DE10046200C1 - Kanal für Reinstluftbedingungen - Google Patents
Kanal für ReinstluftbedingungenInfo
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Abstract
Ein Kanal für Reinluftbedingungen weist eine gehäuseartige, einen Arbeitsraum (8) einschließende Kanalwandung (2) und einen darin über den Arbeitsraum (8) laminar geführten Reinstluftstrom (18) auf. Der Arbeitsraum (8) ist über eine Öffnung (7) in der Kanalwandung (2) zugänglich. Es ist ein laminarer Schutzstrom (27) aus Reinstluftstrom vorgesehen, der den Reinstluftstrom (18) zumindest auf der Öffnung (7) in der Kanalwandung (2) zugekehrten Seite umgibt. Der Reinstluftstrom (18) und der Schutzstrom (27) sind mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder Richtungen unter Ausbildung einer von Wirbeln (35) durchsetzten Grenzschicht (34) im Kanal (1) geführt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kanal für Reinstluftbedingungen,
mit einer gehäuseartigen, einen Arbeitsraum einschließenden
Kanalwandung und mit einem darin über den Arbeitsraum laminar
geführten Reinstluftstrom, wobei der Arbeitsraum über eine
Öffnung in der Kanalwandung zugänglich ist. Kanäle dieser Art
werden benötigt, um Arbeiten, insbesondere Untersuchungen und
Präparationen, unter Reinstluftbedingungen durchzuführen. Dabei
werden an die Reinheit der Luft hohe und höchste Ansprüche
gestellt. Die Luft muß frei von Verunreinigungen sein, d. h. die
in der Luftströmung unvermeidbar enthaltenen oder eingebrachten
Verunreinigungen dürfen gewisse Grenzwerte nicht überschreiten,
um das Arbeitsergebnis nicht zu gefährden. Kanäle dieser Art
schließen einen Arbeitsraum ein, d. h. an einer Stelle des
Kanals ist ein Arbeitsraum, oft eine Bank, gebildet, bzw. vorge
sehen, auf der die entsprechenden Arbeiten durchgeführt werden
können. Die Kanäle können unterschiedlich groß gestaltet sein.
Die Kanäle können innerhalb eines Raumes vorgesehen sein, also
Teil eines Raumes bilden. Es ist aber auch möglich, daß solche
Kanäle die Größe von Räumen annehmen, in denen gearbeitet wird.
Letzteres gilt insbesondere für die Chip-Fabrikation.
Ein Kanal der eingangs beschriebenen Art ist aus einem Prospekt
blatt der PicoTrace GmbH "Safety-Clean Air-Cabinets RLK",
01.10.1999 bekannt. Innerhalb eines Kanals ist ein Arbeitsraum
gebildet, der von einem horizontal gerichteten laminaren
Reinstluftstrom überströmt wird. Der Arbeitsraum in dem Kanal
ist über eine Öffnung in der Kanalwandung zugänglich. Der Kanal
verfügt bzw. ist an entsprechende Vorrichtungen zur Bereit
stellung von Reinstluft angeschlossen. Diese Vorrichtungen
weisen in der Regel Vorfilter, Hauptfilter, Gebläse für den
Antrieb des gebildeten Reinstluftstromes sowie Ventile und
andere Absperreinrichtungen auf. Kanäle dieser Art werden
insbesondere für die Ultraspurenanalyse eingesetzt. Es können
damit Elemente und Isotope unter Reinstluftbedingungen unter
sucht werden. Dennoch läßt sich die Kontamination nicht voll
ständig vermeiden, sondern nur bis zu verschiedenen Reinheits
graden aufrechterhalten. Verunreinigungen werden durch die
Umgebungsluft mit eingetragen, insbesondere auch durch die den
Kanal umgebende Luft in einem Labor. Dies ist insbesondere dann
der Fall, wenn in dem Labor mit Säuren gearbeitet wird. Säure
dämpfe führen zur Korrosion von Metallen und anderen Materialien
in dem Labor, wodurch eine Kontaminationslawine ausgelöst wird.
Auch durch die im Labor arbeitenden Menschen wird trotz Einsatz
von Schutzkleidung und Verwendung von Handschuhen kontinuierlich
Verunreinigung freigesetzt und in den Kreislauf eingeführt.
Kanäle für Reinstluftbedingungen sind des weiteren in der Ver
öffentlichung "A clean labratory for ultralow concentration
heavy metal analysis" C. F. Boutron, Fresenius J. Anal Chem
(1990) 337; 482-491 oder auch durch die Veröffentlichung "The
ultra-clean chemical labratory (UCCL) at the Institute for
Reference Materials and Measurements (IRMM)", veröffentlicht in
Fresenius J. Anal Chem (1997) 357; 359-363 beschrieben. Dabei
geht es insbesondere darum, Reinstluftbedingungen in Arbeits
räumen zu erzeugen, so daß der gesamte Arbeitsraum einen Kanal
bildet. Die Reinstluft wird von einer entsprechenden Reinstluft
quelle mit Ventilatoren, Vor- und Hauptfiltern zur Verfügung
gestellt und überströmt einen Arbeitsplatz oder Arbeitsraum,
meist in Form einer Bank. Es können verschiedene Arbeitsplätze
unterschiedlichen Reinheitsgrades geschaffen werden. Es sind
auch bereits Ventilatoren zum Absaugen der Luft aus solchen
Arbeitsräumen bekannt, die üblicherweise als separate Elemente
eingesetzt werden. Damit wird der Arbeitsraum von immer wieder
neu bereitgestellter und gereinigter Reinstluft überströmt. Es
ist aber auch bereits bekannt, einen Teil der Reinstluft im
Kreislauf zurückzuführen und so mehrfach über den Arbeitsraum
strömen zu lassen. Die Strömung wird laminar eingestellt, d. h.
es ergeben sich ausgeprägte nebeneinanderliegende Strömungspfade
in der Reinstluftströmung in Strömungsrichtung. Da durch das
Arbeiten kontinuierlich Kontamination entsteht, erfolgt durch
die Rückführung der Strömung eine gewisse Anreicherung, da die
Verunreinigung verursachenden Partikel und Moleküle nur teil
weise abgeführt werden.
Aus der DE 42 09 297 C2 ist eine Behandlungseinrichtung für den
Reinraumbereich bekannt. Es ist ein im wesentlichen geschlos
sener Arbeitsraum gebildet, über den die Reinluft in einem
Kreislauf geführt wird, in dem ein Gebläse und ein Filter
angeordnet sind. Weiterhin ist ein zusätzlicher Reinluftkanal,
ebenfalls mit einem Gebläse und einem Filter ausgestattet,
vorgesehen, mit dem ein Reinluftschirm gebildet wird, der über
wenigstens eine Durchtrittsöffnung mit dem Arbeitsraum verbunden
ist. Als drittes Element ist ein Saugkanal vorgesehen, der an
den Arbeitsraum angeschlossen ist, um dort mit Verunreinigungen
belastete Reinluft abzusaugen. Durch dieses Absaugen quer zur
Strömungsführung im Arbeitsraum wird die Strömung im Arbeitsraum
erheblich gestört. Der dem Arbeitsraum vorgelagerte Reinluft
kanal ist dazu ausgebildet und bestimmt, einerseits einen
Reinluftschirm vor der Behandlungseinrichtung aufzubauen und
andererseits die durch die Absaugung entnommene belastete
Reinluft zu ersetzen. Es ist nicht erkennbar, ob im Arbeitsraum
laminare und sturbulente Strömungsverhältnisse herrschen. Durch
die Absaugung belasteter Reinluft quer zur Strömungsrichtung im
Arbeitsraum lassen sich Wirbel und Turbulenzen im Arbeitsraum
nicht vermeiden.
Aus der DE 19 60 485 B ist eine Einrichtung zum Belüften und
Abschirmen eines Arbeitsplatzes mit einem diesen absichernden
Luftvorhang bekannt. Der Luftvorhang wird zwischen mit im
Abstand zueinander angeordneten Zu- und Abströmöffnungen gebil
det. Dabei wird dem Arbeitsplatz in der Innenzone des Luftvor
hanges aus gesonderten Zuströmöffnungen Luft zugeführt, so daß
die Luft in der Innenzone des Luftvorhangs nahezu laminar strömt
und durch gesonderte Öffnungen abgeführt wird. Die der Innenzone
des Luftvorhanges zuströmende Luft wird durch Einbau eines als
Bremseinrichtung geeigneten Filters in diese Zuströmöffnungen in
ihrer Geschwindigkeitskomponente so weit abgebaut, daß sie in
der Innenzone des Luftvorhangs nahezu laminar strömt. Für diese
Luft sind gesonderte Abströmöffnungen vorgesehen, an die ein
Abführkanal angeschlossen ist. Damit werden Gase oder Dämpfe,
die sich im Arbeitsraum bilden, von der nahezu laminar strömen
den Innenzone des Luftvorhangs mitgenommen, so daß sie in äußere
Bereiche des Luftvorhanges nicht eindringen können. Damit
wiederum ist es möglich, die äußeren Bereiche des Luftvorhanges
ohne weiteres im Kreislauf zu führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kanal der
eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, indem Reinstluftbe
dingungen leichter als bisher aufrechterhalten bzw. bereit
gestellt werden können.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Kanal der eingangs beschrie
benen Art dadurch erreicht, daß ein laminarer Schutzstrom aus
Reinstluft vorgesehen ist, der den Reinstluftstrom zumindest auf
der der Öffnung in der Kanalwandung zugekehrten Seite umgibt,
wobei der Reinstluftstrom und der Schutzstrom mit unterschied
lichen Geschwindigkeiten und/oder Richtungen unter Ausbildung
einer von Wirbeln durchsetzten Grenzschicht, die einen Fänger
für Verunreinigungen bildet, im Kanal geführt sind.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, nicht nur wie bisher
den Reinstluftstrom zur Verfügung zu stellen, sondern diesem
Reinstluftstrom einen laminaren Schutzstrom zuzuordnen. Der
Schutzstrom kann den Reinstluftstrom insgesamt einhüllen.
Zumindest muß er eine Berührungs- oder Kontaktfläche zu dem
Reinstluftstrom haben. Partikel und molekulare Luftbestandteile
werden gehindert, sowohl von innen nach außen als auch von außen
nach innen zu migrieren. Sinnvoll ist es, den Schutzstrom immer
dort einzusetzen, von wo aus die Kontamination stattfindet, also
insbesondere auf der Öffnung in der Kanalwandung zugekehrten
Seite, durch die hindurch der im Kanal befindliche Arbeitsraum
zugänglich wird. Dies gilt sowohl für Kanäle, bei denen die
Bedienungsperson nur mit den Händen in den im Kanal befindlichen
Arbeitsraum oder Arbeitsplatz eingreift. Beim Einführen der
Hände durchdringen diese zunächst den Schutzstrom und reichen
dann in den Reinstluftstrom ein, in welchem die entsprechende
Untersuchung durchgeführt wird. Der Schutzstrom erfüllt während
des Eingreifens die Funktion eines Spülstromes, d. h. Verunrei
nigungen, die mit den zu untersuchenden Proben, mit den Händen
der Bedienungsperson usw. eingeschleppt werden, werden zumindest
teilweise gelöst und von dem Schutzstrom hinweggetragen, so daß
beim Eingreifen und Arbeiten im Arbeitsraum nur noch ein Teil
der Verunreinigungen in den Reinstluftstrom eingetragen werden.
Entsprechendes gilt aber auch für Kanäle, die Raumgröße
aufweisen und bei der sich die Bedienungsperson innerhalb des
Kanales befindet. Auch hier wird ein laminarer Schutzstrom aus
Reinstluft dem Reinstluftstrom zugeordnet. Der neue Kanal kann
auch als Laborabzug eingesetzt werden.
Der Kanal ist so gestaltet und dimensioniert, daß im Betrieb der
Aufbau eines laminaren Schutzstroms aus Reinstluft in Zuordnung
zu dem Reinstluftstrom erfolgt. Der Schutzstrom umgibt den
Reinstluftstrom zumindest auf der Öffnung in der Kanalwandung
zugekehrten Seite. Der Reinstluftstrom und der Schutzstrom
werden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder Rich
tungen unter Ausbildung einer von Wirbeln durchsetzten Grenz
schicht im Kanal geführt.
Wichtig ist in allen Fällen, daß der laminare Reinstluftstrom
und der laminare Schutzstrom mit unterschiedlichen Geschwindig
keiten und/oder Richtungen unter direktem Kontakt aneinander in
Kanal geführt werden. Es bildet sich dann zwischen den beiden
Strömungen eine von Wirbeln durchsetzte Grenzschicht aus. Die
Wirbel in der Grenzschicht bilden eine Art Fänger für Verunrei
nigungen. In den Wirbeln findet eine Anreicherung der Verunrei
nigungen statt, so daß die übrigen Bereiche, insbesondere des
Reinstlufstromes, von Verunreinigungen weitgehend freigehalten
werden. Die in den Wirbeln der Grenzschicht gefangenen Verun
reinigungen werden an dem Arbeitsplatz vorbeigeführt und teil
weise mit dem Reinstluftstrom, teilweise mit dem Schutzstrom
ausgetragen. Der Schutzstrom kann gleichgerichtet zum Reinst
luftstrom erfolgen, d. h. beide Ströme weisen eine übereinstim
mende Richtung auf. Zur Erzeugung der Wirbel in der Grenzschicht
sind dann unterschiedliche Geschwindigkeiten erforderlich. Es
ist aber auch möglich, den Schutzstrom in entgegengesetzter
Richtung wie der Reinstluftstrom strömen zu lassen, so daß die
Geschwindigkeitsunterschiede besonders groß werden. Dabei wird
die Dicke der Grenzschicht angehoben und die Effektivität der
Wirbel gesteigert. Aber auch in jeder anderen unterschiedlichen
Strömungsrichtung zueinander, also beispielsweise bei horizontal
geführtem Reinstluftstrom und vertikal geführtem Schutzstrom
ergibt sich die von den Wirbeln durchsetzte Grenzschicht.
Für die Realisierung der beiden Luftströme ergeben sich ver
schiedene Möglichkeiten. Sinnvoll ist es, wenn getrennt steuer
bare Antriebe für den Reinstluftstrom und für den Schutzstrom
vorgesehen sind. Die getrennt steuerbaren Antriebe ermöglichen
die genaue Einstellung einer gewünschten oder erforderlichen
Geschwindigkeitsdifferenz und deren Aufrechterhaltung über die
Arbeitszeit. Obwohl in aller Regel der Schutzstrom unter zumin
dest ähnlichen oder gleichen Reinheitsbedingungen wie der
Reinstluftstrom zur Verfügung gestellt wird, besteht auch die
Möglichkeit, als Schutzstrom einen Luftstrom vergleichsweise
geringerer Reinheit einzusetzen.
Es ist auch möglich, daß ein gemeinsamer steuerbarer Antrieb für
Reinstluft und Leitungen für die Aufteilung der Reinstluft in
den Reinstluftstrom und den Schutzstrom vorgesehen sind. Die
Reinstluft für beide Strömungen kann dabei von der gleichen
Reinstluftquelle zur Verfügung gestellt werden, wobei dieser
Luftstrom durch Leitungen in den Reinstluftstrom und den Schutz
strom aufgeteilt wird. Besonders einfach wird der Kanal in
seiner Ausbildung, wenn in den Leitungen unterschiedliche Wider
stände aufweisende und damit unterschiedliche Geschwindigkeiten
verursachende Elemente vorgesehen sind. Damit läßt sich eine
gemeinsame Zufuhr der Reinstluft an dem einen Ende des Kanals
bewerkstelligen. Auch die gemeinsame Abfuhr am anderen Kanalende
ist möglich. Die Aufteilung des Luftstromes in den Reinstluft
strom und den Schutzstrom erfolgt unmittelbar an dem stromauf
des Arbeitsplatzes liegenden Endes des Kanals. Die unterschied
liche Geschwindigkeiten verursachende Elemente können aus unter
schiedlich dimensionierten Geweben bestehen.
Der neue Kanal kann als Vertikalkanal oder als Horizontalkanal
ausgebildet sein. Die betreffende Bezeichnung richtet sich in
der Regel danach, in welcher Relativanordnung der Arbeitsplatz
überströmt wird. Besonders sinnvoll ist es, wenn zumindest der
den Arbeitsraum aufweisende Bereich des Kanals horizontal
angeordnet ist und dort der Reinstluftstrom und der Schutzstrom
horizontal gerichtet sind. Dies begünstigt das Arbeiten mit
Stoffen, die in der Regel in Gefäßen im Arbeitsraum gehandhabt
werden. Die Reinstluftströmung wird so über die Gefäße geführt,
daß entstehende Dämpfe horizontal abgeführt werden, wobei die
laminare Strömung möglichst wenig gestört wird. An den Auftreff
stellen der Reinstluftströmung auf die Gefäße treten Winkel auf,
die die Partikel zurücktragen. Dies steht im Gegensatz zu ver
tikalen Kanälen, bei denen die laminare Strömung des Reinstluft
stromes auf die Stoffoberfläche prallt und in größerem Maße
umgelenkt und damit in ihren laminaren Eigenschaften zerstört
wird.
Insbesondere bei einem horizontalen Kanal empfiehlt es sich,
wenn der Kanal an den beiden dem Arbeitsraum abgekehrten
Bereichen Ein- und Auslaßquerschnitte für die Zu- und Ableitung
des Reinstluftstroms und des Schutzstroms aufweist. Es versteht
sich, daß diese Ein- und Auslaßquerschnitte nur bereichsweise
vor und/oder hinter dem Arbeitsraum vorgesehen sind. Sie dienen
nur dazu, den Reinstluftstrom und den Schutzstrom zu führen.
Dort, wo die mit Wirbeln behaftete Grenzschicht eingesetzt wird,
fehlt die Unterteilung dieser Ein- und Auslaßquerschnitte. So
können die im Bereich der Ein- und Auslaßquerschnitte für die
Zu- und Ableitung des Reinstluftstroms und des Schutzstroms
vorgesehenen Trenn- und Leitwände zur Führung der laminaren
Strömungen ausgebildet sein.
Die Öffnung in der Kanalwandung kann zumindest teilweise tempo
rär verschließbar ausgebildet sein. Sinnvoll ist es, wenn die
Öffnung in der Arbeitsstellung nur teilweise verschlossen wird,
so daß ein Hindurchreichen mit den Händen in den Kanal ohne
weiteres möglich ist, aber andererseits der Kanal weitgehend
geschlossen ist, auch um den Schutzstrom möglichst wenig zu
beeinträchtigen. Zum temporären Verschließen der Öffnung in der
Kanalwandung kann ein manuell handhabbares Wandstück vorgesehen
sein. Dieses manuell handhabbare Wandstück ist der Form der
Kanalwandung angepaßt und ergänzt diese gleichsam.
Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Kanals in einer
ersten Ausführungsform,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Kanal gemäß Fig. 1
zur Verdeutlichung der Strömungen,
Fig. 3 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, jedoch zur Ver
deutlichung abweichend geführter Strömungen,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Kanals in einer
zweiten Ausführungsform, und
Fig. 5 eine Einzelheit aus dem Kanal gemäß Fig. 4.
In Fig. 1 ist ein Kanal 1 dargestellt, der als Horizontalkanal
ausgebildet ist. Es handelt sich um ein längliches Gehäuse mit
Kanalwandungen 2. Der Kanal 1 kann auf eine Bank oder einen
Tisch aufgestellt werden und dient der Untersuchung unter
Reinstluftbedingungen, wobei die Bedienungsperson außerhalb des
Kanals verbleibt und lediglich mit den Händen in den Kanal 1
eingreift, um die Arbeiten durchzuführen. Die Kanalwandung 2
besteht aus einer Bodenwandung 3, einer Deckenwandung 4 und zwei
einander gegenüberliegend angeordneten Seitenwandungen 5 und 6.
In der Seitenwandung 5 ist eine Öffnung 7 gebildet, durch die
hindurch ein Arbeitsraum 8 im Innern des Kanals 1 zugänglich
wird. Die bisher beschriebenen Kanalwandungen 2 sind luftun
durchlässig ausgebildet und gegeneinander abgedichtet, mit
Ausnahme der Öffnung 7.
An der einen Endseite des Kanals 1 ist eine Einströmkammer 9
vorgesehen bzw. angesetzt. Am anderen Ende des Kanals 1 befindet
sich eine Ausströmkammer 10. Die Einströmkammer 9 und die Aus
strömkammer 10 können übereinstimmend ausgebildet sein, wie dies
aus Fig. 1 erkennbar ist.
Die Einströmkammer 9 ist durch eine Trennwand 11 luftdicht
unterteilt. Diese Trennwand 11 setzt sich im Innern des Kanals
in einer Leitwand 12 fort. Die Leitwand 12 ragt um ein gewisses
Maß in den Arbeitsraum 8 ein, so wie es zur Führung der noch zu
beschreibenden Durchströmung sinnvoll, jedoch für die durchzu
führenden Arbeiten nicht hinderlich ist. Die Einströmkammer 9
ist außen luftdicht geschlossen ausgebildet. Lediglich eine
Übergangswand 13, die den Übergang zwischen der Einströmkammer
9 und dem Kanal 1 bzw. dem Arbeitsraum 8 bildet, ist luftdurch
lässig ausgebildet. Die Übergangswand 13 bildet bzw. definiert
einen Einlaßquerschnitt 14.
In die Einströmkammer 9 ragt von außen ein erstes Rohr 15 ein,
welches an eine Reinstluftquelle angeschlossen ist, über die
Reinstluft gemäß Pfeil 16 dem Rohr 15 zugeführt wird. Das Rohr
15 weist im Innern der Einströmkammer 9 eine Anzahl Verteilungs
löcher 17 auf, durch die Reinstluft in dem einen durch die
Trennwand 11 abgeschlossenen Teil der Einströmkammer 9 verteilt
wird. Dabei wird angestrebt, die Luft gleichmäßig in der Ein
strömkammer 9 zu verteilen und als laminaren Reinstluftstrom 18
durch den Arbeitsraum 8 zu führen. Fig. 2 verdeutlicht durch
eine feldmäßige Darstellung einer Vielzahl von Pfeilen diesen
laminar und über den entsprechenden Querschnitt verteilten
Reinstluftstrom 18. Der Reinstluftstrom 18 erstreckt sich
flächenmäßig entsprechend einer Größe des Einlaßquerschnittes
14 über den gesamten Arbeitsraum 8.
Die Ausströmkammer 10 ist ebenfalls durch eine Trennwand 11
unterteilt, die sich im Arbeitsraum 8 in Form einer Leitwand 12
fortsetzt. Auch hier ist eine luftdurchlässige Übergangswand 13
gebildet, deren Größe einen Auslaßquerschnitt 19 festlegt. In
dem durch die Trennwand 11 abgetrennten Teil der Ausströmkammer
10 ist ein Rohr 15 vorgesehen, durch welches gemäß Pfeil 20 die
Luft des Reinstluftstromes 18 abgeführt wird. Auch hier ist die
Übergangswand 13 bzw. der Auslaßquerschnitt 19 luftdurchlässig
ausgebildet, beispielsweise mit einem Gewebe abgedeckt. Auch das
Rohr 20 weist Löcher 21 auf, durch die Reinstluft des Reinst
luftstromes 18 abgeführt wird. Das Rohr 20 kann an einer Saug
quelle angeschlossen sein.
Im Bereich der Ausströmkammer 10 ist durch die dortige Trennwand
11 eine Kammer 22 abgeteilt, in die ein Rohr 23 einragt, welches
mit Löchern 24 versehen ist. Auch hier sind die Löcher 24 wieder
so angeordnet und verteilt, daß eine möglichst gleichmäßige
Luftzufuhr erfolgen kann. Das Rohr 23 ist an die gleiche oder
eine andere Reinstluftquelle als die zuvor beschriebene ange
schlossen und wird gemäß Pfeil 25 angeströmt. Auch dieser Teil
der Ausströmkammer 10 besitzt eine Übergangswand 26, die luft
durchlässig ausgebildet ist, so daß hier der Anschluß an den
Arbeitsraum 8 möglich ist. Auf diese Weise wird ein Schutzstrom
27 im Arbeitsraum 8 erzeugt, dessen Anordnung und Verteilung in
Fig. 2 durch ein Feld zahlreicher Pfeile verdeutlicht ist.
Im Bereich der Einströmkammer 9 ist eine entsprechende Kammer 28
durch die Trennwand 11 abgeteilt. Auch in diese Kammer ragt ein
Rohr 29 mit Löchern 30, so daß die Luft des Schutzstroms 27
gemäß Pfeil 31 hinweggeführt werden kann. Auch hier ist eine
luftdurchlässig ausgebildete Übergangswand 32 vorgesehen, die
einen entsprechenden Auslaßquerschnitt bereitstellt.
Fig. 2 zeigt einen Horizontalschnitt durch den Kanal 1 und dient
insbesondere zur Verdeutlichung der Verteilung des Reinstluft
stroms 18 und des Schutzstromes 27, die über die Höhe des
Querschnittes des Kanals gleich ist. Sowohl bei dem Reinstluft
strom 18 wie auch bei dem Schutzstrom 27 handelt es sich um
laminargeführte Strömungen. Auch dies wird durch die parallele
Pfeildarstellung verdeutlicht.
Wichtig ist, daß der Schutzstrom 27 dem Reinstluftstrom 18
zugeordnet ist. Der Reinstluftstrom 18 kann von dem Schutzstrom
27 auf allen Seiten gehüllt sein. Das gezeigte Ausführungs
beispiel zeigt die Anordnung des Schutzstroms 27 im Anschluß an
die Öffnung 7 in der Seitenwandung 5, also genau auf der Seite,
durch die die Bedienungsperson mit den Händen in den Arbeitsraum
8 eingreift, um im Reinstluftstrom 18 die betreffende Unter
suchung durchzuführen.
Wichtig ist, daß der Schutzstrom 27 und der Reinstluftstrom 18
längs einer Kontaktfläche 33 direkt miteinander in Verbindung
stehen bzw. aneinander angrenzen. Die Berührungs- oder Kontakt
fläche 33 spannt sich zwischen den Leitwänden 12 der Einström
kammer 9 und der Ausströmkammer 10 auf. In der Kontaktfläche 33
sowie mit Ausdehnung über eine gewisse Tiefe entsteht eine
Grenzschicht 34 mit ausgeprägten Wirbeln 35. Die Bildung der
Wirbel 35 in der Grenzschicht 34 ist dadurch veranlaßt, daß der
Reinstluftstrom 18 (Fig. 2) von links nach rechts und der
Schutzstrom 27 von rechts nach links geführt wird. Der Reinst
luftstrom 18 und der Schutzstrom 27 besitzen damit unterschied
liche Richtungen und insoweit besonders große Unterschiede in
ihrer Strömungsgeschwindigkeit, so daß eine intensive Bildung
der Wirbel 35 veranlaßt ist. Diese Wirbel 35 üben eine Fänger
funktion für Verunreinigungen in dem Schutzstrom 27 und in dem
Reinstluftstrom 18 aus. Wenn eine Bedienungsperson mit den
Händen durch die Öffnung 7 in den Arbeitsraum 8 eingreift, um
dort eine Arbeit zu verrichten, gelangen die Hände zunächst in
den Bereich des Schutzstromes 27, wodurch ein entsprechender
Teil Partikel, Moleküle und anderer Verunreinigungen abgelöst
und von dem Schutzstrom 27 mitgenommen werden. Ein Teil der
Partikel und Moleküle wird sich auch in den Wirbeln 35 ein
lagern. Ebenso gelangt ein Teil der in dem Reinstluftstrom 18
befindlichen Partikel und Moleküle oder von solchen Partikeln,
die von den Arbeitsgerätschaften abgelöst werden in den Reinst
luftstrom 18. Diese Teilchen werden entweder von dem Reinstluft
strom 18 hinweggeführt oder gelangen ebenfalls in den Bereich
der Wirbel 35. Die in den Wirbeln 35 insgesamt enthaltenen
Partikel, Moleküle und andere Verunreinigungen werden wiederum
grenzschichtnah auf den Schutzstrom 27 oder den Reinstluftstrom
18 aufgeteilt und von diesem hinweggeführt, ohne den Arbeitsraum
8 zu beeinträchtigen. Feinste Partikel verhalten sich im
Luftstrom ähnlich wie Moleküle.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Darstellung des Reinstluftstromes 18
und des Schutzstromes 27. Es ist ersichtlich, daß der Reinst
luftstrom 18 und der Schutzstrom 27 gleichgerichtet geführt
sind. Die Reinstluft für den Schutzstrom 27 wird damit ebenfalls
der Einlaßkammer 9 zugeführt, und zwar entgegen dem Pfeil 31, so
daß die Reinstluft für den Schutzstrom 27 über das Rohr 23 abge
führt wird. Auch hier besitzt der Reinstluftstrom 18 und der
Schutzstrom 27 eine laminare Strömungsverteilung, wobei sich
auch hier entlang der Kontaktfläche 33 die Grenzschicht 34 mit
den Wirbeln 35 ausbildet. Diese Ausbildung der Grenzschicht 34
mit den Wirbeln 35 wird jedoch nur dann veranlaßt, wenn zwischen
dem Reinstluftstrom 18 und dem Schutzstrom 27 Geschwindigkeitsunterschiede
bestehen. Dies ist durch eine unterschiedliche
flächenmäßige Dichte der Pfeildarstellungen verdeutlicht. Auch
hier ergibt sich eine ähnliche Wirkung der Wirbel 35, wie dies
anhand von Fig. 2 beschrieben wurde. Die Geschwindigkeitsunter
schiede zwischen dem Reinstluftstrom 18 und dem Schutzstrom 27
können hier besonders klein eingestellt werden, um die Aus
dehnung der Grenzschicht 34 zu beeinflussen und so auf keinen
Fall zuzulassen, daß der Reinstluftstrom 18 im Bereich des
Arbeitsraumes 8 gestört wird.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kanals 1. Der
Kanal 1 besitzt eine nicht unterteilte Einströmkammer 9, in die
nur ein einziges Rohr 15 einragt, welchem Reinstluft gemäß Pfeil
16 zugeführt wird. Es fehlt hier eine Trennwand 11, so daß die
zugeführte Reinstluft über den gesamten Querschnitt der Ein
strömkammer 9 verteilt wird. Entsprechend der Bemessung des
Reinstluftstromes 18 und des Schutzstromes 27 ist die luft
durchlässige Übergangswand 13, die den Einlaßquerschnitt 14
bildet in zwei Bereichen unterschiedlich ausgebildet. Die
unterschiedliche Ausbildung bezieht sich auf den Durchtritts
widerstand, den die einzelnen Flächenbereiche der Übergangswand
13 bilden. Zur Erzeugung unterschiedlicher Geschwindigkeiten
zwischen Reinstluftstrom 18 und Schutzstrom 27 kann der betref
fende Teil der Übergangswand mit einer vergleichsweisen engeren
Gestaltung versehen sein. Beispielsweise ist es möglich, zur
Erzeugung unterschiedlicher Widerstände eine unterschiedliche
Anzahl von Geweben 36, 37 und/oder Gewebe unterschiedlicher
Maschenweite vorzusehen.
Fig. 5 zeigt die beispielhafte Anordnung eines groben Gewebes 36
und eines feinen Gewebes 37. Der Gesamtwiderstand der entspre
chenden Flächeneinheit ergibt sich durch beide Gewebe 36 und 37,
die jeweils aus Polytetraflurethylen bestehen können. Aber auch
andere Widerstand erzeugende Elemente können an dieser Stelle
eingebaut werden, um unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten
im Reintsluftstrom 18 und im Schutzstrom 27 zu erzeugen.
Fig. 4 läßt ein Wandstück 38 erkennen, welches in seinen Abmes
sungen der Größe der Öffnung 7 in der Seitenwand 5 angepaßt ist.
Dieses Wandstück 38 erstreckt sich über einen Teil der Öffnung
7, so daß das Arbeiten im Kanal 1 durch das Wandstück 38 nicht
behindert wird, aber andererseits der Kanal 1 noch weiter ge
schlossen wird, um das Eindringen von Verunreinigungen aus der
Umgebungsluft während des Arbeitens zu reduzieren.
1
Kanal
2
Kanalwandung
3
Bodenwandung
4
Deckenwandung
5
Seitenwandung
6
Seitenwandung
7
Öffnung
8
Arbeitsraum
9
Einströmkammer
10
Ausströmkammer
11
Trennwand
12
Leitwand
13
Übergangswand
14
Einlaßquerschnitt
15
Rohr
16
Pfeil
17
Verteilungsloch
18
Reinstluftstrom
19
Auslaßquerschnitt
20
Pfeil
21
Loch
22
Kammer
23
Rohr
24
Loch
25
Pfeil
26
Übergangswand
27
Schutzstrom
28
Kammer
29
Rohr
30
Loch
31
Pfeil
32
Übergangswand
33
Kontaktfläche
34
Grenzschicht
35
Wirbel
36
Gewebe
37
Gewebe
38
Wandstück
Claims (5)
1. Kanal für Reinstluftbedingungen, mit einer gehäuseartigen,
einen Arbeitsraum einschließenden Kanalwandung (2) und mit einem
darin über den Arbeitsraum (8) laminar geführten Reinstluftstrom
(18), wobei der Arbeitsraum (8) über eine Öffnung (7) in der
Kanalwandung (2) zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein
laminarer Schutzstrom (27) aus Reinstluft vorgesehen ist, der
den Reinstluftstrom (18) zumindest auf der der Öffnung (7) in
der Kanalwandung (2) zugekehrten Seite umgibt, wobei der Reinst
luftstrom (18) und der Schutzstrom (27) mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten und/oder Richtungen unter Ausbildung einer von
Wirbeln (35) durchsetzten Grenzschicht (34), die einen Fänger
für Verunreinigungen bildet, im Kanal (1) geführt sind.
2. Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß getrennt
steuerbare Antriebe für den Reinstluftstrom (18) und für den
Schutzstrom (27) vorgesehen sind.
3. Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein
gemeinsamer steuerbarer Antrieb für Reinstluft und Leitungen für
die Aufteilung der Reinstluft in den Reinstluftstrom (18) und
den Schutzstrom (27) vorgesehen sind.
4. Kanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den
Leitungen unterschiedliche Widerstände aufweisende und damit
unterschiedliche Geschwindigkeiten verursachende Elemente vor
gesehen sind.
5. Kanal nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
unterschiedliche Geschwindigkeiten verursachende Elemente aus
unterschiedlich dimensionierten Geweben (36; 37) bestehen.
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