kapillareffekt durch die Grenzflächenspannung des Ölfilms bzw. der Öltröpfchen mit den der Kapillarkavität zugewandten Flächen des Kapillarabschnitts 22b des Abscheideblechs 22 und des Kapillarabschnitts 24a des Kapillarblechs 24 hervorgerufen wird. Der Sogwirkung aufgrund des Kapillareffekts ist dabei umso stärker, je kleiner der vertikale Abstand zwischen dem Kapillarabschnitt 22b des Abscheideblechs 22 und dem Kapillarabschnitt 24a des Kapillarblechs 24 ist. Wie vorstehend bereits erwähnt, beträgt dieser vertikale Abstand vorzugsweise nicht mehr als 1 Millimeter und weiter bevorzugt zwischen 0,1 und 0,5 mm.
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Mit der Zeit füllen sich die Sammelbereiche 28 mit dem aus dem Luftstrom abgeschiedenen Öl. Um die Sammelbereiche 28 zu entleeren und zu reinigen, kann die Filtervorrichtung 10 geöffnet werden und die Kapillarbleche 24 können aus ihrer Befestigung gelöst werden und aus der Filtervorrichtung 10 heraus genommen werden, so dass alle Komponenten der Filtervorrichtung 10 einzeln gereinigt werden können und insbesondere ein Zugang zu den mit Öl gefüllten Sammelbereichen 28 besteht.
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Um die Sogwirkung aufgrund des Kapillareffekts zu steigern, können die der Kapillarkavität zugewandten Flächen des Kapillarabschnitts 22b des Abscheideblechs 22 und/oder des Kapillarabschnitts 24a des Kapillarblechs 24 mit Materialien beschichtet sein, die gegenüber den abzuscheidenden Partikeln und insbesondere Öltröpfchen eine grolle Grenzflächenspannung aufweisen. Ferner können die Abscheideabschnitte 22a der Abscheidebleche 22 der Abscheideelemente 20a, 20b und 20c mit einem Material beschichtet sein, das für eine stärkere Anhaftung der abgeschiedenen Öltröpfchen bzw. des Ölfilms an den Abscheideabschnitten 22a sorgt und somit die Anzahl der Öltröpfchen reduziert, die vom Luftstrom wieder mitgerissen werden. Derartige Materialien sind dem Fachmann bekannt und werden daher hier nicht eingehender beschrieben.
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Die vorstehende gegenständliche Beschreibung der Erfindung dient nur Erläuterungszwecken. Die Erfindung ist keinesfalls auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann von einem Fachmann auf eine ihm zweckmäßig erscheinende Weise an individuelle Betriebsanforderungen angepaßt werden, die möglicherweise von beschriebenen Betriebsbedingungen abweichen. Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung kann beispielsweise sowohl im industriellen bzw. gewerblichen Bereich als auch im nicht-gewerblichen Bereich vorteilhaft eingesetzt werden. Dabei kann die Filtervorrichtung als abmontierbare und austauschbare Filterpatrone ausgestaltet sein oder ein integraler Bestandteil einer Dunstabzugshaube sein. Ferner können auch weniger oder mehr als drei Abscheideelemente in einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung vorgesehen sein. Wesentlich ist lediglich, dass die jeweiligen Abscheideelemente und deren Kapillarkavitäten derart ausgebildet sind, dass aufgrund einer Sogwirkung des Kapillareffekts an den Abscheideelementen abgeschiedene Öltröpfchen von dem Luftstrom weg über die Kapillaröffnungen in Kapillarkavitäten und vorzugsweise in Sammelbereiche abgeleitet werden und somit der durch die erfindungsgemäße Filtervorrichtung geführte Luftstrom gereinigt wird.
