DE2459356A1

DE2459356A1 - Vorrichtung zur behandlung von stroemungsmitteln

Info

Publication number: DE2459356A1
Application number: DE19742459356
Authority: DE
Inventors: William John Sayer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-12-17
Filing date: 1974-12-16
Publication date: 1975-06-19
Also published as: JPS5094569A; FR2254359A1; CA1041914A; FR2254359B1

Description

Vorrichtung zur Behandlung von Strömungsmitteln Priorität; 17, Dezember .1973 - USA - Serial No. 425*255 Zusammenfassung

Es wird eine Vorrichtung zu.r Behandlung von Strömungsmitteln beschrieben, insbesondere zur Behandlung von Gasen wie Luft, die eine aus mehreren Elementen bestehende Filteranordnung aufweist sowie eine Einrichtung, mit der das Strömungsmittel durch die Einrichtung bewegt wird, die zwischen den Elementen der Einrichtung angeordnet ist.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein die Behandlung von Strömungsmitteln und insbesondere eine Vorrichtung zur Filterung von Gasen, wie Luft.

Es sind viele verschiedene Luftfiltersysteme bekannt, in denen

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verschiedene Kombinationen bekannter Filterelemente verwendet v/erden. In der US-Patentschrift 3 433 180 ist eine luftreinigungsvorrichtung beschrieben, in der Luft durch ein Drahtnetz» ein elektrostatisches Filter und eine Kohlenpackung geschickt wird. Gemäß der US-Patentschrift 3 172 747 wird Luft mit einem Gebläse durch ein Vorfilter, ein elektrostatisches Filter und ein Kohlenfilter gezogen. In der US-Patentschrift 3 672 126 ist eine Pumpe beschrieben, in der Luft durch, ein poröses Vorfilter, ein elektrostatisches Filter, ein Kohlenfilter und ein poröses Filter ähnlich dem Vorfilter gezogen wird. In der US-Patentschrift 2 945 554 ist ein "Beutelfilter" (Fig.4 und 8) in einem Luftreinrigwigsgerät beschrieben. Der Inhalt dieser Vorveroffentiiehungen wird hier und im folgenden als bekannt vorausgesetzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die zweckmäßige Auswahl und Reihenfolge bekannter Filterelemente eine Vorrichtung zur Behandlung von Strömungsmitteln ergibt, bei denen die einzelnen Filterelemente und die Strömungsmittelpumpe oder das Gebläse eine längere Lebensdauer haben. Beispielsweise wird im Falle eines Kohlenfilterelementes durch die erfindungsgemäße Kombination erreicht» daß Verunreinigejide Partikeln die Kohlenoberf.lächen erreichen, so daß diese Oberflächen Gase besser absorbieren können und damit ihre Effizienz erhöht wird. Hinsichtlieh des Gebläses oder der Pumpe .ergibt sich eine größere Lebensdauer durch die Verringerung der luftgetragenen Partikeln, die auf das Gerät aufprallen. Weiter ergibt die Verwendung der Pumpe in einer Saug-Druck-Anordnung zwischen den FiIterelementeri eine höhere Effizienz oder einen höheren Wirkungsgrad als wenn die Pumpe stromaufwärts oder stromabv/ärts von allen. Filterelementen angeordnet wäre. Durch die Lehren der Erfindung wird auch die Abschaltzeit zur-Säuberung oder zum Ersatz der Filterelemente minimiert. Eine derart gestaltete Vorrichtung ergibt eine hocheffiziente oder hochwirksame Filtereinheit, die mit geringeren

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Betriebskosten arbeitet als bekannte Filtervorrichtungen.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine allgemeine Vorrichtung zur Behandlung

von Strömungsmittel nach der Erfindung; und

Fig. 2 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer

Vorrichtung zur Behandlung von Strömungsmittel nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein generelles Schema einer Vorrichtung zur Behandlung von Strömungsmittel gemäß der Erfindung. In einem Strömungsmittelkanal 2 ist eine Eingangsfiltereihrichtung 4 angeordnet, so daß praktisch alles durch diese hindurchströmende Strömungsmittel gefiltert wird. Die Erfindung ist zwar nicht auf die Behandlung von Gasen oder Luft beschränkt, der Einfachheit halber soll die dargestellte Ausführungsform jedoch im Zusammenhang mit der Behandlung von Luft beschrieben werden. Eine Einrichtung 6, mit der Luft durch die Leitung 2 in Richtung der Pfeile bewegt wird, ist in der Leitung zwischen der Eingangsfiltereinrichtung 4 und einer Ausgangsfiltereinrichtung 8 angeordnet. Die Einrichtung 6 kann eine geeignete Luftpumpe oder ein Gebläse sein, die im Hinblick auf die Anforderungen des Systems an das Luftvolumen gewählt werden. Die Ausgangsfiltereinrichtung ist in der Leitung 2 derart angeordnet, daß praktisch alles hindurchtretende Strömungsmittel gefiltert wird.

Die Lage der Einrichtung 6 zum Bewegen der Luft zwischen der Eingangsund End-Filtereinrichtung 4 bzw. 8 trägt zur Effizienz des Systems bei und schützt die Pumpe oder das Gebläse gegen Staub, so daß die Lebensdauer der Pumpe oder des Gebläses verlängert wird.

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Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Eingangsfiltereinrichtung 4 ein elektrostatisches Filter 10 und einen Beutelfilter 12 aufweist. Das Filter 10 kann eine einzellige Einheit oder vorzugsweise eine Doppelzelle sein. Die Lage des Filters 10 als erstes in der Einheit erlaubt dessen Entfernung zum Waschen, was für elektrostatische Filter häufig erforderlich ist. Das Beutelfilter 12 erhöht die Wirksamkeit der Filtrierung und bildet eine Reserveeinrichtung für das elektrostatische Filter 10, so daß der Betrieb des Systems fortgesetzt werden kann, wenn das Filter 10 zur Reinigung ausgebaut ist, so daß das Gebläse oder die Pumpe 6 gegen die Ansammlung von Schmutz geschützt wird und verhindert wird, daß Partikeln die Endfiltereinrichtung 8 erreichen. Das Beutelfilter 12 trägt auch dazu bei, Partikeln aus dem System herauszuhalten, wenn das elektrostatische Filter 10 außer Betrieb ist,beispielsweise bei Stromausfall.

Typische kommerzielle elektrostatische Filter entfernen 70 bis 80 % der in der Luft enthaltenen Partikeln. Solche Filter sind bekannt und im Handel erhältlich. Hochwirksame oder hocheffiziente elektrostatische Filter sind verfügbar, die einen Wirkungsgrad von mehr als

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80 % bieten.

Ein elektrostatisches Filter wird in der Eingangsfiltereinrichtung bevorzugt, weil es leicht zu säubern und wieder verwendbar ist. Gewünschtenfalls kann jedoch die Eingangsfiltereinrichtung 4 aus anderen Typen von hochwirksamen Filtern bestehen, die entweder einzeln oder paarweise verwendet v/erden. In billigen Systemen können beispielsweise ein oder zwei Beutelfilter verwendet werden. Gemäß dem "National Bureau of Standards" ist unter einem hochwirksamen oder hocheffizienten Filter eines zu verstehen, das einen Wirkungsgrad von mehr als 80 % hat.

Die Endfi Herein richtung 8 besteht vorzugsweise aus einem Filter mit einem Filtermedium in Form einer Festkörpermatrix, dem ein hocheffizientes Filter folgt, beispielsweise einem Aktivkohlenfilter 14, dem ein Hocheffizienz-Partikel-Filter 16 (HEPA) folgt. Stattdessen kann das Kohlenfilter durch ein geeignetes Filtergur-Filter (Diatomeenerde) ersetzt oder verstärkt werden oder irgendeinen anderen Typ eines Festkörpermatrix-Filtermediums, einschließlich eines HEPA-Filters. Festkörpermatrix-Filtermedien sind beispielsweise Karton, Papier, Holzkohle, Ton, Glasfasern, Wolle und dergl. Die Lage des Kohlenfilters 14 stromabwärts von der Eingangsfiltereinrichtung 4 verlängert die Lebensdauer des Kohlenfilters dadurch, daß Partikeln, die dazu neigen, die Oberfläche des Kohlenfilters zu bedecken und es unwirksam zu machen, daran gehindert werden, das Filter zu erreichen. Die Lage der Pumpe oder des Gebläses 6 vor dem Kohlenfilter 14 hindert Kohlenpartikeln daran, die Pumpe oder das Gebläse zu erreichen. Das Kohlenfilter 14 wirkt in der Weise, daß Gerüche aus der Versorgungsluft entfernt werden und submikroskopische Partikeln unter etwa 0,3 Mikron entfernt werden.

Das HEPA-Filter 16 wirkt als Endsäuberung für durch das System

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kommende Luft und wirkt weiter in der Weise, daß irgendwelche Kohlenstücke gefangen werden, die sich vom Kohlenfilter 14 lösen, wenn ein Kohlenfilter verwendet wird, oder auch Partikeln von der Pumpe oder vom Gebläse 6 aufzufangen. Das Filter 16 ist vorzugsweise ein Hocheffizienz-Partikel filter mit einer Effizienz von 85 % oder größer, wenn auch eine geringere Effizienz toleriert werden kann, wenn ein schlechteres Betriebsverhalten des Systems akizeptierbar ist. Ein Typ eines HEPA-FiIters, der von der Firma Continental Air Filters hergestellt wird, hat eine Effizienz von 99 % für Partikeln von 0,3 Mikron oder größer.

Das in Fig. 2 dargestellte System ist in Palo Alto, CaI., getestet worden. Eine typische Partikel zäh lung von Umgebungsluft an diesem Ort ergibt 50 000 bis 300.000 Partikeln/ft³. Wenn eine solche Umgebungsluft dem Einlaß der Leitung nach Fig. 2 zugeführt wird, ergibt die

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Partikel zählung am Ausgang weniger als 100 Partikeln/ft und typischerweise nahezu 0 Partikeln/ft . Hinsichtlich Partikeln größer als 5 Mikron in der Umgebungsluft (typische Zählung 400 bis 3000 Partikeln/ft ) ergibt die Zählung am Auslaß im wesentlichen 0. Für Partikeln größer als 10 Mikron in der Umgebungsluft (typische Zählung 0 bis 1000 Partikeln/ft ) ergibt die Zählung am Auslaß im wesentlichen 0.

Die Erfindung ist in nahezu jeder Umgebung brauchbar, in der saubere Luft erforderlich ist. Ein möglicher AnwendungsfalT ist eine Klimaanlage für ein Wohnhaus, ein Büro, ein Krankenhaus, ein Fahrzeug, ein Flugzeug oder ein Wasserfahrzeug (insbesondere ein Unterwasserfahrzeug), vo saubere Luft zur Befeuchtung und Ionisierung außerordentlich wichtig ist. Die Erfindung ist auch in industriellen Prozessen anwendbar, insbesondere für "saubere Räume" bei der Herstellung von Halbleitern, Arzneien, bei der Behandlung von Nahrungsmitteln (um die Lagerfähigkeit der Produkte zu verlängern), Rechnerbetrieb und dergl. Die Erfindung ist auch brauchbar, wenn saubere Luft für Verbrennungsprozesse benötigt wird, einschließlich Motoren, und zwar sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts von solchen Prozessen.

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Claims

Patentansprüche

l.\ Vorrichtung zur Behandlung von Strömungsmitteln in einer ^/Strömungsmittelleitung mit einer Einlaß-und einer Auslaßöffnung, £ekejmz£K^^t^£cJi eine erste Filtereinrichtung, die wenigstens ein hocheffizientes Filter im Bereich der Einlaßöffnung aufweist und eine zweite Filtereinrichtung, die ein Festkörpermatrix-Filtermedium auf v/eist im Anschluß an die erste FiltereinHchtung und ein hocheffizientes Filter im Bereich der Auslaßb'ffnung, und dadurch, daß zwischen der ersten Filtereinrichtung und der zweiten FiltereinHchtung eine Einrichtung angeordnet ist, mit der das Strömungsmittel von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung durch die Leitung bewegt wird.

Z. Vorrichtung nach Anspruch l_f dadurch kennzeichnet^ daß die erste Filtereinrichtung aus zwei hocheffizienten Filtern be&t'-'ht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ^iiHT^I^i^liHSl^^lt ^da& das hocheffiziente Filter der zweiten FiHereinrichtung aus einem Hocheffizienz-Partikel-Filter besteht.

4« Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, i^J^cJT^jeJiejinj^i^hjriet, daß das hocheffiziente Filter uer ersten FiltereinHchtung im Anschluß an die Einlaßöffnung ein elektrostatisches Filter ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ^jir^h^kerinzoiclinel, daß das Filter mit Festkörper-Matrix-Fi Hennedi um ein Kohlenfi Her ivt

6.. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 5, iiao^^jieJ^enn^Uhjic?^, daß die erste FiltereinHchtung aus zwei Beutel filtern besteht.

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BAD ORSGINAL

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