DE2716317C2

DE2716317C2 -

Info

Publication number: DE2716317C2
Application number: DE2716317A
Authority: DE
Inventors: Jerome J. Miami Fla. Us Landy
Original assignee: Individual
Current assignee: Germfree Laboratories Inc
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1987-08-06
Also published as: GB1530867A; US4098174A; JPS52126281A; FR2347115A1; FR2347115B1; CA1102609A; JPS60168545U; DE2716317A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belüftung einer innerhalb eines Gehäuses angeordneten, durch eine Öffnung zugänglichen Arbeitsfläche, auf der die Gesundheit des Menschen gefährdende Stoffe gehandhabt werden können, bei dem durch ein erstes Gebläse Luft angesaugt und nach Hindurchleitung durch ein Filter als laminarer Luftstrom von oben gegen die Arbeitsfläche gerichtet und durch Erzeugen eines Unterdrucks mittels eines zweiten Gebläses unter Umspülung der Arbeitsfläche von dieser abgeführt wird, wobei durch den an der Öffnung vorbeifließenden Luftstrom von außen Umgebungsluft angesaugt und dem abgeführten Luftstrom so beigemischt wird, daß diese Umgebungsluft nicht in den Bereich der Arbeitsfläche gelangen kann.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-AS 20 33 323 be kannt und dient beispielsweise in Laboratorien zur Untersuchung biologischer Proben. Bei der in der genannten Druckschrift be schriebenen Vorrichtung dient das erste Gebläse zur Erzeugung des laminaren, auf die Arbeitsplatte gerichteten Luftstroms und zu gleich zur Erzeugung des Unterdrucks, um den an der Arbeitsplatte vorbeigeführten Luftstrom einschließlich des durch die Öffnung angesaugten Luftstroms abzuführen, wobei die Ansaugseite des Ge bläses an den Abluftkanal angeschlossen ist. Es wird also hier ein geschlossener Kreislauf gebildet, wobei die gegen die Ar beitsplatte gerichtete Luft stets wieder zur Ansaugseite des Ge bläses zurückgeführt wird. Umgebungsluft wird dabei ausschließ lich durch die Öffnung eingeführt, wobei das zweite, kleine Ge bläse, das im gleichen Raum wie das erste Gebläse angeordnet ist, den Überschuß an Luft, der durch die an der Öffnung eingesaugte Außenluft gebildet wird, wieder ins Freie ausstößt, wobei der von dem ersten Gebläse in Zirkulation versetzte Luftstrom erheblich größer als der Luftstrom ist, der durch die Öffnung von außen eingesaugt wird.

Solche Vorrichtungen müssen bestimmte Anforderungen erfüllen, wenn z. B. krebserregende Substanzen, oder andere, giftige Materialien von geschulten Pathologen oder Labortechni kern zu untersuchen sind. Wegen der von diesen Stoffen ausgehen den Gefahr dürfen sich auf keinen Fall innerhalb einer solchen Anlage explosive Dämpfe, z. B. Ätherdämpfe, ansammeln.

Die bekannte Vorrichtung weist in dieser Hinsicht er hebliche Nachteile auf. Dadurch, daß beide Gebläse in demselben Raum angeordnet sind und die Abluft rezirkuliert wird, ergibt sich eine erhöhte Explosionsgefahr, wenn Stoffe gehandhabt wer den, in Verbindung mit denen sich explosive Gasgemische bilden können. Der wesentliche Nachteil besteht aber darin, daß mit einer solchen Anordnung nicht erreicht werden kann, daß an der Öffnung ein absolut sicherer Luftvorhang gebildet wird, der die Bedienungsperson mit ausreichender Sicherheit gegen das Austreten von gefährdenden Stoffen schützt.

Ausgehend von dem in der genannten DE-AS 20 33 323 ent haltenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, die Bedienungsperson mit erhöhter Sicherheit zu schützen, wenn hochtoxische Substanzen, wie Karzinogene, Gase und Lösungs mittel gehandhabt werden, und dabei auch die Verwendung von ex plosiven Stoffen, z. B. Äther, Alkohol u. dergl. zuzulassen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der abgeführte Luftstrom durch einen von der Zuluft getrennten Kanal über ein Filter aus dem Gehäuse herausgeleitet wird und daß die Volumenströme des ersten und zweiten Gebläses so eingestellt werden, daß die durch die Öffnung eingesaugte Men ge der Umgebungsluft die über das erste Gebläse in das Gehäuse eingeleitete Luftmenge übersteigt und die durch die Öffnung zuge führte Luft eine größere Geschwindigkeit besitzt als die über das erste Gebläse eingeleitete Luft.

Die hohe Geschwindigkeit und Menge der durch die Hand habungsöffnung eingeführten Luft sorgt dafür, daß auch durch Be wegung der Hände im Bereich der Arbeitsplatte abgelenkte Luft aus dem ersten Gebläse nicht durch die Öffnung nach außen dringen kann, sondern sofort abgeführt wird. Dadurch, daß die in das Ge häuse eingeführte Luftmenge vollständig wieder über einen ge trennten Kanal abgeführt wird, ohne daß ein Teil rezirkuliert wird, läßt sich eine Explosionsgefahr weitgehend ausschalten.

Zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung von einer Vorrichtung aus, die aus einem geschlossenen, mit einem Sichtfenster und einer Öffnung versehenen Gehäuse besteht, in dem eine mit einer Arbeitsfläche versehene Platte hinter der Öffnung an einer Halterung befestigt ist, wobei ein erstes Gebläse ober halb der Arbeitsplatte zur Zuführung des laminaren Luftstromes gegen die Arbeitsplatte und ein zweites Gebläse zur Förderung von an der Arbeitsplatte vorbeigeströmter kontaminierter Luft in die Umgebung des Gehäuses vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist das erste Gebläse ein Zuluftgebläse und das zweite Gebläse ein Ab luftgebläse, wobei die Saugseite des Zuluftgebläses unmittelbar mit der Umgebungsluft des Gehäuses in Verbindung steht, wobei die Halterung mit Luftdurchführungen versehen ist, die in eine Unter druckkammer unterhalb der Platte münden, mit der unmittelbar die Saugseite des Abluftgebläses verbunden ist, und wobei sich an die Unterdruckkammer ein Sammelkanal anschließt, der getrennt von der Zuluft bis zum Auslaßfilter am oberen Ende des Gehäuses ge führt ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Frontansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der linken Hälfte der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 in einem kleineren Maß stab.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung in einer Gesamtansicht dargestellt. Ihr Gehäuse 10 ist an seiner Front wand mit einem durchsichtigen Fenster 11 versehen. Unterhalb des Fensters 11 befindet sich eine Öffnung 14, die über die gesamte Breite des Gehäuses 10 verläuft und in vertikaler Richtung relativ schmal ausgeführt ist. Unterhalb der Öffnung 14 ist eine Aussparung 12 vorgesehen, in die die Bedienungs person, wenn sie vor dem Gehäuse 10 Platz nimmt, ihre Knie hineinschieben kann, so daß sie sehr nahe an das Fenster 11 herankommen kann, ihre Knie aber nicht durch den unteren Teil des Gehäuses 10 behindert werden.

Das Gehäuse 10 besitzt außerdem noch zwei Seitenwände 16 und ein Oberteil 18, auf das eine Abluftfilter-Einheit 15 aufgesetzt ist. Außerdem befindet sich hier noch das als Zuluftge bläse dienende erste Gebläse 20, das von einem Antriebsmotor 30 in Bewegung gesetzt werden kann.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, befindet sich an der Rückseite des Gehäuses 10 ein Sammelkanal 21 für Abluft, der an die Druckseite des als Abluftgebläse verwendeten zweiten Gebläses 25 angeschlossen ist, das die hinter einer Rückwand 22 der Aussparung 12 angesammelte Luft ansaugt. Zum Antrieb des zweiten Gebläses 25 ist ein Antriebs motor 27 vorgesehen. Am Ende des Sammelkanals 21 ist innerhalb der Abluftfilter-Einheit 15 ein Auslaßfilter 17 angeordnet, und von dort aus gelangt die Luft entweder zu einer Reinigungsanlage (z. B. Verbrennungsofen und/oder Wasch einheit) oder zu einer außerhalb des Gehäuses 10 gelegenen Stelle, die von der Bedienungsperson vollständig abgeschirmt ist.

In der seitlichen Schnittansicht in Fig. 2 ist eine Platte 28 mit einer oberen Arbeitsfläche dargestellt, die von einer darunter befindlichen Halterung 29 gestützt wird und an ihrer Vorder- und Rückseite perforiert ist, wobei jedoch die Enden jeweils unperforiert sind. Zusätzlich zu der Halterung 29 ist eine Überlaufpfanne 31 angeordnet, die ebenfalls von der Halterung 29 gestützt wird, wodurch Flüssigkeiten, die von der Platte 28 ablaufen, von der Überlaufpfanne 31 aufgefangen werden. Die aus der Platte 28, der Halterung 29 und der Über laufpfanne 31 gebildete Einheit ist an ihrem vorderen Bereich unmittelbar unterhalb der Öffnung 14 mit einer weiteren Halte rung 32 versehen, deren anderes Ende an der Frontwand des Gehäuses 10 befestigt ist. In der Nähe der hinteren Plattenseite ist diese Einheit im Bereich der Überlaufpfanne 31 an der Wand 39 befestigt, die die Rückwand einer Arbeitskammer 45 und zugleich die Vorderwand des Sammelkanals 21 bildet.

Der vom ersten Gebläse 20 nach unten gerichtete Luftstrom gelangt über eine Sammelkammer 48 zu einem Filter 35 unterhalb der Sammel kammer 48. Das Filter 35 für den Zuluftstrom wird mit Hilfe eines Rahmens 36 in seiner Position gehalten. Sowohl das Auslaßfilter 17 als auch das Filter 35 sind in jedem Fall nach Art einer Versiegelung in eingebautem Zustand abgedichtet, so daß die vom ersten Gebläse 20 in das Gehäuse 10 gelangen de Luft und alle aus dem Gehäuse 10 herausgeblasene Luft durch die entsprechenden Filter hindurchgeht.

Zur sicheren Führung der Luft innerhalb des Gehäuses 10 sind dessen rückseitige Abschlußwand 38 ebenso wie auch die Wand 39 der Arbeitskammer 45 doppelwandig ausgebildet, damit im Falle irgendwelcher Leckstellen aus dem unter Überdruck stehenden Sammelkanal 21 heraus die austretende Luft rezirku liert und wieder in Richtung auf den Auslaß geleitet wird und nicht im Inneren des Gehäuses 10 zur Arbeitskammer 45 gelangen kann. In diesem Zusammenhang ist noch eine Trennwand 40 zu er wähnen, die im oberen Bereich quer über das ganze Gehäuse 10 ver läuft und den Sammelkanal 21 an der Sammelkammer 48 unmittelbar oberhalb des Filters 35 für den Zuluftstrom trennt.

Der geschlossene Innenraum des Gehäuses 10 wird durch die Rückwand 22 an der hinteren Seite der Aussparung 12 und einen Boden 42 vervollständigt. Die Luftführung innerhalb des Gehäuses 10 beginnt mit dem als Zuluftgebläse ausgebildeten ersten Gebläse 20, aus dem der aus tretende Luftstrom über die Sammelkammer 48 und das Filter 35 in die Arbeitskammer 45 gelangt. Aus der Arbeitskammer 45 ge langt der Luftstrom an der Platte 28 vorbei in eine darunter liegende Unterdruckkammer 46, die an die Saugseite des als Abluft gebläse dienenden zweiten Gebläses 25 angeschlossen ist. Von hier gelangt die aus der Un terdruckkammer 46 herausgesaugte Luft in den Sammelkanal 21, von dort zu dem Auslaßfilter 17 und schließlich in eine weitere Station, deren Ausbildung von der jeweiligen Aufstellung des Gehäuses abhängt. Wegen des Unterdrucks in der Unterdruckkammer 46 wird außer der über die Platte 28 strömenden Luft aus dem Filter 35 auch noch Umgebungsluft durch die Öffnung 14 in die Unterdruckkammer 46 gesaugt.

Zur leichteren Beobachtung der Vorgänge innerhalb der Arbeitskammer 45, speziell auf der Arbeitsfläche der Platte 28, ist innerhalb eines Lampengehäuses 24 eine Lichtquelle angeord net, die die gesamte Arbeitskammer 45 ausleuchtet. Für beson dere Anlässe, beispielsweise eine Revision oder eine Reparatur kann das Fenster 11, wie in strichpunktierten Linien darge stellt ist, nach vorne geschwenkt werden, so daß der Zugang zur Arbeitskammer 45 erheblich verbessert wird.

Bei einem typischen Ausführungsbeispiel beträgt der Vo lumenstrom durch die Sammelkammer 48 hindurch etwa 8,5 m³ pro Minute. Der Volumenstrom durch die Öffnung 14 liegt in der Grö ßenordnung zwischen 12,7 und 14 m³ pro Minute. Dadurch ergibt sich ein Abluft-Volumenstrom von etwa 21,2 bis 22,6 m³ pro Minute, der durch das Auslaßfilter 17 hindurchgeht. Bei einer Fläche der Öffnung 14 von etwa 0,2 m² beträgt die Geschwindig keit in der Öffnung annähernd 70 m pro Minute.

Das Gehäuse 10 besteht vorzugsweise aus einem korro sionsbeständigen Stahl, der eine Zusammensetzung von 18 bis 20% Chrom, 1 bis 12% Nickel und 0,08% Kohlenstoff hat, obwohl auch Stähle mit einer Zusammensetzung von 16 bis 18% Chrom, 10 bis 14% Nickel, 2 bis 3% Molybdän und 0,08% oder 0,03% Kohlen stoff verwendet werden können. Die äußeren Abmessungen betragen 1,3 m in der Breite, 2,2 m in der Höhe und 0,8 m in der Tiefe. Das Auslaßfilter 17 und der zu gehörige Rahmen 19 können ebenso wie das erste Gebläse 20 für Einbauarbeiten entfernt werden. Das Auslaßfilter 17 ist mit seiner Längsachse parallel zu der Längsachse des Gehäuses 10 in der Mitte auf seiner Oberseite angeordnet. Seine Ab messungen betragen ungefähr 0,9 m in der Länge, 0,3 m in der Breite und annähernd 0,3 m in der Tiefe. Es ist erkennbar, daß beide Filter 17, 35 parallel zueinander ausgerichtet sind. Das Filter 35 ist ungefähr 1,2 m breit, 0,5 m tief und etwa 8 cm dick. Der artige Filter sind zu 99,99% wirksam und, wie oben bereits erwähnt, mit einer wirksamen Abdichtung versehen.

Zwischen dem Antriebsmotor 27 des zweiten Gebläses 25 und dem Antriebsmotor 30 für das erste Gebläse 20 besteht eine derartige Verbindung, daß im Falle des Versagens oder der Geschwindigkeitsverminderung des Abluft-Antriebsmotors 27 im Vergleich zum Zuluft-Antriebsmotor 30 ein Alarmsignal be tätigt und die gesamte Anlage zwecks Entseuchung mit Hilfe eines Schalters 50 abgestellt wird. Vorzugsweise wird zuerst der Zuluft-Antriebsmotor 30 und danach erst der Abluft-An triebsmotor 27 außer Betrieb gesetzt.

Zusammenfassend ist also vorgesehen, daß ein Luftstrom mit einem sehr hohen Umwälzvermögen ständig in einer einzigen Richtung aufgebracht wird, der die Arbeitsfläche auf der Platte mit Hilfe des Filters 35 in außerordentlich reine Luft taucht. Im Anschluß daran vereinigt sich dieser Luftstrom mit dem Umgebungsluftstrom, der durch die Öffnung 14 in genügend großer Geschwindigkeit eintritt, so daß sicherge stellt ist, daß alle durch die Luft in Schwebe gehaltenen, gefährlichen Partikel innerhalb des Gehäuses 10 verbleiben. Der Umgebungsluftstrom wird nach dem Eindringen in das Gehäuse 10 nach unten gerichtet, so daß er nicht über die Ar beitsfläche hinwegstreichen kann und so auch nicht die dort abgelegten Partikel verunreinigen kann. Andererseits schirmt er die über die Arbeitsfläche strömende, zunächst sehr reine, dann aber möglicherweise kontaminierte Luft gegen ein Aus treten aus der Öffnung 14 ab.

Die ohne jegliche Rezirkulation 100%ig aus dem Ge häuse abgesaugte Luft gelangt durch den Sammelkanal 21 und die Abluft-Filter-Einheit 15 ins Freie. Danach können noch weitere Einrichtungen zur Reinigung der abgesaugten Luft vorgesehen sein, z. B. kann sie über Aktivkohle oder andere absorbierende Materialien geleitet werden, oder es können chemische Waschvorrichtungen, Verbrennungsöfen für Luft usw. vorgesehen sein. Diese Maß nahmen hängen jeweils von dem innerhalb des Gehäuses 10 gehand habten Material ab.

Die einzelnen Gebläse- und Filterkapazitäten sind so aufeinander abgestimmt, daß der Volumenstrom durch die Öffnung 14 gleich oder, bei optimalen Bedingungen, größer ist als der durch das Filter 35 und darüber hinaus ausreicht, die Zuluft innerhalb des Bereiches der Arbeitsfläche mit ihren ggf. bio logischen Gefährdungen zu halten. Wenn z. B. die Geschwindig keit des Zuluftstromes annähernd 15 m pro Minute beträgt, dann sollte die Geschwindigkeit des durch die Öffnung 14 eindringenden Luftstromes mindestens annähernd 45 m pro Minute betragen. Beide Luftströme treten danach durch den perforierten Abschnitt der Halterung 29 hindurch, die zu 50% ihrer Oberfläche perforiert ist.

Die Volumenströme und damit die Geschwindigkeiten der entsprechenden Luftströme der beiden Gebläse 20 und 25 werden nach Erfahrungsdaten geregelt, wobei im Normalfall die Regelung so vorgenommen wird, daß sich die obengenannten Verhältnisse einstellen. Zur Vereinfachung der Regelung, die z. B. in Anpassung an den gerade ablaufenden Handhabungs prozeß vorgenommen wird, können auch Rauch oder andere Indikations verfahren verwendet werden. Auch kann z. B. ein Windmesser oder ein Geschwindigkeits-Meßrohr innerhalb des Gehäuses untergebracht sein, so daß die Volumenströme unabhängig von der eingestellten Geschwindigkeit der Antriebsmotoren 30 und 27 ständig überwacht werden können.

Als Material für die Vorrichtung sind neben dem schon genannten hochgradig korrosionsfesten Stahl auch andere Materialien geeignet, wie z. B. glasfaser verstärkter Kunststoff, Polypropylen und andere undurch lässige Werkstoffe. Falls das Auftreten von explosiven Stoffen zu befürchten ist, sind für die Antriebsmotoren explosions geschützte Exemplare zu verwenden. Für den Fall, daß an die Abluftfilter-Einheit 15 noch weitere Leitungen angeschlossen sind, kann es erforderlich sein, ein weiteres, explosions geschütztes Gebläse mit abwärtsgerichteter Blasrichtung zu verwenden, damit jegliche Reste von explosiven oder anderen, gefährdenden Materialien mit konstanter Beschleunigung abge führt werden.

Claims

1. Verfahren zur Belüftung einer innerhalb eines Gehäuses angeordneten, durch eine Öffnung zugänglichen Arbeitsfläche, auf der die Gesundheit des Menschen gefährdende Stoffe gehandhabt werden können, bei dem durch ein erstes Gebläse Luft angesaugt und nach Hindurchleitung durch ein Filter als laminarer Luftstrom von oben gegen die Arbeitsfläche gerichtet und durch Erzeugen eines Unterdrucks mittels eines zweiten Gebläses unter Umspülung der Arbeitsfläche von dieser abgeführt wird, wobei durch den an der Öffnung vorbeifließenden Luftstrom von außen Umgebungsluft angesaugt und dem abgeführten Luftstrom so beigemischt wird, daß diese Umgebungsluft nicht in den Bereich der Arbeitsfläche gelan gen kann, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeführte Luftstrom durch einen von der Zuluft getrennten Kanal über ein Filter aus dem Gehäuse herausgeleitet wird und daß die Volumenströme des er sten und zweiten Gebläses so eingestellt werden, daß die durch die Öffnung eingesaugte Menge der Umgebungsluft die über das er ste Gebläse in das Gehäuse eingeleitete Luftmenge übersteigt und die durch die Öffnung zugeführte Luft eine größere Geschwindig keit besitzt als die über das erste Gebläse eingeleitete Luft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Öffnung zugeführte Luft etwa die doppelte Geschwin digkeit besitzt als die von dem ersten Gebläse (20) eingeleitete Luft.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 oder 2, bestehend aus einem geschlossenen, mit einem Sichtfenster und einer Öffnung versehenen Gehäuse, in dem eine mit einer Arbeitsfläche versehene Platte hinter der Öffnung an einer Halterung befestigt ist, mit einem ersten Gebläse oberhalb der Arbeitsplatte zur Zuführung des laminaren Luftstromes gegen die Arbeitsplatte und mit einem zweiten Gebläse zur Förderung von an der Arbeitsplatte vorbeigeströmter kontaminierter Luft in die Umgebung des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ge bläse (20) ein Zuluftgebläse und das zweite Gebläse (25) ein Abluftgebläse ist, daß die Saugseite des ersten Gebläses (20) unmittelbar mit der Umgebungsluft des Gehäuses (10) in Verbindung steht, daß die Halterung (29) mit Luftdurchführungen versehen ist, die in eine Unterdruckkammer (46) unterhalb der Platte (28) münden, mit der unmit telbar die Saugseite des zweiten Gebläses (25) verbunden ist, und daß sich an die Unterdruckkammer (46) ein Sammelkanal (21) anschließt, der getrennt von der Zuluft bis zum Auslaßfilter (17) am oberen Ende des Gehäuses (10) geführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckseite des ersten Gebläses (20) und dem Sam melkanal (21) eine schrägstehende Trennwand (40) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Halterung (29) der Platte (28) auf der der Öffnung zuge wandten und der ihr abgewandten Seite jeweils nur zur Hälfte mit Luftdurchführungen versehen ist und daß die entsprechenden Enden der Halterung (29) frei von Luftdurchführungen ausgebildet sind.