CN104043632A - 无管实验室排气柜装置 - Google Patents

Abstract

一种无管实验室排气柜装置包括：限定内部工作腔、过滤腔、从周围实验室环境进入工作腔的进入窗开口以及从过滤腔进入实验室环境中的排气出口开口的壳体；安置于工作腔与过滤腔之间的过滤器系统；以及空气循环系统，其用于产生空气流并且引导其从实验室环境流动穿过进入窗、工作腔、过滤器系统、过滤腔以及排气出口返回到实验室环境中。过滤器系统具有其构成材料高度有效但是如果直接暴露于实验室过程也会降解的主过滤器和安置于工作腔与主过滤器之间以拦截和减弱可能降解主过滤器的实验室过程由此防止主过滤器降解的减弱过滤器。

Description

无管实验室排气柜装置

技术领域

本发明一般涉及用于从在工作腔内执行的实验室过程所产生的污染物空气进行过滤的实验室排气柜装置，并且更具体来说，涉及具有除了主过滤器之外还包括减弱过滤器的过滤器系统的无管实验室排气柜装置。

背景技术

先前技术中已知不同配置的实验室排气柜装置。通常用于教育机构和多种工业（例如，化学、医疗和制药工业）中的实验室中，实验室排气柜装置为操作者提供进入用于执行各种科学试验、反应和实验的工作腔同时保护操作者和周围实验室环境免于暴露于可能的危险污染物。在装置的工作腔内产生的这些包括气体或蒸汽形式的有毒或有害烟雾或反应副产物的污染物通过过滤来消除。

在其基本形式下，常规的有管实验室排气柜装置具有工作腔，该工作腔基本上封闭但是其包括对于操作者来说足够到达工作腔内并且在其内执行实验室过程的进入窗。空气循环系统在工作腔内的空气通过排气管道排出到建筑物外的空气中之前通过至少一个过滤器将其吸入。因此，危险材料可以得到安全处理而不会使操作者或工作空间中的其他人遭受危险。

然而，这种常规有管系统呈现出几个缺点，包括能量效率低、高安装成本以及缺乏重新放置的灵活性。为了解决这些问题，已开发出无管实验室排气柜装置。这些无管系统通过使用空气循环系统来过滤在工作腔内产生的受污染空气，该空气循环系统通过使用风扇来将空气持续地从工作腔抽出、使空气通过足够高效和容量的过滤器以使得空气对于人类消耗安全并且随后将空气返回到周围实验室环境中来起作用。

已知的先前技术无管实验室排气柜装置提供优于常规管道系统的各种优点。实现了显著的能量节省，因为已经通过无管实验室排气柜装置清理掉污染物的室内加热的或冷却的空气被返回到工作区域。此外，无管实验室排气柜装置在安装要求方面提供显著的灵活性。避免了排气管道的昂贵构造，并且即使在安装之后，无管烟雾排气柜也可以相对容易地重新放置。

尽管它们具有许多优点，但是先前技术中已知的无管烟雾排气柜仍然面临缺点，即，具有产生在其从工作腔区域过滤之后对于人类消耗来说安全的空气所必需的效率的可用过滤器所呈现出的限制。

通常用于有管和无管烟雾排气柜中的过滤器材料可以由用于在过滤各种污染物物质方面具有最佳性能的多种材料形成。更通常来说，先前技术中已知的无管烟雾排气柜使用活性炭过滤器。虽然在消除污染物方面有效，但是这些过滤器提供的显著缺点在于，它们所包括的材料是易燃的，并且在某些条件下可能会发生自燃。由于在实验室排气柜装置中执行的实验和反应中必须常规地使用各种热源，所以过滤器的易燃性要求其被安置在离任何热源非常远的距离处。这导致常规无管实验室排气柜装置非常高，并且因此在安装方面较不灵活。

将安置在较靠近实验室排气柜装置内的热源的任何过滤器必须是充分耐化学腐蚀、提供有效热吸收、维持规定的最小压降并且过滤特定尺寸的颗粒。

发明内容

本发明试图以优于已知无管实验室排气柜装置的改进的方式来克服以上缺点。基本上，本发明提供于安置在容纳产生有毒或有害污染物的实验室过程的周围实验室环境中的无管实验室排气柜装置。更具体来说，根据本发明，提供一种无管实验室排气柜装置，其包括：限定工作腔和过滤腔的壳体；具有主过滤器和减弱过滤器的过滤器系统；以及空气循环系统。来自工作腔的可能受污染的空气由空气循环系统驱动通过过滤器系统进入过滤腔，并且从过滤腔通过排气出口进入实验室环境中。由此防止了来自工作腔的有毒或有害污染物进入实验室环境中。

本发明的尤其有利的特征在于在包括如果直接暴露于实验室过程则会降解的材料的主过滤器的前面装入了减弱过滤器。减弱过滤器拦截并减弱可能降解主过滤器的实验室过程，由此允许主过滤器位于更靠近工作腔的位置。根据本发明的一个方面，减弱过滤器是陶瓷过滤器，因为陶瓷材料对于阻止或减弱烟雾特别有效，而其他已知过滤器更加倾向于燃烧或热降解。更具体来说，减弱过滤器可以包括陶瓷泡沫。

附图说明

图1是根据本发明的无管实验室排气柜装置的前透视图；以及

图2是图1的无管实验室排气柜装置的部分剖视图的透视图。

具体实施方式

现在参照图1和2的附图，以10总体示出根据本发明的优选实施例的无管实验室排气柜装置。无管实验室排气柜装置10基本上包括通常以参考数字12指示的壳体、通常以参考数字14指示的过滤器系统以及通常以参考数字16指示的空气循环系统。

壳体12在内部限定由过滤器系统14分离的适用于在其中执行实验室过程的工作腔18和过滤腔20。壳体12主要是封闭的，但是包括允许操作者在工作腔18内工作的从周围实验室环境进入工作腔18中的进入窗开口22。壳体12还包括从过滤腔20进入实验室环境中的排气出口开口24。

空气循环系统16产生空气流并且引导其从实验室环境向内流动穿过进入窗22进入工作腔18中、从工作腔18穿过过滤器系统14进入过滤腔20并从过滤腔20穿过排气出口24进入实验室环境中。这防止有毒或有害污染物从工作腔18穿过进入窗22进入到实验室环境中。

空气流通过诸如像安置于过滤腔20内的一个或多个风扇26的吹气设备来产生。空气流将受污染的空气从工作腔18内的工作表面18A向上引导穿过将工作腔18与过滤腔20分离的壳体壁30中的进口通风口28并进入过滤器系统14中，其中受污染的空气首先穿过减弱过滤器32并且随后穿过主过滤器34（下文详细论述）以移除至少足够部分的污染物从而使空气流安全用于人类消耗，并且随后将过滤后的空气移动穿过排气开口24。空气循环系统16的元件工作以维持工作腔18内的负压，以便容纳任何污染物并确保工作腔18内的所有空气必须在将过滤后的空气穿过排气开口24排回到周围实验室环境中之前流过过滤器系统14的过滤器32、34。应理解，吹气设备可以安置于过滤器的上游或下游。

如所提及的，装置10的过滤器系统14安置于工作腔18与过滤腔20之间的壳体12内，并且包括主过滤器34和减弱过滤器32。主过滤器34执行来自空气流的污染物的主要量的过滤，并且因此应具有用于从空气流基本上移除所有污染物以使空气流安全用于人类消耗的足够高的效率和容量。

为此目的，主过滤器34可以具有能够以此过滤效率水平执行的多种常规过滤器材料中的任何材料，包括但不限于纤维、活性炭、硅胶或这些材料的组合，例如通常称为HEPA过滤器的类型的过滤器。因为过滤器材料在过滤不同类型的污染物时的效率可能不同，所以可以基于无管实验室排气柜装置的预期用途来选择不同的主过滤器类型。然而，不利地，最适于实现所需水平的过滤效率的普通过滤器材料如果直接暴露于例如热或烟雾的实验室过程则会降解。

因此，为了保护主过滤器34免受这样的降解，将减弱过滤器32和主过滤器34以串联布置安置在过滤器系统14内，这样使得从工作腔18吸入的空气在到达主过滤器34之前必须首先穿过减弱过滤器32。这种特征消除或至少基本上减轻主过滤器34中的腐蚀或火灾的风险。应理解，本发明预期过滤器系统可以包括单个主过滤器或共同用作减弱过滤器下游的主过滤器的多个过滤器的可能性。

根据本发明的一些实施例，本发明的减弱过滤器32可以包括陶瓷过滤器。这种过滤器通常用于处理液态金属而非空气过滤，并且因此提供耐火性、非腐蚀性并且可洗的优点。将陶瓷过滤器用作实验室排气柜装置中的减弱过滤器32是本发明的特别独特的方面。更具体来说，减弱过滤器32在过滤器系统14中提供耐火性，这允许主过滤器比常规在不插入减弱过滤器32时可能的情况位于更加靠近工作腔18的位置。因此，又可以减少装置10的总高度，从而为装置10提供更高程度的安装灵活性，例如，在否则可能不能容纳常规无管排气柜装置的实验室环境中。此外，抗腐蚀性质有利于通常在实验室排气柜装置中执行的化学过程。此外，减弱过滤器32的可洗性质允许其通过适当处理来基本上用作永久过滤器或至少比主过滤器34更长期使用。陶瓷减弱过滤器32的另一个优点在于，其在较大尺寸的颗粒到达主过滤器之前将其收集，由此延长主过滤器的寿命。

更具体来说，减弱过滤器32可以包括氧化锆陶瓷泡沫过滤器、氧化铝陶瓷泡沫过滤器、氧化镁陶瓷泡沫过滤器或碳化硅陶瓷泡沫过滤器。这些各种类型的过滤器的性质在下表中进行总结：

过滤器类型	氧化铝	氧化镁	氧化锆	碳化硅
					PPI	10-50	10-60
孔隙率	70-95%	80-90%	70-80%	80-90%
					密度（g/cm3）	0.35-0.5	0.5-0.7	0.9-1.2	0.3-0.5

可选地，本发明可以进一步包括适配成连接到在无管烟雾排气柜设备中可能要求或需要的各种形式的公用服务（例如，电力、水或气体服务（未示出））的任何服务的一个或多个公用服务模块和公用服务模块相应地包括适当的控制设备（例如，阀门、水龙头等）和辅助配件或设备。一个或多个公用服务模块通常将安装在沿工作腔的后壁或侧壁的固定布置中。

因此，本领域技术人员将容易理解，本发明容许广泛使用和应用。在不脱离本发明的主旨或范围的情况下，本发明的除本文描述的那些实施例之外的许多实施例和改编以及许多变化、修改和等效布置将从本发明和其以上描述显而易见或者通过本发明来合理建议。因此，虽然本文关于本发明的优选实施例对其进行了详细描述，但是将理解，此披露仅是本发明的说明性和示例性，并且仅用于提供本发明的完整且授权披露。以上披露并非意欲或解释为限制本发明或者以其他方式排除任何此类其他实施例、改编、变化、修改和等效布置，本发明仅由其随附权利要求和其等效物限制。

Claims (11)

1.一种安置在容纳产生有毒或有害污染物的实验室过程的周围实验室环境中的无管实验室排气柜装置，其包括：

(a)在内部限定适用于在其中执行实验室过程的工作腔和过滤腔的壳体，壳体包括从实验室环境进入工作腔内的进入窗开口和从过滤器腔进入实验室环境内的排气出口开口；

(b)安置于工作腔与过滤腔之间的壳体内的过滤器系统；

(c)空气循环系统，其用于产生空气流并且引导其从实验室环境向内流动穿过进入窗进入工作腔中、从工作腔穿过过滤器系统进入过滤腔并从过滤腔穿过排气出口进入实验室环境中，以用于容纳并防止有毒或有害污染物从工作腔穿过进入窗进入到实验室环境中，

(d)过滤器系统包括：

     (i)具有用于从空气流基本上移除所有污染物以使空气流在排出到实验室环境中之后安全用于人类消耗的足够高的效率和容量的主过滤器，

     (ii)主过滤器包括如果直接暴露于实验室过程则会降解的材料，以及

     (iii)安置于工作腔与主过滤器之间以拦截并减弱可能降解主过滤器的实验室过程由此防止主过滤器降解的减弱过滤器。

2.根据权利要求1所述的无管实验室排气柜装置，其中所述主过滤器安置成充分接近工作腔，从而由于如果不被减弱过滤器拦截和减弱的在工作腔中执行的实验室过程而经受可能的降解。

3.根据权利要求2所述的无管实验室排气柜装置，其中所述主过滤器包括易燃材料并且安置于充分接近工作腔，从而由于如果不被减弱过滤器拦截和减弱的在工作腔中执行的实验室过程而经受可能的点燃或燃烧。

4.根据权利要求3所述的无管实验室排气柜装置，其中所述减弱过滤器包括耐火材料。

5.根据权利要求4所述的无管实验室排气柜装置，其中所述减弱过滤器包括陶瓷材料。

6.根据权利要求5所述的无管实验室排气柜装置，其中所述陶瓷材料是陶瓷泡沫。

7.根据权利要求6所述的无管实验室排气柜装置，其中所述陶瓷材料包括氧化铝陶瓷泡沫。

8.根据权利要求7所述的无管实验室排气柜装置，其中所述氧化铝陶瓷泡沫材料具有约70%-95%的孔隙性和约0.35 g/cm³-0.5 g/cm³的密度。

9.根据权利要求6所述的无管实验室排气柜装置，其中所述陶瓷材料包括氧化锆陶瓷泡沫。

10.根据权利要求6所述的无管实验室排气柜装置，其中所述陶瓷材料包括碳化硅陶瓷泡沫。

11.根据权利要求6所述的无管实验室排气柜装置，其中所述陶瓷材料包括氧化镁陶瓷泡沫。