DE3711294A1 - Filtervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung ge­ mäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

In geschlossenen Räumen entsteht häufig eine Belästigung dadurch, daß über den Luftzutritt Staubteilchen mitge­ führt werden. Dies gilt insbesondere während der Pollen­ flugzeit, weshalb vorzugsweise zu dieser Zeit ein Schutz vor den in großer Zahl umherfliegenden Pollen, darüber hinaus aber auch ein Schutz vor den Staubteilchen, beson­ ders wünschenswert ist.

Bislang ist ein derartiger Schutz an den Lufteintritts­ öffnungen jedoch nicht vorgesehen. Vielmehr tragen die Luftzufuhrschächte und die in vielen Fällen angeordneten Ventilatoren erheblich zur Staubzufuhr und Staubvertei­ lung in den Räumen bei. Dies gilt insbesondere für die Luftzufuhr in Kaufhäusern, Hotels, Versammlungsräumen, Behörden usw. Vielfach sind die Belüftungsschächte zwar durch Matten oder Siebe geschützt. Diese behindern je­ doch den Luftzutritt in erheblichem Maße und verstopfen überdies in kurzer Zeit, ohne von wirklich durchschlagen­ der Wirkung zu sein.

Entsprechendes gilt auch für die Fahrgasträume in Kraft­ fahrzeugen. Dort treten speziell die von vorausfahrenden Fahrzeugen über den Auspuff ausgestoßenen oder von der Straße aufgewirbelten Staubteilchen und Schadstoffe in das nachfolgende Fahrzeug ein. Unter den aufgeführten Be­ lästigungen haben Asthmatiker oder pollenempfindliche Personen besonders zu leiden. Dies kann zu den bekannten asthmatischen oder allergischen Reaktionen führen.

Aus der DE-PS 28 30 707 ist beispielsweise ein Filter aus silikonisierten Glasfasern mit einem hohen SiO2-Ge­ halt bekannt. Diese Filter können in Form von Matten, Ge­ weben oder Filzen vorliegen und werden für Staub- oder Flammschutzfilter im Untertagebau verwendet. Derartige Filter sind als Vorsatz bei Luftzutrittsschächten oder für die Luftzufuhr in Kraftfahrzeuge jedoch ungeeignet, da sie für diese Zwecke zu schwer sind und auch zu leicht verspröden.

Aus der DE-PS 29 09 830 sind ferner Filterpapiere be­ kannt, die mit einem Phenol-Formaldehyd-Kondensat imprä­ gniert sind. Diese Filterpapiere werden in Luft- und Öl­ filtersystemen von Verbrennungskraftmaschinen verwendet. Diese Papiere haben jedoch den Nachteil, daß sie beim Härtungsvorgang Wellen aufwerfen und außerdem bei ihrem Erhitzen während des Härtungsvorganges erhebliche Mengen an Schadstoffen entstehen. Darüber hinaus sind die Poren so klein, daß der Lufteintritt durch das Filter in erheb­ lichem Maß behindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue und wirksame Filtervorrichtung zu entwickeln, welche Schad­ stoffe, Staubteilchen und ähnliche Fremdstoffe aus der Luft oder anderen gasförmigen Medien adsorbiert und sei­ ne Effizienz über lange Zeit beibehält.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Das Filtersystem besitzt einen äußerst hohen Wirkungs­ grad auch als Zusatzfilter für Dieselfahrzeuge - Perso­ nen- und Lastkraftfahrzeuge, Schiffsdiesel etc. - wenn es hinter dem letzten Auspufftopf angeordnet wird.

Die Filtervorrichtung eignet sich weiter hervorragend für die Industrie-Abgasreinigung, für die Kaminentrußung sowie für die Entstaubung. Aufgrund seiner langen Wirk­ samkeit ist sie auch für Umluft-Heizungen und ähnliches sehr gut geeignet.

Die Investitions- und Betriebskosten sowie der Platzbe­ darf sind dabei extrem niedrig.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der Filter­ vorrichtung im Schnitt und

Fig. 2 eine Detaildarstellung mehrerer in Durchflußrich­ tung hintereinander angeordneter Filterschichten

Die Filtervorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus ei­ nem Kammerraum 11, einem Eingangskanal 12 und einem Austrittskanal 13. Diese Anordnung ist insbesondere für die Entrußung der Abgase von Dieselmotoren geeignet.

Der Eintritt der schadstoffbeladenen Gase aus dem Ein­ gangskanal 12 in die Kammer 11 erfolgt über Eintrittsöff­ nungen 12′, hinter denen sich in an sich bekannter Weise Leitbleche 14 befinden, die eine Verwirbelung der eintre­ tenden Gase besorgen. In Durchflußrichtung in geringem Abstand hinter den Leitblechen 14 sind im wesentlichen senkrecht stehende Tragrahmen 15 in Führungsbahnen 16 an­ geordnet. Je nach den speziellen Anforderungen können die Tragrahmen 15 aber auch mehr oder weniger schräg an­ geordnet werden. Auf den Tragrahmen 15 sind entweder grobporige Schaumstoffplatten 17 bzw. Kunststoffplatten, feinmaschige Gitternetzwerke oder grobporige Keramikplat­ ten angeordnet. Über eine Pumpeinrichtung 18 wird eine Benetzungsflüssigkeit 19 über entsprechende Kanäle in den Bereich oberhalb der Tragrahmen 15 gefördert. Als Be­ netzungsflüssigkeit wird in erster Linie Glycerin oder Glykol verwendet. Die Benetzungsflüssigkeit 19 rinnt dann an den grobporigen Schaumstoffplättchen 17 oder an den feinmaschigen Gitternetzwerken herab und hält diese so ständig in einem befeuchteten Zustand. Die Adsorp­ tionswirkung wird dadurch erheblich erhöht. Unterhalb der Tragrahmen 15 wird die Benetzungsflüssigkeit 19 in Abführkanäle 20 weitergeleitet und gelangt in einen Sam­ melbehälter 21, in dem die Pumpeinrichtung 18 vorzugswei­ se angeordnet ist. Auf dem Weg von der Pumpeinrichtung 18 in den Bereich oberhalb der Tragrahmen 15 kann ein Vorwärmbad 22 vorgesehen werden, das zweckmäßigerweise um den Eingangskanal 12 herum angeordnet wird. Auf diese Weise kann das Benetzungsmittel 19 stets auf einer Tempe­ ratur gehalten werden, bei der eine optimale Adsorptions­ möglichkeit gewährleistet ist.

Die Adsorptionswirkung wird durch eine Vielzahl von in Durchflußrichtung hintereinander angeordneten Tragrahmen 15 grobporigen Schaumstoffplättchen 17 oder feinmaschi­ gen Gitternetzwerken erhöht.

Da insbesondere bei einem großen Durchsatz nicht auszu­ schließen ist, daß Tröpfchen der Benetzungsflüssigkeit 19 mitgerissen werden, können in Flußrichtung hinter den Tragrahmen 15 als Tröpfchenfänger wirkende Drahtgeflech­ te 23 angeordnet werden. Diese Drahtgeflechte 23 können auch in mehreren Ebenen angeordnet werden und dann mit gegeneinander versetzten Durchlaßöffnungen 24, 25 verse­ hen werden. In der Zeichnung sind die Drahtgeflechte 23 in zwei hintereinander angeordneten Ebenen dargestellt. Die Zahl der Ebenen kann aber weiter erhöht werden. Vor dem Austrittskanal 13 wird darüber hinaus zweckmäßiger­ weise eine Prallkappe 26 derart angeordnet, daß die strö­ menden Gase zwangsweise seitlich um die Prallkappe 26 herumgeführt werden und erst dann in den Austrittskanal 13 gelangen. Auf diese Weise wird ein direkter Durch­ tritt der strömenden Gase aus der Kammer 11 in den Aus­ trittskanal 13 und damit ein Mitreißen von Tröpfchen der Benetzungsflüssigkeit 19 in den Austrittskanal 13 verhin­ dert.

Als grobporige Schaumstoffe können solche eingesetzt wer­ den, die einen recht hohen Erweichungspunkt besitzen, in­ besondere wenn sie in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden sollen. Sie müssen in diesem Falle selbstverständlich temperaturbeständig sein. In anderen Fällen können diese Eigenschaften zurücktreten, da normalerweise eine solch hohe Temperaturfestigkeit nicht erforderlich ist.

Die einzusetzenden Materialien können offenporige Schaum­ stoffe sein. Es kann sich beispielsweise um Schaumstoffe bzw. Schaumstoffplatten 17 aus thermoplastischen Kunst­ stoffen handeln, wie zum Beispiel geschäumtes Polysty­ rol. Auch Polyurethanschäume lassen sich zu diesem Zweck verwenden.

Die Dicke der Schaumstoffplatten 17 ist von der jeweili­ gen Aufgabenstellung abhängig und kann beispielsweise 1 bis 5 mm betragen.

Wichtig für die Auswahl der verwendbaren Schaumstoffe ist ebenso wie bei den wahlweise einsetzbaren Kunststoff­ platten, den feinmaschigen Gitternetzwerken oder den grobporigen Keramikplatten deren Porengröße. Diese muß jeweils unter den besonderen Anforderungen des jeweili­ gen Verwendungszweckes ausgewählt werden. Das bedeutet, daß im Herstellungsverfahren des entsprechenden Schaum­ stoffes bzw. der anderen Stoffe die jeweils gewünschte Porengröße berücksichtigt werden muß.

Das als Tränkungsmittel überwiegend eingesetzte Glycerin ist ein dreiwertiger Alkohol, der unter Normalbedingun­ gen als eine farblose, sirupartige Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 290 Grad C vorliegt. Der Schmelzpunkt liegt bei 18 Grad C. Unter den üblichen Bedingungen oxi­ diert Glycerin nur sehr langsam, wobei sowohl die primä­ re als auch die sekundäre Hydroxylgruppe unter Bildung von Glycerinaldehyd angegriffen werden.

Die Verwendung von Glycerin bietet mehrere Vorteile. Es ist unter Normalbedingungen wenig reaktionsfreudig und gleichzeitig völlig ungiftig. Da der Siedepunkt relativ hoch liegt, verdunstet es nicht und steht somit über ei­ nen sehr langen Zeitraum in flüssiger Form zur Verfü­ gung. Die Adsorption von Staubteilchen und Schadstoffen erfolgt lediglich in physikalischer Art. Die adsorbier­ ten Stoffe können in an sich bekannter Art und Weise aus dem Glycerinkreislauf wieder ausgeschieden werden. Ledig­ lich in größeren Zeiträumen ist ein Austausch der Benet­ zungsflüssigkeit 19, d. h. des Glycerins, erforderlich.

Anstelle des Glycerins können auch Glykol oder ähnliche Stoffe sowie Gemische daraus verwendet werden. Vorteil­ haft können dabei auch Zusätze von Tensiden oder fettlö­ senden Mitteln sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Lösung von Glycerin und anderen Stoffen, insbesondere Duftstof­ fen, verwendet. In einer weiteren Ausbildung werden die Schaumstoffplättchen 17 gemäß Fig. 2 mit Bohrungen 31 für einen rascheren Luftdurchtritt versehen. Diese Boh­ rungen 31 werden ggf. auch durch eine zusätzlich vorhan­ dene Kunststoffträgerplatte 32 geführt.

Eine oder mehrere weitere Schichten können auch aus Ak­ tivkohle 33 bestehen, die ebenfalls auf einer Kunststoff­ trägerplatte 32 aufgebracht ist.

Zweckmäßigerweise werden bei einem derartigen Aufbau die Löcher bzw. Bohrungen 31, 34 für die Luftdurchführung so angeordnet, daß sie bei zwei hintereinanderfolgenden Schichten nicht fluchten, sondern vielmehr gegeneinander versetzt sind.

Dadurch soll erreicht werden, daß die eintretende Luft entsprechend den Pfeilen 35 nicht über einen geraden Weg verläuft, sondern vielmehr meanderförmig durch das so entstehende System strömt und auf diesem Wege möglichst viel Kontakt mit der Benetzungsflüssigkeit 19, dem Glyce­ rin bzw. dem Glykol, erhält.

Die beschriebenen Filteraufbauten lassen sich auf vielen Gebieten einsetzen. Wie erwähnt, insbesondere in Kaufhäu­ sern, Hotels, Versammlungsräumen, Behörden, und zwar in Klimaanlagen, Umluft-Heizsystemen sowie Schornsteinsyste­ men sowie in Abgasfiltern (insbesondere bei Dieselmoto­ ren). Auch als Vorfilter für Operationsräume und für Räu­ me zur Mikro-Chip-Herstellung kommen sie in Frage. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind aber die Fahrgasträume von Personenkraftwagen und Lastkraftwagen.

Bei Untersuchungen hat sich gezeigt, daß die oben be­ schriebenen Filteraufbauten von den vorausfahrenden Fahr­ zeugen herrührenden Schmutz im Fahrgastraum erheblich re­ duzieren.

Wenn mindestens eine der Schichten Aktivkohle 33 ent­ hält, so lassen sich auf diese Weise weitere Schadstoffe aus der in den Personenraum eintretenden oder dort vor­ handenen Luft entfernen. Auch mit Enzymen angereicherte Schichten können vorgesehen werden. Die mit Enzymen ange­ reicherten Schichten werden dann allerdings vom Umwälz­ strom des Benetzungsmittels ausgenommen.

Die einzelnen Schichten des Filteraufbaus sind in einem entsprechenden Rahmen eingehängt oder werden mit einem Nutstäbchen oder Differenzstückchen untereinander verbun­ den.

Der gesamte Filteraufbau oder das einzelne Filter können in vielen Fällen auch vom Laien problemlos ausgetauscht werden.

Es wurde durch Messungen festgestellt, daß die Luftzu­ fuhr bzw. die Abluft durch den beschriebenen Filterauf­ bau um lediglich etwa 7% verringert wurde und dennoch ei­ ne fast 100%ige Adsorption von Schadstoffen, Staubteil­ chen und ähnlichen Fremdstoffen erreicht werden konnte.

Da Glycerine ideale Nährböden für Enzyme sind, kann das Benetzungsmittel 19 auch mit Enzymen angereichert wer­ den, die dann bestimmte Bakterien, Fest- oder Gasbestand­ teile binden und ggfs. unschädlich machen können.

Die Pumpeinrichtung 18 kann außer aus einer bekannten Pumpe auch aus ebenfalls bekannten Drucksystemen beste­ hen.

Claims (9)

1. Filtervorrichtung zur Adsorption von Schadstoffen, Staubteilchen und ähnlichen Fremdstoffen aus der Luft oder anderen gasförmigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht bzw. die Filterschichten im wesent­ lichen senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnete grob­ porige Schaumstoffplatten (17) bzw. Kunststoffplatten, feinmaschige Gitternetzwerke oder grobporige Keramikplat­ ten in Tragrahmen (15) sind, die über entsprechende Kanä­ le von oben her mit flüssigem Benetzungsmittel (19), bei­ spielsweise Glycerin oder Glykol oder Gemischen, kontinu­ ierlich versorgbar sind, wobei sich unterhalb der im we­ sentlichen senkrecht angeordneten Tragrahmen (15) eine Auffangvorrichtung, ein Abführkanal (20) und ein Sammel­ behälter (21) befinden, von dem aus das flüssige Benet­ zungsmittel (19) mittels einer Pumpeinrichtung (18) über Kanäle wieder in den Bereich oberhalb der Tragrahmen (15) zurückführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffplatten (17) bzw. Kunststoffplatten, Gitternetzwerke oder Keramikplatten seitlich in entspre­ chende Führungsbahnen (16) einschiebbar und verschieb­ bar sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung (18) im Sammelbehälter (21) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine temperaturgesteuerte Pumpeinrichtung (18) handelt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorwärmbad (22) für das umlaufen­ de Benetzungsmittel (19) vorhanden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem Eingang eine Verwirbelungs­ einrichtung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem Ausgang ein als Tröpfchen­ fänger wirkendes Drahtgeflecht (23) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Tröpfchenfänger wirkendes, in mehreren Ebenen angeordnetes Drahtgeflecht (23) mit gegeneinander versetzten Durchlaßöffnungen (24, 25) vor­ handen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Austrittskanal (13) eine den direkten Austritt ausschließende und den Strom umlenken­ de Prallkappe (26) vorgesehen ist.