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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abzug, der insbesondere für hohe thermische Lasten ausgebildet ist, und mit dem Experimente in einem Arbeitsraum des Abzugs auch bei hohen Temperaturen sicher, d.h. ohne Ausbruch gefährlicher oder toxischer Gase oder dergleichen durchgeführt werden können.
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Herkömmliche Abzüge umfassen im Allgemeinen ein Gehäuse, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Arbeitsraum, und einen meist vertikal verschiebbaren Frontschieber, der dem Benutzer Zugang zum Arbeitsraum ermöglicht. Dadurch können in dem Arbeitsraum Experimente oder Versuche mit schadstoffhaltigen, toxischen oder sogar explosiven Stoffen, z.B. Chemikalien durchgeführt werden, ohne dass die Gesundheit oder körperliche Versehrtheit des Benutzers gefährdet wird.
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Bei herkömmlichen Abzügen ist konstruktionsbedingt zwischen dem vertikal verschiebbaren Frontschieber und dem Abzuggehäuse ein Spalt vorgesehen. Durch diesen Luftspalt und durch einen stets vorhandenen Luftspalt zwischen einer Unterkante des Frontschiebers und einer Arbeitsplatte des Arbeitsraumes wird Luft aus dem den Abzug unmittelbar umgebenden Bereich angesaugt. Dadurch bildet sich im Arbeitsraum eine im Wesentlichen stabile Gaswalze, deren Rotationsachse sich entlang der Breite des Arbeitsraums erstreckt.
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Bei Abzügen, die bei hohen thermischen Lasten, beispielsweise bei Heizlasten von 4 kW je Meter lichter Breite des Abzuges, im Arbeitsraum betrieben werden, werden durch die Freisetzung von Wärmeenergie thermische Bedingungen geschaffen, durch die sich das Strömungsverhalten bzw. das Strömungsmuster der Gase innerhalb des Arbeitsraumes ändert. Es entstehen beispielsweise Auftriebseffekte im Bereich des stark erwärmten Frontschiebers, die einen Ausbruch belasteter Luft sowie anderer vorhandener Gase aus dem Arbeitsraum begünstigen.
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Selbst bei einer Erhöhung der Saugleistung des Abluftsystems, mit dem der Abzug fluidmäßig verbunden ist, und dem Vorsehen einer Lippen- oder Bürstendichtung zwischen Frontschieber und Abzuggehäuse kann nicht sichergestellt werden, dass keinerlei schädlichen Gase aus dem Arbeitsraum nach Außen gelangen. Dies deshalb, weil die stark erhitzten Gase aufgrund einer deutlich erhöhten Auftriebskraft schneller nach oben steigen und sich somit das Strömungsmuster im Arbeitsraum signifikant ändert. Eine Verstärkung der evtl. vorhandenen Dichtlippen zwischen Frontschieber und Abzuggehäuse ist nicht in beliebigem Maße möglich, da dies einen erhöhten Kraftaufwand zur vertikalen Verschiebung des Frontschiebers nach sich ziehen würde, was wiederum gegen sicherheitsrelevante Aspekte verstoßen würde, da auch weniger kräftige Personen im Notfall in der Lage sein müssen, den Frontschieber zügig zu schließen. So schreibt die Europäische Norm EN 14175-2 vom 1. August 2003 vor, dass die zur Verschiebung des Frontschiebers notwendige Kraft maximal 30N, bei mehrteiligen Frontschiebern maximal 50N betragen darf.
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Aus
DE 10 2007 005 905 A1 ist ein Abzug für hohe thermische Lasten bekannt, bei dem zur Vermeidung des Austretens von Schadstoffen durch den Luftspalt zwischen Abzuggehäuse und Frontschieber auf der Abzugdecke ein als C-Profil ausgebildeter Kanal angeordnet ist, dessen offene Seite in Richtung des Frontschiebers zeigt. Dieser Kanal ist über Absaugstutzen mit einem Abluftsystems verbunden, um die durch den Luftspalt austretenden Gase abzusaugen und so den Ausbruch dieser Gase in den Laborraum zu verhindern.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Abzug für hohe thermische Lasten bereitzustellen, bei dem die Gefahr des Austretens von schadstoffhaltigen Gasen aus dem Arbeitsraum weiter verringert ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Abzug für hohe thermische Lasten gelöst, der ein Gehäuse mit einem darin angeordneten Arbeitsraum, einen Frontschieber, der zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung verschiebbar ist und einen Zugang zu dem Arbeitsraum ermöglicht, und einen Kanal, der mit einem Abluftsystem fluidmäßig verbindbar ist, umfasst. Der erfindungsgemäße Abzug ist dadurch gekennzeichnet, dass der Frontschieber in seiner geöffneten Stellung zumindest teilweise in dem Kanal aufgenommen ist.
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Dadurch, dass der Frontschieber in seiner geöffneten Stellung teilweise in dem Kanal aufgenommen ist, wird belastete Luft, die entlang dem bei hoher thermischer Last stark erwärmten Frontschieber nach oben steigt, in den Kanal geführt und aus diesem dann durch das Abluftsystem abgesaugt. Dadurch wird das Austreten von schadstoffhaltigen Gasen aus dem Arbeitsraum bei hoher thermischer Last vermieden, zumindest aber deutlich reduziert, d.h. das Rückhaltevermögen des Abzuges ist verbessert. Dies wirkt sich auch auf die Energiebilanz des Abzuges auf, da im Vergleich zu herkömmlichen Abzügen die Saugleistung des Abluftsystems bei gleichbleibendem Rückhaltevermögen bzw. konstant bleibender Ausbruchsicherheit verringert ist.
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Vorzugsweise ist der Frontschieber in der geschlossenen Stellung in dem Kanal aufgenommen oder ist zumindest im Wesentlichen bündig mit einem unteren Ende des Kanals.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kanal eine Breite auf, die größer oder gleich einer Breite des Frontschiebers ist.
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Weiterhin bevorzugt umfasst der Kanal eine dem Arbeitsraum zugewandte Innenwand und eine gegenüberliegende Außenwand, die sich jeweils in vertikaler Richtung erstrecken, und der Frontschieber ist im Wesentlichen mittig zwischen der Innenwand und der Außenwand verschiebbar.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überlappt in der geschlossenen Stellung der Frontschieber mit der Innenwand und/oder der Außenwand des Kanals entlang einer Verschieberichtung des Frontschiebers.
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Vorzugsweise fluchtet ein unteres Ende der Innenwand mit einem unteren Ende der Außenwand in horizontaler Richtung.
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Weiterhin bevorzugt verläuft eine Aufhängung des Frontschiebers zumindest teilweise in dem Kanal.
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Noch weiter bevorzugt umfasst der Kanal Seitenwände, die von Seitenwänden des Gehäuses gebildet sind.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Abzug ferner einen an einer Rückseite des Arbeitsraums angeordneten und in vertikaler Richtung verlaufenden Sammelkanal, der fluidmäßig mit dem Kanal über einen horizontalen Abschnitt des Kanals verbunden ist.
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Vorzugsweise ist der Kanal zumindest abschnittsweise aus einem gasundurchlässigen Material gebildet.
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Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung eine Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Abzugs gemäß einer Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Abzugs 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, der für thermische Lasten optimiert ist. Dieser Abzug erfüllt sämtliche Kriterien, die in der Europäischen Norm EN 14175-7:2012 von Mai 2012 festgelegt sind.
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Der Abzug 1 umfasst ein Gehäuse mit einem Boden oder einer Tischplatte 2, zwei Seitenwände (nicht gezeigt), eine Rückwand 15, eine Deckenplatte 16 und einen vertikal verschiebbaren Frontschieber 3. Diese legen im Inneren des Abzuges 1 einen Arbeitsraum 4 fest, der über eine Verschiebung des Frontschiebers 3 von einer geschlossenen Position, in der sich der Frontschieber bzw. dessen Unterkante 9 nahe der Tischplatte 2 befindet, in eine in der Figur gezeigte geöffnete Position für einen Benutzer zugänglich gemacht wird. Die geöffnete Position kann jede Position des Frontschiebers sein, die von der geschlossenen Position unterschiedlich ist. Mit anderen Worten, der Frontschieber ist von der geschlossenen Stellung in eine Vielzahl von geöffneten Stellungen verschiebbar, einschl. einer maximal geöffneten Stellung, welche die maximale Arbeitshöhe des Abzuges festlegt. An der Vorderseite des Abzuges und zu einem überwiegenden Teil oberhalb des geschlossenen Frontschiebers befindet sich ein Kanal 1, dessen Aufbau und Funktion weiter unten noch näher beschrieben wird.
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Der Frontschieber 3 ist wie herkömmliche Frontschieber über Drahtseile oder Zahnriemen und am oberen Ende des Gehäuses angeordnete Umlenkrollen mit Gegengewichten verbunden, wodurch der Frontschieber 3 bei einer Verschiebung in vertikaler Richtung (z-Richtung) unabhängig von seiner Stellung im Gleichgewicht gehalten wird. In dem Kanal 11 verläuft vorzugsweise die in der Figur nicht gezeigte Aufhängung des Frontschiebers 3.
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Zwischen dem Arbeitsraum 4 und der Rückwand 15 des Abzugs 1 bzw. der Deckenplatte 16 des Abzugs 1 verläuft eine zweiteilig ausgebildete Prallwand oder Luftleitwand 5a, 5b, die mit Öffnungen 6a, 6b, 6c und 6d versehen ist. Die zwischen der Prallwand 5a, 5b und der Rückwand 15 bzw. der Deckenplatte 16 des Arbeitsraums 4 befindlichen Räume werden über einen Sammelkanal 7 abgesaugt, in dem ein Unterdruck herrscht, damit die im Arbeitsraum vorhandenen bzw. entstehenden Gase aus diesem abgesaugt werden können. Der Unterdruck in dem Sammelkanal 7 wird über ein gebäudeseitig installiertes Abluftsystem oder eine Pumpe erzeugt, die im Bereich des Abzuges installiert ist. Beispielsweise kann bei einem mobilen Abzug die Pumpe auch direkt im Sammelkanal 7 vorgesehen sein, wobei am Sammelkanal 7 ein Ende eines Schlauchs angebracht ist, dessen anderes Ende beispielsweise durch ein Fenster des Gebäudes gelegt wird, um die schadstoffhaltigen Gase nach Außen zu leiten.
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An der Vorderkante
8 der Tischplatte
2, an der Vorderkante der Seitenpfosten (nicht gezeigt) des Abzuges und an einem unteren Ende
9 des Frontschiebers
3 sind strömungstechnisch geformte Einströmprofile vorgesehen, bei denen es sich insbesondere um flugzeugtragflächenartige Profilteile mit nach vorne bzw. nach unten gerichteter Anströmfläche handeln kann. Die Einströmprofile können als Hohlprofile ausgebildet sein, aus denen aus Druckluft gebildete Stützstrahlen in Form von Boden- und Wandstrahlen (nicht Freistrahlen) in den Arbeitsraum
4 ausgegeben werden. Diesbezüglich wird auch auf das Europäische Patent
EP 1 444 057 B1 der Anmelderin verwiesen, dessen Offenbarungsgehalt hier vollumfänglich durch Bezugnahme enthalten ist.
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Neben anderen sicherheitsrelevanten Aspekten schreibt die im Mai 2012 in Kraft getretene Europäische Norm EN 14175-7:2012, welche die deutsche Norm DIN 12924-2 abgelöst hat, eine genaue Baumusterprüfung vor, wie die Ausbruchsicherheit eines Abzuges bei hohen thermischen Lasten geprüft werden muss. Demnach müssen sich zwei Heizplatten in genau festgelegter Lage im Abzuginnenraum befinden. Die Robustheit und das Rückhaltevermögen müssen jeweils ohne thermische Last und mit einer thermischen Last von 4 kW je Meter lichter Breite des Abzuges geprüft werden. Dabei kann die Temperatur im Arbeitsraum 300°C oder mehr erreichen.
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In der Figur ist der Einfachheit halber lediglich eine Heizeinrichtung 10 gezeigt, die von der in der Europäischen Norm EN 14175-7:2012 beschriebenen Baumusterprüfung gefordert wird.
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Bei eingeschalteter Heizeinrichtung 10 wird, wie anhand der in der Figur gezeigten Pfeile 11 dargestellt ist, die von Außen in den Arbeitsraum 4 einströmende kalte Luft, die sich zunächst nahezu entlang der in der Fig. gezeigten y-Richtung bewegt, einerseits durch den Kontakt mit der Oberfläche der Heizeinrichtung 10 und andererseits durch die von der Heizeinrichtung 10 und von den ebenso erwärmten Oberflächen des Arbeitsraumes 4 (dies betrifft insbesondere auch die dem Arbeitsraum 4 zugewandte Oberfläche 19 des teilweise geöffneten Frontschiebers 3) abgestrahlte Wärme aufgeheizt, wodurch das erwärmte Gasgemisch wie durch die Pfeile 12 dargestellt im Arbeitsraum 4 schräg nach oben steigt und auf die Prallplatte 5a trifft. In Folge der schräg angeordneten Prallplatte 5b bildet sich im oberen Bereich des Arbeitsraums 4 eine Gaswalze 17 aus, deren Rotationsachse im Wesentlichen in eine Richtung zeigt, die senkrecht zu der y- und z-Richtung ist, wobei jedoch Anteile des Gasgemisches, wie durch den Pfeil 18 angedeutet, nach unten strömen.
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Wenn im Bereich des Frontschiebers 3 über dessen dem Arbeitsraum 3 zugewandte Oberfläche 19 wiederum Wärme an das Gasgemisch im Arbeitsraum 4 abgegeben wird, entstehen Auftriebseffekte, wodurch das Gasgemisch im Arbeitsraum 4 am Frontschieber 3 entlang in positiver z-Richtung nach oben steigt (Pfeile 20).
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Da auch die vom Arbeitsraum 4 abgewandte Oberfläche des Frontschiebers 3 stark erwärmt ist, steigt auch die von außen auf diese Oberfläche auftreffende Luft, wie durch die Pfeile 21 angedeutet, nach oben.
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Um zu verhindern, dass das am Frontschieber 3 im Arbeitsraum 4 nach oben steigende Gasgemisch (belastet Luft) aus dem Arbeitsraum 4 entweichen kann, ist ein nach oben geschlossener Kanal 11 (Aufnahmeschacht) vorgesehen. Dieser Kanal 11 wird vorzugsweise von Abschnitten der Gehäuseseitenwände (nicht gezeigt), einer Außenwand 12 und einer Innenwand 13 gebildet. Die Kanalinnenwand 13 und die Kanalaußenwand 12 erstrecken sich dabei in vertikaler Richtung von einer Oberseite des Gehäuses in Richtung der Tischplatte 2 des Arbeitsraumes. Der Kanal 11, dessen Breite vorzugsweise größer oder gleich der Breite des Frontschiebers 3 ist, ist gemäß der Figur mit einer oder mehreren Leitungen 14 fluidmäßig verbunden. Diese Leitungen 14 können Teil des Kanals 11 sein oder als Rohre oder elastische Schläuche ausgebildet sein. Die Leitung 14 ist wiederum mit dem Sammelkanal 7 fluidmäßig verbunden, so dass das außenseitig und innenseitig am Frontschieber 3 aufsteigende Gasgemisch über den Sammelkanal 7 abgesaugt werden kann.
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Der Kanal 11 ist derart ausgebildet, dass der Frontschieber 3 zumindest teilweise darin aufgenommen wird, wenn der Frontschieber 3 von seiner geschlossenen Stellung aus nach oben, d.h. in positiver z-Richtung, in seine geöffnete Stellung verschoben wird.
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Um zu verhindern, dass das in dem Kanal 11 aufsteigende Gasgemisch aus dem Arbeitsraum 4 nach außen treten kann, sind insbesondere die Außenwand 12 und die Abschnitte der Gehäuseseitenwände, die die Seitenflächen des Kanals 11 bilden, aus hermetisch abdichtenden, gasundurchlässigen Materialien gefertigt. Bevorzugt ist auch die Innenwand 13 aus hermetische abdichtenden, gasundurchlässigen Materialien gefertigt, jedoch können hierfür auch gasdurchlässige Materialien verwendet werden, da das Austreten von Gas aus dem Arbeitsraum 4 durch die Außenwand 12 verhindert wird.
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Die unteren Enden der Außenwand 12 und der Innenwand 13 sind vorzugsweise, wie in der Fig. gezeigt ist, auf gleicher z-Höhe angeordnet. Bevorzugt überlappen in der geschlossenen Stellung des Frontschiebers 3 die unteren Enden der Außenwand 12 und der Innenwand 13 in z-Richtung mit der Oberkante des Frontschiebers 3. Vorzugsweise kann auch nur das untere Ende der Außenwand 12 oder das untere Ende der Innenwand 13 mit der Oberkante des Frontschiebers 3 in der geschlossenen Stellung überlappen. Eine solche Überlappung ist jedoch nicht unbedingt notwendig, denn es reicht bereits aus, dass der Abstand zwischen der Oberkante des Frontschiebers 3 und dem unteren Ende der Außenwand 12 und/oder der Innenwand 13 so gering ist, dass keine belastet Luft aus dem Arbeitsraum 4 nach außen entweichen kann. Dieser Abstand kann abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit der (belasteten) Luft in diesem Bereich variieren. Ist eine Überlappung vorgesehen, tritt diese vorzugsweise über die gesamte Breite des Kanals 11 auf.
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Die Werkstoffe, die für den Abzug 1 verwendet werden, sind derart ausgewählt, dass sie die in der Europäischen Norm EN 14175-7:2012 von Mai 2012 geforderten Bedingungen hinsichtlich chemischer Beständigkeit und thermischer Belastbarkeit erfüllen. Des Weiteren weist der Abzug 1 beispielsweise im Sammelkanal 7 nicht gezeigte Temperatur- und Gasflusssensoren auf, welche mit Temperatur- und Gasflussüberwachungssystemen verbunden sind, die bei einer Unterschreitung eines erforderlichen Gasflusses oder einer Überschreitung einer zulässigen Höchsttemperatur einen optischen und akustischen Alarm ausgeben.
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Das Prinzip der Absaugung von im Bereich des Frontschiebers aufsteigender heißer Luft über einen Kanal, in dem der Frontschieber zumindest teilweise in seiner geöffneten Stellung aufgenommen ist, ist auf jegliche Art von Abzug anwendbar, der bei hohen thermischen Lasten betrieben werden soll. So ist dieses Prinzip auf Tischabzüge, Standabzüge, mobile Abzüge und dgl. anwendbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007005905 A1 [0006]
- EP 1444057 B1 [0025]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm EN 14175-2 vom 1. August 2003 [0005]
- Norm EN 14175-7:2012 von Mai 2012 [0021]
- Norm EN 14175-7:2012 [0026]
- Norm DIN 12924-2 [0026]
- Norm EN 14175-7:2012 [0027]
- Norm EN 14175-7:2012 von Mai 2012 [0035]
