Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung, insbesondere zur stationären Umgebungsluftfiltration im Außen- und/oder Innenraum, sowie eine Verwendung eines Filterelements in einer Umgebungsluftreinigungsvorrichtung.

Stand der Technik

Weltweit besteht in vielen Ballungszentren das Problem, dass Umgebungsluft durch Industrieabgase, Straßenverkehr und private Feuerstätten vor allem bei widrigen Wetterlagen (kein Regen, Inversion, geringe Windgeschwindigkeiten, kein Luftaustausch zwischen Höhenschichten) Grenzwerte für Feinstaub und/oder Gase wie Ozon, NOx, CO um ein Vielfaches überschreiten kann. Maßnahmen, die zu einer Reduktion der Schadstoffkonzentrationen führen, können entweder in der Vermeidung oder Reduzierung von Emissionen und/oder Abscheidung dieser Schadstoffe aus der Umgebungsluft liegen.

Die gleiche Problematik stellt sich auch in Innenräumen, in denen durch Immisionsquellen im Innenraum selbst, Personen sowie Schadstoffeinträge von außen ein Bedarf besteht, die Luft aufzureinigen.

Es ist ein bereits im Stand der Technik dokumentierter Ansatz, stationär montierte Umgebungsluftreiniger zur Abscheidung von Luftschadstoffen einzusetzen. Solche Geräte verfügen in der Regel über ein durchströmbares Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, in dem jeweils ein oder mehrere Gebläse und ein Filter angeordnet sind, wobei es sich bei den Filtern um klassische Filterelemente aus porösen und für Luft durchlässigen Filtermedien und/oder um Elektroabscheider handeln kann. Die Umgebungsluftreiniger werden vorteilhaft an Orten mit erhöhter Schadstoffkonzentration aufgestellt, etwa im Außenbereich als auch in Innenräumen, Tunneln, unterirdischen Bahnhöfen, Bushaltestellen etc.

Gattungsgemäße Umgebungsluftreiniger sind beispielsweise aus FR 2787175 A oder US 2019 160 411 A bekannt.

Um möglichst viel Filterfläche und damit eine große Abscheidekapazität sowie einen geringen Druckverlust realisieren zu können, kommen in derartigen Umgebungsluftreinigern in der Praxis häufig fluidisch parallel geschaltete und in einer V-Konfiguration zu einander angeordnete Flachfilterbälge zum Einsatz. Diese auch als V-Zellenfilter bezeichneten Filter weisen 4 bis 10 Einzelbälge auf. Dies ist u.a. aus DE 10 2018 129286 B3 bekannt. Um den stetig steigenden Anforderungen an die Innenraumluftqualität entsprechen zu können, kommen in Umgebungsluftreinigern häufig sogenannte HEPA-Filter (High-Efficiency Particulate Air) zum Einsatz. Hierdurch können auch feinste Partikel, sogar bestimmte Viren, gefiltert werden.

HEPA-Filter werden zu deren Schutz und zur Verlängerung der Lebensdauer häufig mit einem in Strömungsrichtung vorgelagerten Vorfilter kombiniert, weicher eine gröbere Filterfeinheit hat als der HEPA-Filter.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung, insbesondere einen Innenraumluftreiniger, mit zumindest zwei Filterelementen bereitzustellen, bei dem beide Filterelemente, insbesondere HEPA-Filterele- ment und Vorfilterelement, unabhängig voneinander ausgewechselt werden können und der eine möglichst geringe Teileanzahl aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

Ferner besteht die Aufgabe darin, eine Verwendung eines Filterelements in einer Umgebungsluftreinigungsvorrichtung bereitzustellen, die eine Fehlmontage des Filterelements ausschließt.

Diese Aufgabe wird durch eine Verwendung gemäß Patentanspruch 17 bzw. 18 gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen werden durch die jeweiligen abhängigen Ansprüche angegeben.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ist insbesondere zur stationären Umgebungsluftfiltration im Innen- und/oder Außenraum ausgebildet. Sie kann als sog. Außenluftreiniger oder Innen luftreiniger ausgebildet sein. Bei einer Ausführung als Außen luftreiniger kann diese dazu vorgesehen sein, im öffentlichen Außenraum, etwa an innerstädtischen Schad- stoff-Hotspots, beispielsweise in unmittelbarer Nähe eines Fahrwegs und/oder in einem Tunnel, aufgestellt zu werden. Im Innenraum kann die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung überall dort eingesetzt werden, wo Bedarf an sauberer Raumluft besteht, so etwa in Büros, Werkshallen, medizinischen Einrichtungen und/oder Privaträumen.

Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung hat ein Gehäuse, das zumindest einen Lufteinlass und zumindest einen Luftauslass aufweist. In dem Gehäuse ist zumindest eine Luftstromerzeugungsvorrichtung angeordnet, mittels der ein Luftstrom von dem Lufteinlass zu dem Luftauslass erzeugbar ist, wobei in dem Gehäuse ferner strömungsmäßig zwischen Lufteinlass und Luftauslass eine Filtervorrichtung voriiegt, die ein Hauptfilterelement mit einer Mehrzahl an V-förmig zueinander angeordneten Filtermediumkörpern und ein dem Hauptfilterelement strömungsmäßig vorgelagertes Vorfilterelement mit zumindest einem Filtermediumkörper umfasst. Das Hauptfilterelement und das Vorfilterelement weisen jeweils eine umlaufende Rahmeneinrichtung auf. Das Gehäuse weist einen Filteraufnahmebereich auf, in dem die Filtervorrichtung aufgenommen und gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. Der Filteraufnahmebereich weist eine einragende umlaufende Anlageschulter zur dichtenden Anlage einer Dichtung der Filtervorrichtung auf. In dem Gehäuse ist ferner eine Klemmkrafterzeugungsvorrichtung angeordnet, die dazu ausgebildet ist, in einem Montagezustand eine axial gerichtete Klemmkraft auf die Rahmeneinrichtung des Hauptfilterelements auszuüben. Das Hauptfilterelement liegt in dem Montagezustand an seinem stromaufwärtigen Ende mit seiner Rahmeneinrichtung an der Rahmeneinrichtung des Vorfilterelements an, wobei hierdurch die Klemmkraft auf die Rahmeneinrichtung des Vorfilterelements übertragbar ist. Die Rahmeneinrichtung des Vorfilterelements ist unter Zwischenschaltung einer ersten umlaufenden Dichtung durch die Klemmkraft dichtend an die Anlageschulter anpressbar.

Erfindungsgemäß wird die Klemmkraft daher mittelbar, d.h. unter Zwischenschaltung der Rahmeneinrichtung des Hauptfilterelements, in die Rahmeneinrichtung des Vorfilterelements eingeleitet. Das Hauptfilterelement hat seinerseits keine eigene Dichtstelle gegenüberdem Gehäuse, sondern dichtet mittelbar über die Rahmeneinrichtung des Vorfilterelements gegenüber dem Gehäuse ab. Hierdurch ist vorteilhaft die Anzahl der Gehäusedichtstellen reduziert, was die Gefahr von Leckagen reduziert und eine gröbere Tolerierung in Axialrichtung erlaubt.

Dadurch, dass das Hauptfilterelement keine eigene Gehäusedichtstelle hat, ist die Komplexität und Teileanzahl des Systems reduziert.

Unter "einragend" wird in Bezug zu der Anlageschulter insbesondere ein radiales Einragen, nämlich gegenüber einem von der Rahmeneinrichtung des Vorfilterelements überspannten Durchströmquerschnitt verstanden.

Eine "axial gerichtete Klemmkraft" kann auch andere Kraftkomponenten haben, wie es sich bei einer unter einem Winkel zur Axialen stehenden Kraftangriffsfläche der Klemmkrafterzeugungsvorrichtung ergeben kann. Eine "axial gerichtete Klemmkraft" ist daher eine Klemmkraft, die zumindest eine Axialkomponente aufweist.

Unter einer Rahmeneinrichtung wird ein mechanisch stabiles umlaufendes Element verstanden, welches den oder die Filtermediumkörper der Filterelemente umgibt und gegenüber dem die Filtermediumkörper abgedichtet sind. Das Rahmenelement ist dazu eingerichtet, eine Trennung zwischen einer stromaufwärtigen Rohseite und einer stromabwärtigen Reinseite der Filterelemente zu ermöglichen. Hauptfilterelement und Vorfilterelement sind erfindungsgemäß separat voneinander ausgebildet und getrennt aus dem Filteraufnahmebereich entnehmbar. Dies hat den Vorteil, dass das Vorfilterelement gewechselt werden kann, ohne das Hauptfilterelement zu wechseln, was in der Praxis wichtig ist, da die Lebensdauer des Vorfilterelements zwei- bis dreimal höher ist als die des Hauptfilterelements.

Die Anlageschulter kann beispielsweise als im Querschnitt reduzierter Gehäusebereich bereitgestellt werden oder aber in Form einer radial umlaufenden Rippe, welche in den Filteraufnahmebereich einragt. Die Anlageschulter stellt eine Axialdichtfläche bereit und hat bevorzugt eine Erstreckung, die bezüglich einer Haupteinströmungsrichtung (axial) in Normalrichtung orientiert ist.

Die Klemmkrafterzeugungsvorrichtung kann in Ausführungen eine Klemmschiene, die durch eine Klemmschraube an die Rahmeneinrichtung des Hauptfilterelements pressbar ist, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Klemmkrafterzeugungsvorrichtung andere Mittel zur Erzeugung der Klemmkraft aufweisen, etwa einen Kniehebelmechanismus oder eine Schnellspannvorrichtung.

In Ausführungsformen kann das Gehäuse beispielsweise eine quaderförmige, insbesondere würfelförmige, Gestalt aufweisen. Es kann aber auch eine hiervon abweichende Gestalt haben, etwa mit einer kreis- oder ellipsenförmigen Grundfläche.

In weiteren Ausführungen kann das Gehäuse zumindest ein Gitter aufweisen, das den Lufteinlass und/oder den Luftauslass zumindest teilweise überspannt. Das Gitter stellt einen Eingriffschutz bereit und hält Grobschmutz ab, der ansonsten die Vorrichtung zur Erzeugung des Luftstroms beschädigen könnte

Bei der Vorrichtung zur Erzeugung des Luftstroms kann es sich um ein Axial-, Diagonal- oder Radialgebläse handeln, das von einem Elektromotor angetrieben werden kann. Andere dem Fachmann geeignet erscheinende Antriebsarten sind möglich.

Zum Betrieb des Elektromotors kann die Filtervorrichtung bevorzugt einen elektrischen Anschluss umfassen. Bevorzugt kann der elektrische Anschluss auf Niederspannungsebene erfolgen. Die Filtervorrichtung kann jedoch auch Einrichtungen aufweisen, die einen Anschluss auf Mittelspannungsebene ermöglichen.

Ferner kann die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eine Steuerungsvorrichtung aufweisen, insbesondere eine elektronische Steuerungsvorrichtung, mit der Betriebszeiten und -Strategien gesteuert werden können. Die Steuerungsvorrichtung ist in einer denn Fachmann geeignet erscheinenden Weise mit dem Elektromotor zu koppeln.

Diese V-förmige Filterelementkonfiguration des Hauptfilterelements hat sich für den Einsatz in einer stationären Umgebungsluftreinigungsvorrichtung als besonders vorteilhaft erwiesen, da eine besonders große Filterfläche bei einem geringen Anströmflächenquerschnitt untergebracht werden kann.

Richtungsangaben, wie axial und radial, sind hierin jeweils in Bezug zu einer Haupteinströmrichtung zu verstehen, die durch die Richtung eines Normalenvektors einer Ebene des Vorfilterelements bzw. der Ebene der einragenden gehäuseseitigen Anlageschulter definiert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt zwischen dem Hauptfilterelement und dem Vorfilterelement eine zweite umlaufende Dichtung vor, die die Rahmeneinrichtung des Hauptfilterelements gegenüber der Rahmeneinrichtung des Vorfilterelements abdichtet.

Es kann vorteilhaft die Rahmeneinrichtung des Hauptfilterelements mittelbar über die Rahmeneinrichtung des Vorfilterelements gegenüber dem Gehäuse abgedichtet sein und die Rahmeneinrichtung des Hauptfilterelements keine eigene Dichtstelle gegenüber dem Gehäuse haben.

In Ausführungen können sowohl die erste als auch die zweite umlaufende Dichtung am Vorfilterelement vorliegen, insbesondere an dessen Rahmeneinrichtung. Insbesondere sind die erste und die zweite Dichtung mit dem Vorfilterelement verbunden, insbesondere unlösbar verbunden. Dies hat den Vorteil, dass mit jedem Austausch des Vorfilterelements, welches in der Praxis häufiger als das Hauptfilterelement getauscht werden muss, neue Dichtungen verwendet werden. Dies stellt eine dauerhaft zuverlässige Abdichtung der Filtervorrichtung gegenüber dem Gehäuse sicher.

Die erste und/oder zweite umlaufende Dichtung können an einer bezüglich einer Haupteinströmrichtung normal gerichteten Fläche einer Rahmeneinrichtung vorliegen. Dies erlaubt eine zuverlässige axiale Abdichtung ohne Einwirkung von Scherkräften auf die Dichtung.

Ferner kann das Gehäuse zumindest eine Servicetür umfassen, durch welche ein Innenraum des Gehäuses zugänglich ist, wobei durch die Servicetür insbesondere der Filteraufnahmebereich des Gehäuses zugänglich ist.

Dies bietet den Vorteil, dass ein Servicevorgang (Austausch der mit Schmutz beladenen Filterelemente) deutlich schneller und vom Arbeitsablauf her ergonomischer erfolgen kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine Längserstreckung der Mehrzahl an V-förmig zueinander angeordneten Filtermediumkörpern des Hauptfilterelements in einer vorbestimmten Betriebsorientierung der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung in horizontaler Richtung verlaufen.

In diesem Fall spricht man auch von einer liegenden Anordnung der Filtermediumkörper. In anderen Ausführungsformen ist auch eine hiervon abweichende Anordnung der Filtermediumkörper möglich, so etwa eine Orientierung der Längserstreckungen der Filtermediumkörper in vertikaler Richtung, d.h. stehend.

Unter einer Längserstreckung wird eine Erstreckungsrichtung des Filtermediumkörpers verstanden, die mit der Raumrichtung zusammenfällt, in der dieser seine größte Abmessung hat.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zumindest einer der Filtermedienkörper des Vorfilterelements und/oder des Hauptfilterelements einen Faltenbalg aus einem gefalteten Filtermedium umfassen. Insbesondere umfassen sowohl das Vorfilterelement und das Hauptfilterelement zumindest einen Filtermediumkörper mit einem Faltenbalg aus einem gefalteten Filtermedium.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Gehäuse jeweils einander gegenüberliegende vorder- und rückseitige Wände, Seitenwände sowie obere- und untere Wände umfasst. Der Luftauslass liegt insbesondere in einer vorder- oder rückseitigen Wand vor, und der Lufteinlass in einer Seitenwand. Optional kann ein Luftstrom zwischen Lufteinlass und Luftauslass zumindest eine Richtungsänderung in seiner Hauptströmungsrichtung erfahren, insbesondere um 90°.

In Ausführungen kann in dem Gehäuse zumindest eine Trennwand angeordnet sein, die den Filteraufnahmebereich von einem Gebläseaufnahmebereich trennt. Insbesondere kann die Luftstromerzeugungsvorrichtung an der Trennwand gehaltert sein und eine fluidische Verbindung zwischen dem Filteraufnahmebereich und dem Gebläseaufnahmebereich bestehen. Die Unterbringung der Luftstromerzeugungsvorrichtung, insbesondere eines Motors und/oder Laufrades der Luftstromerzeugungsvorrichtung in einem abgetrennten Gebläseaufnahmebereich hat weitere akustische Vorteile.

Das Gehäuse kann in Ausführungen zumindest ein akustisches Dämmelement aufweisen. Bevorzugt ist das Gehäuse im Bereich des Gebläseaufnahmebereichs innenseitig mit einem Akustikmaterial, insbesondere einem Dämmschaum oder -vlies, ausgekleidet. Diese Maßnahme kann das Betriebsgeräuschniveau beträchtlich senken. Der Filteraufnahmebereich stellt einen Reinluftbereich bereit, der durch die dichtende Anlage der ersten umlaufenden Dichtung zwischen dem Vorfilterelement und der Anlageschulter des Gehäuses von einem außerhalb liegenden Rohluftbereich getrennt ist.

In Ausführungen kann die Rahmeneinrichtung zumindest des Vorfilterelements oder des Hauptfilterelements, bevorzugt jedoch beide, aus einem drucksteifen Werkstoff bestehen oder diesen aufweisen, bevorzugt aus einem Kunststoff oder Stahlwerkstoff.

Die Rahmeneinrichtung ist bevorzugt fluiddicht mit dem jeweiligen Filtermediumkörper verbunden, insbesondere mit den Stirnkanten der Falten des Faltenbalgs sowie mit Kopfkanten des Faltenbalgs. Die Rahmeneinrichtung kann insbesondere eine an den Faltenbalg angespritzte Hartkunststoffkomponente aufweisen oder mit dem Filtermediumkörper auf sonstige Weise verbunden sein, etwa verklebt oder angeschäumt.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform kann die Rahmeneinrichtung des Hauptfilterelements einen radial auskragenden umlaufenden Bund aufweisen, an dem in dem Montagezustand die Klemmkrafterzeugungsvorrichtung angreift.

In Ausführungen kann zumindest eines der Filterelemente zumindest ein Partikelfiltermedium, bevorzugt ein HEPA-Filtermedium, aufweisen, und/oder zumindest ein Adsorbens aufweisen, insbesondere eine Aktivkohle und/oder ein Zeolith. Alternativ oder zusätzlich können die Filterelemente bzw. deren jeweilige Rahmeneinrichtungen eine polygonale, insbesondere quaderförmige, Form aufweisen.

Bevorzugt umfasst das Hauptfilterelement das HEPA-Filtermedium und das Vorfilterelement ein "gröberes" Partikelfiltermedium.

Das Partikelfiltermedium kann ein Spinnvliesmaterial umfassen, insbesondere ein Polyethylen- terephthalat-oder Polypropylen-Spinnvliesmaterial, und/oder ein Nadelvliesmaterial, insbesondere ein Polypropylen- oder Polyethylenterephthalat-Nadelvlies, und/oder eine Meltblownlage und/oder ein Mehrkomponentenfasermaterial, insbesondere mit Bikomponentenfasern mit einer Polyp ropylen/Polyacrylnitril-Komponente.

Das HEPA-Filtermedium umfasst insbesondere zumindest eine Membranlage aus einem expandierten PTFE. Bevorzugt ist das HEPA-Filtermedium nach ISO 29463 und EN 1822 zertifiziert und erfüllt die Anforderungen der Klasse H13 oder H14. Das Adsorbens kann zur Adsorption von vorbestimmten Schadgasen, etwa NO _X , CO, NH3, und/oder Gerüchen dienen. Das Adsorbens kann insbesondere Teil des Filtermediums sein und als eine Schüttung in Form einer oder mehrerer Lage(n) darin vorliegen.

Bevorzugt weist das Vorfilterelement ein Filtermedium mit einem Adsorbens auf.

Gemäß einer noch weiteren Ausführungsfomn kann das Filtermedium zumindest eines der Filterelemente zumindest eine weitere Lage aufweisen, die als antimikrobielle und/oder antialler- gene Lage ausgebildet ist, die zumindest einen antimikrobiellen und/oder antiallergenen Stoff aufweist. Durch diese Maßnahme kann die Umgebungsluftqualität unter einem weiteren wichtigen Aspekt verbessert werden.

Der antimikrobielle, insbesondere antibakterielle oder biozide, Stoff schützt das Filtermedium oder Teile bzw. Schichten desselben davor, dass dieses bzw. diese von Mikroorganismen wie z.B. Pilzen oder Pilzsporen, insbesondere Schimmelpilze oder Schimmelpilzsporen, Bakterien oder Algen, welche in lebendiger, fortpflanzungsfähiger oder ausbreitungsfähiger Form vorliegen können, befallen wird bzw. sich solche Mikroorganismen in dem Filtermedium ausbreiten oder dieses durchwachsen.

Der antiallergene Stoff kann beispielsweise feinste Pollenpartikel und sonstige Allergene, die nicht immer von dem Filtermedium vollständig zurückgehalten werden können, für den menschlichen Körper bzw. dessen Immunsystem zumindest teilweise unschädlich machen.

Als antimikrobieller Stoff kann insbesondere Zink-Pyrithion dienen. Alternativ oder zusätzlich kann Octa-isothiazobn als antimikrobieller Stoff verwendet werden. Die zweite Filterschicht kann ferner antimikrobielle Stoffe auf der Basis von Nanosilber enthalten. Die zweite Filterschicht kann auch antimikrobielle Metalle und Metallverbindungen, insbesondere Silber, Kupfer und Aluminiumverbindungen und/oder 2-Brom-2-nitropropan-1,3-diol, weitere Isothiazolinverbindungen, Benzoesäure und deren Derivate, Benzalkoniumhalogenide, wasserlösliche Coenzyme, öllösliche Coenzyme, Pflanzenextrakte, Antibiotika, biozide Metalle, aliphatische und/ oder aromatische Fettsäuren und/oder quartäre Tenside als antimikrobielle Stoffe enthalten.

Als antiallergene Stoffe kommen insbesondere Polyphenole, wie Katechine, Tannide oder Flavonoide, in Frage. Es können insbesondere Kaffee-, Gallus-, Ellagin-, Tanninsäure, Cyanidin, Procyanidin, Proanthocyanidine, Rutin, Quercitin, Resveratol verwendet werden. Polyphenole binden vorzugsweise antiallergene Stoffe, so dass die allergische Wirkung vermindert werden kann. Allergene Pollen werden beispielsweise von Polyphenolen denaturiert. Der antiallergene Stoff kann ferner antiallergene Enzyme aufweisen. Antiallergene Enzyme spalten vorzugsweise allergen wirkende Proteine in kleinere unschädlichere Bestandteile auf.

Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung bezüglich der Luftstromerzeugungsvorrichtung saugseitig angeordnet ist. Dies reduziert das Betriebsgeräuschniveau und ermöglicht eine weniger aufwändige Abdichtung des Gehäuses, da in einem Großteil des Gehäuses ein relativer Unterdrück gegenüber der Umgebung herrscht.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Hauptfilterelement zumindest vier, bevorzugt zumindest sechs, jeweils V-förmig zueinander angeordnete Filtermediumkörper aufweist. Dies wird auch als V-Zellen-Konfiguration bezeichnet. Die Filterfläche eines einzelnen Filtermediumkörpers in Form eines gefalteten Filterbalgs kann unter Verwendung eines Non-HEPA Partikelfiltermediums 0,5 bis 3,5 m ² , bevorzugt 1,7 bis 2,7 m ² , betragen.

Bei Verwendung eines HEPA-Filtermediums kann die Filterfläche pro Filtermediumkörper sogar 4-7 m ² betragen, da ein HEPA-Filtermedium in der Regel deutlich dünner ist als andere Filtermedien.

Die Abmessungen der einzelnen Filtermediumkörper des V-Zellenelements des Hauptfilterelements (in Form von gefalteten Filterbälgen) können dabei beispielhaft wie folgt ausgelegt sein

Länge: 250 - 800 mm

Breite 250 - 600 mm

Höhe: 20 - 50 mm

Faltenhöhe: 20 - 50 mm

Faltenabstand: 3 - 10 mm

In Ausführungen kann die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ein drittes Filterelement aufweisen, das dem Hauptfilterelement strömungsmäßig nachgelagert ist. Insbesondere weist das dritte Filterelement zumindest ein Adsorbens auf, insbesondere eine Aktivkohle. Das dritte Filterelement kann hierbei der Luftstromerzeugungsvorrichtung vor-oder nachgelagert sein. Das Adsorbens des dritten Filterelements kann ein anderes Adsorbens sein als ein Adsorbens, welches im Vorfilterelement vorgesehen ist. Hierdurch können vorteilhaft bestimmte Zielgasspektren optimal abgedeckt werden. Das dritte Filterelement weist insbesondere ein zu einem Filterbalg gefaltetes Filtermedium und eine den Filterbalg umlaufende Rahmeneinrichtung auf. Es kann in dem Fachmann geeignet erscheinender Weise stromabwärts des Hauptfilterelements angeordnet werden. Es ist hierbei auch möglich, dass das dritte Filterelement im Teilstrom oder Bypass durch- bzw. überströmt wird. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft jeweils die Verwendung eines Filterelements als Vorfilterelement und als Hauptfilterelement in einer erfindungsgemäßen Umgebungsluftreinigungsvorrichtung.

Die bezüglich der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung offenbarten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie deren Vorteile sind auf die erfindungsgemäßen Verwendungen übertragbar und umgekehrt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, Beschreibungen und Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1 Isometrische Darstellung der erfindungsgemäßen Umgebungsluftreinigungsvorrichtung;

Fig. 2 Weitere isometrische Darstellung der erfindungsgemäßen Umgebungsluftreinigungsvorrichtung;

Fig. 3-7 Isometrische Darstellungen der Wartung der erfindungsgemäßen Umgebungsluftreinigungsvorrichtung;

Fig. 8 Längsschnitt der erfindungsgemäßen Umgebungsluftreinigungsvorrichtung;

Fig. 9 Detail A aus Fig. 8.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.

Die erfindungsgemäße und in Fig. 1 in einer isometrischen Außenansicht gezeigte Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 10 verfügt über ein Gehäuse 1 , welches einen Lufteinlass 15 sowie einen Luftauslass 14 aufweist. Der Lufteinlass 15 und der Luftauslass 14 sind jeweils von einem Gitter 16 überspannt, welches vor Eingriff in den Innenraum des Gehäuses 1 schützt und sonstige Fremdkörper fernhält. Das Gehäuse 1 hat gemäß dieser Ausführungsform eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt und verfügt über Seitenwände 12 sowie je eine obere und untere Wand 11 . Das Gehäuse 10 weist verrundete Kanten auf, die die Verletzungsgefahr minimieren, was insbesondere bei einer Innenraum-Aufstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft ist. Kantenverrundungen sind jeweils an den kurzen Kanten der Quaderform vorgesehen. Der Lufteinlass 15 ist in einer Seitenwand 12 vorgesehen und der Luftauslass 14 in einer vorderen Wand. Strömungsmäßig zwischen dem Lufteinlass 15 und dem Luftauslass 14 ist in dem Gehäuse 1 eine Filtervorrichtung 2 sowie eine Luftstromerzeugungsvorrichtung 3 angeordnet (siehe Fig. 2 und 3), die dazu ausgebildet ist, einen Luftstrom von dem Lufteinlass 15 durch die Filtervorrichtung 2 zum Luftauslass 14 zu erzeugen. Bei der Luftstromerzeugungsvorrichtung 3 der gezeigten Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 10 handelt es sich um ein Radialgebläse, das elektromotorisch angetrieben ist. Die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 10 verfügt ferner über eine Servicetür 13, welche zum Service geöffnet werden kann.

Die Luftstromerzeugungsvorrichtung 3 weist ein Gebläse (Strömungsmaschine) sowie einen Elektromotor auf, der das Gebläse antreibt. Das Gebläse kann vom Fachmann in Abhängigkeit der Systemkennlinie ausgelegt werden, wobei insbesondere bekannte Bauformen wie Axial-, Diagonal und Radialgebläse in Frage kommen.

In Ausführungen verfügt die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 10 über eine Steuerungsvorrichtung 4. Die Steuerungsvorrichtung 4 kann insbesondere eine elektronische Steuerungsvorrichtung sein, mit der Betriebszeiten und -Strategien gesteuert werden können. Die Steuerungsvorrichtung 4 ist in einer dem Fachmann geeignet erscheinenden Weise mit dem Elektromotor zu koppeln. Alternativ kann der Elektromotor der Luftstromerzeugungsvorrichtung 3 auch durch einen einfachen Schalter betätigt werden.

Der Servicevorgang zum Austausch der Filterelemente 2 sowie weitere Details der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 10 sind in Fig. 3 bis 7 detailliert bei geöffneter Servicetür 13 dargestellt.

Die Servicetür 13 ist schwenkbar angelenkt und wird in geschlossenem Zustand übereine Dichtung 132, die die Serviceöffnung des Gehäuses 1 umläuft, abgedichtet. In ihrem geschlossenen Zustand ist die Servicetür 13 gegenüber einem Gehäusekörper über Verriegelungsmittel 131 verriegelbar und wird beim Servicevorgang geöffnet.

Das Gehäuse 1 weist einen Filteraufnahmebereich 17 auf, in dem eine Filtervorrichtung 2 umfassend ein Hauptfilterelement 21 und ein Vorfilterelement 22 (siehe Fig. 5 bis 9) angeordnet ist. Das Hauptfilterelement 21 verfügt über eine Mehrzahl an V-förmig zu-einander angeordneten Filtermediumkörpern 211 , hier sechs Stück. Bei den Filtermediumkörpern 211 kann es sich insbesondere um Filterbälge aus einem gefalteten Filtermedium handeln. Das Hauptfilterelement 21 weist insbesondere ein HEPA-Filtermedium auf.

In Fig. 4 ist die Befestigung der Filterelemente 21 , 22 in dem Filteraufnahmebereich 17 des Gehäuses 1 zu erkennen. Das Hauptfilterelement 21 wird über eine Klemmkrafterzeugungsvorrichtung 5, die auf dessen Rahmeneinrichtung 212 (siehe Fig. 5) eine axiale Klemmkraft ausübt, im Gehäuse 1 verspannt. Die Klemmkrafterzeugungsvorrichtung 5 weist eine Klemmschiene 51 auf, die übereine oder mehrere Klemmschrauben 52 eine Klemmkraft auf die Rahmeneinrichtung 212 des Hauptfilterelements 21 ausüben kann. Fig. 4 zeigt hierbei den Montagezustand, d.h. einen Zustand mit montierten/verspannten Filterelementen 21 , 22.

Zum Austausch der Filterelemente 21, 22 werden die Klemmschrauben 52 gelöst, und die Klemmschiene 51 kann vermittels eines den Klemmschrauben 52 jeweils zugeordneten L-för- migen Ausschnitts in der Klemmschiene 51 , durch den die Klemmschrauben 52 jeweils geführt sind, radial verlagert werden, so dass der Klemmeingriff der Klemmschiene 51 auf die Rahmeneinrichtung 212 des Hauptfilterelements 21 gelöst wird und dieses aus dem Gehäuse 1 entnommen werden kann, was in Fig. 5 zu sehen ist.

Das in der Zeichnung rechts liegende Ende des Hauptfilterelements 21 ist sein stromaufwärtiges Ende und das in der Zeichnung links liegende Ende sein stromabwärtiges Ende.

An seiner stromabwärtigen Seite ist dem Hauptfilterelement 21 ein Vorfilterelement 22 vorgeschaltet, welches auch einen Filterbalg aus einem gefalteten Filtermedium umfasst und dem Schutz des Hauptfilterelements 21 dient und eine vorzeitige übermäßige Beladung des Hauptfilterelements 21 verhindert.

Das Vorfilterelement 22 verfügt über eine Rahmeneinrichtung 222, welche den Filtermediumkörper 221 umlaufend umgibt. Auf einer stromabwärtigen Seite der Rahmeneinrichtung 222 (in der Zeichnung links) ist eine zweite umlaufende Dichtung 223 vorgesehen, mittels der im Montagezustand die Rahmeneinrichtung 222 des Vorfilterelements 22 gegenüber der Rahmeneinrichtung 212 des Hauptfilterelements 21 abgedichtet wird. Die Dichtwirkung zwischen der Rahmeneinrichtung 222 des Vorfilterelements 22 und der Rahmeneinrichtung 212 des Hauptfilterelements 21 erfolgt axial.

In Fig. 8 und 9 ist nun die Schnittstelle des Vor- 22 und Hauptfilterelements 21 gegenüber dem Gehäuse 1 in Längsschnittansichten gezeigt, die den Montagezustand der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 10 zeigen. Fig. 9 zeigt hierbei Detail A aus Fig. 8.

Es ist zu erkennen, dass das Hauptfilterelement 21 keine "eigene" Abdichtung gegenüber dem Gehäuse 1 aufweist, sondern mittelbar über die erste umlaufende Dichtung 224, welche zwischen der Rahmeneinrichtung 222 des Vorfilterelements 22 und der einragenden Anlageschulter 171 des Gehäuses 1 vorliegt, abgedichtet wird.

Über die Klemmkrafterzeugungsvorrichtung 5 wird eine axial gerichtete Klemmkraft auf die Rahmeneinrichtung 212 des Hauptfilterelements 21 ausgeübt. An seinem stromaufwärtigen Ende liegt die Rahmeneinrichtung 212 des Hauptfilterelements 21 an der Rahmeneinrichtung 222 des Vorfilterelements 22 unter Zwischenschaltung einer zweiten umlaufenden Dichtung 223 an, wodurch die Klemmkraft auf die der Rahmeneinrichtung 222 des Vorfilterelements 22 übertragen wird, und die Rahmeneinrichtung 212 des Hauptfilterelements 21 gegenüber der Rahmeneinrichtung 222 des Vorfilterelements 22 abgedichtet wird.

Die Rahmeneinrichtung 222 des Vorfilterelements 22 liegt an ihrem dem Hauptfilterelement 21 abgewandten Ende, d.h. mit ihrer stromaufwärtigen Seite (in der Zeichnung rechts), unter Zwischenschaltung der ersten umlaufenden Dichtung 224 an einer einragenden umlaufenden Anlageschulter 171 des Filteraufnahmebereichs 17 des Gehäuses 1 an und wird durch die Klemmkraft gegenüber der Anlageschulter 171 verpresst. In dem axialen Dichtkontakt zwischen der ersten umlaufenden Dichtung 224 und der Anlageschulter 171 entsteht der eigentliche Dichtkontakt der Filtervorrichtung 2.

In einer Ausführung der Erfindung sind sowohl die erste umlaufende Dichtung 224 als auch die zweite umlaufende Dichtung 223 am Vorfilterelement 22 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass mit jedem Austausch des Vorfilterelements 22, welches in der Praxis häufiger als das Hauptfilterelement 21 getauscht werden muss, neue Dichtungen 224, 223 verwendet werden. Dies stellt eine dauerhaft zuverlässige Abdichtung der Filtervorrichtung 2 gegenüber dem Gehäuse 1 sicher. Es sind jedoch auch Ausführungen erfindungsgemäß, in denen die erste 224 und/oder zweite Dichtung 223 nicht mit dem Vorfilterelement 22 verbunden sind und lose vorgesehen sind.

Die Rahmeneinrichtung 212 des Hauptfilterelements 21 hat einen umlaufenden Bund 213, der radial auskragt und eine Krafteinleitungsfläche für die Klemmkrafterzeugungsvorrichtung 5 bereitstellt.

Die erfindungsgemäß mittelbare Abdichtung des Hauptfilterelements 21 gegenüber dem Gehäuse 1 hat den Vorteil, dass das Hauptfilterelement 21 keine eigene Dichtstelle gegenüber dem Gehäuse 21 benötigt. Es ist dadurch die Anzahl der Gehäusedichtstellen reduziert, was die Gefahr von Leckagen reduziert und eine gröbere Tolerierung in Axialrichtung erlaubt.

Ferner kann das Vorfilterelement 22 gewechselt werden, ohne das Hauptfilterelement 21 zu wechseln, was in der Praxis relevant ist, da die Lebensdauer des Vorfilterelements 22 zwei- bis dreimal höher ist als die des Hauptfilterelements 21 .

Zur Ermöglichung dieses vorteilhaften Schnittstellenkonzeptes müssen die Rahmeneinrichtungen 212, 222 der Filterelemente 21, 22 eine ausreichend hohe Drucksteifigkeit haben, so dass die aufgrund der Dichtungsreaktionskräfte erforderlichen Kräfte übertragen werden können, ohne dass es zum Versagen der Rahmeneinrichtungen 212, 222 kommt. Daher sind die Rahmeneinrichtungen 212, 222 bevorzugt aus einem (Hart)Kunststoff oder Stahlwerkstoff hergestellt. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich eine T rennwand 18, die den Filteraufnahmebereich 17 von einem Gebläseaufnahmebereich 19 trennt. Die Trennwand verfügt über eine Durchgangsöffnung, die eine fluidische Verbindung des Filteraufnahmebereichs 17 mit dem Gebläseaufnahmebereich 19 ermöglicht und trägt die Luftstromerzeugungsvorrichtung 3, die in der Durchgangsöffnung angeordnet ist. Der Gebläseaufnahmebereich 19 ist mit einem akustischen Dämmmaterial 191 ausgekleidet, was das Betriebsgeräuschniveau der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 10 signifikant senkt.

Bezugszeichen liste

10 Umgebungsluftreinigungsvorrichtung

1 Gehäuse

11 Obere/untere Wand des Gehäuses

12 Seitenwände des Gehäuses

13 Servicetür

131 Verriegelungsmittel

132 Dichtung der Servicetür

14 Luftauslass

15 Lufteinlass

16 Gitter

17 Filteraufnahmebereich

171 Anlageschulter

18 Trennwand

19 Gebläseaufnahmebereich

191 Dämmmaterial

2 Filtervorrichtung

21 Hauptfilterelement

211 Filtermediumkörper des Hauptfilterelements

212 Rahmeneinrichtung des Hauptfilterelements

213 Um laufender Bund

22 Vorfilterelement

221 Filtermediumkörper des Vorfilterelements

222 Rahmeneinrichtung des Vorfilterelements

223 Zweite umlaufende Dichtung

224 Erste umlaufende Dichtung

3 Luftstromerzeugungsvorrichtung

4 Steuerungsvorrichtung

5 Klemmkrafterzeugungsvorrichtung

51 Klemmschiene

52 Klemmschraube