DE102020131838A1

DE102020131838A1 - Luftreinigungsgerät

Info

Publication number: DE102020131838A1
Application number: DE102020131838.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Luftreinigungsgerät mit einem Motor, mindestens einer Lufteinlassöffnung und mindestens einer Luftauslassöffnung sowie einem rohrförmigen Luftfilter. Erfindungsgemäß wird der Motor ausschließlich zum Antrieb des Luftfilters, der vorzugsweise ein Lamellenfilter ist, zur Rotation um seine Längsachse verwendet. Der rotierende Luftfilter ersetzt somit das nach dem Stand der Technik übliche Gebläse.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftreinigungsgerät mit einem Motor, mindestens einer Lufteinlassöffnung und mindestens einer Luftauslassöffnung sowie einem rohrförmigen Luftfilter.
Eine Luftreinigung dient dazu, in der Luft enthaltene Schwebeteilchen auszufiltern. Diese Teilchen können entweder feinste Feststoffpartikel wie Staub, Pollen oder ähnliches oder auch Aerosole sein, die Viren oder Bakterien enthalten, vor denen Menschen geschützt werden sollen. Mögliche Mund-Nasen-Bedeckungen filtern nämlich nur bis zu 80 % der Schwebeteilchen oder Aerosole aus, so dass in solchen Räumen, in denen sich viele Menschen aufhalten, trotz Verwendung von Mund-Nasen-Bedeckungen eine große Ansteckungsgefahr besteht. Maßnahmen wie ein häufiges Stoß-Lüften sind zwar geeignet, den Schadstoffanteil in der Luft zu minimieren, jedoch reichen diese Maßnahmen häufig nicht aus. Zudem ist bei niedrigen Außentemperaturen jedes Lüften mit einem Wärmeverlust verbunden.
Die nach dem Stand der Technik bekannte Luftreinigungsgeräte verwenden einheitlich ein Gebläse, welches Luft in die Lufteinlassöffnung ansaugt und durch einen Filter befördert, bevor die gereinigte Luft durch eine Luftauslassöffnung in den Raum zurückgeführt wird. Je nach gewünschtem Reinigungsgrad werden ein- oder mehrstufige Filtrationssysteme verwendet, beispielsweise dergestalt, dass in einer ersten Filterstufe Staub, Pollen, Tierhaare, in einer zweiten Stufe mittels eines Aktivkohlefilters Gerüche absorbiert und in einem sog. HEPA-Filter Partikeln von 0,3 µm ausgefiltert werden. Das Gebläse, das zumeist aus motorangetriebenen Turbinenschaufeln besteht, verursacht häufig störende Geräusche, die sich auch durch Schalldämmungsmaßnahmen nur geringfügig minimieren lassen, wobei häufig Schalldichtungsmaßnahmen den durch den Filter zu führenden Luftstrom behindern, was die Wirkung des Luftreinigungsgerätes verschlechtert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Luftreinigungsgerät zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und möglichst geräuscharm und störungsfrei arbeitet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass der Motor ausschließlich den Luftfilter zur Rotation um seine Längsachse antreibt, so dass längsaxial in den Luftfilterinnenraum einströmende Luft durch den Luftfilter radial nach außen ausströmt.
Eine solche Strömungsführung ist zwar prinzipiell bei sog. Radiallüftern bekannt, jedoch haben diese den Nachteil, dass zur Luftansaugung und zum Luftausstoß ein Gebläse verwendet wird.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass ein rotierender rohrförmiger Filter eine hinreichende Saugkraft besitzt, um die Luft anzusaugen, durch das Filtergewebe zu treiben und radial als gereinigte Luft wieder auszustoßen. Die Saugwirkung ist drehzahlabhängig und kann durch Vergrößerung der Drehzahl gesteigert werden.
Der besondere Vorteil dieses Luftreinigungsgerätes besteht darin, dass auf ein herkömmliches Gebläse vollständig verzichtet werden kann, was den apparativen Aufbau erheblich vereinfacht. Zudem liefert der Wegfall eines Gebläses eine Materialersparnis, die sich nicht nur kosten-, sondern auch gewichtsmäßig positiv auswirkt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet praktisch verschleißfrei. Sofern der Filter mit zunehmender Benutzung allmählich durch Schwebeteilchen mehr und mehr verstopft wird, kann die Funktionsfähigkeit durch Filterreinigung, sofern möglich, oder durch einen Filterersatz schnell wieder hergestellt werden. Grundsätzlich kann auf alle rohrförmigen Luftfilter, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, zurückgegriffen werden, vorzugsweise werden Lamellenfilter verwendet.
Eine Steigerung der Saugwirkung ist dadurch möglich, dass die zick-zack-förmig angeordneten Lamellen unter einem von 0° zur Radialrichtung verschiedenen Winkel spitzwinklig angeordnet sind, wobei der Winkel vorzugsweise zwischen 30° und 50° liegt.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass der Luftfilter vorzugsweise einen Durchmesser von 20 cm bis 80 cm und/oder eine Breite von 4 cm bis 10 cm und/oder eine Höhe von 5 cm bis 10 cm haben sollte.
Je nach Anwendungszweck und vorhandenem Raum ist es möglich, mehrere Luftfilter übereinander anzuordnen, die dann von einem einzigen Motor antreibbar sind. Hierzu können die einzelnen Filter beispielsweise über eine Steckverbindung miteinander gekoppelt werden, so dass nur der motornächste Filter angetrieben werden muss. Die Luftfilter können identisch oder auch verschieden sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der oder sind die Luftfilter in einem Käfig als Außengehäuse angeordnet, der den oder die Luftfilter vorzugsweise zumindest im Wesentlichen vollständig umschließt. Abgesehen von der optischen Verbesserung, die durch ein solchen Käfig erzielt wird, schützt der Käfig die rotierenden Lamellenfilter auch vor Beschädigung bzw. schützt Personen vor Verletzungen.
Um den Filteraustausch zu erleichtern, besteht der Käfig aus zwei (oder mehr) lösbar miteinander verbundenen Hälften (bzw. Teilen), vorzugsweise mit einer quer zur Längsachse des Luftfilters oder des Käfigs liegenden Verbindungslinie. Zum Filteraustausch werden die Käfigteile voneinander getrennt, so dass der Zugriff auf den oder die Filter frei ist.
Das beschriebene Luftreinigungsgerät kann sowohl als Stand- als auch als Hängeapparat ausgebildet sein. Hierzu besitzt das Gerät eine Säule mit einem Fuß oder eine Deckenbefestigung mit einem Stab, an welchem der Käfig aufgehängt ist.
Die Befestigung des Luftreinigungsgerätes an der Decke hat den Vorteil, dass kein Bodenplatz benötigt wird, d.h., dass die Nutzungsfläche des Raumes praktisch nicht eingeschränkt wird, wohingegen die Verwendung eines Standgerätes die Möglichkeit eröffnet, dieses Gerät im Raum oder von Raum zu Raum umzusetzen.
Das erfindungsgemäße Luftreinigungsgerät kann auch so variiert werden, dass mehrere Luftfilter jeweils im Abstand zueinander in einer Hohlprofilsäule angeordnet sind, die jeweils in Höhe eines jeden Luftfilters eine Öffnung als Luftaustrittsöffnung für die gefilterte Luft aufweist. In den Abstandsbereichen, die zwischen den Horizontalräumen liegen, in denen jeweils ein Luftfilter angeordnet ist, sind zusätzliche Lufteintrittsöffnungen in der Säule angeordnet, durch welche Luft horizontal in das Säuleninnere einströmen und in längsaxialer Richtung in den Luftfilterinnenraum (bei rotierenden Luftfiltern) ansaugbar ist. Die diametral gegenüberliegenden Luftfilteraustrittsöffnungen und die Luftfiltereintrittsöffnungen sind jeweils Breitschlitze. Die Vorteile einer solchen Luftreinigungsgerät-Säule bestehen darin, dass die Menge der Luft, die pro Zeiteinheit gefiltert werden kann, je nach Anzahl der Luftfilter erhöht wird. Ggf. können auch unterschiedliche Schaltstufen eingerichtet werden, bei denen unterschiedliche Filtergruppen mit zwei, vier oder sechs Filtern betrieben werden.
Vorzugsweise und wie im Prinzip mach dem Stand der Technik bereits bekannt, kann der Luftfilter mehrere in radialer Richtung betrachtet hintereinanderliegende Filterlagen oder Lamellenfilter aus unterschiedlichen Materialien oder Filtergraden aufweisen, beispielsweise durch Verwendung eines Aktivkohlefilters in Verbindung mit einem HEPA-Filter und/oder grobmaschigen Vorfiltern.
Wie bereits erwähnt, ist die Saugwirkung drehzahlabhängig, als günstige Anwendungsbereiche haben sich Drehzahlen zwischen 200 U/min bis 1000 U/min erwiesen.
Zusätzlich kann das Luftreinigungsgerät auch mit einer abschaltbaren Beleuchtung versehen sein, die beispielsweise als Teil der Raumbeleuchtung dienen kann bzw. bei unzureichenden Lichtverhältnissen den Standort des Luftreinigungsgerätes sofort erkennbar macht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

1, 2 ein Luftreinigungs-Standgerät in einer perspektivischen bzw. in einer geschnittenen Ansicht,
3 eine Draufsicht auf einen verwendeten Lamellenfilter,
4, 5 ein Luftreinigungsgerät als Hängevorrichtung,
6-8 ein Luftreinigungs-Standgerät mit mehreren drehbar übereinander angeordneten Luftfiltern in verschiedenen Ansichten und
9 eine Detail-Schnittansicht des Standgerätes nach 6 bis 8.

Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, besitzt das Luftreinigungsgerät 10 eine mittels eines nicht dargestellten Motors angetriebene Statorwelle 11, welche einen ringscheibenförmigen Rotor 12 zur Drehung antreibt, an dessen Außenperipherie ein Lamellenfilter 13 befestigt ist. Durch Rotation des Rotors 12 wird der Lamellenfilter 13 in Drehung versetzt, wodurch die durch Richtungspfeile 14 bzw. 15 von unten und oben angesaugte Luft in den ringförmigen Filterinnenraum gesaugt und von dort nach Durchlaufen des Lamellenfilters 13 radial nach außen (siehe Pfeil 16) getrieben wird. Um die Sogwirkung zu erzielen wird die Drehwelle mit einer Drehzahl zwischen 200 U/min und 1000 U/min betrieben.
Das Luftreinigungsgerät besitzt einen Käfig 17, der an der Säule 18 mit einem unteren Standfuß 19 befestigt ist und den Filter radial außen wie von der Ober- und der Unterseite (abgesehen von der Durchführungsöffnung für den Lufteinlass sowie für die Säule) vollständig umschließt.
Vorzugsweise kann der Lamellenfilter die zick-zack-förmig angeordneten Lamellen in einer geneigten Einstellung aufweisen, wobei der Neigungswinkel α zu einer radialen Richtung 20 im vorliegenden Fall 25° beträgt.
Das Luftreinigungsgerät kann jedoch auch als Hängevorrichtung ausgebildet sein, bei der sich ggf. der Käfig 17 einsparen lässt. Statt der Säule 18 wird hier ein Stab 21 verwendet, an dem der Motor 23 sowie der Rotor 12 befestigt ist, statt des Standsockels 19 wird hier ein Befestigungssockel 22 verwendet, der mittels Schrauben oder Dübel an der Decke befestigbar ist. Die Breite b des Lamellenfilters liegt zwischen 4 cm und 10 cm und seine Höhe h zwischen 5 cm und 10 cm. Der Luftfilterdurchmesser kann je nach gewünschter Gerätegröße variiert werden und sollte zweckmäßigerweise zwischen 20 cm und 80 cm liegen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Luftreinigungsgerät auch mehrere Luftfilter aufweisen, die jeweils im Abstand zueinander angeordnet sind. Ein solches Luftreinigungsgerät ist in 6 bis 9 dargestellt. Die dargestellte Säule 24 besitzt ein zylinderförmiges Hohlprofil, in dem mehrere Luftfilter 13 im Abstand übereinander angeordnet sind. Das Hohlprofil nimmt den Motor 23, die durchgehende Statorwelle 11 sowie jeweils äquidistant angeordnete Rotoren 12 auf. An jedem der Rotoren ist ein Luftfilter 13 befestigt, der durch den Motorantrieb in Drehung versetzt werden kann. Auf diametral gegenüberliegenden Seiten besitzt die Säule 24 Lufteintrittsöffnungen 26 sowie mehrere Luftaustrittsöffnungen 30, wobei lediglich im Bereich der Luftaustrittsöffnungen 30 (dargestellt durch Pfeile) jeweils Luftfilter 13 angeordnet sind. Die Lufteintrittsöffnungen 26 befinden sich in einer Vertikalhöhe, die jeweils zwischen bzw. unterhalb des ersten Luftfilters 13 angeordnet ist. Hierdurch bedingt kann über die Öffnungen 26 Luft einströmen, die dann den durch Pfeile 27, 28, 29 dargestellten Strömungsweg durchlaufen, bevor die Luft nach Filterdurchtritt über die Luftaustrittsöffnungen 30 gereinigt die Säule 24 verlässt. Die Säule kann zusätzlich noch eine obere durch Pfeil 25 symbolisierte Lufteintrittsöffnung aufweisen. Das Winkelmaß, über welches sich die Öffnungen 26 bzw. 30 erstrecken, ist so gewählt, dass Luftturbulenzen innerhalb der Säule 24 vermieden werden. Somit empfiehlt sich eine Begrenzung des Winkelmaßes γ für die Luftaustrittsöffnungen auf 90° bis 130°. Die Lufteintrittsöffnungen besitzen ein Winkelmaß, das vorzugsweise gleich groß, jedenfalls zwischen 90° und 160° liegen soll.
Durch Antrieb von fünf übereinander angeordnete Luftfilter 13 wird die Wirkung des Luftreinigungsgerätes entsprechend vervielfacht. Die Anzahl der übereinander angeordneten Luftfilter kann im Prinzip beliebig gewählt werden, wobei sich jeweils unterschiedlich hohe Luftreinigungsstandgeräte mit unterschiedlichen Durchlaufleistungen ergeben. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es selbstverständlich möglich, alle Luftfilter durch einen einzigen Motor anzutreiben oder ggf. mehrere Motoren zu verwenden, die einzelne Luftfilter oder Luftfilter-Gruppen antreiben. Durch Verwendung mehrerer Motoren kann das Standgerät z.B. wahlweise mit zwei, vier und sechs Luftfiltern und entsprechend unterschiedlichen Luft-Durchsatzleistungen betrieben werden. Eine weitere Möglichkeit, die Menge der Luftströmung zu beeinflussen, besteht in der Regelung der Drehzahl des Luftfilters bzw. jedes einzelnen Luftfilters. Getrennte Schalt- und Regelungsmöglichkeiten erlauben es somit, das Standgerät mit geringer Durchsatzleistung im Normalbetrieb zu betreiben und, z.B. in Pausenzeiten das Standgerät mit höherer Leistung zu betreiben, insbesondere dann, wenn die im Raum anwesenden Personen, die durch das Gerät verursachte „Zugluft“ vermeiden bzw. minimieren wollen.
Bezugszeichenliste

10: Luftreinigungsgerät
11: Statorwelle
12: Rotor
13: Luftfilter
14: Lufteinlassöffnung
15: Lufteinlassöffnung
16: Luftauslassöffnung
17: Käfig
18: Säule
19: Standsockel
20: Radialrichtung
21: Stab
22: Befestigungssockel
23: Motor
24: Säule
25: Lufteintrittsöffnung
26: Lufteintrittsöffnung
27, 28, 29: Luftbewegungsrichtung
30: Luftaustrittsöffnung
α: Winkel
γ: Winkel
b: Breite
h: Höhe

Claims

Luftreinigungsgerät mit einem Motor, mindestens einer Lufteinlassöffnung (14, 15) und mindestens einer Luftauslassöffnung (16) sowie einem rohrförmigen Luftfilter (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ausschließlich den Luftfilter (13) zur Rotation um seine Längsachse antreibt, so dass längsaxial in den Luftfilterinnenraum einströmende Luft durch den Luftfilter (13) radial nach außen ausströmt.
Luftreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfilter (13) als Lamellenfilter ausgebildet ist.
Luftreinigungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zick-zack-förmig angeordneten Lamellen unter einem von 0° zur Radialrichtung (20) verschiedenen Winkel (a) angeordnet sind, der vorzugsweise zwischen 20° und 50° liegt.
Luftreinigungsgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfilter (13) einen Durchmesser von 20 cm bis 80 cm und/oder eine Breite (b) von 4 cm bis 10 cm und/oder eine Höhe (h) von 5 cm bis 10 cm aufweist.
Luftreinigungsgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Luftfilter (13) übereinander angeordnet sind und vom einem einzigen Motor antreibbar sind.
Luftreinigungsgeräte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Luftfilter (13) jeweils im Abstand zueinander in einer Säule (24) angeordnet sind, die jeweils in Höhe jedes Luftfilters (13) eine Öffnung (30) als Luftaustrittsöffnung für die gefilterte Luft aufweist und dass in den Abstandsbereichen, die zwischen den Horizontalräumen liegen, in denen jeweils ein Luftfilter (13) angeordnet ist, zusätzliche Lufteintrittsöffnungen (26) in der Säule (24) liegen, durch welche Luft horizontal in das Säuleninnere einströmt und in längsaxialer Richtung in den Luftfilterinnenraum bei bewegten Luftfiltern (13) ansaugbar ist, wobei die Säule (24) im Übrigen ein geschlossenes Hohlprofil ist.
Luftreinigungsgeräte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsöffnungen (30) Breitschlitze sind, die sich über ein Winkelmaß zwischen 90° und 160° in dem Säulenmantel erstrecken und/oder dass die zusätzlichen Lufteintrittsöffnungen (26) in der Säule (24) diametral gegenüberliegend zu den Luftaustrittsöffnungen (30) liegen und sich über ein Winkelmaß (γ) zwischen 90° und 130° erstrecken.
Luftreinigungsgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Luftfilter (13) in einem Käfig (17) als Außengehäuse angeordnet sind, der den oder die Luftfilter (13) vorzugsweise im Wesentlichen vollständig umschließen.
Luftreinigungsgeräte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (17) aus zwei lösbar miteinander verbundenen Hälften besteht, vorzugsweise mit einer quer zur Längsachse des Luftfilters (13) oder des Käfigs (17) liegenden Verbindungsebene.
Luftreinigungsgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät als Stand- oder Hängeapparat ausgebildet ist.
Luftreinigungsgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfilter (13) mehrere in radialer Richtung betrachtet hintereinander liegende Filterlagen oder Lamellenfilter aus unterschiedlichen Materialien und/oder Filterungsgraden aufweist.
Luftreinigungsgeräte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivkohlefilter und/oder ein HEPA-Filter verwendet wird.
Luftreinigungsgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfilter mit einer Drehzahl zwischen 200 U/min bis 1000 U/min betrieben wird.
Luftreinigungsgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine integrierte Beleuchtung.