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Die Erfindung betrifft ein Sicherheitscontainment mit einer Filterdichtsitzprüfeinrichtung.
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Sicherheitscontainments können beispielsweise in der Form mikrobiologischer Sicherheitswerkbänke oder Isolatoren zum Umgang mit biologischen Arbeitsstoffen ausgestaltet sein. Bei den Sicherheitswerkbänken der Klasse III oder Isolatoren handelt es sich um geschlossene Systeme. Beispielsweise können Handschuhboxen eingesetzt werden, die sich im Unterdruck zur Umgebung befinden, um so den Austritt von biologischen Arbeitsstoffen oder Gefahrstoffen zu verhindern. Durch den Einsatz von Hochleistungsschwebstofffiltern wird zudem das Austreten von Partikeln aus dem Lüftungssystem verhindert. Die technischen Anforderungen und Prüfungen für diese Sicherheitscontainments sind für den stationären Bereich in Technischen Regeln und verschiedenen Normen niedergelegt. Diese Grundlagendokumente beschreiben auch die in regelmäßigen Abständen und nach einem Ortswechsel durchzuführenden Prüfungen des Containments und der Filter zur Feststellung der Betriebssicherheit.
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Im Bereich verlegbarer, feldfähiger Laborinfrastruktur sind die Anforderungen an stationäre Einrichtungen nicht eins zu eins umsetzbar. Trotzdem muss sichergestellt werden, dass nach einer Verlegung von den Hochsicherheitscontainments keine Gefährdung für den Bediener und die Umwelt ausgeht. Im Rahmen einer Verlegung können Erschütterungen, Stöße oder Vibrationen eine Undichtigkeit des Containments verursachen, was zum unkontrollierten Austritt biologischer Arbeitsstoffe führen würde. Bei der Wiederinbetriebnahme ist daher die Betriebssicherheit des Containments sicherzustellen. Für die Überprüfung der Dichtigkeit des Gehäuses des Sicherheitscontainments und die Einhaltung der Unterdruckkaskaden sind Druckprüfungseinrichtungen vorgesehen, die in das Containment integriert werden und in der Regel vollautomatisiert ablaufen. Eine besonders kritische Schwachstelle, die durch diese Druckprüfungen nicht erfasst wird, stellen jedoch die im Lüftungssystem verbauten Filter dar. Leckagen im Bereich der Filter werden durch diese Art der Druckprüfung nicht angezeigt.
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Aus der
DE 10 2016 124 495 A1 ist eine Sicherheitswerkbank mit einer Messeinrichtung zur Ermittlung der Stoßbelastung während einer Verlegung der Werkbank bekannt. Mittels eines optischen oder akustischen Signals wird angezeigt, ob die Stoßbelastung einen zuvor festgelegten Grenzwert übersteigt. Sofern der Grenzwert nicht überschritten wird, wird die Dichtigkeit und damit die Betriebssicherheit der Sicherheitswerkbank angenommen. Dieses Verfahren entspricht jedoch nicht den vorgegebenen Regelwerken und birgt ein Restrisiko. Denn auch kleinere Stöße und Belastungen durch Vibrationen können zu Leckagen an dem Filtersystem führen.
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Aus der
DE 10 2004 063 445 A1 ist ein weiteres Hochsicherheitslabor auf der Basis genormter Container bekannt.
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Aus der
GB 2 198 762 A ist ein weiterer mobiler Laborraum bekannt, der auch als biologisches Labor genutzt werden kann.
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Ein Prospekt der Fa. Schako (SCHAKO Ferdinand Schad KG: Schwebstofffilterkasten FKW. Steigstraße 25–27 78600 Kolbingen, 2018. - Firmenschrift) zeigt eine Dichtsitzprüfung bei Filtern ab H 13 durch eine Leckprüfung mittels Beaufschlagung mit einem partikelhaltigen Prüfaerosol nach DIN EN ISO 14644 (Norm DIN EN ISO 14644-1. Reinräume und zugehörige Reinraumbereiche - Teil 1: Klassifizierung der Luftreinheit anhand der Partikelkonzentration (ISO 14644-1:2015)) und VDI 2083 (Norm VDI-Richtlinien 2083 Blatt 1 2013-01-00. Reinraumtechnik, Partikelreinheitsklassen der Luft). Hierzu weist der zu überprüfende Filter eine Mehrlippendichtung auf, die einen umlaufenden Ringnutraum definiert. Der Ringnutraum ist während der Leckprüfung an eine Prüfleitung zur Zufuhr des Prüfaerosols angeschlossen.
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Ein Aufsatz über HEPA-Filter (SCHWEINHEIM, C.: In situ-Messung des Abscheidegrads von HEPA-Filtern. In: F & S Filtrieren und Separieren, 2014, 28, Nr. 6, S. 332 - 336. - ISSN 0933-5927) beschreibt, dass nach dem Einbau HEPA-Filter einer Dichtsitzprüfung unterzogen werden müssen. Um den Dichtsitz eines HEPA-Filterelements zu prüfen, wird an die Prüfrille oder den Ringnutraum des Filtersitzes von außerhalb des Filtergehäuses ein Dichtprüfgerät angeschlossen. Die Dichtheit wird manuell nach der Lecknachspeisemethode gemessen, die ein rasches und leichtes Ablesen des Leckluftstroms erlaubt.
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Eine Druckschrift (Norm VDI-Richtlinien 3803 Blatt 4 2018-11-00. Raumlufttechnik - Geräteanforderungen - Luftfiltersysteme (VDI-Lüftungsregeln)) enthält unter anderem Normvorgaben zur Dichtsitzprüfung von Filtern mittels einer Prüfrille bei Lüftungssystemen. Hierbei wird ein Überdruck an den Hohlraum der Prüfrille angelegt und anschließend der Leckluft-Volumenstrom bestimmt.
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Eine weitere Druckschrift (Norm DIN EN 1779: 1999. Dichtheitsprüfung - Kriterien zur Auswahl von Prüfmethoden und -verfahren) offenbart unter anderem ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung, bei dem ein Prüfobjekt unter Druck gesetzt und verschlossen wird. Der Druckabfall wird eine bestimmte Zeit lang gemessen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Sicherheitscontainment so auszubilden, dass nach einer oftmals mit hohen Erschütterungen verbundenen örtlichen Verlegung des Sicherheitscontainments der Sitz der Filter auf Dichtigkeit schnell und zuverlässig überprüft werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Die Vorteile der Erfindung werden nachfolgend beschrieben:
- Das verlegbare Sicherheitscontainment weist eine Filterdichtsitzprüfeinrichtung für mindestens vier Filter zur Reinigung von Zuluftströmen und/oder Abluftströmen auf.
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Die mindestens vier Filter werden beim Transport und Aufbau hohen Stößen ausgesetzt. Daher ist es notwendig, den Filtersitz der Filter auf Dichtigkeit zu überprüfen. Notwendig für eine Filterdichtsitzprüfung ist, dass die mindestens vier Filter jeweils eine Mehrlippendichtung aufweisen, die jeweils einen umlaufenden Ringnutraum definieren. Jeder Ringnutraum der mindestens vier Filter ist an eine Prüfleitung angeschlossen. Gibt man einen anfänglichen Prüfdruck auf eine Prüfleitung, dann führt eine Undichtigkeit der Mehrlippendichtung, die einen Dichtsitz bildet, zu einer stetigen Verringerung des Druckes innerhalb der Prüfleitung: Um eine Paralleldichtigkeitsprüfung durchführen zu können, sind die Prüfleitungen unter Bildung einer Sammelleitung zusammengeführt. In der Sammelleitung ist ein Sammelleitungs-Elektroventilzwischengeschaltet. Das Sammelleitungs-Elektroventil ist mit einem von einem Computer ansteuerbaren Aktuator versehen. Die Sammelleitung ist an eine Druckluftquelle angeschlossen. Die Sammelleitung ist ferner an einen Drucksensor angeschlossen, mit dem zeitbezogene Messwerte an den Computer übertragbar sind. Der Computer steuert derart mit seinem Computerprogramm den Aktuator des Sammelleitungs-Elektroventils, dass in einer Paralleldichtigkeitsprüfung gleichzeitig ein von der Druckluftquelle abgegebener Prüfdruck auf jeden Ringnutraum gegeben wird und dass nach einem Schließen des Sammelleitungs-Elektroventils vom Drucksensor zeitbezogene Druckwerte an den Computer übertragen werden, der die Dichtigkeit der Filterdichtsitze der Filter berechnet. Mit der automatisierten Überprüfung der Filterdichtsitze wird eine höhere Sicherheit für den Anwender und die Umwelt erreicht. Durch die Automatisierung der Prüfung werden Fehlerquellen minimiert, wie sie bei einer manuellen Durchführung der Prüfung auftreten würden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der der Erfindung ist das Sammelleitungs-Elektroventil ein 3/2 Wegeventil, das so geschaltet ist, dass in einer ersten Stellung die Sammelleitung von der Druckluftquelle beaufschlagt wird. Dadurch wird ein Prüfdruck auf die Sammelleitung gegeben, wodurch die einzelnen Prüfleitungen und damit auch die einzelnen Ringnuträume mit dem Prüfdruck beaufschlagt werden. In einer zweiten Stellung des 3/2 Wegeventil wird die Sammelleitung mit einem Eingang eines 2/2 Wegeventil verbunden. Das 2/2 Wegeventil ist derart geschaltet, dass in einer ersten Stellung die Sammelleitung geschlossen wird, um die Druckluftquelle für die Filterdichtsitzprüfung nach Aufbringung eines Prüfdruckes zu entkoppeln, und dass in einer zweiten Stellung die Sammelleitung entlüftet wird, um die Sammelleitung drucklos gegenüber dem Umgebungsdruck zu halten.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in jeder Prüfleitung ein Prüfleitungs-Ventil zwischengeschaltet. Hierdurch ermöglicht man, dass in einer Einzeldichtigkeitsprüfung jeder einzelne Filtersitz durchgeprüft werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Prüfleitungs-Ventil ein Prüfleitungs-Elektroventil, das mit einem vom Computer ansteuerbaren Aktuator versehen ist. Der über den Computer ansteuerbare Aktuator ermöglicht eine automatisierte Einzeldichtigkeitsprüfung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Prüfleitungs-Elektroventil ein 2/2-Wegeventil. Das 2/2-Wegeventil ist ein einfaches, aber ausreichendes Absperrventil.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass, wenn nach der Paralleldichtigkeitsprüfung eine Undichtigkeit berechnet wurde, der Computer mit dem Computerprogramm die Aktuatoren der Prüfleitungs-Elektroventile und den Aktuator des Sammelleitungs-Elektroventils derart steuert, dass in einer Einzeldichtigkeitsprüfung jeder einzelne Filter oder eine Auswahl einzelner Filter derart überprüft wird, dass ein von der Druckluftquelle abgegebener Prüfdruck auf einen einzelnen Ringnutraum bzw. auf einzelne Ringnuträume der Auswahl einzelner Filter gegeben wird und über den Drucksensor zeitbezogene Druckwerte an den Computer übertragen werden, mit denen ein Dichtigkeitswert eines einzelnen Dichtsitzes bzw. der Dichtsitze der Auswahl einzelner Filter ermittelt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Mehrlippendichtung eine Vierlippendichtung. Dies schafft eine höhere Dichtigkeit eines Filtersitzes.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen
- 1 eine in ein verlegbares Sicherheitscontainment eingebaute Filtersitzprüfeinrichtung, als Prinzipskizze;
- 2 einen Ausschnitt der Frontseite eines Sicherheitscontainments mit zwei verbundenen Arbeitskammern in der Form von Handschuhboxen und den darüber angeordneten Filtern;
- 3 einen Ausschnitt eines einzelnen Filters, in einer perspektivischen Schnittdarstellung.
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Die 1 zeigt eine Filterdichtsitzprüfeinrichtung eines verlegbaren Sicherheitscontainments. Das verlegbare Sicherheitscontainment ist ein biologisches Hochsicherheitscontainment der Schutzstufe 3 bis 4. Mit der Filterdichtsitzprüfeinrichtung werden vier zu überprüfende Filter 2 parallel überprüft. Die Filter 2 sind Hochleistungsschwebstofffilter der Qualität H14. Die Filter 2 sind als Patronenfilter ausgebildet, die ein einfaches Auswechseln ermöglichen. Die zu überprüfenden Filter befinden sich hinter Deckeln 7 (2). Die Deckel 7 sind an der Frontseite des Sicherheitscontainments angeordnet. Die Filter zur Reinigung der Zuluft und der Abluft sind jeweils doppelt vorhanden, um die Sicherheit zu erhöhen. Zwei Filter reinigen den Zuluftstrom zu den Handschuhboxen 8a und 8b. Zwei weitere Filter reinigen den Abluftstrom der zwei Handschuhboxen 8a und 8b.
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Die Filter 2 (1) weisen jeweils zur Ausbildung eines Filterdichtsitzes eine Mehrlippendichtung 3 auf, die jeweils einen umlaufenden Ringnutraum 4 definieren. Jeder Ringnutraum 4 der Filter 2 ist an eine Prüfleitung 30 angeschlossen. Die Prüfleitungen 30 sind unter Bildung einer Sammelleitung 40 zusammengeführt. In der Sammelleitung 40 ist ein Sammelleitungs-Elektroventil 41 zwischengeschaltet. Das Sammelleitungs-Elektroventil 41 ist mit einem von einem Computer 20 ansteuerbaren Aktuator 42 versehen. Die Sammelleitung 40 ist an eine Druckluftquelle 50 angeschlossen. Die Druckluftquelle 50 ist eine Membranpumpe. Die Sammelleitung 40 ist an einen Drucksensor 60 angeschlossen, mit dem zeitbezogene Messwerte an den Computer 20 übertragbar sind. Der Computer 20 steuert derart mit einem Computerprogramm den Aktuator 42 des Sammelleitungs-Elektroventils 41, dass in einer Paralleldichtigkeitsprüfung gleichzeitig ein von der Druckluftquelle 50 abgegebener Prüfdruck auf jeden Ringnutraum 4 gegeben wird und dass nach einem Schließen des Sammelleitungs-Elektroventils 41 vom Drucksensor 60 zeitbezogene Druckwerte an den Computer 20 übertragen werden, der einen Dichtigkeitswert der Filterdichtsitze der Filter 2 berechnet.
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Das Sammelleitungs-Elektroventil 41 ist ein 3/2-Wegeventil, das so geschaltet ist, dass in einer ersten Stellung die Sammelleitung 40 von der Druckluftquelle 50 beaufschlagt wird und dass in einer zweiten Stellung die Sammelleitung 40 mit einem Eingang eines 2/2-Wegeventil verbunden wird und das 2/2-Wegeventil derart geschaltet ist, dass in einer ersten Stellung die Sammelleitung 40 geschlossen ist und dass in einer zweiten Stellung die Sammelleitung 40 entlüftet wird.
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In jeder Prüfleitung 30 ist ein Prüfleitungs-Ventil zwischengeschaltet. Das Prüfleitungs-Ventil ist ein Prüfleitungs-Elektroventil 31, das mit einem vom Computer 20 ansteuerbaren Aktuator 42 versehen ist. Das Prüfleitungs-Elektroventil 31 ist ein 2/2-Wegeventil.
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Wenn mit der Paralleldichtigkeitsprüfung eine Undichtigkeit berechnet wurde, steuert der Computer 20 mit dem Computerprogramm die Aktuatoren 32 der Prüfleitungs-Elektroventile 31 und den Aktuator 42 des Sammelleitungs-Elektroventils 42 derart, dass in einer Einzeldichtigkeitsprüfung jeder einzelne Filter 2 oder eine Auswahl einzelner Filter 2 derart überprüft wird, dass ein von der Druckluftquelle 50 abgegebener Prüfdruck auf einen einzelnen Ringnutraum 4 bzw. auf einzelne Ringnuträume 4 der Auswahl einzelner Filter 2 gegeben wird und über den Drucksensor 60 zeitbezogene Druckwerte an den Computer 20 übertragen werden, mit denen ein Dichtigkeitswert eines einzelnen Dichtsitzes bzw. der Dichtsitze der Auswahl einzelner Filter ermittelt wird.
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In 1 ist die Mehrlippendichtung eine Zweilippendichtung. Wie 3 illustriert, kann als Mehrlippendichtung 3 auch eine Vierlippendichtung Verwendung finden. Darüber hinaus illustriert die 3 den teilweise vom Gehäuse 5 des Filters 2 begrenzten Ringnutraum 4 und die hieran angeschlossene Prüfleitung 30.
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Nachfolgend wird der Ablauf der Prüfung der Filtersitze beispielhaft beschrieben: Das Sicherheitscontainment ist in einen ISO-Container untergebracht. Der ISO-Container mit dem Sicherheitscontainment wird auf einem LKW von einem Ort A nach einem Ort B transportiert und dann abgesetzt. Stöße und Erschütterungen können im Sicherheitscontainment zu Undichtigkeiten führen. Daher werden die Filtersitze auf Dichtigkeit untersucht. Eine hohe Zuverlässigkeit und eine leichte Handhabbarkeit wird mit der eingebauten Filterdichtsitzprüfeinrichtung erreicht. Über einen am Computer angeschlossenen Drucktaster (nicht dargestellt) am Bedientableau des Sicherheitscontainments wird die automatisiert ablaufende Paralleldichtigkeitsprüfung gestartet. Wird ein Grenzwert eingehalten, zeigt das Display des Bedientableaus die Meldung „Filterdichtsitz ok“. Wird bei der Paralleldichtsitzprüfung vom Computer ein Undichtigkeitswert berechnet, der oberhalb eines Grenzwertes liegt, dann findet automatisch eine Einzeldichtsitzprüfung statt, bei der jeder einzelne Filter oder eine Filtergruppe durchgeprüft wird. Im Falle einer Einzeldichtsitzprüfung werden beispielsweise über eine am Computer angeschlossene Anzeige die Undichtigkeitswerte für den Dichtsitz jedes einzelnen Filters angezeigt. Bei erfolgreicher Filterdichtsitzprüfung ist die Betriebssicherheit des Sicherheitscontainments anzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Filter
- 3
- Mehrlippendichtung
- 4
- Ringnutraum
- 5
- Gehäuse des Filters
- 7
- Deckel eines Filters
- 8a
- erste Handschuhbox
- 8b
- zweite Handschuhbox
- 20
- Computer
- 30
- Prüfleitung
- 31
- Prüfleitungs-Elektroventilen
- 32
- Prüfleitungs-Aktuator
- 40
- Sammelleitung
- 41
- Sammelleitungs-Elektroventil
- 42
- Sammelleitungs-Aktuator
- 46
- 2/2 Wegeventil
- 47
- Aktuator des 2/2 Wegeventils
- 50
- Druckluftquelle
- 60
- Drucksensor
