CN1198090C - 用于防止人和/或产品接触空气中微粒的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于用于防止人和/或产品接触空气中微粒的方法及装置，用以分离二空间区域(1，2)，且用以减少在二空间区域(1，2)之间的空气中微粒之传送，该个人至少一部分位于第一空间区域(1)内，且产品系位于第二空间区域(2)内，并使用两个净化空气的平面空气射流(13)来进行该分离，其中，在第二空间区域(2)内以净化空气产生一个靠近两个空气射流(13)的小扰动置换流(14)，该置换流(14)被导向于基本上相同于该两空气射流(13)的相同方向上。按本发明，产生具有5至8m/s的空气输出速度的两个平面射流来进行分离。本发明的装置在第二空间区域(2)内具有可供产生一小扰动置换流的第二机构。
Description
技术领域
本发明有关一种方法，用以分离至少二空间区域，且用以减少在二空间区域之间的空气中微粒之传送，以保护个人及/或产品不接触空气中微粒，该个人至少部分地位于第一空间区域内，且产品位于第二空间区域内，这时，使用至少一个净化空气的平面空气射流来进行分离。
本发明还有关一种用以执行该方法的装置。
背景技术
本申请中所称的产品，是指所有的物品，包含在处理、填充、测试或修正中的初始产品、中间产品及终端产品。
在许多工业中，例如制药与电子构件的生产工业，要保护产品不接触空气中之外来微粒，或保护在操作过程中的个人不接触空气中之产品微粒。经常的是，必须提供针对产品与个人的两种保护功能。
由现有技术已知这种依据层流原理的装置(依据其之尺寸与设计，亦被称为安全工作台)，该种用以保护个人或产品的装置，仅允许非常有限的入口可进入产品空间。此原理例如被应用于，依据DIN12980的HERAsafe牌的细胞生长抑制安全工作台，及所在地为哈脑的公司Heraeus Instruments GMBH的LaminAir牌的工作台。过滤空气以垂直的、小扰动置换流之形式输送至工作台的台面上，且于工作台的后壁前方与工作台之前方边界后面之前方的底部处吸出。正面具有一可垂直位移的保护屏。当保护屏被完全或部份的升起，外侧空气经由工作台之进入口而流入工作台，且此空气亦通过在底部上的吸气配置被吸出。这些装置的缺点是，进入产品空间的狭窄进入口，非常限制操作者的移动自由度。需要比这些装置在操作状态中所允许的更大的移动自由度的操作，不能在该种装置中执行，除非保护屏被升起至正确工作位置之上方或被完全的移除，其结果，不能再完全确保对个人与产品的保护。
此外还已知这样的依据层流原理的装置，该装置并未将个人与产品空间地分离。此一原理系例如应用在英国哈得兹菲尔的ExtractTechnology Limited公司的分配厢(dispesing booth)中。净化空气例如以一垂直、小扰动的置换流之形式，被输送至该厢的顶部，并于底部区域处被吸出。这种装置的缺点是，如果要保证可保护个人不为产品所接触，则产品仅可在个人之头部水平下方处理。另外的缺点是，在这种装置内的产品不能充分地保护不被该个人所导入的外来微粒所接触。
另外，还已知这样的依据层流原理的装置，是仅保护产品而非操作人员。此原理例如应用在德国Bad Hersfeld的Babcook-BSH公司的水平层流工作台中。净化空气以个人之方向在产品空间后方水平地输送。这种装置的缺点是完全缺乏保护个人。
依据导向射流(Stützstrahl)原理的装置亦为人已知，其仅保护个人。此原理例如应用在Hude的GWE公司的WIBOjekt工作桌中。操作人员将手通过一导向射流，该导向射流是由在工作桌之前方区域中的一喷射条所输送的，且在操作者之头部区域与产品空间之间产生一空气帘幕。另外的导向射流亦可自天花板被导向至工作桌之后方区域。在此原理中，吸气配置均位于工作桌之后方区域中。导向射流之空气输入量通常是该厢之宽度的每米每秒1至10公斤。这种装置的缺点系缺乏保护产品。
发明内容
相对于上述现有技术，本发明的目的是发展供保护个人及产品不接触空气中微粒的可选择的方法与装置，且该方法与装置不会具有限制操作人员之移动自由度的缺点。
为实现上述目的，在本发明的方法方面提供了这样一种用于防止个人和/或产品接触空气中微粒的方法，用以分离二空间区域，且用以减少在二空间区域之间的空气中微粒之传送，该个人至少部分地位于第一空间区域内，且产品位于第二空间区域内，并使用两个净化空气的平面空气射流来进行该分离，在第二空间区域内以净化空气产生一个靠近两个空气射流的小扰动置换流，该置换流被导向于基本上相同于该两个空气射流的相同方向上，其特征在于，产生具有5至8m/s的空气输出速度的两个平面射流来进行分离。
在本发明中所称之“小扰动置换流”，是以尽可能均匀的速率及几乎平行之流线(层流)，流动通过一界定区域之整体横剖面之统一方向的空气气流的一种气流。此定义系采用1972年12月第2083期德国工程师协会准则(VDI)，因而在此引用作为本说明书的构成部份。
为实现上述目的，在本发明的装置方面，提供了这样一种用于实施本发明方法的装置，它具有两个第一机构以产生两个具有5-8m/s的空气输出速度的平面空气射流，由此，通过各平面空气射流，可将一空间分隔为一第一空间区域及一第二空间区域，其中，产品可被安排在第二空间区域内，该装置在第二空间区域内具有可供产生一小扰动置换流的第二机构。
依据本发明之方法的第一较佳实施形式，置换流系至少部份地以自该至少一空气射流0至50cm的距离被导引。有利的是，产生具有0.1至1.5m/s，较佳为0.2至0.6m/s，特别优选为0.3至0.45m/s之空气速度之置换流，同样的，产生具有2至30m/s，较佳为3至10m/s，特别优选为5至8m/s空气喷射速度的至少一空气射流。在一进一步的较佳实施形式中，一空气射流或一置换流，产生的空气量为横向于流动方向空气射流宽度每米每秒至少10li.N.(标准状态公升)，较佳为10至300li.N.，特别优选为20至100li.N.，非常的特别优选为40至80li.N.。至少第二空间区域可具有未被空气气流穿越之区域。在一进一步优选的实施形式中，至少包括至少一空气射流及至少一置换流的总的空气量，于该至少一空间区域中吸出。亦为有利的，提供该空气射流或每一空气射流以一预先设定、或可选择、或可调整的自-45°至+45°，较佳为-30°至+30°，特别较佳为-15°至+15°，非常特别较佳为-5°至+5°之范围内的相关于置换流的流动方向的夹角朝向该置换流之一横向面定向。
供执行该方法之依据本发明的该装置的有利的发展，亦可依此而构造。
在依据本发明的装置的一有利发展中，该装置具有一或多个吸气设备，其之尺寸可使得可共同地吸出至少包括空气射流与该置换流的总空气量。优选的是，各吸气设备或相对于用以产生空气射流或置换流的第一机构而配置。
本发明之主题亦包含了这样一种供保护个人及/或产品不接触空气中微粒的装置，具有供进入该装置的高度为H[m]之部分开口的正面，二侧壁，一后壁，一个或多个被配置于一侧壁上用于吹入过滤空气的机构，及一个或多个吸气装置，其中，吹入机构的第一部分被设计与安排成，使得一具有全体为每秒和每单位高度H[m]多于10li.N.的空气输出量的平面空气射流，可被从一侧壁的接近正面的区域导引至另一侧壁，以便从周围区域分隔出该装置之内部空间，吹入装置的第二部分被设计与安排成，使得在空气射流的远离正面的侧面上，一净化的、小扰动置换流可被自一侧壁导引至另一侧壁；并且，吸气装置被安排为至少部份地位于该装置的接近正面之区域内，且其尺寸使得可共同地吸出至少包括空气射流与置换流的总空气量。
如果横向吸气可延伸超过该装置之进入口横剖面的整体高度H[单位米]，是有利的。
有利的是，空气射流以一预定的、或可选择、或可调整的-45°至+45°，较佳为-30°至+30°，特别较佳为-15°至+15°，非常特别较佳为-5°至+5°的范围内的相关于置换流的流动方向的角度而被导引朝向置换流的前面。
在一进一步的发展中，通过组合多个相继布置的喷射条，特别是二个平行的喷射条，可实现导向射流的高空气输入量。作为喷射器可采用所有本领域技术人员所知的喷射系统，例如缝隙式喷嘴或孔眼式喷嘴。
一进一步有利的发展是，通过在一侧壁的二平行孔排(吸气条)实现装置的前边界(正面)处的吸气。
在一进一步的有利发展中，空气射流系以一界定的、预先设定，或可选择、或可调整的自-30°至+30°，较佳为-20°至+20°，特别较佳为-10°至+10°，非常特别较佳为-5°至+5°的范围内的角度，倾斜于喷射条与吸气条之间的连接平面，或倾斜于水平面。
又一个有利的发展是，可产生具有0.1至1.5m/s，较佳为0.2至0.6m/s，特别较佳为0.3至0.45m/s之空气速度的一空气射流或一小扰动置换流。
另一有利的发展是，喷射器适合用于2至30m/s，较佳为3至10m/s，特别较佳为5至8m/s之空气输出速度。
在一进一步的有利发展中，喷射条均被设计成使得可共同产生每秒每单位高度米10至300公升的空气输出量，该高度是正面的设有入口部分的高度，较佳为每秒每单位高度米20至100公升，特别较佳为每秒每单位高度米40至80公升。
依据本发明之该装置尤其是还可与其他发展的一个或多个特征组合。
本发明的主题亦包含了这样一种供保护个人及/或产品不接触空气中微粒之装置，具有供进入该装置的宽度为B[m]的部份开口的正面，一上侧、一底部、一后壁、一个或多个被安排于上侧上的用于吹入过滤空气的机构、及一个或多个吸气装置，其中，吹入机构的第一部分(4，5)被设计与安排成，使得一具有全体为每秒与宽度B[m]多于10li.N.的空气输出量的平面空气射流(13)，可被自上述上侧的接近正面的区域向下导引，以使自周围区域(1)分离该装置之内部空间(2)，吹入机构的第二部分(3)被设计和安排成，使得在空气射流(13)的远离正面的侧面上，一净化、小扰动置换流(14)可被向下地导引，并且，吸气装置(6)被安排为至少部分地位于装置的接近正面的区域内，且其尺寸使得可共同地吸出至少包括空气射流与该置换流的总空气量。
如果在底部处之吸气可延伸超过该装置之进入口横剖面的整体宽度B[单位米]，是有利的。
空气射流与置换流可相反于重力而类似地自下向上导引。依据权利要求23的相对应装置，亦为本发明的主题。
如果小扰动置换流可以-20°至+20°，较佳为-10°至+10°，特别较佳为-5°至+5°之倾斜于垂直方向的角度导引，是有利的。
在一进一步的发展中，通过组合多个相继布置的喷射条，特别是二平行的喷射条，可实现导向射流的高空气输入量。作为喷射器可采用所有专业人员所已知的喷射系统，例如缝隙式喷嘴或孔眼式喷嘴。
一进一步有利的发展是，通过在底部区域的二平行孔排(吸气条)，实现装置的前边界(前侧)处的吸气。
有利的是，空气射流系以一界定的、预先设定的自-30°至+30°，较佳为-20°至+20°，特别较佳为-10°至+10°，非常特别较佳为-5°至+5°的范围内的角度，倾斜于喷射条与吸气条之间的连接平面，或倾斜于垂向。
一进一步的有利发展是，可产生具有0.1至1.5m/s，较佳为0.2至0.6m/s，特别较佳为0.3至0.45m/s的空气速度的一小扰动置换流。
又一个有利的发展是，喷射器适合用于2至30m/s，较佳为3至10m/s，特别较佳为5至8m/s的空气输出速度。
在一进一步的有利发展中，喷射条均被设计成使得可共同产生每秒每米宽度10至300公升之空气输出量，该宽度是正面的设有入口部分的宽度，较佳为每秒每米宽度20至100公升，特别较佳为每秒每米宽度40至80公升，对上述界限的其它组合亦应是本发明公开的范围。
依据本发明之该装置尤其是还可与其它发展的一个或多个特征组合。
本发明具有出人意料的效果，即置换流稳定了平面空气射流，因而使得该二者组合的保护作用比预期的结果好许多。
特别令人惊讶的是，例如，如果吸气系被限制于该装置的接近该正面的区域，仅允许有限的进入该产品空间的一水平层流工作区的前方边界屏，可由具有高空气输入量的一宽阔导向射流所取代，并且，虽然该边界屏已被移除，仍可保证高水平的产品保护与高水平的个人保护。
依据本发明的装置的优点在于，在操作人员具有最大可能的移动自由度的情况下，可保证保护个人及产品不接触空气中微粒。
附图说明
下面参照图1至图5及多个实例更详细地说明依据本发明的装置。但并非意图限制本发明之范畴。
图1显示依据本发明的方法的示意图，以横剖面概略地显示所使用的依据本发明的装置；
图2是依据实例2的一装置与一方法的示意图；
图3是依据对比实例1的一装置与一方法的示意图；
图4a以一俯视图示意地显示方法与装置的一第一特别实施形式；
图4b为沿图4a线A-B的装置的横剖视图；
图4c为沿图4a线C-D的装置的横剖视图；及
图5为以一侧剖视图示意地显示方法与装置之一第二特别实施形式。
具体实施方式
实例1
具有一产品保护区域2(相对应于第二空气区域)及个人周围区域1(相对应于第一空间区域)的一LaminAir牌HL2472型工作台，于其之顶部配置有供产生一小扰流置换流14的第二机构，即为，具有二层层流产生器3，它们除了在一前方屏25处的工作台宽度的深为8mm的一间隙外，均把工作台壁封闭。概略地示出的工作台的屏25，被升起至层流产生器的下边缘处。在层流产生器的下边缘的高度处，由外侧直接地位于被升起之工作台屏处的位置上，配置供产生一平面空气射流13之第一机构4、5，即为，具有工作台宽度的一喷射条4及具有向下空气出口的一间隙5。喷射器4设有一有效横剖面为0.9mm的孔眼式与缝隙式喷嘴之组合。在层流产生器3与被升起的屏之间产生的间隙5，作为具有向下的空气输出方向的一8mm厚的喷射器5。
该工作台的底部除了在该开口屏上之吸气开口6之外均被封闭。在此实例中的层流产生器3以大约0.45m/s之空气输出速度工作。
在此实例中，喷射器4以5m/s的空气输出速度工作。此实例中的喷射器5以7m/s的空气输出速度工作。由二喷射器4、5产生的平面空气射流13，因而可具有每秒及每空气射流13的宽度米为46li.N.的空气输出量。在工作台中的空气分布，以横剖面概略地示于图1。在层流产生器3下方的箭头14，指示具有平行的流动线及均匀的速度的小扰动置换流。
下面通过测量来确定，保护因子。保护因子定义为在一尘埃源被提供在不清净侧时，在“不清净侧”与“清净侧”之间的尘埃含量之比值。该保护因子愈高，该装置可给予的保护愈好。为了个人的保护，在工作台开口(个人区域1)之前方5cm的工作台中心，被视为清净侧，且在吸气设备(产品区域2)之后方的工作台内部，被视为不清净侧。至于产品保护时，不清净侧与清净侧系相对应的相反。
当工作台于停止状态时，即没有操作者介入其间时，用于个人保护的保护因子为400,000。在模拟的工作动作时，即，将手部移入及移出，及二臂在厢内做其他的动作时，所获得的用于个人保护的值为750。
当工作台于停止状态时，即没有操作者介入其间时，用于产品保护的保护因子为1亿6千万。模拟工作动作时，即为，将手部移入及移出，及二臂在厢内做其他的动作时，所获得的用于产品保护的值为6,000。
实例2
一工作台如实例1中一样改造和操作。与实例1不同，在层流产生器3与被升起的屏之间的间隙被封闭，因此，没有空气自喷射器5逸出。喷射器4同实例1中的一样以5m/s的空气输出速度工作。因此而产生的平面空气射流，可具有每秒及每空气射流的宽度米为6.3li.N.的空气输出量。在工作台中之空气分布，在图2中示意地以横剖面示出。
当工作台处于停止状态时，即没有操作者介入其间时，用于个人保护的保护因子现在为300。模拟工作动作时，即，将手部移入与移出，及二臂在厢内作其他的动作时，所获得的用于个人保护的值为30。
当工作台处于停止状态时，即没有操作者介入其间时，用于产品保护的保护因子现在为5千万。模拟工作动作时，即，将手部移入与移出，及二臂在厢内作其他的动作时，所获得的用于产品保护的值为40。
对比实例1
一工作台如实例1中一样改造和操作。与实例1不同，在层流产生器3与被升起的屏之间的间隙被封闭，因此，没有空气自喷射器5逸出。喷射器4亦未操作，因此，亦无空气自其逸出。在图3示意地以横剖面示出在工作台中的空气分布。
当工作台处于停止状态时，即没有操作者介入其间时，用于个人保护的保护因子现在为20。模拟工作动作时，即，将手部移入及移出，及二臂在厢内做其他的动作时，所获得的用于个人保护的值为10。
当工作台处于停止状态时，即没有操作者介入其间时，用于产品保护的保护因子现在为6,000。模拟工作动作时，即，将手部移入与移出，及二臂在厢内做其他的动作时，所获得的用于产品保护的值为30。
实例3
一种组合产品保护与个人保护的装置，如图4a与4b所概略显示的，由一空气输送元件19及一空气吸气元件20所构成。处于一室(未示出)中的这两个元件，具有带一体的清净空气装置(未示出)的分开工作的空气供应系统及排气系统。如图4b所示，该开启的且同时受到保护的产品区域2位于本装置的空气输送元件19与空气吸气元件20之间，于该区域内，可开放地处理产生尘埃之产品。受保护的个人区域1位于环绕受保护的产品区域2之整个空间区域中。
空气输送元件19基本上由一来自输送系统的净化空气被导入其中的进气管7、一分配器8、一向下倾斜的空气输送段22、及一直立段9所构成。空气输送段22朝吸气元件20方向喷射经由分配器所输送的空气，一方面经由一矩形层流产生器10喷射，另一方面则经由围绕该层流产生器10的四个喷射条11喷射。在此实例中，层流产生器10以0.45m/s之速度输送空气。在此实例中，喷射条11的空气输出速度为5m/s。在空气输送元件19处产生的空气分布，概略地示于图4a与4c中。
空气吸气元件20具有二吸气条12，由此，1.4倍的由空气输送元件所输送的空气量，可被吸出且运送至抽气系统。
实例4
一种组合产品26与个人的保护的移动式装置，概略地以横剖视图示于图5中。该装置具有在侧向与顶部前方区域开口的受保护的产品区域2。受保护的个人区域1包括了环绕该装置之周围区域。侧向开口可用于以产品容器供应产品区域，而前方开口允许所示之个人可自由地进入，以供被保护地处理该产品26。
位于该装置之前方顶部区域处，具有二平行的喷射条，由此，一平面空气射流13可以大约为10°之角度向下地输送至该装置的垂直正面处。顶部区域的这些喷射条的后方，具有可形成一向下的小扰动置换流14的层流产生器。一方面，经由在顶部处设有一吸气开口的排气槽道18，吸出在该装置之前方区域内的被输送的空气，另一方面，在该装置的底部处的产品空间的较低后方区域，吸出被输送的空气且经由一风扇15馈送至一过滤器16。自过滤器流出的净化空气，一部分用作为供层流产生器与喷射条所用的进气空气21，且另一部分则做为废气17排出。
Claims (24)
1.一种用于防止个人和/或产品接触空气中微粒的方法，用以分离二空间区域(1，2)，且用以减少在二空间区域(1，2)之间的空气中微粒之传送，该个人至少部分地位于第一空间区域(1)内，且产品位于第二空间区域(2)内，并使用两个净化空气的平面空气射流(13)来进行该分离，在第二空间区域(2)内以净化空气产生一个靠近两个空气射流(13)的小扰动置换流(14)，该置换流(14)被导向于基本上相同于该两个空气射流(13)的相同方向上，其特征在于，产生具有5至8m/s的空气输出速度的两个平面射流(13)来进行分离。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，该置换流系至少部分地以自该两空气射流(13)之0至50cm的距离来导引。
3.如权利要求1或2的方法，其特征在于，产生具有0.1至1.5m/s的空气速度的置换流(14)。
4.如权利要求3的方法，其特征在于，产生具有0.2至0.6m/s的空气速度的置换流(14)。
5.如权利要求4的方法，其特征在于，产生具有0.3至0.45m/s的空气速度的置换流(14)。
6.如权利要求1或2的方法，其特征在于，产生具有横向于流动方向空气射流(13)宽度每米每秒至少为10li.N.的空气输出量的空气射流(13)或置换流(14)。
7.如权利要求6的方法，其特征在于，产生具有横向于流动方向空气射流(13)宽度每米每秒10至300li.N.的空气输出量的空气射流(13)或置换流(14)。
8.如权利要求7的方法，其特征在于，产生具有横向于流动方向空气射流(13)宽度每米每秒20至100li.N.的空气射流(13)或置换流(14)。
9.如权利要求8的方法，其特征在于，产生具有横向于流动方向空气射流(13)宽度每米每秒40至80li.N.的空气输出量的空气射流(13)或置换流(14)。
10.如权利要求1或2的方法，其特征在于，该第二空间区域(2)具有未被空气气流穿越的区域。
11.如权利要求1或2的方法，其特征在于，该两空气射流(13)与该置换流(14)的全体空气量，于第一、第二空间区域(1、2)内被吸出。
12.一种用于实施权利要求1所述方法的装置，具有两个第一机构(4、5)以产生两个具有5-8m/s的空气输出速度的平面空气射流(13)，由此，通过各平面空气射流(13)，可将一空间分隔为一第一空间区域(1)及一第二空间区域(2)，其中，产品(26)可被安排在第二空间区域(2)内，该装置在第二空间区域(2)内具有可供产生一小扰动置换流(14)的第二机构(3)。
13.如权利要求12的装置，其特征在于，该装置具有一个或多个吸气设备(6，15)，其之尺寸被确定为，使得可吸出该空气射流(13)与该置换流(14)的全体空气量。
14.如权利要求13的装置，其特征在于，上述吸气设备(6、16)相对于用以产生空气射流(13)的第一机构(4，5)而配置。
15.如权利要求12至14之一的装置，其特征在于，第二机构(3)被安排与设计成，使得置换流(14)至少部分地以自两空气射流(13)的0至50cm的距离来导引。
16.如权利要求12至14之一的装置，其特征在于，第二机构(3)被设计成，使得产生具有0.1至1.5m/s的空气速度的置换流(14)。
17.如权利要求16的装置，其特征在于，第二机构(3)被设计成，使得产生具有0.2至0.6m/s的空气速度的置换流(14)。
18.如权利要求17的装置，其特征在于，第二机构(3)被设计成，使得产生具有0.3至0.45m/s的空气速度的置换流(14)。
19.如权利要求12至14之一的装置，其特征在于，供产生空气射流(13)的机构(4，5)，其尺寸设计成，使得可以产生具有横向于流动方向空气射流宽度B[m]每米每秒至少10li.N.的空气输出量的平面空气射流。
20.如权利要求19的装置，其特征在于，供产生空气射流(13)的机构(4，5)，其尺寸设计成，使得可以产生具有横向于流动方向空气射流宽度B[m]每米每秒10至300li.N.的空气输出量的平面空气射流。
21.如权利要求20的装置，其特征在于，供产生空气射流(13)的机构(4，5)，其尺寸设计成，使得可以产生具有横向于流动方向空气射流宽度B[m]每米每秒20至100li.N.的空气输出量的平面空气射流。
22.如权利要求21的装置，其特征在于，供产生空气射流(13)的机构(4，5)，其尺寸设计成，使得可以产生具有横向于流动方向空气射流宽度B[m]每米每秒40至80li.N.的空气输出量的平面空气射流。
23.如权利要求12至14之一的装置，其特征在于，供产生各空气射流(13)的机构(4、5)，均被设计为一喷射条。
24.如权利要求23的装置，其特征在于，二喷射条被平行地布置。
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